《相对论浅说》

图文汇编版

前言

1  狭义和广义相对论

《狭义相对论》讨论时空、质量与能量等问题。

它由爱因斯坦在荷兰洛伦兹等人成就的基础上，

于1905年提出。它的提出

是对牛顿时空观等古典理论的拓展和修正。

爱因斯坦从相对性原理和光速不变原理出发，

建立了新的‘时空观’及‘物质观’。

之后，德国数学家闵科夫斯基（1864－1909年），

为‘狭义相对论’提供了严格的数学基础，

从而将‘相对论’

纳入带有度量的四维时空的几何结构中。

德国数学家闵可夫斯基（1864-1909）

在古典物理学中，

物体的运动被分成等速和加速运动两种。

在《相对论》中也分成等速和加速运动两种，

前者被纳入“狭义相对论”；

后者归属“广义相对论”。

 《狭义相对论》讲的是，

如果物体以接近光速的速度运动，

会发生怎样的事。

“狭义”指“观测者不受重力及加速度影响”。

用稍为专业的话说，《狭义相对论》

是研究物体不受外力而处于‘静止’

或做‘匀速直线运动’的状态。

在《狭义相对论》中，

高速运动的物体，

它的运动时间会变慢，长度会缩短，质量会增加

（不过，不接近光速运动的话，

   是绝对感觉不到这些变化的）。

如果加上重力和加速度，

观测者在任何条件下观测都能成立的‘相对论’，

这就是《广义相对论》了 。

 《广义相对论》研究物体的运动，

对时空等产生影响的情况，比方说光子吧

（‘光子’虽无静质量，

但也属物理学被研究的一种粒子），

如果在‘大质量’的星体附近，

空间会发生变化，并且，光也会弯曲

（天文学家观测到，

在重力很强的天体附近经过的光是弯曲的），

同时，时间也会变慢。

对于初学者，

如果先不考虑‘重力’和‘加速度’，这将更简单。

就是说，《广义相对论》更高级也更难，

所以，在下面的介绍里，

我们将以《狭义相对论》为主来进行学习。

由于《狭义相对论》

只是在‘惯性系’这种

没有‘重力’和‘加速度’影响的

坐标系中才能成立，

这种理论所包含的范围是有限的，

爱因斯坦想把‘重力’和‘加速度’

也放进‘相对论’里，于是他就想出了

以“等效原理”为基础的《广义相对论》。

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【术语说明】

1、‘坐标系’是数学或物理学用语。

如果物体沿直线运动，

为了定量描述物体的位置变化，

可以-以这条直线为x轴，

在直线上规定‘原点’、‘正方向’

和‘单位长度’，从而建立起一个‘直线坐标系’。

2、‘惯性坐标系’，

描述物体在‘静止’

或作‘匀速直线运动’时的坐标系。

‘惯性参考系’ 简称惯性系。

是牛顿第一定律成立的参考系。

3、牛顿第一定律表明，

除非有外力，物体的运动速度不会改变。

这定律又称为‘惯性定律’。

4、对一切运动的描述，都是相对于某个参考系的。

参考系选取的不同，对运动的描述，

或者说，运动方程的形式，也随之不同。

谢谢阅读。