相对论(specialrelativity)-爱因斯坦

相对论（specialrelativity）——爱因斯坦

——12物理一班柳菊荟相对论概述

相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一。包括了狭义相对论和广义相对论两部分，狭义相对论颠覆了从牛顿以来形成时空观，提出了时间和空间统一性和相对性，建立了新的时空观。广义相对论把相对论原理推广到非惯性参考系和弯曲空间，从而建立了新的的引力理论，在相对论建立过程中爱因斯坦起了主要作用。狭义相对论狭义相对论两条基本理论：相对性原理和光速不变性原理。按照狭义相对论而言，物体运动时质量会随着物体运动速度增大而增大即质量的相对性效应，同时，空间和时间也会随物体运动速度变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。由狭义相对性原理还得出了速度相加原理和以及质能方程。狭义相对论的本质狭义相对论导致了对空间和时间的物理概念的清楚认识，并且由此认识到运动着的量杆和时钟的行为。它在原则上取消了绝对同时性概念，从而也取消了牛顿所理解的那个即时超距概念。它指出，在处理同光速相比不是小到可忽略的运动时，运动定律必须加以怎样的修改。它导致了麦克斯韦电磁场方程的形式上的澄清；特别是导致了对电场和磁场本质上的统一性的理解。它把动能守恒和能量守恒这两条定律统一成一条定律，并且指出了质量同能量的等效性。从形式的观点来看，狭义相对论的成就可以表征如下：它一般的指出了普适常数c（光速）在自然规律中所起的作用，并且表明以时间作为一方，空间坐标作为另一方，两者进入自然规律的形式之间存在着密切的联系。广义相对论广义相对论两条基本公设：等效原理（引力和惯性力等效），广义相对性原理（所有物体定律在任何参考系中都取相同的形式）。按照广义相对论，在局部惯性系内，不存在引力，一维时间和三维空间组成四维平坦的欧几里得空间；在任意参考系内，存在引力，引力引起时空弯曲，因而时空是四维弯曲的非欧黎曼空间。由广义相对论原理还得出了物质分布影响时空几何的引力场方程。广义相对论的实验验证水星近日点进动光线在引力场中的弯曲光谱线引力红移雷达回波延迟引力波脉冲双星的观测广义相对论的意义广义相对论对于研究天体结构和演化以及宇宙的结构和演化具有重要意义。中子星的形成和结构、黑洞物理和黑洞探测、引力辐射理论和引力波探测、大爆炸宇宙学、量子引力以及大尺度时空的拓扑结构等问题的研究正在深入，广义相对论成为物理研究的重要理论基础。爱因斯坦生平简介啊尔伯特·爱因斯坦犹太人，于1879年诞生于德国，1895年迁居瑞士。小时候的他并不显得才华出众，中学没有毕业就退了学，16岁自学掌握微积分，曾在瑞士的苏黎世的啊劳州立中学补习过功课。世界十大杰出物理学家之一，现代物理学的开创者、集大成者和奠基人。作为20世纪犹太裔理论物理学家，爱因斯坦创立了相对论——现代物理学的两大支柱之一（另一个是量子力学），其质能方程E=mc2著称于世，并因为“对理论物理的贡献，特别是发现了光电效应”的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。1955年4月18日，爱因斯坦因病逝世。爱因斯坦创立相对论的思想历程在爱因斯坦16岁时候，他产生了一种想法：如果一个人以光的速度运动，他将看到一幅什么样的世界景象呢？与此相关联，他非常想探讨与光波有关的以太问题，但迈克耳逊莫雷实验却发现以太不太可能存在电磁学的发展最初也是纳入牛顿力学的框架，但在解释运动物体的电磁过程时却发现，与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。按照麦克斯韦理论，真空中电磁波的速度，也就是光的速度是一个恒量；然而按照牛顿力学的速度加法原理，不同惯性系的光速不同。爱因斯坦认真研究了麦克斯韦电磁理论，特别是经过赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的，但是有一个问题使他不安，这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现，所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究爱因斯坦发现，除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外，以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。于是他想到：以太绝对参照系是必要的吗？电磁场一定要有荷载物吗？这时他一开始怀疑以太存在的必要。爱因斯坦喜欢阅读哲学著作，并从哲学中吸收思想营养，他相信世界的统一性和逻辑的一致性。相对性原理已经在力学中被广泛证明，却在电动力学中却无法成立，对于物理学这两个理论体系在逻辑上的不一致，爱因斯坦提出了怀疑。他认为，相对论原理应该普遍成立，因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的形式，但在这里出现了光速的问题。光速是不变的量还是可变的量，成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。1905年5月的一天，爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题，贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法，两人讨论了很久。突然，爱因斯坦领悟到了什么，回到家经过反复思考，终于想明白了问题。第二天，他又来到贝索家，说：谢谢你，我的问题解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事：时间没有绝对的定义，时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙，经过五个星期的努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。相对论的意义狭义相对论和广义相对论建立以来，已经过去了很长时间，它经受住了实践和历史的考验，是人们普遍承认的真理。相对论对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都有巨大的影响。相对论从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，都是对洛伦兹变换协变的，牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。广义相对论又在广义协变的基础上，通过等效原理，建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系，得到了所有物理规律的广义协变形式，并建立了广义协变的引