回覆列表
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1 # 華箋流香
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2 # 人擇原理
這個就從從狹義相對論說起吧。
狹義相對論建立在光速不變原理和相對性原理兩大基礎之上,由此推論出三個成就,分別是“同時”的相對性、鐘慢效應和尺縮效應,並因此一舉解決了著名的邁克爾孫-莫雷實驗的疑難,這個實驗原本是要檢驗“以太”的存在,但狹義相對論認為只要人們放棄“絕對時間”的觀念,以太概念純屬多餘。說明一點,洛倫茲在這以前雖然也對該實驗做出了合理解釋,但在物理意義上和狹義相對論是完全不同的。不過,愛因斯坦很清楚狹義相對論的缺陷,主要有兩個方面,首先,狹義相對論只適用於“慣性參考系(勻速運動)”,它的時空背景是平直的四維時空,沒有納入加速運動(旋轉運動);其次,無法將萬有引力納入狹義相對論。另外,狹義相對論中,對“慣性系”定義也出現了麻煩:一般來說,不受外力的物體,在其保持靜止或勻速直線運動狀態不變的座標系是慣性系;但如何判定物體不受外力?回答只能是,當物體保持靜止或勻速直線運動狀態不變時,物體不受外力,這是個死迴圈,需要解決。於是,愛因斯坦一不做二不休,將狹義相對性原理推廣到廣義相對性原理:´物理定律的形式在一切參考系都是不變的。並且還提出了革命性等效原理:引力場的動力學效應和勻加速運動是區域性不可分辨的,是等效的。這兩大原理構成了廣義相對論的基礎。
因此,我們可以看出,廣義相對論是關於引力的理論,是狹義相對論的擴充套件。在廣義相對論中,萬有引力被描述為物質導致時空扭曲的效應,如費曼所說:物質告訴時空如何彎曲,時空告訴物質如何運動。
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3 # 得亮1
相對論,僅三字,卻概括了世上一切物噴不斷運動的狀態。說明物質都處在不斷運動變化之中,二物質向那裡運動,運動的速度如何?、只能說都是相對的。 相對論,我認為就是這個意思。
這個問題是物理問題。回答物理問題的方式就要用物理學的方式。物理是人類對自然界的數學描述。經典力學、狹義相對論、廣義相對論都是人類對自然界的數學描述方式。
物理學追求的,是萬物千變萬化的外在表現,有統一規律的描述。就比如說炮兵打炮,一個出膛的炮彈的軌跡就是二次曲線,是一條拋物線。槍炮有無數種,計算槍炮彈著點的,都是拋物線。這就是所謂統一的規律。
要講明白廣義相對論,必須把經典物理,狹義相對論串在一起講。因為這三個理論本質上是同一個理論。在經典的物理學裡面,不同的參照系下,物質的運動規律,經過伽利略變換可以轉換成統一的運動規律。所以經典物理學描述的是,物質的運動規律,在伽利略變換下運動規律的不變性。
在物體高速運動的時候時間會變慢。考慮的時間變慢以後,物體的運動規律要經過一個修正,這個修正的方式叫做洛倫茲變換。所以狹義相對論,描述的是,物質的運動規律,在羅倫茲變換下運動規律的不變性。
上面兩個物理理論,一個考慮了不同的參照系,一個既考慮了不同的參照性,又考慮了物體的高速運動情況。所以本質上他們是同一個理論。經典物理學是狹義相對論在低速情況下的近似。這兩個理論,都是建立在數學座標系是平直的,就是歐幾里得座標系的前提下。
把引力場的區域性,用做加速運動的慣性系替代,就可以推匯出廣義相對論的場方程。在廣義相對論裡面,座標可以是扭曲的。所以廣義相對論描述的是,在任一座標系下,物質的運動規律的不變性。
所以這三大理論合在一起描述了,在任意參照系下、在任意速度下、在任意座標系下物質運動規律的不變性。這就是除量子力學以外的物理的全部。