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  • 1 # 物理那點事兒

    這個問題要從伽利略變換說起。

    伽利略變換

    伽利略變換是牛頓經典力學的支柱。伽利略變換系認為:在任意參考系中,時間間隔和空間距離的測量無關。啥意思?比如說站在地球上和月球上的兩個人,他們所在的慣性系不同,但無論這兩個人位置如何,無論在幹什麼,他們所經歷的時間總是相同的,即時間間隔相同。再比如,有這麼一根棍,這跟棍在你家裡測量長度是5米,你拿運動的火車上測量是5米,你拿火星上測量還是5米,在測量時不論你相對於棍是運動的還是靜止的,這個長度不變,即空間距離不變。

    力學相對性原理

    根據伽利略變換,可推匯出力學相對性原理,即在任意參考系中,力學的數學形式不變。舉個例子,我們都知道牛頓第二定律F=ma,假設一物體以加速a做勻變速直線運動,那它所受合外力F一定等於質量m與加速度a的乘積,相對於另一參考系,物體的加速度a變為a1,其所受合外力會變為質量與加速度a1的乘積,但力、質量、加速度三者滿足關係不變。

    伽利略變換的侷限性

    由於伽利略變換的侷限性,導致經典力學不能夠解釋兩大問題。其一是經典電磁定律不具有伽利略變換系的不變性。經典力學認為速度與參考系的選擇有關,不同的參考系選擇速度不同,這會導致洛倫茲力的改變,事實說明經典電磁理論不具備伽利略變換系的不變性。其二是光速,在伽利略變換系理論前提下,速度相對於不同的參考系不同,比如一列運動的火車,相對於地面的速度是100m/s,相對於同一速度的火車速度為0。但是卻有這麼個意外:光速。事實證明,光速在任意參考系裡,都是每秒30萬公里,無論光源是運動還是靜止。

    愛因斯坦狹義相對論

    愛因斯坦狹義相對論等我原理有兩條,即狹義相對性原理和光速不變原理。前者是對力學相對性的拓展,在所有慣性系中,物理定律具有相同的數學形式;後者定義了光速,即在任意慣性系中,光速是不變的。

    經典力學認為時間與空間是不變的,與參考系的選擇無關,即絕對時空觀。而愛因斯坦狹義相對論揭示了時間、空間彼此關聯,形成四維時空概念。

    在狹義相對論中,不同參考系的選擇,時間空間都會發生變化,即不同參考系,上文中5米長的棍子可能比5米長,也可能比5米短,地球和月球上的兩個人運動時間會不同(原諒我用這麼簡潔的語言解釋,相對論很複雜,不是兩句話就能解釋明白的)

    廣義相對論的產生背景

    狹義相對論論的建立,拋棄了絕對時間、絕對空間概念,這使得慣性系成了無法定義的概念,另外萬有引力的建立與絕對時空觀緊密相連,這使得萬有引力無法放到狹義相對論的框架中,因此,愛因斯坦不得不建立廣義相對論來解決這個問題。

    廣義相對論

    廣義相對論認為物體的質量會引發其周圍空間彎曲,而且質量越大,彎曲程度越大從而使周圍的物體向該物體運動。比如地球上的物體在距離地球一定高度釋放,總會朝地球方向運動,是因為地球的質量使地球周圍空間彎曲所致,行星迴繞比他本身大的恆星運動,是因為大質量的恆星使周圍空間彎曲,行星原先的直線運動在曲面上變為圓周運動,可以簡單理解為萬有引力是時空彎曲所致 ,物體不可抗拒空間彎曲從而變現為引力。

    狹義、廣義相對論愛因斯坦的量大理論,前者花費愛因斯坦僅數週時間,而後者卻花費他十年時間,但毋庸置疑,相對論促進了物理學的進步,促進了世界的發展。

  • 2 # 蘋果樹下的仰望

    既然簡單說,那就足夠簡單一下,不嚴謹,很不嚴謹,但一般人足夠知道個大概了。不說洛倫茲變換什麼的。

    前提:光速不變。

    根本區別就是時空是不是彎的。

    解釋完畢,我的答案是最符合你的問題的!其他的太複雜了。要展開講,他們的還不夠複雜!

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