Question

狭义相对论

Answer 1

问题一：有谁会解释狭义相对论？ 狭义相对论可以看作相对论的微分表达形式。
广义相对论则是相对论的积分结果。

相对论的创立缘于人们寻找“以太”失败。
在此以前人们一直相信宇宙中存在一种绝对静止的物质――以太，是一切运动的介质，光就是在以太中传播的。

由于地球在自转，所以认为我们地球表面相对以太的速度应该是各个方向不同的，假如光在以太中的速度是不变的，那么我们在各个方向上相对光的速度也不同。但是麦克尔逊－莫雷实验却没有测量到不同方向上的光速有任何变化。这说明无论我们的速度是多少，相对光的速度都不变。

所以麦－莫实验的失败不是一个简单的失败，还给物理学带来了一个严重的现实，速度的叠加原理是错的。
一直以来我们坚信不移的速度叠加原理突然被发现是错误的了，那么就意味着所有建立在这一理论基础上的物理理论也都必然是错的。这对经典物理学几乎是致命的一个实验，物理界一片哗然，经典物理学大厦摇摇欲倾。
很多科学家物理学家都纷纷想办法解释或者猜测实验中有什么地方搞错了。但是所有的类似的重复实验也无例外的得到相同的结果。这说明如果没有其他的参照物，我们就无法确定速度。单独一个物体就没有了速度的概念。

洛伦兹试图用速度的叠加的观测效应来解释为什么测量不到光速的变化，他建立了一个思维实验模型。
A是相对O以速度v运动的惯性系。A上放一个电子钟，以光子在AB之间的往复运动作钟摆计时。
假设当A与O重合的时候，光子正好从A射向B。
在A看来，光子的路线是ct' ，在O看来光子的路程则是ct 。并且A在t 时间内移动了vt 的距离。
三个长度的关系是：(ct')2＋(vt)2＝(ct)2
剩下就是等式的变换了：
两边去掉括号：2c2t'2＝c2t2－v2t2
两边同除c2 ：t'2＝t2－v2t2/c2
提取公因式：t'2＝t2(1－v2/c2)
两边开平方：t'＝t√(1－v2/c2)

这个结果好像对解释为什么任何速度下测量到的光速都一样没太大的用处。因此这个公式也就放置起来不理会了，也没引起太多人的重视。

爱因斯坦在总结了前人的实验和理论之后，认为如果测量不到绝对速度，那为什么不抛弃绝对速度的概念，重新把物理学建立在相对性的基础上呢？
他认真的分析了速度这个问题。重新审定了速度的概念：速度是表示两个物体（质点）之间距离变化快慢的物理量。
那么任何两个物体之间的速度，一定是相等的，就是说A看O是以速度v运动，则O看A也必然是以速度V运动。这和经典物理学并没有本质的区别。但是这里有一个微妙的问题。速度是两个物体之间关系，因此应该与第三者无关。
光相对A以c的速度运动，那是光与A的关系，与有没有O无关。光相对O也是以c的速度运动，与有没有A无关。因此，解释了为什么速度不能叠加。

我们平时的速度是能叠加的，那其实是把两个独立的运动的系统看作一个系统了。只是因为速度很慢，所以这样的近似不会引起太大的误差。爱因斯坦试图找到一个换算的因子。最后突然发现，洛伦兹上面推导的那个公式中的√(1－v2/c2)正是他要找有那个相对论因子。而t'＝t√(1－v2/c2)，S'＝S√(1－v2/c2)，就是因相对速度引起......>>

问题二：广义和狭义相对论的区别 狭义相对论又称特殊相对论，广义相对论又称一般相对论。
狭义相对论
狭义相对论，是只限于讨论惯性系情况的相对论。牛顿时空观认为空间是平直的、各向同性的和各点同性的的三维空间，时间是独立于空间的单独一维（因而也是绝对的）。狭义相对论认为空间和时间并不相互独立，而是一个统一的四维时空整体，并不存在绝对的空间和时间。在狭义相对论中，整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的，这是一种对应于“全局惯性系”的理想状况。狭义相对论将真空中光速为常数作为基本假设，结合狭义相对性原理和上述时空的性质可以推出洛仑兹变换。
广义相对论
广义相对论是爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年发表的理论。爱因斯坦提出“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上(目前实验证实,在10 ? 12的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别)。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身故有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动――在欧氏空间中即是直线运动)，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。

问题三：什么是狭义相对论 狭义相对论
1905年，出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特・爱因斯坦（1879――1955）发表了狭义相对论。这个理论指出在宇宙中唯一不变的是光线在真空中的速度，其它任何事物――速度、长度、质量和经过的时间，都随观察者的参考系（特定观察）而变化。该理论解决了许多困扰了物理学家们很长时间的问题，这个理论形成了一个著名的公式：E=MC2，也就是能量（E）等于质量（M）乘以光速（C）的平方。
相对时间
狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变的）。爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性运动速度的加快，时间会变慢。使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动（如在喷气式飞机上），随后进行比较，静止的钟表总比另一个稍微快一点。
相对长度
爱尔兰物理学家乔治・佛兹杰拉德（1851――1901）提出，物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意味着根据一个静止观察者的观点，一枚以接近光线运行的火箭所表现出的长度会比它静止时更短，尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。
时空
爱因斯坦发表他的相对论二百年前，英国物理学家艾萨克・牛顿（1643――1727）提出时间和空间都是绝对的，空间和时间是完全分开的。然而，在相对论数学中，时间和三维空间――长、宽和高，一起构成一个四维空间框架，叫做时空关联集。
质量和能量
爱因斯坦从他的狭义相对论中推导出等式E=MC2（这里E是能量，M是质量，C是恒定的光速），他用这个等式解释了质量和能量是等价的。现在认为，质量和能量是同一种物质的不同形式，称为质能。例如，如果一个物体的能量减少了一定量E，则它的质量也减少等于MC2的量，然而，质能不会消失，只不过以另一种形式被释放，它叫辐射能量。
伽利略相对性原理 经典物理学是从否定亚里士多德的时空观开始的。 当时曾有一场激烈的争论。赞成哥白尼学说的人主张地球在运动，维护亚里士多德-托勒密体系的人则主张地静说。地静派有一条反对地动说的强硬理由：如果地球是在高速地运动，为什么在地面上的人一点也感觉不出来呢？这的确是不能回避的一个问题。
1632年，伽利略出版了他的名著《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。书中那位地动派的“萨尔维阿蒂”对上述问题给了一个彻底的回答。他说：“把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里，让你们带着几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫，舱内放一只大水碗，其中有几条鱼。然后，挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里。船鱼向各个方向随便游动，水滴滴进下面的罐口，你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比另一方向用更多的力。你双脚齐跳，无论向哪个方向跳 过的距离都相等。当你仔细地观察这些事情之后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速，也不忽左忽右地摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化。你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动。即使船运动得相当快，你跳向船尾也不会比跳向船头来得远。虽然你跳到空中时，脚下的船底板向着你跳的相反方向移动。你把不论什么东西扔给你的同伴时，不论他是在船头还是在船尾，只要你自己站在对面，你也并不需要用更多的力。水滴将象先前一样，滴进下面的罐子，一滴也不会滴向船尾。虽然水滴在空中时，船已行驶了许多柞(为大指尖到小指尖伸开之长，通常为九英寸，是古代的一种长度单位)。鱼在水中游向水碗前部所用的力并不比游向水碗后部来得大；它们一样悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的食饵。最后，蝴蝶和......>>

问题四：狭义相对论怎么解释 5分 狭义相对论就是
狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论，因此要弄清相对论的内容，要先对相对论的时空观有个大体了解。在数学上有各种多维空间，但目前为止，我们认识的物理世界只是四维，即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思，只有数学意义，在此不做讨论。
四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。一把尺子在三维空间里（不含时间）转动，其长度不变，但旋转它时，它的各坐标值均发生了变化，且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标，它与空间坐标是有联系的，也就是说时空是统一的，不可分割的整体，它们是一种”此消彼长”的关系。
四维时空不仅限于此，由质能关系知，质量和能量实际是一回事，质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，比如速度越大，质量越大。在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里，动量和能量实现了统一，称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度，四维加速度，四维力，电磁场方程组的四维形式等。值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完美，完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。至少由它的完美性，我们不能对它妄加怀疑。
相对论中，时间与空间构成了一个不可分割的整体――四维时空，能量与动量也构成了一个不可分割的整体――四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。在今后论及广义相对论时我们还会看到，时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。
物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，由于物质是在相互联系，相互作用中运动的，因此，必须在物质的相互关系中描述运动，而不可能孤立的描述运动。也就是说，运动必须有一个参考物，这个参考物就是参考系。
伽利略曾经指出，运动的船与静止的船上的运动不可区分，也就是说，当你在封闭的船舱里，与外界完全隔绝，那么即使你拥有最发达的头脑，最先进的仪器，也无从感知你的船是匀速运动，还是静止。更无从感知速度的大小，因为没有参考。比如，我们不知道我们整个宇宙的整体运动状态，因为宇宙是封闭的。爱因斯坦将其引用，作为狭义相对论的第一个基本原理：狭义相对性原理。其内容是：惯性系之间完全等价，不可区分。
著名的麦克尔逊--莫雷实验彻底否定了光的以太学说，得出了光与参考系无关的结论。也就是说，无论你站在地上，还是站在飞奔的火车上，测得的光速都是一样的。这就是狭义相对论的第二个基本原理，光速不变原理。
由这两条基本原理可以直接推导出相对论的坐标变换式，速度变换式等所有的狭义相对论内容。比如速度变幻，与传统的法则相矛盾，但实践证明是正确的，比如一辆火车速度是10m/s，一个人在车上相对车的速度也是10m/s，地面上的人看到车上的人的速度不是20m/s，而是(20-10^(-15))m/s左右。在通常情况下，这种相对论效应完全可以忽略，但在接近光速时，这种效应明显增大，比如，火车速度是0。99倍光速，人的速度也是0。99倍光速，那么地面观测者的结论不是1。98倍光速，而是0。999949倍光速。车上的人看到后面的射来的光也没有变慢，对他来说也是光速。因此，从这个意义上说，光速是不可超越的，因为无论在那个参考系，光速都是不变的。速度变换已经被粒子物......>>

问题五：狭义相对论的两个基本原理是______和______ 狭义相对论的两个基本原理是爱因斯坦相对性原理：所有的惯性参考系对于运动的描述都是等效的．光速不变原理：光速的大小与光源以及观察者的运动无关，即光速的大小与参考系的选择无关．故答案为：爱因斯坦相对性原理，光速不变原理．