Question

狭义与广义相对论基本原理

Answer 1

如果在某个参考系中物体的运动满足牛顿力学定律，那么在相对于此参考系作匀速直线运动的任何其他参考系中，物体的运动也满足牛顿力学定理。

换句话说，一个系统的匀速直线运动，不产生任何力学效应。

1860年，麦克斯韦总结电磁场运动变化的规律，得到了麦克斯韦方程组，建立了经典电磁场理论。之后，洛伦兹研究电磁场定理是否满足牛顿的相对性原理，结果麦克斯韦方程组没有伽利略变换下的协变性，例如，光在真空中的速度为c，与传播方向、光源的运动无关，与惯性系的选择无关。这说明在经典时空观和惯性系之间的伽利略变换下，电磁学不满足牛顿相对性原理。

一切的惯性参考系都是平权等价的。

也就是说，一切物理规律（除引力外）的形式在任何的惯性参考系中都是相同的。

在任何参考系下，真空中的光速是恒定不变的。

任何正确的物理规律都满足于狭义相对性原理，而牛顿的引力理论是不满足相对性原理的，说明它不是严格的引力理论。无论是牛顿力学还是电磁理论等物理规律，都是在惯性系里的规律，在非惯性系不成立。换句话说，对物理规律而言，惯性系和非惯性系是不平等的，即狭义相对性原理是有局限的。因此爱因斯坦把狭义相对性原理推广到任意参考系，建立了关于时间、空间、引力的广义相对论原理。

引力质量与惯性质量是等价的，引力和惯性力是等效的。

即，一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参照系等价。

一切参考系在描述自然定律时都是等效的。

换言之，在任何参考系中(包括非惯性系）物理规律都有相同的形式。任何物理规律都可以用与参考系无关的物理量表示出来。几何语言描述为，任何在物理规律中出现的时空量都应当为该时空的度规或者由其导出的物理量。

爱因斯坦的狭义和广义相对论开拓了人类思想的新境界，直接和间接地催生了量子力学的诞生，同时也将统一场论的世纪难题留给了未来。无论如何，他的思想如同他的理论一样，已然在人类 历史 上留下了厚重的一笔。