Question

狭义相对论与广义相对论有什麼分别 .请举例祥细说明

Answer 1

广义相对论的基本概念解释：

广义相对论是爱因斯坦继狭义相对论之后 ，深入研究引力理论，于1913年提出的 引力场的相对论理论。这一理论完全不同 于牛顿的引力论，它把引力场归结为物体 周围的时空弯曲，把物体受引力作用而运 动，归结为物体在弯曲时空中沿短程线的 自由运动。因此，广义相对论亦称时空几 何动力学，即把引力归结为时空的几何特 性。

如何理解广义相对论的时空弯曲呢？这里 我们借用一个模型式的比拟来加以说明。 假如有两个质量很大的钢球，按牛顿的看 法，它们因万有引力相互吸引，将彼此接 近。而爱因斯坦的广义相对论则并不认为 这两个钢球间存在吸引力。它们之所以相 互靠近，是由于没有钢球出现时，周围的 时空犹如一张拉平的网，现在两个钢球把 这张时空网压弯了，于是两个钢球就沿着 弯曲的网滚到一起来了。这就相当于因时 空弯曲物体沿短程线的运动。所以，爱因 斯坦的广义相对论是不存在“引力”的引力 理论。

进一步说，这个理论是建立在等效原理及 广义协变原理这两个基本假设之上的。等 效原理是从物体的惯性质量与引力质量相 等这个基本事实出发，认为引力与加速系 中的惯性力等效，两者原则上是无法区分 的；广义协变原理，可以认为是等效原理 的一种数学表示，即认为反映物理规律的 一切微分方程应当在所有参考系中保持形 式不变，也可以说认为一切参考系是平等 的，从而打破了狭义相对论中惯性系的特 殊地位，由于参考系选择的任意性而得名 为广义相对论。

我们知道，牛顿的万有引力定律认为，一 切有质量的物体均相互吸引，这是一种静 态的超距作用。

在广义相对论中物质产生引力场的规律由 爱因斯坦场方程表示，它所反映的引力作 用是动态的，以光速来传递的。

广义相对论是比牛顿引力论更一般的理论 ，牛顿引力论只是广义相对论的弱场近似 。所谓弱场是指物体在引力场中的引力能 远小于固有能，力场中，才显示出两者的 差别，这时必须应用广义相对论才能正确 处理引力问题。

广义相对论在1915年建立后，爱因斯坦 就提出了可以从三个方面来检验其正确性 ，即所谓三大实验验证。这就是光线在太 阳附近的偏折，水星近日点的进动以及光 谱线在引力场中的频移，这些不久即为当 时的实验观测所证实。以后又有人设计了 雷达回波时间延迟实验，很快在更高精度 上证实了广义相对论。60年代天文学上 的一系列新发现：3K微波背景辐射、脉 冲星、类星体、X射电源等新的天体物理 观测都有力地支持了广义相对论，从而使 人们对广义相对论的兴趣由冷转热。特别 是应用广义相对论来研究天体物理和宇宙 学，已成为物理学中的一个热门前沿。

爱因斯坦一直把广义相对论看作是自己一 生中最重要的科学成果，他说过，“要是 我没有发现狭义相对论，也会有别人发现 的，问题已经成熟。但是我认为，广义相 对论不一样。”确实，广义相对论比狭义 相对论包含了更加深刻的思想，这一全新 的引力理论至今仍是一个最美好的引力理 论。没有大胆的革新精神和不屈不挠的毅 力，没有敏锐的理论直觉能力和坚实的数 学基础，是不可能建立起广义相对论的。 伟大的科学家汤姆逊曾经把广义相对论称 作为人类历史上最伟大的成就之一。

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。