相对论的内容介绍相对论概述
相对论的内容介绍(相对论概述)
1.相对论的内容介绍
爱因斯坦相对论
汽车是运动[运动,是指为求达到某种目的而奔走钻营,是物质的固有性质和存在方式,是物质所固有的根本属性,没有不运动的物质,也没有离开物质的运动。]的,树木是静止的,这样说大家都能接受,但如果反过来说树木是运动的,汽车是静止的则会有很多人说你痴人说梦。其实在物理学[物理学(拉丁语:Physica,希腊语:Φυσικ?,英语:Physics)是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学,简称物理。]上这两种说法都是正确的,只是所选的参照系[参照系,又称参照物,物理学名词,指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系。]不同而已。这也是爱因斯坦伟大的相对论创建的基本出发点。
相对论创建的第一个假设是:所有参照系都遵循相同的物理定律。无论在地上还是在匀速行驶的汽车上,用尺子量一个木板或用秒表量一个钟摆晃动10个周期的时间,结果都是相同的。但是如果木板或钟摆在一个以一定速度[速度表示物体运动的快慢程度。]驶过测量者面前的车上,重复上面的测量就会得到不同的结果。这种不同就是由所有参照系都遵循相同的物理定律造成的。
相对论创建的第二个假设是:光速[光速是一个重要的物理常数,符号为c(来自英语中的constant,意为常数;或者拉丁语中的celeritas,意为迅捷),c不仅仅是可见光的传播速度,也是所有电磁波在真空中的传播速度。]在所有参照系中都是恒定的。刚一听好像和第一条假设说的是同一件事,可是仔细想想就会发现其中的奥妙。第二条假设的意思是无论你坐在飞驰的火车里还是静止的躺椅中,光速都保持恒定,和你所处的运动状态无关。原因就在于我们在处理日常物理目标的速度时得到的都是合速度。例如你驾驶一辆时速为25千米每小时的越野吉普,一位乘客以相对你10千米每小时的速度用弹弓射击前面的岩石,那么弹珠的实际运动速度就应该是35千米每小时。可是如果打开前车灯,按照常识光速是334,800,000千米每小时,加上车的运动速度,光的实际速度就应该是334,800,025千米每小时,可实际测量光速还是334,800,000千米每小时。为什么同样的参照系光和实际物体得到的结果不同呢?
要解释它首先要从速度的定义说起。单位时间内通过的距离叫做速度,即速度是距离被时间除得到的。长度收缩学说认为一个具有质量的物体在它运动方向上的测量长度是相对缩短的,达到光速时长度相应缩短为零。学说成立的基础是测量者和被测量物处于不同的参照系,且只发生在物体运动方向,不会影响和运动垂直方向的长度。也就是说当你驾驶一辆速度接近光速的汽车时,静止的观察者看到的车长远远小于它的实际车长,而高度方向没有变化。这种情况反过来说,即当你驾驶飞快的汽车通过一个门洞时,从你的角度来看这段距离要比实际距离短得多。这种情况在日常生活中经常被忽略不被注意是因为物体运动速度都很慢,长度收缩现象不明显。时间和长度一样也会随着参照系的变化而变化,这就是所谓的时间膨胀。随着运动速度的增加时间会相对变慢,一般情况下都比较微弱不易觉察,达到光速时时间会完全停止。但是这种现象也只有观察者和时钟不在同一参照系时才能发生,为了证明这一结论,两个**钟[**钟,是一种计时装置,精度可以达到每2000万年才误差1秒,它最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的;他们从来没有想过这项技术有朝一日竟能应用于全球的导航系统上。]被调节成完全相同,一个留在地球上,一个放在高速飞行的航天飞机上,当飞机降落时会发现飞机上的**钟要比地球上的**钟慢,慢的时间和由爱因斯坦相对论推算出来的结果相同。也就是说航天飞机上**钟记录的时间相对地球上静止的**钟的时间膨胀了。
理解了近光速或等光速运动时的长度和时间的变化,车头灯光速的问题就不难解释了,因为光运动和我们普通运动所涉及的距离和时间不同而已。
相对论还有一个重要的概念就是同时性,运动状态的不同会使人们观察到物体动作的先后顺序不同,例如屋子中有两盏灯,A站在两盏灯中间,B以一定速度踩着滑板向一盏灯运动正好到达中间。当两灯同时打开时A看到的现象是两灯同时亮,而B看到的却是面对他的那盏先亮,背对他的那盏后亮。
2.相对论简述
相对论(Relativity)的基本假设是相对性[相对性就是说,衡量一样事物时得有一个标准,而且这个标准是会变的,使得你衡量这个事物时呈相对性,它是有条件的、受制约的、特殊的、可以改变的意思,与绝对性对应。]原理,即物理定律与参照系的选择无
大质量物体扭曲时空改变物体行进方向
关。狭义相对论(Special Relativity)和广义相对论(General Relativity)的区别是,前者讨论的是匀速直线运动的参照系(惯性参照系)之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。经典物理学基础的经典力学,不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚**条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论提出于1905年,广义相对论提出于1915年(爱因斯坦在1915年末完成广义相对论的创建工作,在1916年初正式发表相关论文)。
由于牛顿定律给狭义相对论提出了困难,即任何空间位置的任何物体都要受到力的作用。因此,在整个宇宙中不存在惯性观测者。爱因斯坦为了解决这一问题又提出了广义相对论。
狭义相对论最著名的推论是质能公式,它说明了质量随能量的增加而增加。它也可以用来解释核反应所释放的巨大能量,但它不是导致**弹的诞生的原因。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞,与有些天文观测到的现象符合。
根据质能方程,人们很容易推出 “ 光速是宇宙中最快速度 ”。因为,当物体达到光速时,其质量将变得无穷大,与事实不相符。然而,还有人提出,存在着两种宇宙,即 “快宇宙 ” 和 “ 慢宇宙 ”。所有基本粒子在快宇宙中比光速快,即快子,因此,他们所组成的物质也比光速快,反之亦然。此外,有天文学家惊人观测到超光速现象,包括星系相离的速度、类星体膨胀的虚度等等。 但是,至今没有一种说法令人信服,也没有一种说法**相对论。
爱因斯坦为说明相对论讲了这样一个故事:在未来的某一时间,有一对20岁的孪生兄弟,弟弟乘宇宙飞船以29万千米/秒的速度飞行,哥哥留在地球上。50年以后,当哥哥已经变成白发苍苍的老人时,却发现弟弟还是一个30多岁的年轻人!原来,对于乘坐光速飞船的弟弟来讲,才刚刚过了十几年!现在,这种穿越时空的梦想已经越来越多地出现在电影里。虽然现在它们仍是幻想,但也许在将来的某一天就会成为现实。[1]
编辑本段提出过程绝对时空观[时空观,指的是关于时间和空间的根本观点。] 所谓时空观,即是有关时间和空间的物理性质的认识。伽利略变换是力学相对论原理的数学描述。它集中反映了经典力学的绝对时空观。
1.时间间隔与惯性系的选择无关
若有两事件先后发生,在两个不同的惯性系中的观测者测得的时间间隔相同。
2.空间间隔也与惯性系的选择无关
空间任意两点之间的距离与惯性系的选择无关。
我们可以看出,在经典力学中,物体的坐标和速度是相对的,同一地点也是相对的。但时间、长度和质量这三个物理量是绝对的,同时性也是绝对的。这就是经典力学的绝对时空观。以太?
3.详细解释一下爱因斯坦的两个相对论
汽车是运动的,树木是静止的,这样说大家都能接受,但如果反过来说树木是运动的,汽车是静止的则会有很多人说你痴人说梦。其实在物理学上这两种说法都是正确的,只是所选的参照系不同而已。这也是爱因斯坦伟大的相对论创建的基本出发点。
相对论创建的第一个假设是:所有参照系都遵循相同的物理定律。无论在地上还是在匀速行驶的汽车上,用尺子量一个木板或用秒表量一个钟摆晃动10个周期的时间,结果都是相同的。但是如果木板或钟摆在一个以一定速度驶过测量者面前的车上,重复上面的测量就会得到不同的结果。这种不同就是由所有参照系都遵循相同的物理定律造成的。
相对论创建的第二个假设是:光速在所有参照系中都是恒定的。刚一听好像和第一条假设说的是同一件事,可是仔细想想就会发现其中的奥妙。第二条假设的意思是无论你坐在飞驰的火车里还是静止的躺椅中,光速都保持恒定,和你所处的运动状态无关。原因就在于我们在处理日常物理目标的速度时得到的都是合速度。例如你驾驶一辆时速为25千米每小时的越野吉普,一位乘客以相对你10千米每小时的速度用弹弓射击前面的岩石,那么弹珠的实际运动速度就应该是35千米每小时。可是如果打开前车灯,按照常识光速是334,800,000千米每小时,加上车的运动速度,光的实际速度就应该是334,800,025千米每小时,可实际测量光速还是334,800,000千米每小时。为什么同样的参照系光和实际物体得到的结果不同呢?
要解释它首先要从速度的定义说起。单位时间内通过的距离叫做速度,即速度是距离被时间除得到的。长度收缩学说认为一个具有质量的物体在它运动方向上的测量长度是相对缩短的,达到光速时长度相应缩短为零。学说成立的基础是测量者和被测量物处于不同的参照系,且只发生在物体运动方向,不会影响和运动垂直方向的长度。也就是说当你驾驶一辆速度接近光速的汽车时,静止的观察者看到的车长远远小于它的实际车长,而高度方向没有变化。这种情况反过来说,即当你驾驶飞快的汽车通过一个门洞时,从你的角度来看这段距离要比实际距离短得多。这种情况在日常生活中经常被忽略不被注意是因为物体运动速度都很慢,长度收缩现象不明显。时间和长度一样也会随着参照系的变化而变化,这就是所谓的时间膨胀。随着运动速度的增加时间会相对变慢,一般情况下都比较微弱不易觉察,达到光速时时间会完全停止。但是这种现象也只有观察者和时钟不在同一参照系时才能发生,为了证明这一结论,两个**钟被调节成完全相同,一个留在地球上,一个放在高速飞行的航天飞机上,当飞机降落时会发现飞机上的**钟要比地球上的**钟慢,慢的时间和由爱因斯坦相对论推算出来的结果相同。也就是说航天飞机上**钟记录的时间相对地球上静止的**钟的时间膨胀了。
理解了近光速或等光速运动时的长度和时间的变化,车头灯光速的问题就不难解释了,因为光运动和我们普通运动所涉及的距离和时间不同而已。
相对论还有一个重要的概念就是同时性,运动状态的不同会使人们观察到物体动作的先后顺序不同,例如屋子中有两盏灯,A站在两盏灯中间,B以一定速度踩着滑板向一盏灯运动正好到达中间。当两灯同时打开时A看到的现象是两灯同时亮,而B看到的却是面对他的那盏先亮,背对他的那盏后亮。
4.相对论简介
以下这篇应该算是说得比较简单的了。
但我还是很多都看不懂。贴上来大家看看。
爱因斯坦与相对论 黄烨 关于光的性质,还有很多谜,直到现在也无法用科学解释。光是怎样产生的?在空间如何传播?光怎样从物质出现?光是什么,是物质、振动、还是纯能?颜色是否为光必不可少?对于这许许多多的问题,科学已经作出了部分解释,但归根结底,这些问题尚未解答。
不过,20世纪初,在人们了解光、研究光的过程中,带来了物理学的两场革命,这就是相对论和量子论。为建立这两个理论体系,许多科学家都作出了重要贡献,他们都是一些杰出的物理学大师,其中最为突出的是爱因斯坦。
爱因斯坦的学生时代 艾伯特·爱因斯坦于1879年3月14日在德国小城乌尔姆出生,他的父母都是犹太人。 爱因斯坦有一个幸福的童年,他的父亲是位平静、温顺的好心人,爱好文学和数学。
他的母亲个性较强,喜爱音乐,并影响了爱因斯坦,爱因斯坦从六岁起学小提琴,从此小提琴成为他的终生伴侣。爱因斯坦的父母对他有着良好的影响和家庭教育,家中弥漫着自由的精神和祥和的气氛。
和牛顿一样,爱因斯坦年幼时也未显出智力超群,相反,到了四岁多还不会说话,家里人甚至担心他是个低能儿。六岁时他进入了国民学校,是一个十分沉静的孩子,喜欢玩一些需要耐心和坚韧的游戏,例如用纸片搭房子。
1888年进入了中学后,学业也不突出,除了数学很好以外,其他功课都不怎么样,尤其是拉丁文和希腊文,他对古典语言毫无兴趣。 当时的德国学校必须接受宗教教育,开始时爱因斯坦非常认真,但当他读了通俗的科学书籍后,认识到宗教里有许多故事是不真实的。
12岁时他放弃了对宗教的信仰,并对所有权威和社会环境中的信念产生了怀疑,并发展成一种自由的思想。爱因斯坦发现周围有一个巨大的自然世界,它离开人类独立存在,就象一个永恒的谜。
他看到,许多他非常尊敬和钦佩的人在专心从事这项事业时,找到了内心的自由和安宁。于是,少年时代的爱因斯坦就选择了科学事业,希望掌握这个自然世界的奥秘,而一旦选择了这一道路,就坚持不懈地走了下去,从来没有后悔过。
1895年,爱因斯坦来到瑞士苏黎世,准备投考苏黎世的联邦工业大学,虽然他的数学和物理考得很不错,但其他科目没有考好,学校校长推荐他去瑞士的阿劳州立中学学习一年,以补齐功课。 在阿劳州立中学的这段时光中使爱因斯坦感到快乐,他尝到了瑞士自由的空气和阳光,并决心放弃德国国籍。
1896年,爱因斯坦正式成为一个无国籍的人,并考进了联邦工业大学。大学期间,爱因斯坦迷上了物理学,一方面,他阅读了德国著名物理学家基尔霍夫、赫兹等人的著作,钻研了麦克斯韦的电磁理论和马赫的力学,并经常去理论物理学教授的家中请教。
另一方面,他的大部分时间是去物理实验室去做实验,迷恋于直接观察和测量。1900年,爱因斯坦大学毕业。
1901年,他获得了瑞士国籍。1902年,在他的朋友格罗斯曼的帮助下,爱因斯坦终于在伯尔尼的瑞士联邦专利局找到了一份稳定的工作——当技术员。
狭义相对论的创立 早在16岁时,爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波,他产生了一个想法,如果一个人以光的速度运动,他将看到一幅什么样的世界景象呢?他将看不到前进的光,只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场。 这种事可能发生吗? 与此相联系,他非常想探讨与光波有关的所谓以太的问题。
以太这个名词源于希腊,用以代表组成天上物体的基本元素。17世纪,笛卡尔首次将它引入科学,作为传播光的媒质。
其后,惠更斯进一步发展了以太学说,认为荷载光波的媒介物是以太,它应该充满包括真空在内的全部空间,并能渗透到通常的物质中。 与惠更斯的看法不同,牛顿提出了光的微粒说。
牛顿认为,发光体发射出的是以直线运动的微粒粒子流,粒子流冲击视网膜就引起视觉。18世纪牛顿的微粒说占了上风,然而到了19世纪,却是波动说占了绝对优势,以太的学说也因此大大发展。
当时的看法是,波的传播要依赖于媒质,因为光可以在真空中传播,传播光波的媒质是充满整个空间的以太,也叫光以太。 与此同时,电磁学得到了蓬勃发展,经过麦克斯韦、赫兹等人的努力,形成了成熟的电磁现象的动力学理论——电动力学,并从理论与实践上将光和电磁现象统一起来,认为光就是一定频率范围内的电磁波,从而将光的波动理论与电磁理论统一起来。
以太不仅是光波的载体,也成了电磁场的载体。 直到19世纪末,人们企图寻找以太,然而从未在实验中发现以太。
但是,电动力学遇到了一个重大的问题,就是与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。关于相对性原理的思想,早在伽利略和牛顿时期就已经有了。
电磁学的发展最初也是纳入牛顿力学的框架,但在解释运动物体的电磁过程时却遇到了困难。 按照麦克斯韦理论,真空中电磁波的速度,也就是光的速度是一个恒量,然而按照牛顿力学的速度加法原理,不同惯性系的光速不同,这就出现了一个问题:适用于力学的相对性原理是否适用于电磁学?例如,有两辆汽车,一辆向你驶近,一辆驶离。
你看。
5.关于高三《相对论简介》一章的理解
当车载着乙飞驰而过,经过站在路边的甲的那一刻,他们二人才能互相观测,并同时发现对方变慢。
然后汽车就开过去了,无法再次对表了。变慢是相对的,所以才叫相对论。
你说乙蹬车时开始计时,乙坐车走,甲站在原地。下车后乙到哪去找甲对表?如果甲跟着车跑,那么和甲乙都坐在车上没有区别,他们二人没有相对速度自然时间也相同。
如果甲原地不动,让载着乙的汽车调头开回原处,再让甲乙二人对表呢?这就是另一个问题了。注意运动的钟变慢这个结论有个前提,那就是它必须是惯性系(匀速直线运动)。
当汽车掉头时,它就有了一个加速度,就不能再用动钟变慢解释了。根据广义相对论,加速系等效于一个局部引力场,这会使乙的钟“绝对”的变慢。
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