有誰能解釋下廣義相對論與狹義相對論的區別和關係,還有相對論在

2021-03-27 18:30:28 字數 4723 閱讀 6516

1樓:匿名使用者

相對論是一種哲學觀點。認為世界上一切都是相對性的,沒有絕對的事物。同時認為沒有相對性就沒有事物。比如,沒有高就沒有矮,沒有快就沒有慢,沒有大就沒有小,沒有反就沒有正。

把相對論與物理學相結合就是相對論物理學,我們現在常簡稱相對論。

相對論是站在相對性角度上對物理學的解釋。主要分為狹義相對論和廣義相對論兩大部份。其實是乙個理論的兩種表達方式。

理解相對論必須建立牢固的相對性觀念,否則常常會走入死胡同。中如出現各種所謂的悖論。

狹義相對論和廣義相對論的區別與關係可以簡單的這樣理解:

狹義相對論是相對論的微分形式,廣義相對論是相對論的積分形式。

有人說:「乙個物體以接近光的速度運動時,它的時間會變慢。」相信這句話很多人都聽到過。

但是,這句話本身不是相對論中的內容,而是用絕對性概念偷換了相對性概念。

相對論中最重要的概念就是相對性,沒有相對就沒有意義。什麼說的「乙個物體以接近光速運動」?乙個物體根本就不存在速度的概念,又何來的速度接近光速?

如果是兩個物體相對運動又憑什麼認定是誰在以接近光速運動?

速度是兩個物體相對距離變化快慢的物理量,乙個物體不存在速度的問題。

比如地球,誰能說出來地球在宇宙中的速度是多少?相對人走的速度可以是1.3公尺/每、相對汽車的速度可以是13公尺/秒、相對對飛機可以是130公尺/秒、相對炮彈的速度可以是1300公尺秒、相對衛星可以是13000公尺/秒、相對流星可以是130000公尺/秒……,地球的速度是多少?

只有確定了和哪個物體相對比才有速度的概念,但那只是相對特定的物體的速度。乙個物體本身依然沒有速度有概念。因為可以任意定乙個參照物,所以可以說地球的速度是任意的。

而且由此也知道,任何乙個物體的速度都是可以任意指定的(指定參照系就是指定速度)。

光速不變:

光,相對於乙個物體的速度是乙個恆定值,很多人不理解,為什麼不能和物體的速度相疊加?知道乙個物體的速度是任意值了,就知道為什麼不能疊加了。如果能疊加,那麼,乙個物體的速度是任意值,光速不是也就變成任意值了嗎?

比如,光速如果會根據人們隨意指定的參照系來改變與地球的相對速度,一會說速度是1.3公尺,一會又說速度是13000公尺,光咋辦?

乙個物體本身不存在速度問題,因此光相對於任何物體的速度都是一樣的。

相對性原理還提示了乙個問題,相比較才有意義,而且意義是維一確定的。

比如兩個物體相對速度是v ,v只有在這兩個物體之間才有意義,在任何其他物體上看到的情況都是假象,都是另乙個系統與正在觀測的系統之間的關係,而不是原來兩個特定物體之間的關係。這就是光速為什麼不變的根本原因,我們看到的光速只與我們和光之間有關係,我們看另乙個物體與光的相對速度不是真實的,另一物體與光的相對速度只有在那個物體上看才有意義。

此外,在乙個物體上看到的情況是無法用任何方法來證明真實性的。因為本來就沒有絕對的數值。

比如a與b相對速度是vab,b與c的相對速度是vbc。但是在a看來,b相對c的速度就是假象,不是b相對c的速度。c看a與b的相對速度也不是真實的速度,而是c分別與a的相對速度和b的相對速度,c無法直接知道b與a的相對速度。

但是,並不代表不能通過換算得到真實結果。狹義相對論就解決了這個問題。

我們最常用的乙個相對**式就是  t'=t×√(1-v²/c²),其中的√(1-v²/c²)  叫做洛倫茲因子(或相對論因子)。

上面的圖中:a是乙個相對o以v  的速度作勻速直線運動的系統,b是a系統上的一點。當a點與o點重合的時刻,一光子從a射向b。

在a看:距離是ct'  ,在o看:距離是ct ,並且a 在t 時間內移動了vt 距離。

三個距離的關係是:(ct')²+(vt)²=(ct)²,把t' 解出來就得到了  t'=t×√(1-v²/c²)。

從公式上看,假如人們站在o上看,看到的時間一定是t ,顯然t' 比t 變慢了。

但是從圖上看會發現,v的大小只影響ct ,對ct'沒有任何影響。

也就是說,相對速度影響了對相對高速運動的物體上的時間的測量,測量值變長了,相對的說就是那個物體上的時間變短了。

因為我們沒有任何方法測量出那個相對我們高速運動的物體上的時間。只能依靠上面的變換間接得到。

由於光速不變,時間變慢的結果就一定會導致距離變短。

上面就是狹義相對論的主要內容。

理解了這一點就不會再搞出什麼所謂的悖論來說某雙生子乙個在飛船飛行乙個在一地球等,回來後歲數不同了。測量到的資料是相對的,與對方「實際」資料是不同的,看到他的時間變慢了,他自己並不變慢,不會因為你看到的情況而改變。就像乙個人離你很遠的時候你看到他變小了一樣,不能因此說等他回來時他就進不了他家了(因為他在遠處看他家也很小)。

當距離近了的時候一切就都改變了,當速度降下來的時候,相對速度趨於相等時(靜止時),測量的誤差也接近0了。

狹義相對論是相對論的微分形式,上面的圖中,應該說只在ct'→0,ct→0,vt→0的條件下才成立。

如上圖:b相對a是勻速直線運動的,速度是v  ,但是相對a的距離卻是非線性的。

就是說:距離/時間不是常數。只在時間無限短的dt  時刻才可以看作是真正的勻速直線運動。

廣義相對論是相對論的積分形式。一切物理結果都是所有因素的累計結果。就是每微分點的值相加的總和。

用數學方法推導是很複雜的,而且在這裡也很難打出複雜的公式。因此我們僅從物理意義上說一下廣義相對論的主要內容。

有人說在廣義相對論中,f=ma這個經典物理學中最重要的公式不再成立,那是對相對論的誤解。

相對論並不是推翻了物理學,而是把物理學推向了更高的層次。是對經典物理學的發展。

在廣義相對論中,f=ma依然成立,但是內容增加了。

1、加速度與引力場等價:

把上面的公式變換一下就得到了:a=f/m,左邊是加速度,右邊是引力場強度,即「單位質量所受的引力」。公式的意義就是:加速度與引力場是等價的。

2、質能公式:f=ma,功是能量的轉化量,所以兩邊同乘上距離就是能量。e=fs=mas=mv²。

但是,前面說過,乙個物體不存在速度的概念,而乙個物體具有的全部能量卻是固定的,所以這裡的速度v 一定是相對任何物體都不會變化的恆定值,那麼只有光速才是恆定的。所以,質能公式就是:e=mc²。

3、時間變慢:

加速度是速度的變化率。a=dv/dt,積分後得到a=v/t。變換一下得到t=v/a。

這裡又有乙個v,同樣的,單獨對乙個物體來說,沒有速度概念,這裡的速度是乙個對一切物體恆定不變的值——光速c。所以公式就是  t=c/a,即時間與引力場強度(或加速度)成反比,加速度越大,時間越慢。

4、蟲洞:

從t=v/a可以看到,當a為0時,就是引力場強度是0的時方,時間無限快。人們把宇宙中引力場為0的地方稱作蟲洞。相對蟲洞來說,任何其他地方的時間都是無窮慢的,因此理論上感覺在蟲洞中瞬間就可以到達宇宙中的任何地方。

5、奇點:

相反,人們把宇宙中引力場強度無窮大的地方稱作奇點。在奇點處,時間靜止。由於時間靜止,在那裡的任何物體也都是靜止的(或不存在)。

根據四維空間的意義,時間為0的物體不存在,也就是從來沒有過的東西不存在。

相對論的貢獻:

相對論是在人們試圖找到絕對速度失敗後,由愛因斯坦總結和研究了前人的實驗和理論後,在經典物理學的基礎上創立的現代物理學說。

當人們測量絕對速度時發現,不僅測量不到絕對速度,更要命的是發現了乙個足以讓經典物理學崩潰的現象,光速不能和速度疊加。建立在理所當然的速度疊加原理上的一切力學規律竟然是錯誤的。物理界一片譁然,很多物理學家陷入混亂。

甚至有人說物理學應該全盤推翻,重新建立新的體系。

首先,相對論的創立,重新確立了經典物理學在低小空間範圍內的正確性和權威性,扶大廈於將傾。並且通過洛倫茲因子的引入,把經典物理學理論的適用範圍推廣到了廣域的宇宙空間。

其次,相對論以其相對性原理,通過經典物理學的理論,為科學研究指明了方向。比如質能公式為核能的應用奠定了堅實的理論基礎。

再有就是為人類探索宇宙空間提供了測量計算的理論依據。為人類太空科技打下了基礎,為人類生活提供了新的方式。比如衛星定位,如果沒有相對論時間換算的關係,***定位誤差將達到數公里以上,完全失去了實用意義。

2樓:匿名使用者

廣義相對論與狹義相對論的區別

廣義相對論——動力學,引力理論,適合非慣性參考係,加速度與引力等效原理

狹義相對論——運動學(不涉及力、引力),時間 空間 與移動的關係,適合慣性參考係,光速不變原理

和關係——廣義相對論包含狹義相對論,狹義相對論是基礎,

廣義相對論和狹義相對論有什麼區別?

3樓:匿名使用者

狹義相對論和廣義相對的區別是,前者討論的是勻速直線運動的參照系(慣性版參照系)之間的物理定律權,後者則推廣到具有加速度的參照系中(非慣性係),並在等效原理的假設下,廣泛應用於引力場中。

狹義相對論的基本原理

一、在任何慣性參考係中,自然規律都相同,稱為相對性原理。

二、在任何慣性系中,真空光速c都相同,即光速不變原理。

其中第一條就是相對性原理,第二條是光速不變性。整個狹義相對論就建築在這兩條基本原理上。由此得出時間和空間各量從乙個慣性系變換到另一慣性系時,應該滿足洛倫茲變換,而不是滿足伽利略變換。

廣義相對論基本原理

1、廣義相對論原理,即自然定律在任何參考係中都可以表示為相同數學形式。

2、等價原理,即在乙個小體積範圍內的萬有引力和某一加速系統中的慣性力相互等效。

按照上述原理,萬有引力的產生是由於物質的存在和一定的分布狀況使時間空間性質變得不均勻(所謂時空彎曲);並由此建立了引力場理論;而狹義相對論則是廣義相對論在引力場很弱時的特殊情況。

4樓:匿名使用者

用簡單而形象的例子概括一下你就明白了,當你乙個人關在乙個空房間裡面冥思苦想這個問題的時候就叫狹義相對論,而當你打麻將和3個牌友一起討論這個問題的時候就叫廣義相對論!

A狹義相對論

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廣義相對論和狹義相對論都是什麼意思,為什麼要有廣義和狹義

狹義相對論和廣義相對的區別是,前者討論的是勻速直線運動的參照系 慣性版參照系 之間的物理定律權,後者則推廣到具有加速度的參照系中 非慣性係 並在等效原理的假設下,廣泛應用於引力場中。狹義相對論的基本原理 一 在任何慣性參考係中,自然規律都相同,稱為相對性原理。二 在任何慣性系中,真空光速c都相同,即...

請懂相對論 狹義相對論的進來討厭下時間倒流問題!謝謝

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