誰能簡單解釋一下愛因斯坦的相對論

2021-04-18 15:05:29 字數 2994 閱讀 5917

1樓:白色凌亂

汽車是運動的,樹木是靜止的,這樣說大家都能接受,但如果反過來說樹木是運動的,汽車是靜止的則會有很多人說你痴人說夢。其實在物理學上這兩種說法都是正確的,只是所選的參照系不同而已。這也是愛因斯坦偉大的相對論建立的基本出發點。

相對論建立的第一個假設是:所有參照系都遵循相同的物理定律。無論在地上還是在勻速行駛的汽車上,用尺子量一個木板或用秒錶量一個鐘擺晃動10個週期的時間,結果都是相同的。

但是如果木板或鐘擺在一個以一定速度駛過測量者面前的車上,重複上面的測量就會得到不同的結果。這種不同就是由所有參照系都遵循相同的物理定律造成的。

相對論建立的第二個假設是:光速在所有參照系中都是恆定的。剛一聽好像和第一條假設說的是同一件事,可是仔細想想就會發現其中的奧妙。

第二條假設的意思是無論你坐在飛馳的火車裡還是靜止的躺椅中,光速都保持恆定,和你所處的運動狀態無關。原因就在於我們在處理日常物理目標的速度時得到的都是合速度。例如你駕駛一輛時速為25千米每小時的越野吉普,一位乘客以相對你10千米每小時的速度用彈弓射擊前面的岩石,那麼彈珠的實際運動速度就應該是35千米每小時。

可是如果開啟前車燈,按照常識光速是334,800,000千米每小時,加上車的運動速度,光的實際速度就應該是334,800,025千米每小時,可實際測量光速還是334,800,000千米每小時。為什麼同樣的參照系光和實際物體得到的結果不同呢?

要解釋它首先要從速度的定義說起。單位時間內通過的距離叫做速度,即速度是距離被時間除得到的。長度收縮學說認為一個具有質量的物體在它運動方向上的測量長度是相對縮短的,達到光速時長度相應縮短為零。

學說成立的基礎是測量者和被測量物處於不同的參照系,且只發生在物體運動方向,不會影響和運動垂直方向的長度。也就是說當你駕駛一輛速度接近光速的汽車時,靜止的觀察者看到的車長遠遠小於它的實際車長,而高度方向沒有變化。這種情況反過來說,即當你駕駛飛快的汽車通過一個門洞時,從你的角度來看這段距離要比實際距離短得多。

這種情況在日常生活中經常被忽略不被注意是因為物體運動速度都很慢,長度收縮現象不明顯。時間和長度一樣也會隨著參照系的變化而變化,這就是所謂的時間膨脹。隨著運動速度的增加時間會相對變慢,一般情況下都比較微弱不易覺察,達到光速時時間會完全停止。

但是這種現象也只有觀察者和時鐘不在同一參照系時才能發生,為了證明這一結論,兩個原子鐘被調節成完全相同,一個留在地球上,一個放在高速飛行的太空梭上,當飛機降落時會發現飛機上的原子鐘要比地球上的原子鐘慢,慢的時間和由愛因斯坦相對論推算出來的結果相同。也就是說太空梭上原子鐘記錄的時間相對地球上靜止的原子鐘的時間膨脹了。

理解了近光速或等光速運動時的長度和時間的變化,車頭燈光速的問題就不難解釋了,因為光運動和我們普通運動所涉及的距離和時間不同而已。

相對論還有一個重要的概念就是同時性,運動狀態的不同會使人們觀察到物體動作的先後順序不同,例如屋子中有兩盞燈,a站在兩盞燈中間,b以一定速度踩著滑板向一盞燈運動正好到達中間。當兩燈同時開啟時a看到的現象是兩燈同時亮,而b看到的卻是面對他的那盞先亮,背對他的那盞後亮。

2樓:匿名使用者

相對論是關於物質運動與時間空間關係的理論。它是現代物理學的理論基礎之一。相對論是本世紀初由愛因斯坦等在總結實驗事實(如邁克耳孫?

莫雷實驗)的基礎上所建立和發展。在這以前,人們根據經典時空觀(集中表現為伽利略變換)解釋光的傳播等問題時,導致一系列尖銳的矛盾。相對論針對這些問題,建立了物理學中新的時空現和高速物體的運動規律,對以後物理學的發展有重大作用。

相對論分為狹義相對論和廣義相對論兩大部分。2023年建立的狹義相對論的基本原理:(1)在任何慣性參考系中,自然規律都相同,稱為相對性原理。

(2)在任何慣性系中,真空光速c都相同,即光速不變原理。由此得出時間和空間各量從一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。並由此推出許多重要結論,例如:

①兩事件發生的先後或是否「同時」,在不同參照系看來是不同的(但因果律仍然成立)。②量度物體的長度時,將測到運動物體在其運動方向上的長度要比靜止時縮短。與此相似,量度時間程序時,將看到運動的時鐘要比靜止的時鐘進行得慢。

③物體質量m隨速度v的增加而增大,其關係為:m0為靜止時的質量,稱為靜止質量。④任何物體的速度不能超過光速c。

⑤物體的質量m與能量e之間滿足質能關係式e=mc2。以上結論與目前的實驗事實符合,但只有在高速運動時,效應才顯著。在通常的情況下,相對論效應極其微小,因此經典力學可認為是相對論力學在低速情況下的近似。

在2023年又建立了廣義相對論,其基本原理:(1)廣義相對論原理,即自然定律在任何參考系中都可以表示為相同數學形式。(2)等價原理,即在一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。

按照上述的原理,萬有引力的產生是由於物質的存在和一定的分佈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。從廣義相對論可以匯出一些重要結論,如水星近日點的進動規律;光線在引力場中發生彎曲;較強的引力場中時鐘較慢(或引力場中的光譜線向紅端移動)等。這些結論和後來的觀測結果基本上相符合。

近年來,通過測量雷達波在太陽引力場中往返傳播在時間上的延遲,以更高的精密度證實了廣義相對論的結論。相對論,具有重要的歷史意義,但許多問題仍有待研究。

3樓:山水看教育

用通俗的語言解釋相對論究竟講了什麼內容

4樓:

有一個非常簡單描述:如果你在一個溫習的房間和一個漂亮的妹妹聊天3個小時,可你會感到時間太快好像只有3分鐘;當你在炎熱的夏天坐在火爐旁和一個「沒女」聊天3個小時,你會感覺到時間太漫長像是過了3年!這就是相對論!

5樓:匿名使用者

1.真空光速在任何座標系中都為c

2.物理定律在任何座標系中有相同的形式

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