什么是狭义相对论

什么是狭义相对论
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    tmsdxm001

    狭义相对论是相对论的一部分,它变革了从牛顿以来形成的时空概念,提示了时间与窨的统一性和相对性,建立了新的时空观。相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一,它包括狭义相对论和广义相对论两个部分。广义相对论把相对原理推广到非惯性参照系和弯曲空间,从而建立了新的引力理论。在相对论的建立过程中,爱因斯坦起了主要的作用。狭义相对论最重要的结论是使质量守恒失去了独立性。它和能量守恒原理融合在一起,质量和能量可以互相转化。如果物质质量是M,光速是C,它所含有的能量是E,那么E=MC 2。这个公式只说明质量是M的物体所蕴藏的全部能量,并不等于都可以释放出来,在核反应中消失的质量就按这个公式转化成能量释放出来。按这个公式,1克质量相当于9*10 3焦耳的能量。这个质能转化和守恒原理就是利用原子能的理论基础。
      大狭义相对论中虽然出现了用牛顿力学观点完全不能理解的结论:空间和时间随物质运动而变化,质量随运动而变化,质量和能量的相互转化,但是狭义相对论并不是完全和牛顿力学割裂的,当运动速度远低于光速的时候,狭义相对论的结论和牛顿力学就不会有什么区别。
      经过几十年来的历史发展证明狭义相对论大大推动了科学进程成为了现代物理学的基本理论之一。
      关于爱因斯坦是怎么发现狭义相对论的呢?从他自己的表述中可以得知:1922年12月4日爱因斯坦在日本京都大学作的题为《我是怎样创立相对论的?》的演讲中说明了他关于相对论想法的产生和发展过程。他说:“关于我是怎样建立相对论概念这个问题,不太好讲。我的思想曾受到那么多神秘而复杂的事物的启发,每种思想的影响,在生活幸福论概念的发展过程中的不同阶段都不一样……我第次产生发展相对论的念头是在17年前,我说不准这个想法来自何处,但是我肯定,它包含在运动物体光学性质问题中,光通过以大海洋传播,地球在以太中运动,换句话说,即以太相对地球运动。我试图在物理文献中寻找以太流动的明显的实验证据,蓝天是没有成功。随后,我相亲自证明以太相对地球的运动,或者说证明地球的运动。当我首次想到这个问题的时候,我不怀疑以太的存在或者地球通过以太的运动。”于是,他设想了一个使用两个热电偶进行的实验:设置一些反光镜,以使从单个光源发出的光在两个不同的方向被反射,一束光平行于地球的运动方向且同向,另一束光逆向而行。如果想像在两个反射光束间的能量差的话,就能用两个热电偶测出产生的热量差。虽然这个实验的想法与迈克尔逊实验非常相似,但是他没有得出结果。
      爱因斯坦说:他最初考虑这个问题时,正是学生时代,当时他已经知道了迈克尔逊实验的奇妙结果,他很快就得出结论:如果相信迈克尔逊的零结果,那么关于地球相对以太运动的想法就是错误的。他说道:“这是引导我走向狭义相对论的第一条途径。自那以后,我开始相信,虽然地球围绕太阳转动,但是,地球运动不可能通过任何光学实验探测太阳转动,但是,地球的运动不可能通过任何光学实验探测出来。”
      爱因斯坦有机会读了洛伦兹在1895年发表的论文他讨论并完满解决了u/c的高次项(u为运动物体的速度,c为光速)。然后爱因斯坦试图假定洛伦兹电子方程在真空参照系中有效,也应该在运动物体的参照系中有效,去讲座菲索实验。在那时,爱因斯坦坚信,麦克斯韦-咯伦兹的电动力学方程是正确的。进而这些议程在运动物体参照系中有效的假设导致了光速不变的概念。然而这与经典和学中速度相加原理相违背。
      为什么这两个概念互相矛盾。爱因斯坦为了解释它,花了差不多一年的时间试图去修改洛伦兹理论。一个偶然的机会。他在一个朋友的帮助下解决了这一问题。爱因斯坦去问他并交谈讨论了这个困难问题的各个方面,突然家因斯坦找到了解决所有的困难。他说道:“我在五周时间里完成了狭义相对论原理。”爱因斯坦的理论否定了以太概念,肯定了电磁场是一种独立的、物质存在的特殊形式,并对空间、时间的概念进行了深刻的分析,从而建立了新的时空关系。他1905年的论文被世界公认为第一篇关于相对论的论文,他则是第一位真正的相对论物理学家。

      其实相对论观点早就存在并体现在牛顿力学中,伽利略-牛顿相对性原理就是它的代表。但是,从现代眼光看,牛顿、伽利略的“在一切惯性系中牛顿定律都同样成立”的相对性原理虽然对力学是对的,但伽利略变换本身(运动学、时空变换)却不完全正确,应舍弃而代之以洛伦兹(时空)变换。正是洛伦兹变换使爱因斯坦创造的狭义相对论的适用范围扩展到了电磁学(光学)及一切物理领域。

    09-03-08 | 添加评论 | 打赏

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    wzazhaichch

    狭义相对论是相对论的一部分,它变革了从牛顿以来形成的时空概念,提示了时间与窨的统一性和相对性,建立了新的时空观。相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一,它包括狭义相对论和广义相对论两个部分。广义相对论把相对原理推广到非惯性参照系和弯曲空间,从而建立了新的引力理论。在相对论的建立过程中,爱因斯坦起了主要的作用。狭义相对论最重要的结论是使质量守恒失去了独立性。它和能量守恒原理融合在一起,质量和能量可以互相转化。如果物质质量是M,光速是C,它所含有的能量是E,那么E=MC 2。这个公式只说明质量是M的物体所蕴藏的全部能量,并不等于都可以释放出来,在核反应中消失的质量就按这个公式转化成能量释放出来。按这个公式,1克质量相当于9*10 3焦耳的能量。这个质能转化和守恒原理就是利用原子能的理论基础。
      大狭义相对论中虽然出现了用牛顿力学观点完全不能理解的结论:空间和时间随物质运动而变化,质量随运动而变化,质量和能量的相互转化,但是狭义相对论并不是完全和牛顿力学割裂的,当运动速度远低于光速的时候,狭义相对论的结论和牛顿力学就不会有什么区别。
      经过几十年来的历史发展证明狭义相对论大大推动了科学进程成为了现代物理学的基本理论之一。
      关于爱因斯坦是怎么发现狭义相对论的呢?从他自己的表述中可以得知:1922年12月4日爱因斯坦在日本京都大学作的题为《我是怎样创立相对论的?》的演讲中说明了他关于相对论想法的产生和发展过程。他说:“关于我是怎样建立相对论概念这个问题,不太好讲。我的思想曾受到那么多神秘而复杂的事物的启发,每种思想的影响,在生活幸福论概念的发展过程中的不同阶段都不一样……我第次产生发展相对论的念头是在17年前,我说不准这个想法来自何处,但是我肯定,它包含在运动物体光学性质问题中,光通过以大海洋传播,地球在以太中运动,换句话说,即以太相对地球运动。我试图在物理文献中寻找以太流动的明显的实验证据,蓝天是没有成功。随后,我相亲自证明以太相对地球的运动,或者说证明地球的运动。当我首次想到这个问题的时候,我不怀疑以太的存在或者地球通过以太的运动。”于是,他设想了一个使用两个热电偶进行的实验:设置一些反光镜,以使从单个光源发出的光在两个不同的方向被反射,一束光平行于地球的运动方向且同向,另一束光逆向而行。如果想像在两个反射光束间的能量差的话,就能用两个热电偶测出产生的热量差。虽然这个实验的想法与迈克尔逊实验非常相似,但是他没有得出结果。
      爱因斯坦说:他最初考虑这个问题时,正是学生时代,当时他已经知道了迈克尔逊实验的奇妙结果,他很快就得出结论:如果相信迈克尔逊的零结果,那么关于地球相对以太运动的想法就是错误的。他说道:“这是引导我走向狭义相对论的第一条途径。自那以后,我开始相信,虽然地球围绕太阳转动,但是,地球运动不可能通过任何光学实验探测太阳转动,但是,地球的运动不可能通过任何光学实验探测出来。”
      爱因斯坦有机会读了洛伦兹在1895年发表的论文他讨论并完满解决了u/c的高次项(u为运动物体的速度,c为光速)。然后爱因斯坦试图假定洛伦兹电子方程在真空参照系中有效,也应该在运动物体的参照系中有效,去讲座菲索实验。在那时,爱因斯坦坚信,麦克斯韦-咯伦兹的电动力学方程是正确的。进而这些议程在运动物体参照系中有效的假设导致了光速不变的概念。然而这与经典和学中速度相加原理相违背。
      为什么这两个概念互相矛盾。爱因斯坦为了解释它,花了差不多一年的时间试图去修改洛伦兹理论。一个偶然的机会。他在一个朋友的帮助下解决了这一问题。爱因斯坦去问他并交谈讨论了这个困难问题的各个方面,突然家因斯坦找到了解决所有的困难。他说道:“我在五周时间里完成了狭义相对论原理。”爱因斯坦的理论否定了以太概念,肯定了电磁场是一种独立的、物质存在的特殊形式,并对空间、时间的概念进行了深刻的分析,从而建立了新的时空关系。他1905年的论文被世界公认为第一篇关于相对论的论文,他则是第一位真正的相对论物理学家。

      其实相对论观点早就存在并体现在牛顿力学中,伽利略-牛顿相对性原理就是它的代表。但是,从现代眼光看,牛顿、伽利略的“在一切惯性系中牛顿定律都同样成立”的相对性原理虽然对力学是对的,但伽利略变换本身(运动学、时空变换)却不完全正确,应舍弃而代之以洛伦兹(时空)变换。正是洛伦兹变换使爱因斯坦创造的狭义相对论的适用范围扩展到了电磁学(光学)及一切物理领域。

    09-03-08 | 添加评论 | 打赏

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