爱因斯坦的相对论

如题所述

第1个回答  2022-06-08
爱因斯坦的相对论分狭义和广义。怎么说呢?  运动物体必须有一个参考物,这个参考物就是参照系;狭义的相对论是将地球上的物体作为参照系,加上光速不变原理,来推导物质运动原理; 广义相对论是将 参照系放到整个宇宙,来研究宇宙物质的运动。

1905年,爱因斯坦提出狭义相对论,说 运动的物体与静止的物体时间是不一样的 。

举个例子:

此前我一直未懂,为什么?这里的关键是: 光速是不变的 。它没有随火车的运动而变快。

我们做这样一个实验:

假设你现在在一辆火车上,火车的速度是100米每秒,然后你以1米每秒的速度在火车里面往前走,这时候你想象一下如果地面上有个人,他测量你的速度的话,会是多少?

答案是101米/秒;但如果你在火车里打开一个手电筒,我们再测量这个光速(约30万公里/秒),光速还是原来的光速,并没加上火车的速度,一点没变。

所以运动物体体验的时间相对静止物体会少:他过了一秒,你过了一年。

(有时我会想:为什么同龄的郭德钢与林志颖面相差异如此大?难道跟小志是赛车手有关。还有是不是越运动越年轻?包括大脑。)

牛顿在理解物体下落和行星运转的原因时,一直想像空间是一个巨大的空容器,一个装宇宙的框架。所有物体都在其中做直线运动,直到有一个力使它们的轨道发生弯曲。但他至死没弄明白:空间是什么。

爱因斯坦受法拉第“电磁场”无处不在的启发,想象空间就是一个“引力场”, “引力场”就是空间 ,这是广义相对论的核心。从这个理解出发,爱因斯坦推论出:

太阳会使其周围的空间发生弯曲,所以地球并不是在某种神秘力量的牵引下绕着太阳旋转,而是在一个倾斜的空间中行进。就好像弹珠在漏斗中滚动一样:漏斗中心并不会产生什么神秘的“力量”,是弯曲的漏斗壁使弹珠滚动的。所以无论是行星绕着太阳转,还是物体下落,都是因为空间发生了弯曲。

光在太阳周围受强引力影响会发生弯曲,时间也是。爱因斯坦曾预言,在高空中,在离太阳更近的地方,时间会过得比较快,而在低的地方,离地球近的地方时间则过得比较慢。

当一个大恒星燃烧完自己所有的燃料(氢)时,它就会熄灭。残留的部分因为没有燃烧产生的热量的支撑,会因为自身的重量而坍塌,导致空间强烈弯曲,最终塌陷成一个真真正正的洞。这就是著名的“黑洞”。

这些都是空间引力场的作用。

爱因斯坦将广义相对论用一个简洁公式表示:

但说实话,我一点看不懂。只能说:厉害!

狭义相对论的关键元素是光速不变,广义相对论的关键元素是:空间就是引力场。

我有时会想:这个“引力场”(空间)与宇宙中的物质(星云、恒星等)关系,就像海洋与陆地、女性与男性;这个“空间”又像宇宙学家说的 “暗物质 ”能量 (物质与能量是统一体,在一定条件下互转)。

190314

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