如何通俗地解釋愛因斯坦的廣義與狹義相對論?

時間 2021-05-05 22:08:38

1樓:Peter

以下內容摘自萬維鋼《相對論究竟是什麼》

編輯 / Peter

廣義相對論的出發點,是愛因斯坦的乙個斷言—

在任何區域性實驗中,引力效應和加速效應無法區分。

這句話叫做「等效原理」,它等於是在說「慣性質量=引力質量」。愛因斯坦表示,別問為什麼了,這個世界就是這樣的。

在乙個封閉的房間裡,你說你正站在地面享受引力,我可以說你其實是在乙個加速運動的火箭裡。你說你正在引力的作用下享受自由落體,我可以說你其實處在乙個不受任何引力影響的勻速直線運動的狀態中。

愛因斯坦表示,只要這個房間的尺度不是特別大,你說的和我說的就沒有區別。

那麼,引力到底是個什麼東西呢?站在地面上,你能切切實實感到引力的存在。可是只要你隨便進行乙個自由落體運動,引力對你就不存在。

乙個東西如果是真實的存在,它怎麼可能在靜止座標系下就有,在乙個加速座標系下就沒有了呢?愛因斯坦的新要求可是物理定律不管在什麼座標系下都一樣。

我們的結論只能是,引力這個東西,其實是個幻覺

或者說得嚴格一點:在區域性,引力根本就不存在;在大尺度範圍裡,引力根本就不是力......正如鯨魚不是魚。

那引力到底是什麼呢?只有愛因斯坦能提出這樣的問題,也只有愛因斯坦能回答這個問題。

2樓:逐龍

不是什麼都能通俗的解釋的,尤其相對論這種怪物。沒有高深數學物理做鋪墊,你以為你講得好通俗易懂了,其實只是傳教一樣的存在。通俗易懂是要聽者在自己的常識內理解這個事物的原理,有點像現在數學以公理系統為基來構造數學。

相對論這個怪物打破了一般人最底層最基本的常識,所以根本沒有參照常識,就像構造數學的公理被打破了,所以根本無法理解。所以大多只是科普人自己一廂情願而已,自己以為在科普相對論,其實跟傳教是沒有本質區別的。

3樓:起個名字吧

狹義相對論,是牛頓絕對空間的糾正和發展,沿用的是牛頓力學的語言體系。

牛頓力學,物體的運動速度和方向,隨不同參照系而變化。不同參照系之間的變換,由伽利略變換公式來換算。

伽利略變換公式,沿參照系,做X、Y、Z三個空間軸,形成三維座標系,表示為:

x』=x+△x;

y』=y+△y;

z』=z+△z;

t不變(同時性

v』=v+△v;

牛頓在伽利略變換基礎上,提出了絕對空間座標系。

有乙個絕對靜止的參照系;按這個參照系,世間萬物有乙個絕對速度

X、Y、Z三個座標軸刻度均勻、剛性;t不變(同時性);

牛頓假借「以太」這個概念,認為這個絕對靜止的參照系由「以太」構成或填充。

牛頓絕對空間座標系的精髓是:同時性、剛性三維空間。

我們看到,牛頓力學體系的絕對座標系,其實不需要「以太」這個概念。

以太,是光的波動學說,所需要的傳播介質,牛頓本人認為光是一種粒子。

光究竟是一種波,還是一種粒子?對光的探索,讓人們發現牛頓經典力學適用的邊界。

由於巨集觀物體,運動速度很低,牛頓的絕對空間座標系,用於日常生活,一直沒出過什麼毛病

當人們越來越認為:光速不變時,伽利略變換就出現了毛病。

如果說牛頓經典力學的好搭檔是伽利略變換;那麼狹義相對論的好搭檔就是洛倫茲變換。

洛倫茲變換,發表的時間早於狹義相對論,洛倫茲變換公式發表於2023年;愛因斯坦發表相對論的時間是2023年。

洛倫茲本人並不認可狹義相對論。

兩人的區別是:洛倫茲是想給牛頓經典力學打補丁;而愛因斯坦是要掀桌子。

愛因斯坦發現,狹義相對論的幾條推論,正好可以用洛倫茲變換公式表達。

狹義相對論,有2個假設,5個預言。

光速不變原理:真空中,光速C不變;

狹義相對性原理:所有慣性系中,一切物理定律(除引力外)不變。

時間膨脹:即鐘慢效應

長度收縮:即尺縮效應

橫向都卜勒效應:

質速關係:

質能關係:

狹義相對論發現了不同時性。不同時性,引發了人們關於時間旅行的遐想。實際上,單從狹義相對論出發,時間旅行是不可能實現的。

我們做乙個思維實驗:

假設小明乘坐飛船,以v=0.995C的速度,飛離地球,離開了他的雙胞胎弟弟小小明,飛向距離地球9.95光年的A點。

當他到達A點後,又以v=0.995C的速度,返回地球,回到小小明的身邊。

(假設小明這個地球,附近沒有太陽等引力場;暫時忽略加減速環節,不影響,而且在後面會補上。)。

根據狹義相對論的「鐘慢效應」,

洛倫茲變換公式

在小小明看來,小明的時間流速大幅度減緩,降為自己的1/10。

20年後,小明回到地球時。小小明已經老了20歲,而小明才老了2歲。結論:小明穿越到了未來。

這個結論是錯誤的。正是因為這種錯誤的科普,讓人看不懂相對論,質疑相對論。

實際上,小明和小小明相遇時,兩個人同時老了2歲。推導過程如下。

以地心為參照系。那麼A點靜止、小小明低速運動、小明以接近光速的0.995C運動。

小明花了10年,到達A點;又花了10年,從A點返回,這是沒問題的。

20年後,小小明老了20歲,小明只老了2歲,這也是沒有問題的。

但是,這說明不了:小明和小小明相遇時,年齡會相差18歲。

我們以小明為參照系。那麼,小明靜止,地球、小小明、A點的運動速度都是0.995C,地球和A點的距離變短了。

根據洛倫茲變換公式,

地球與A點的距離縮短為1/10,0.995光年。因此,小小明和地球花了1年時間,從A點駛出0.995光年;又花了1年時間,返回A點,與小明相遇。

小小明老了2歲,即可與同樣老了2歲的小明相遇。

我們結合上面兩個案例,再以小小明為參考係。看看到底發生了什麼。

小明以v=0.995C的速度,飛向A點。讓小明用光訊號,不斷給地球傳送影像資訊。由於小明的位置,也就是訊號源在變遠,且光速不變。

小明的資訊:

要滯後才能到達;小明到達A點的資訊,要9.95年後,才能傳回來。

飛離時的影像呈慢進狀態;返回時的影像呈快進狀態。

以至於,2年後,小明本尊已經回來了。但是,小明的影像資訊還沒有回來。如果以小小明的視角,自己還要連續看18年,才能目睹小明離開和回來的全過程。

如果小明和小小明往A點看,一塊兒看,他此時看到的是自己剛出發0.2年後的樣子。

總之,任何事情的先後順序沒有改變。時間穿越因此沒有發生。小明在A點,有一瞬間速度為0。

只要小明和小小明再次相遇,兩個人的時間就是同步的。不同時現象,發生在相對運動狀態下。

比如,小明於某日零點零分零秒出發;

按地球時間1天後,小明已經離開了86400×0.995C的距離,小明的時間只過了2.4小時。

小明在這個距離,給小小明報時。某日2點24分0秒。

小小明收到這個資訊時,是第三天,扣除將近一天的傳播時間。小小明發現,小明的時間流速,仍然是自己的1/10。

只要物體有相對運動,時間流速就不同。這種不同步效應,既不是慢放效應、快進效應;也不是不同參照系之間主觀印象;而是實打實的現象。

這種客觀存在的現象,是洛倫茲和愛因斯坦的乙個分歧。

相比鐘慢效應,或者尺縮效應,更能夠揭示四維時空的,是質速關係

帖子裡面的第二段,隨著學習的不斷深入,帖子主體部分已經倍自己推翻,尚未來得及修改。

但是質速關係這一段,如何引入四維時空,還是不變的。

9.95年更正為8.95年。

最後這一張截圖,截的自己的回答。乙個完整的資訊,似乎不是光速傳播的。比如小明。小明本體的回歸超光速。他的資訊反而遲到,而且拖著很長的尾巴。這是什麼現象啊?

4樓:自學生

我用我發現的個人觀點回答問題。自然相對自身是一對廣義狹義時間統一原理和理論。眾人共性空間2023年時間和自身個性核心,都是一對廣義狹義時間統一理論原理模型。

5樓:Lucky

其實就是從觀察判斷得出的,我對相對論也是從課本知道的,就舉例吧,比如說最簡單的,引力,我們知道地球對我們有引力,這個力用數學表示就是加速度g,那我們假設一家宇宙飛船,同樣以加速度g飛行,那麼我們就可以,等同於我們收到地球引力作用。這是乙個最簡單的例子解釋相對論

6樓:科幻與童話

回答之中,從物理角度出發的居多。那我就換乙個角度,從哲學的方向來看吧。

眾所周知,我們描述「運動」的時候,一般都有乙個參照系。有的是指明了的,有的是預設的。比如汽車的時速,是相對於道路的;列車員的步行,是相當於火車的;飛機的馬赫數,是相對於空氣的。

然而,有一種運動,似乎不需要參照系——這就是旋轉。一桶水,靜止的時候水面是平的,旋轉的時候水面會凹下去。我們把水桶放到大轉盤上,當轉盤旋轉的時候,水、桶相當於轉盤靜止,但是水面依然是凹下去的。

難道這種運動是「絕對運動」嗎?它真的不需要參照系?有乙個人提出了反對意見:

旋轉運動也需要參照系!水面凹下去,是因為水桶相對遙遠的星系在運動。大轉盤?

它太小了,它的作用比不上遙遠的星系。這個人就是著名的馬赫。

顯然,有人難以接受馬赫的這個觀點。但小愛同學則不然。因為「絕對時空」有很多解決不了的難題,馬赫的理論能……

(回頭繼續更新)

7樓:ggiaj

高速就會接近光速,越接近光速,與光的相對速度越小,運動物體周圍的相對光速降低,又由於光速不變,所以光速一變慢什麼都慢了,運動物體感受到的時間流逝速度變慢,簡稱速度越快,時間越慢。

你明白了嗎?呵呵

8樓:曉夢塵

狹相背景時空是平直的,四維平凡流行配以閔氏度規,曲率張量為零,又稱閔氏時空。(光速不變,相對性原理)

廣相背景時空是彎曲的,曲率張量為零,是任意偽黎曼空間的度規引力論,把這個偽黎曼空間限定為閔氏時空就是狹相。(狹義相對論和等效原理的結合)

9樓:十萬丶伏特

狹義相對論就圍繞光速不變和狹義相對性原理展開,核心就是洛倫茲變換式在所有慣性系中都適用,不存在絕對靜止的參考係。廣義相對論就是說有質量的物體會使其周圍時空發生彎曲,就解釋了引力的本質,怎麼彎曲的可以解愛因斯坦場方程。

10樓:陳雪明

相對論就是光速不變唄。

陳雪明:波數計時的表觀波速不變一一光的波動性的支援證據不僅僅是光速不變,所有的波的波速都不變,通過將光速改成其它波速後,都適用相對論。

愛因斯坦真是神啊!

如何通俗地解釋 C C C Java JavaScript HTML Python的用處?

Archeus 程式語言總的來說是跟計算機硬體互動的語言。比如 傳送 你好 小明 不同的計算機語言的單詞,標點,語法不同。它們各有各的側重點,有的擅長網路通訊,有的擅長顯示影象,有的語法嚴謹,有的簡約易用。對於想入門卻又不知道選哪門語言的同學,我的建議是 在當前流行的語言當中任選一門立刻開始學習,不...

怎麼通俗易懂地解釋維根斯坦的思想?

L Analyse 時間是什麼?空間是什麼?自然是什麼?意義是什麼?存在是什麼?語言是什麼?維根斯坦 是,是,是,是你個大頭鬼!一群XX玩意兒。對不可言說之物,請保持沉默。 其實最核心的就是說明了語言的運用問題。很多時候一些高深的形而上問題就是誤解了語言的運用。比如這句話 宇宙之外還有存在。這句話咋...

如何通俗地解釋 IS LM 模型?

清晨致雨就是個小萌鹿 總邏輯 市場 曲線定義 曲線圖形 公式 斜率和位置 IS LM模型受商品市場和貨幣市場的影響 從上節課講到的第10章商品市場開始說 商品市場研究總供給Y與總需求AD的 當Y AD,商品市場達到均衡狀態 在圖形上表示就是一條45度角的射線,由此可以看出不同狀態下均衡點不同 這一章...