我们一直都在说相对论,也有很多人知道相对论是分为狭义相对论和广义相对论的,但是我们是否知道两者有什么区别呢?从字面上理解,狭义代表着运用范围比较小,而广义代表着应用的范围比较大,是否真的是这样呢?
狭义相对论历史
狭义相对论的论文名称叫做《论动体的电动力学》,是爱因斯坦在做专利局的专员时“兼职”发表的一篇论文,发表于1905年,那一年爱因斯坦连发四篇重量级论文,惊起惊涛骇浪。
为什么叫《论动体的电动力学》呢?一直以来我们熟知狭义相对论相关的都是光速和时间等,似乎跟“”没有什么联系。其实不光有联系,而且联系十分大,正是为了解决电动力学中的矛盾现象,才诞生了狭义相对论。这几个矛盾现象分别是:
1)迈克尔逊——莫雷实验没有观测到地球相对于以太的运动(参考之前的文章这两个简单却诡异的实验,一个化为了相对论,一个成就了量子力学);
2)运动物体的电磁感应现象表现出相对性;3)伽利略变换在麦克斯韦方程组中失效。
爱因斯坦根据前人的经验破天荒地引入了狭义相对性原理和光速不变原理这两大基本假设。诸如我们目前经常提到的:1)光速不变;2)时间膨胀;3)尺缩效应;4)原子弹原理的质能方程;5)光速无法超越等等一系列有趣的事情均来自于狭义相对论。值得注意的一点是,爱因斯坦是在“惯性参考系”中研究的。什么是“惯性参考系”?最通俗的解释就是:相对静止或者相对匀速直线运动的参考系。这个解释想必学过初中物理的都应该知道。
广义相对论历史
广义相对论由爱因斯坦在1916年正式提出的,它提出的基础正是狭义相对论。上面我们知道,狭义相对论是建立在惯性参考系中的,即运动要么是相对静止的,要么是相对匀速直线运动的,这两种状态我们一般认为是等价的。那么非惯性参考系中呢?(即相对加速或者减速,或者非直线运动的参考系)狭义相对论还适合吗?
爱因斯坦花了极大精力,妄图将狭义相对论和引力引入到非惯性系中,均告失败了。终于他抛弃了时空平直的观念,首次把引力场解释成时空的弯曲。这一假设的引入瞬间让所有矛盾迎刃而解,他写下了引力场方程组。引力场方程组预言了一个又一个准确无比的现象,诞生了从那以后半数的诺贝尔物理学奖。爱因斯坦完成了牛顿一直没有完成的梦想——引力的来源。
时空的扭曲使得狭义相对论中的所有理论能够在任何参考系中得到运用。
用最简单的话概括两个相对论
有读者肯定要开骂了:小编你扯了那么久,讲得却一点也不通俗易懂!说好的一句话概括两者的区别呢?
其实两者的区别很简单:狭义相对论只适合惯性参考系,而广义相对论适合包括惯性和非惯性的所有参考系!
不过这个解释还是不够简单,我们再简单点。我们一定听过速度越快时间越慢这句话,这句话是狭义相对论提出的。那么两者的区别可以概括为:狭义相对论告诉我们,速度越快时间就越慢,而广义相对论告诉我们,引力场能达到同样的效果,即引力越大时间就越慢。
最后再换一种说法:狭义相对论:时空会随着速度变化而变化;广义相对论:引力和速度一样,能对时空产生同样的效果!
大家懂了吗?
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