爱因斯坦的相对论的穿越时空的什么意思???
普通物理学1一、伽利略性和经典力学时空观惯性系:一个不受外力力合0的物体,保持静止或匀速直线运动不变,这样的参考系,叫惯性参考系,简称惯性系。
(新想法:如果认识到非贯性系力产生的原因,在进行物理实验时将此力(惯性力)一并计算,那么就与跳出非惯性系,在惯性系中实验得到一样的结论,就可以把非惯性系当成惯性系对待——这与广义相对论的相对性原理是类似的)一切彼此作匀速直线运动的惯性系,对于描写机械运动的力学规律来说是完全等价的,在一个惯性系的“内部”所作的任何力学实验,都不能确定这一惯性系本身是在静止状态,还是在作匀速直线运动。
这个原理叫力学相对性原理,或伽利略相对性原理。
牛顿说:“绝对的、真正的和数学的时间自己流逝着,并由于它的本性而均匀地、与任一外界对象无关地流逝着。
”“绝对空间,就本性而言,与外界任何事物无关,而永是相同的和不动的。
”(见牛顿著作《自然哲学的数学原理》)二、狭义相对论的提出背景在19世纪末,人们知道光速是有限的,在测量光速时发现,木星卫星发出的光,到达地球的时间是相同的,而不管地球是朝向卫星运动还是背向卫星运动。
这不符合物体运动的速度叠加原理(A参照系相对于B参照系速度为v1,A上发出相对A速度为V2的物体,物体相对于B速度为V1+V2),而符合波的性质,因为当时已知的所有波都有介质,因此人们假设光也有介质,定名为“以太”,光在以太中稳定传播,所以与地球的运动无关。
由于地球并非宇宙中的特殊天体,以太应该对地球有相对运动,而著名的迈克耳孙(A.A.Michelson)和莫雷(E.W.Morley)实验证明了相对地球运动的以太不存在,也就是说,如果存在以太,以太就是对地球静止的,这里和一些人认为的证明了以太不存在,叙述上有一点点区别。
1905年,爱因斯坦提出两条假设:1。
相对性原理:物理学在一切惯性参考系中都具有相同的数学表达形式,也就是说,所有惯性系对于描述物理现象都是等价的。
(够绝对的)2。
光速不变原理:在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性参考系中,所测得的光在真空中的传播速度都是相等的。
1964年到1966年,欧洲核子中心(CERN)在质子同步加速器中作了有关光速的精密实验测量,直接验证了光速不变原理。
实验结果是,在同步加速器中产生的一种介子(写法是派的0次方)以0.99975c的高速飞行,它在飞行中发生衰变,辐射出能量为6000000000eV的光子,测得光子的实验室速度仍是c。
三、狭义相对论时空观狭义相对论为人们提出了一个不同于经典力学的时空观。
按照经典力学,相对于一个惯性系来说,在不同的地点、同时发生的两个事件,相对于另一个与之作相对运动的惯性系来说,也是同时发生的。
但相对论指出,同时性问题是相对的,不是绝对的。
在某个惯性系中在不同地点同时发生的两个事件,到了另一个惯性系中,就不一定是同时的了。
经典力学认为时空的量度不因惯性系的选择而变,也就是说,时空的量度是绝对的。
相对论认为时空的量度也是相对的,不是绝对的,它们将因惯性系的选择而有所不同。
所有这一切都是狭义相对论时空观的具体反映。
同时的相对性现举一个假想实验,一列匀速运动的火车,车头和车尾分别装有两个标记A1、B1当他们分别与地面上的两个标记A、B重合时,各自发出一个闪光。
在A、B的中点C和A1、B1的中点C1,各装一个接受器,C点将同时接收到两端的信号,而信号传递需要时间,在这段时间内火车向前运动了,所以C1先收到车头的信号,后收到车尾的信号。
也就是说,不同的参照系没有认为两个事件都是同时发生的。
“同时”有相对性。
四、洛伦兹坐标变换洛伦兹公式是洛伦兹为弥补经典理论中所暴露的缺陷而建立起来的。
洛伦兹是一位理论物理学家,是经典电子论的创始人。
坐标系K1(O1,X1,Y1,Z1)以速度V相对于坐标系K(O,X,Y,Z)作匀速直线运动;三对坐标分别平行,V沿X轴正方向,并设X轴与X1轴重合,且当T1=T=0时原点O1与O重合。
设P为被“观察”的某一事件,在K系中观察者“看”来。
它是在T时刻发生在(X,Y,Z)处的,而在K1系中的观察者看来,它是在T1时刻发生在(X1,Y1,Z1)处的。
这样的两个坐标系间的变换,我们叫洛伦兹坐标变换。
在推导洛伦兹变换之前,作为一条公设,我们必须假设时间和空间都是均匀的,因此它们之间的变换关系必须是线性关系。
如果方程式不是线性的,那么,对两个特定事件的空间间隔与时间间隔的测量结果就会与该间隔在坐标系中的位置与时间发生关系,从而破坏了时空的均匀性。
例如,设X1与X的平方有关,即X1=AX^2,于是两个K1系中的距离和它们在K系中的坐标之间的关系将由X1a-X1b=A(Xa^2-Xb^2)表示。
现在我们设K系中有一单位长度的棒,其端点落在Xa=2m和Xb=1m处,则X1a-X1b=3Am。
这同一根棒,其端点在Xa=5m和Xb=4m处,则我们得到X1a-X1b=9Am。
这样,对同一根棒的测量结果将随棒在空间的位置的不同而不同。
为了不使我们的时空坐标系原点的选择与其他点相比较有某种物理上的特殊性,变换式必须是线性的。
先写出伽利略变换:X=X1+VT1; X1=X-VT增加系数k,X=k(X1+VT1); X1=k1(X-VT)根据狭义相对论的相对性原理,K和K1是等价的,上面两个等式的形式就应该相同(除正负号外),所以两式中的比例常数k和k1应该相等,即有k=k1。
这样, X1=k(X-VT)为了获得确定的变换法则,必须求出常数k,根据光速不变原理,假设光信号在O与O1重合时(T=T1=0)就由重合点沿OX轴前进,那么任一瞬时T(由坐标系K1量度则是T1),光信号到达点的坐标对两个坐标系来说,分别是 X=CT; X1=CT1XX1=k^2 (X-VT)(X1+VT1)C^2 TT1=k^2 TT1(C-V)(C+V)由此得k= 1\\\/ (1-V^2\\\/C^2)^(1\\\/2)于是T1=(T-VX\\\/C^2) \\\/ (1-V^2\\\/C^2)^(1\\\/2)T= (T1+VX\\\/C^2)\\\/ (1-V^2\\\/C^2)^(1\\\/2)=============================================爱因斯坦假设: 1.物理体系的状态据以变化的定律,同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。
2.任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度c运动着,不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。
” 其实你把相对论当成观测现象就好理解了,只是算式要套相对论因子,等你考完式,可以找我学习一下修正的相对论。
爱因斯坦相对论的重要意义
狭义相对论和广义相对论建立以来,已经过去了很长时间,它经受住了实践和历史的考验,是人们普遍承认的真理。
相对论对于现代物理学的发展和现代人类思相的发展都有巨大的影响。
相对论从逻辑思想上统一了经典物理学,使经典物理学成为一个完美的科学体系。
狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系,指出它们都服从狭义相对性原理,都是对洛伦兹变换协变的,牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。
广义相对论又在广义协变的基础上,通过等效原理,建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系,得到了所有物理规律的广义协变形式,并建立了广义协变的引力理论,而牛顿引力理论只是它的一级近似。
这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系数的问题,从逻辑上得到了合理的安排。
相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念,给出了科学而系统的时空观和物质观,从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。
狭义相对论给出了物体在高速运动下的运动规律,并提示了质量与能量相当,给出了质能关系式。
这两项成果对低速运动的宏观物体并不明显,但在研究微观粒子时却显示了极端的重要性。
因为微观粒子的运动速度一般都比较快,有的接近甚至达到光速,所以粒子的物理学离不开相对论。
质能关系式不仅为量子理论的建立和发展创造了必要的条件,而且为原子核物理学的发展和应用提供了根据。
广义相对论建立了完善的引力理论,而引力理论主要涉及的是天体。
到现在,相对论宇宙学进一步发展,而引力波物理、致密天体物理和黑洞物理这些属于相对论天体物理学的分支学科都有一定的进展,吸引了许多科学家进行研究。
还未理解相对论
例1:你站在在一条小河的附近,观察河面上的一条船,船上有一个人在船的左右的船舷来回走动(从船的左边走到右边又走回来,重复这个动作),那么,你所观察到的这个人,他所走动的路线在你看来就是一个锯齿的形状,因为船也在运动。
在这个过程中,你所观察到的那个人的所走动一次的距离就不是船的宽度了,而是考虑到船的位移以后的一个更长的一段距离。
而你所观察到的那个人他从一侧到另一侧所用的时间不变。
总结:距离增大,时间不变,那么一定是速度增大。
我们可以用牛顿力学在这个系统中分析,船上的人的速度的确是增大的,因为这个速度是人的在船上走动的速度与船速的合成。
不需要具体的讨论船的运动,上面的过程你能理解就行了。
我应该说的很清楚了。
{在你看来,船上的人走一个来回的长度变大了(因为船运动的关系),而这个过程的时间没有变,同时,他的速度也因为船的速度变大,所以S=VT仍然成立} 例2:假设你在一个相对地球高速(比如100000千米每秒)的宇宙飞船上观察“地球与它的卫星”组成的一个系统。
地球与卫星之间在传播一个光信号,我们假设,地球与卫星的距离为150000千米(也就是半光秒)那么我们在地球上看这个光信号,它从地球到卫星再到地球,用时应该是一秒。
然而,在你看来(高速运动的飞船),地球与卫星一起也在高速的运动着,那么这个光信号,它也就是以类似于例1中的方式运动着的(锯齿状的路径),那么,这个距离也就跟地球上的观察者所看到的光走过的路径不一样了(变长了,类似例1),但是,由于光被证明在各个参照系中是同样的速度,也就是说,不论是地球的观察者还是你,都认为光的速度是C,那么,现在,我们得到了一个增大的路程,却还有一个不变的速度。
那么就不用说了,光在走完一个来回所用的时间对于你来说,相信你自己也可以算出来它的变化了。
相对论中的时间问题
这位朋友,我简单说说我的看法。
1,当你乘坐火箭回到地球上后,你看起来的确比你的朋友要年轻。
2,在相对论框架下,提到时间,首先要明确时间的参考系。
要明确是你的时间还是你朋友的时间,对于不同的参考系,时间有可能是不同的。
你在火箭中旅行的过程中,你不会觉得时间过得很慢,你会感觉一切正常,因为你认为你自己是静止的,只是地球在动。
3,不能超光速是相对论的一个推论。
但是,这只是推论而已,不是相对论的根本原理(构成相对论的两个假设没有不能超光速这条)。
也就是说,世界上如果有超光速的现象发生,也不影响相对论的其他结论。
我觉的这是个很重要的问题。
那么相对论为什么不允许超光速的现象呢
确切一点说,相对论不是不允许超光速的现象,而是不允许有超光速的信息传递。
再确切点,相对论也不是不允许有超光速的信息传递,而是不允许利用这种信息传递去改变已发生结果的原因。
从而造成因果上的逻辑矛盾。
物理上叫超距现象。
比如说,某人利用超光速信息传递,回到过去,在他自己没有出生的时候杀死自己的父亲。
这就影响了因果论,所以这是相对论不能允许的。
大家都知道,相对论属于经典物理,它没有摆脱因果论的束缚,A导致B,B导致C,一切是环环相扣的。
为了确保这个因果性,爱因斯坦就假设了没有超光速的信息传递发生。
而现实中超光速是存在的,比如由量子论推论出的一些现象,量子隧道效应,黑洞蒸发,包括物质波等等,都是超光速的现象。
只是这些现象是基于不确定原理的,所以不能去改变事物发生的原因,所以不与相对论矛盾。
4,假设有你说的那么一个巨人,他一步就可以去太阳。
但是我觉得他的一步也最少需要8分钟。
因为人的神经反应速度正是光速。
楼主你真的不明白吗
神经传递信息,就是你大脑下达指令到你身体做出反应的过程,而不是指你身体行动的本身过程。