为什么有个相对论?_搜狐科技

原阐明文字:为什么有个相对论?

引 子

英国地理学家爱丁顿教导是第一体批准遵守日食确认相对论的人,也当下极少数的的已确定的相对论专家批准。有一次,当居住于说起“地上仅有三个半人包含相对论”时,他垂了头。,安宁人对他说。:本人都变卖你必然是流行批准。,你样子不这么谦逊。。爱丁顿抬起头来否认真实性。:“无价值的,我不谦逊。,我以为变卖另一半是谁。

这是一体轶事。,足以阐明相对论是以一点方法的晦涩的艰深晦涩。连事先最顶峰的体格检查成分家都岂敢说它本身弄懂了相对论,更不用说正常人了。。

要听说相对论,本人只得率先听说它的前兆和前兆。。相对论缺点平白来的,它是体格检查成分中反驳的胜利。,这也前辈课题成果的结晶。。

100年前的体格检查球体的。,牛顿新入会的的移交的体格检查成分如同曾经完毕了。,附近穿透颁布宣布参加竞选了体格检查成分裁定的俗人安置危险,对移交的体格检查成分的情感很大,样子像是一座一千美元的建造物。。1900年,英国著名体格检查成分家欧凯文马在二十世纪的回购案中颁布宣布。:体格检查障碍物曾经完成了。,剩的执意已确定的修饰。。但他采用说。:在明朗的体格检查成分上帝中。,有两颗使成为一体不安的乌云。。这两个乌云是两个试验无法解说的。:黑体辐射试验与Michelson ether试验。很快,两朵小云成果成两倍大风暴。,极其的体格检查成分界可谓是“山雨欲来风满楼,黑云压城城欲摧”。

随后,体格检查成分的壮观反动始于二十世纪。。欧凯文马不料减少了嗓门。,1900,为听说释黑体辐射试验,德国体格检查成分家重重地坐下创建量子裁定,开启了体格检查成分反动的闪光长诗射中靶子篇。

体格检查成分反动的另一体闪光长诗射中靶子篇是由一体小S写的。,他是爱因斯坦。,人类在历史中最深化的沉思熟虑者,纯真孤单的天赋。

乙醚在哪里?

居住于变卖,水波只得批准水扩张。,声波的扩张只得以空气为代理的。,缺勤手段他们就不克不及扩张。。阳光批准寂寞的心情扩张到地。,这些星系由几一万亿光年清楚的于的星系收回的光。,它也穿越宇宙抵达地。。光波为什么能在寂寞的心情中扩张?它的扩张代理的是什么?体格检查成分家给光找了个扩张代理的——“以太”。

以太一词来源于古希腊。,指的是青天或下层气。。17世纪,法国算学家、哲学家笛卡尔率先将乙醚引入技术。,笛卡尔,团体批准的所无力都只得批准亲密的代理的开枪。,比如,租房不克不及空。,它是以乙醚为代理的的。。荷兰麻布体格检查成分家、地理学家惠更斯开展了以太裁定。,把以太凝视光波的代理的,鉴于光可以在寂寞的心情中扩张。,比如,以太将会纬纱包含VAUU在内的承认租房。,并能漏到普通数据中。。

19世纪,法拉第继后、麦、赫兹以及安宁人的尽力。,电磁学生气勃勃的开展。,一体熟而极其的电磁学裁定曾经棉纸。。英国试验体格检查成分家法拉第确认了这一景象。,找到了电磁学场的构想。。接崩塌,英国体格检查成分家麦创建了电磁学铁的根相当。,这样的事物以一定间隔排列程式泄漏,电场和磁场相互的激起棉纸一体康蒂。,更,电磁学波在寂寞的心情射中靶子扩张拍子是CO。。首要的,德国体格检查成分家赫兹批准了大批的试验。,率先,赶上电磁学波。,确认了电磁学波的在。,更,电磁学波的完全美质与L相像。,推动的课题找到,公正的在必然频率范围内的电磁学波。。

这样的事物,从未被找到的推断小说醚。,它何止是光波的搬运人。,如今它也电磁学波的搬运人。。它是一体相对静力学的请教零碎。,承认的得意地穿戴都是相说起它终止的。。

只因为,在第十九的百完毕在前方怎样看不到类似地要紧的醚呢?,居住于从未在试验中找到乙醚。,寻觅想像力的醚是技术家最催促的的事实。。呈现醚在,地以30千米/秒的拍子环绕太阳运转。,就像一辆极高速公路列车相说起苏尔的相干运动的产演奏俱。,它不得已的地会遭受30千米的以太风迎面而来的。,这种风也必然会拥挤光的扩张。,这种拥挤会产生情感。,将会用光学机器值班。。为了值班风倘若在。,1887年,美国体格检查成分家迈克尔逊与美国用化学方法制造的、体格检查成分家痣利联合任务,一体著名的试验在克利夫兰终止。:“迈克耳逊-莫雷试验”,以太漂移试验。只因为试验的胜利使每人都找到寒颤。:光的扩张缺勤情感。,地和被想象的乙醚批准缺勤相对相干运动的。!

Michelson Morley试验使技术家堕入两难影响。,他们可能性不得不废以太裁定。;或许本人只得置信地是运动的。,这样的事物,本人就不会的与静力学醚有相对相干运动的。,但这显然是荒唐的。。。移交的体格检查就在这样的事物地著名试验的后面。,这真的是做不到的性的。。

谁来挽救杂乱?

在那本世纪初,对乙醚试验完整取消法令的摸索,体格检查球体的乱成一团。,已确定的体格检查成分家目前的了杂多的解说。,流行最著名的执意爱尔兰体格检查成分家洛伦兹和荷兰麻布体格检查成分家菲兹杰若目前的的“团体合同呈现”,他们以为,一点相说起乙醚相干运动的的团体都可以被紧缩延年益寿。,这种延年益寿功能使无效了风的情感。,只因为鉴于团体稍微移动时,测团体音长的裁决同时性地合同机灵。,因而本人不克不及测合同效应。。他们也确认了,风也可以慢的团体的相干运动的工夫和工夫。。并且,搁浅音长合同和工夫慢的的情感,还影响的范围收场白,光的拍子与拍子无干。,它是一体常数。。

这样的事物地呈现在同次多项式上曾经与狭义相对论完全毗连了,只因为相干运动的的举止被延年益寿了。,它必然会沿着这样的事物地举止加法其密度。,但试验缺勤找到这种密度加法景象。,比如,劳伦兹的裁定并缺勤从根上处理这样的事物地成绩。。

真正清算这些零乱的人依然在高中。,平均的在16岁。,他曾经在沉思熟虑提姆最上进的体格检查成绩了。。这样的事物地人是爱因斯坦。。他一向在擦亮着醚的神秘的。,他跑路的方法和安宁人清楚的。。

16岁的爱因斯坦在瑞士州真主鲁高中就学。,他有一种自动化机器或设备的自相矛盾。:呈现本人遵照光的波速,他会一下子看到什么?一种在租房中迟钝的电磁学波。,或许它依然是一体稍微移动的光?

搁浅麦裁定,电磁学波在寂寞的心情射中靶子扩张拍子,这执意光的拍子。,这是永恒的。,他将会一下子看到的是光线仍在以波速稍微移动。;除了如牛顿力学的拍子分解定理,清楚的的呆滞零碎具有清楚的的波速。,他将会一下子看到迟钝的电磁学波。。

让本人给你另一体复杂的经济状况。。比如,有两辆小轿车。,一辆汽车驶近你。,一体拉开。你一下子看到首要的一辆汽车的精力充沛的人向你驶来。,下一辆汽车的灯遥远的。。搁浅麦的裁定,这两种光的拍子是相反的。,汽车的拍子不起功能。。但搁浅拍子分解定理,这两个以协议约束的测胜利是清楚的的。。你的光会加快进展。,也执意说,使身体灵活的拍子=波速 拍子。;而远离媒介物的行驶拍子较慢。,鉴于后车的拍子=波速。。

麦的裁定显然与拍子分解定理相反。,为什么在力学中已被普遍确认的相对性裁定在电磁学方程中却无法证明正确合理?是相对性裁定有成绩仍然电磁学方程有成绩?这使爱因斯坦找到特别讶异,他默想了确切地10年。。

竟,安宁技术家也思索过这样的事物地成绩。,但我岂敢沉思。,极其的体格检查王国对这样的事物地成绩都缺勤深化沉思熟虑。,聚集体格检查成分家最固有的的实验修补这样的事物地使适合射中靶子反驳。,独自的法国著名技术家庞加莱(又译“庞加莱”)渐尖头地意识到了喂深藏若虚着体格检查成分的危险,但他缺勤找到处理办法。。

爱因斯坦深信电磁学裁定是完整技术的。,只因为本人怎样才能处理波速的自相矛盾呢?

爱因斯坦爱戴读哲学著作。,从哲学中吸取充满趣味的平淡而无味的文字。。19世纪末,德国哲学家machinery 机器在他的开展力学中,批牛顿的相对时间观。,在他看来,球体的上承认的事物都是相互的润色、相互的依存的。,相干运动的、工夫和租房是相对的。。本人不克不及改动事实来说工夫。,本人偶尔说某物随工夫而兑换。,竟,这隐含大约事物会产生兑换。;异样,说团体在相对租房射中靶子相干运动的也逆的。,团体的相干运动的与相对租房无干。,它与安宁团体相干。。

machinery 机器的裁定给爱因斯坦遗体了深化的影象。。1905年5月的一天到晚,爱因斯坦和他的情人贝索尔议论了光的拍子。,贝索尔从machinery 机器主义的角度论述了他的角度。,这两人身攻击的议论了很长工夫。。迅速的,爱因斯坦明确的了什么?,回家,一遍又一遍的沉思熟虑,瞬间天,他又回到了巴索家。,说:“谢谢你,我的成绩曾经处理了。。线圈架爱因斯坦想变卖已确定的事实。:缺勤明确的的工夫。,工夫与光记号的拍子是分不开的。,他找到了锁的钥匙。。

随后,批准5个星期的艰辛任务,一篇使成为一体震惊的论文长了。。本文的阐明文字缺勤一点特征——论电气力学,作风也复杂朴实。,缺勤使成为一体使迷乱而不能做出正确反应的算学行业。,除了,本文所论述的基本原则完整败坏风化了租房。,体格检查成分的反动开端了。!

时间不相对——狭义相对论

1905年6月30日,德国体格检查成分事实记叙了这篇论文。,宣布在菊月SA的同蹒跚的第十七卷中。在这样的事物地在历史中,爱因斯坦目前的了两条束紧的的基本原则。:

一、波速坚定性裁定

寂寞的心情射中靶子波速永不改动,无法超过。,它与光开枪起源于身的相干运动的拍子无干。即是,说起站在基础上的人看,20米/秒的车上收回的光和平均的以波速远行的火箭学(自然是做不到的性的)上收回的光的拍子是俱的,它们是30万千米/秒。。

优于,麦的电磁学方程确认了VAC射中靶子波速。,它与开枪安顿的相干运动的无干。。而屡次实践的测也确认了波速在一点相干运动的连箱的下的坚定性性。

二、相对性裁定

这样的事物地裁定是人牛顿力学射中靶子力学相对性裁定,这是伽利略一号目前的的。。本人对这样的事物地意义很熟习。,执意承认相干运动的射中靶子事物都是相对的,两个相对相干运动的的团体必要加法到彼此的拍子。,两个相互的稍微移动的团体必要相互的减去。。

伽利略论述了相对论裁定。,但他缺勤举办明确的的时间构成释义。;牛顿经营了相对论。,但它只依从的有重大影响相干运动的。,同时使成为了相对租房和相对工夫;鉴于machinery 机器裁定的爱因斯坦,极泥土扩张了相对性裁定的思惟。,居住于以为租房和工夫是相对的。,尾随事物的相干运动的而兑换。,缺勤相对的租房和工夫。。

这两个基本原则是组合艺术品有工作的的。,呈现了一体新的时间构想。,光的拍子自相矛盾,让完全人困惑了体格检查球体的。。线圈架,租房、工夫与团体的相干运动的亲密相关性。,它们批准的相干不变的在静态兑换时的拍子。,工夫延年益寿(拖拉)、紧缩租房。当团体稍微移动到波速时,工夫终止,租房将近被压成项目线。,拍子成功极点(工夫和租房成功极点),存在常数连箱的,不比波速快。。

在实践试验中,技术家曾经确认,无论如何本人走得多快,波速不变的C。。那是鉴于本人走得越快。,座钟越慢,本人的裁决也压缩制紧缩了。,比如,当本人测光的拍子时,本人不变的推进相反的胜利。。呈现遵守者B传得很远一体标尺和一体座钟。,这样的事物地标尺定向他的相干运动的举止。。当他批准值班者时,A.,在A看来,他的执政官不到一码长。,他的钟慢了。。B相说起A.的拍子越大,反差越大。。呈现B以波速批准A,胜利是惊人的的。,此刻,B的音长平稳的0。,他的钟不走了。。也执意说,光的拍子是拍子的极点。。

如今,那爱因斯坦沉思熟虑了10年之久的自相矛盾被处理了:呈现他以波速尾随光,它依然是以30万千米/秒的拍子行进的光。。推动说,呈现他以光的拍子向相反的举止稍微移动,他一下子看到的拍子是60万千米/秒吗?,它依然是以30万千米/秒的拍子行进的光。,鉴于在这样的事物地拍子,工夫终止了。,紧缩租房到不可估量趋近于零,呈现本人走得更远,工夫和租房将适宜不抵抗的。,这显然是荒唐的。。

租房、工夫和拍子确实是完全复杂清楚的静态相干,只因为鉴于本人都继续存在在一体低相干运动的的球体的里。,拍子对工夫和租房情感刚刚。,因而本人根无法意识。,独自的在光的拍子高于衬边的拍子的球体的里。

相对论一经问世,讨厌的的乙醚成绩即刻处理了。。

事先很多人曾经发生迈克耳逊-莫雷试验胜利隐含基础收回的波速一直是常数的,鉴于地的相干运动的,它不会的使遭受小的使乖戾。。只因为地显然与以太相反(相对运动租房),为什么光的拍子不变的不受情感?

谜底如今被狭义相对论揭开,在这样的事物地宇宙中缺勤相对的静力学租房。,缺勤相对的休憩工夫。,因而缺勤特别的相对静力学理论。!爱因斯坦明确的表现:乙醚的引入是无须的。,鉴于喂目前的的构想无须相对的静力学SP。。”

首要的,强迫转位,狭义相对论并缺点彻底颠复了牛顿力学,它扩张了它。。当团体的拍子远以内波速时。,相对论配方就助长为牛顿力学配方。

理论匀度——广义相对论

爱因斯坦找到狭义相对论后,两个成绩一向摆脱不了的思想着他。:第一体成绩是万有重力成绩。。牛顿裁定,两个团体批准的重力相互的功能是立即的开枪的。,也执意说,不可估量信息。,这与狭义相对论的极点波速裁定相抵触;瞬间个成绩抵抗呆滞系成绩。。狭义相对论和先前的体格检查成分裁定俱,都只适合于作匀速相干运动的或运动的呆滞系,它不依从的旋转或变速相干运动的。,比如狭义相对论也拘囿。

本人变卖,阐明团体的相干运动的。,只得选择另一体宾语作为请教。,该宾语用作解说OTH的稍微移动和安置的请教。,通常称为援用宾语。,也称为理论。。呈现请教帧存在匀速相干运动的或恒速运动连箱的,这样的事物地理论是呆滞零碎。;呈现请教帧是旋转或改动拍子(加拍子或DELELE),这样的事物地理论抵抗呆滞系。。呈现你坐的是一模俱的直列训练,,拉紧身闺制度,你无意开办。,你坐得很稳。,把球放在底部上。,它还在那里。,也执意说,全部经济状况都存在迟钝连箱的。,这时训练这样的事物地理论是呆滞零碎。。只因为训练迅速的停了崩塌。,你微博客了。,球滚进步的。,从呆滞零碎到非呆滞系的请教座标系。

在情欲球体的中,匀速相干运动的最固有的的一种特别经济状况。,非同等相干运动的普遍存在。,汽车迅速的投入起来了。、加快进展从上进当投手的团体等。,本人通常运用基础作为呆滞零碎。,但这最固有的的一体近似值。,鉴于地有旋转和旋转。,可怕地说,基础是一体非呆滞零碎的旋转美质。。逻辑上讲,承认自然裁定不应拘囿于呆滞零碎。,只得思索非呆滞系。。这么,相对性裁定应再次一般化到非呆滞系。。1907年,爱因斯坦在写一篇绍介狭义相对论的文字时,他迅速的发生了一体在有生之年最福气的运动。:当量裁定。

呈现一体人自在地从屋顶上掉崩塌,扔掉阄石头以此类推。,这些当投手的团体会与他并列当投手。。呈现他只看着他随身的落石,他不克不及通知它本身切短使竖立是在切短使竖立中当投手仍然悬浮。。这隐含,在他的邻近的,重力是做不到的性值班到的。,他感触不到重力场的在。。亦即,自在落体的小理论相当于呆滞请教值。。

或许,呈现你在谷仓里丢了一串钥匙,,鉴于万有重力的功能,钥匙会落在谷仓的底部上。;此后你去飞船,把钥匙掉崩塌。,缺勤万有重力功能。,钥匙悬浮在租房。,只因为迅速的航天器加快进展了。,钥匙依然落在航天器的底部上。。显然,片断RE中重力和加拍子使遭受的呆滞力,这执意说,万有重力场请教系与加拍子请教系。

像这样,爱因斯坦影响的范围了收场白。,一点理论是相当的。,不要紧它多静力学。,仍然怒气?,在重力场中也类似地。,你不会的改动你的球体的观和自然法则。这执意著名的当量裁定。。

当量裁定泄漏,鉴于非呆滞系射中靶子呆滞力可以被凝视重力I。,批准已确定的固有的的轮流的同次多项式,相对性裁定在非呆滞系中也异样可以放置。相对论裁定从一体狭隘的呆滞零碎扩张到承认的请教系。,性格了广义相对论。类似地一来,狭义相对论被扩张成广义相对论。

自然,广义相对论算学方程的完整找到,现在是1916年3月。,广义相对论扩展了爱因斯坦一生中最黄金的10年岁月。

租房适宜聊天。

广义相对论为本人处理了光线倘若受重力情感这一俗人难以回复的成绩。呈现本人给继承的谷仓送一根横梁,当光流经过谷仓室时,谷仓向上稍微移动。,因而梁会聊天到谷仓底部上。。搁浅当量裁定,重力场也会聊天光。。

体格检查成分有一体根裁定。,这是光在两点批准破费最少工夫的路。。除了,呈现光以最少的工夫扩张,光线在万有重力的功能下聊天。,此后两点批准的最短距离是项目弯曲物。。爱因斯坦对这样的事物地推断找到震惊。:呈现能值班到光批准弯曲物扩张,这隐含租房它本身是聊天的。!

连爱因斯坦两个都不置信它本身。,他得追求算学帮忙。,具体地说,这是几何学图形的帮忙。。在万有重力场区域,聊天租房的美质不再延期移交欧几里德泥土。,并遵照非欧几里德几何学。。比如,德国算学孩子曼找到的黎曼几何学图形。,它描绘了聊天租房的美质。。爱因斯坦终极选择了黎曼的顽固的非欧几何学作为广义相对论的时间模特儿。他以为,真实的有重大影响租房缺点一体直的欧几里得租房。,只因为聊天的黎曼租房。。聊天的评估宁静SPA中有重大影响的几何学散布。。有重大影响密度高的以一定间隔排列,重力场的重大也很大。,租房聊天得很尖锐的。。

搁浅当量裁定,鉴于高速公路相干运动的团体加速工夫。,强重力场也生产缓慢了工夫。。基础上的工夫比上帝射中靶子工夫慢。,只因为地上的工夫拍子太小了。,极难检测。只因为黑洞等强重力场的时滞效应是,呈现你能强的抵达黑洞的视平线,因而视平线上的工夫就像波速的工夫。,终止了。

很显然,广义相对论所颁布宣布参加竞选的有重大影响同时间的相干,比起狭义相对论来更为深化,鉴于时间的美质何止宁静有重大影响的相干运动的。,更要紧的是,它宁静有重大影响它本身的散布。,这完整对立面了牛顿相对工夫和租房的构想。。对广义相对论来说,万有重力规律不再是力规律。,它是工夫和租房的几何学构造。,比如,广义相对论大体上是把几何学图形与体格检查成分一致起来了,重力场由SPAT的几何学美质来表现。。在这样的事物的租房几何学中,万有重力的拍子和光的拍子是俱的。。

1919年5月29日,横跨大西洋的日全食。英国天体体格检查成分家爱丁顿棉纸地理遵守分类,考查巴西北部和非洲的西海岸值班岛,胜利确认,星光批准太阳的重力场产生细微的聊天。。这一找到震惊了技术界。,广义相对论顷刻间闻名于世。

与狭义相对论缺点颠复牛顿三大相干运动的规律俱,广义相对论也缺点颠复了牛顿重力规律,独自的当大规模的团体棉纸强重力场时。,才必要思索相对论效应。

相对论的找到聚集了前辈指不胜屈的苦功,麦电磁学方程的找到、找到乙醚的取消法令、machinery 机器的时间相对论思惟、洛伦兹轮流的方程、黎曼曲面几何学图形……承认这全部经济状况,传送爱因斯坦光泽度的心胸,变出了一体美轮美奂的相对论。

相对论的根道德标准确实完全复杂,它在扩张相对性裁定。。在狭义相对论中,相对性裁定被扩张到工夫和租房。;在广义相对论中,相对论被一般化到呆滞零碎和非呆滞系。。最深化的裁定实践上是最束紧的的裁定。。

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