为什么有个相对论?_搜狐科技

原航向:为什么有个相对论?

引 子

英国地文学家爱丁顿训练是第任一不要庆祝日食检定相对论的人,异样自来少数人的两三个相对论专家不要。有一次,当公众商量起“至阴上仅有三个半人包含相对论”时,他地位低的了头。,安心人对他说。:笔者都晓得你必然是时髦的不要。,你如同不用这般谦逊。。爱丁顿抬起头来回嘴。:“遗憾的,我不谦逊。,据我看来晓得另一半是什么。

这是任一轶事。,足以阐明相对论是到何种地步的安置的艰深晦涩。连事先最装顶端的身体检查成分家都岂敢说本人弄懂了相对论,更不用说常人了。。

要默认相对论,笔者葡萄汁率先默认它的起点和起点。。相对论缺点平白来的,它是身体检查成分中驳斥的算是。,这异样后人思索成果的结晶。。

100年前的身体检查盖。,牛顿接纳新成员的经文身体检查成分如同曾经完毕了。,系列节目穿透伸展开来了身体检查成分大众化的观念的俗僧安置危险,对经文身体检查成分的影象很大,涌现像是一座壮观的构造。。1900年,英国著名身体检查成分家欧凯文先生在一份告发中声称::身体检查房屋曾经完竣了。,剩的实在少量的修正。。但他经营说。:在明朗的身体检查成分天堂中。,有两颗使成为一体紧张的乌云。。这两个乌云是不克不及用C解说的两个试验。:黑体辐射试验与Michelson ether试验。很快,两朵小乌云进化成两遍大风暴,全体的身体检查成分界可谓是“山雨欲来风满楼,黑云压城城欲摧”。

随后,身体检查成分的使成为一体满意地反动始于二十世纪。。欧凯文先生将才降低价值了嗓门。,1900,为默认释黑体辐射试验,德国身体检查成分家廉价劣质酒准备量子大众化的观念,开启了身体检查成分反动的露出笔迹。

身体检查成分反动的另任一露出笔迹是由任一小S写的。,他是爱因斯坦。,人类在历史中最深刻的蓄意的者,任一纯真孤单的天赋。

乙醚在哪里?

公众晓得,水波葡萄汁不要水散发。,声波的散发葡萄汁以空气为赋形剂物。,没赋形剂物他们就不克不及散发。。阳光不要清洁散发到至阴。,这些星系由几一百万光年越过的星系收回的光。,它也穿越宇宙抵达至阴。。光波为什么能在清洁中散发?它的散发赋形剂物是什么?身体检查成分家给光找了个散发赋形剂物——“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=mathematics家、哲学家笛卡尔率先将乙醚引入技术。,笛卡尔,不赞成当射中靶子所无力都葡萄汁不要集中赋形剂物传送。,到这地步,投宿不克不及空。,它充实了以太赋形剂物。。荷兰麻布身体检查成分家、地文学家惠更斯开展了以太大众化的观念。,以为以太是光波的赋形剂。,鉴于光可以在清洁中散发。,因而以太宜充实所某个投宿,包罗清洁。,并能浸透到普通布中。。

19世纪,法拉第以后的、麦、赫兹以及安心人的任务。,电磁学充沛地开展。,任一年龄而使整合的电磁学大众化的观念曾经模子。。英国试验身体检查成分家法拉第检定了这一气象。,准备了电磁学场的评价。。接上去,英国身体检查成分家雀巢准备了电磁学铁的和弦基音反应式。,这时相同的人传达,电场和磁场共有的激起模子任一康蒂。,电磁学波在清洁射中靶子散发摧毁是常数。。上个,德国身体检查成分家赫兹不要了落落大方的试验。,率先,珍惜电磁学波。,检定了电磁学波的在。,与此同时,电磁学波的大量特性与L类似。,促进的思索发觉,独自地在必然频率范围内的电磁学波。。

异样,从未被发觉的弄不清楚醚。,它不仅是光波的赡养者。,现时它异样电磁学波的赡养者。。它是任一相对静态的引见人零碎。,所某个同伴都是相对于它中止的。。

尽管,异样任一要紧的醚怎么会分裂?直到十九分之一的世纪末,公众从未在试验中发觉乙醚。,在技术家从前找寻猜想是最强求的的事实。。时髦的的哪一个醚在,至阴以30公里/秒的摧毁环绕太阳运转。,就像一辆超速的列车相对于苏尔的得意地穿戴产意外的灾害同上。,它总会发生的地会遭受30公里的以太风迎面而来的。,这种风也必然会发生故障光的散发。,这种发生故障会发生影象。,宜用光学机构察看。。为了察看风时髦的的哪一个在。,1887年,美国身体检查成分家迈克尔逊与美国化学药品、身体检查成分家鼹鼠利通敌,任一著名的试验在克利夫兰中止。:“迈克耳逊-莫雷试验”,以太漂移试验。尽管试验的算是使每人都触摸寒颤。:光的散发没影象。,至阴和被想象的乙醚当中没相对得意地穿戴。!

Michelson Morley试验使技术家堕入两难事件。,他们可能性不得不废以太大众化的观念。;或许你葡萄汁置信至阴是静止的的。,异样,静态醚就无能力的有相对得意地穿戴。,但这显然是荒唐的。。。经文身体检查就在这时著名试验的后面。,这真的是不行能的事性的。。

谁来救援杂乱?

在哪一些本世纪初,对乙醚试验完整失灵的摸索,身体检查盖乱成一团。,少量的身体检查成分家推荐了各式各样的解说。,时髦的最著名的执意爱尔兰身体检查成分家洛伦兹和荷兰麻布身体检查成分家菲兹杰若推荐的“不赞成契约授予”,他们以为,随便哪一个不赞成相对于以太得意地穿戴都可能性鉴于T的紧缩而延年益寿。,这种延年益寿功能被动的性了风的影象。,只是鉴于不赞成除去时,测不赞成尺寸的支配同步的地契约机灵。,因而笔者不克不及测契约效应。。他们也检定了,风也可以迟钝的不赞成的得意地穿戴时期和时期。。同时,推断尺寸契约和时期迟钝的的影象,也可以走到裁定,光的摧毁与此无干。,它是任一常数。。

这时授予在模子上曾经与狭义相对论独特的亲密的了,尽管得意地穿戴的排列方向被延年益寿了。,它必然会沿着这时排列方向提升其密度。,在试验中没发觉密度的提升。,到这地步,劳伦兹的大众化的观念并没从和弦基音上处理这时成绩。。

真正拾掇世局的人还在高中。,如果在16岁。,当时他曾经在蓄意的身体检查成分的前缘了。。这时人是爱因斯坦。。他一向在提炼着醚的神秘的。,他跑路的方法和安心人转变多的。。

16岁的爱因斯坦在瑞士州真主鲁高中在校。,他觉得不到地地忆及了任一自相矛盾。:时髦的的哪一个你黏附光的摧毁,他会音符什么?在高空和钱中振荡的电磁学波。,或许它依然是任一除去的光?

推断雀巢大众化的观念,电磁学波在清洁射中靶子散发摧毁,这执意光的摧毁。,这是常数。,他宜音符的是光线仍在以波速除去。;又由于牛顿力学的摧毁分解定理,转变多的的不振零碎具有转变多的的波速。,他宜音符停滞不流的电磁学波。。

让笔者给你另任一复杂的案件。。比如,有两辆轿车。,一辆汽车驶近你。,一辆赢得。你音符上个一辆汽车的发电机向你驶来。,下一辆汽车的灯久远地。。推断雀巢的大众化的观念,这两种光的摧毁是数量的。,车速不起功能。。但推断摧毁分解定理,这两个展现的测算是是转变多的的。。你的光会迅速完成。,也执意说,使身体灵活的摧毁=波速 摧毁。;而远离传播媒介的行驶摧毁较慢。,鉴于后车的摧毁=波速。。

雀巢的大众化的观念显然与摧毁分解定理相反。,为什么在力学中已被到国外检定的相对性控告在电磁学方程中却无法找到?是相对性控告有成绩寂静电磁学方程有成绩?这使爱因斯坦触摸特别讶异,他打算了十年。。

说起来,安心技术家也思索过这时成绩。,但我岂敢思前想后。,全体的身体检查包围对这时成绩都没深刻蓄意的。,形成大块身体检查成分家实在考虑修补这时骨架构架射中靶子驳斥。,最好的法国著名技术家庞加莱(又译“庞加莱”)偏高地地觉察到了这时深藏若虚着身体检查成分的危险,但他没找到处理办法。。

爱因斯坦深信电磁学大众化的观念是完整技术的。,尽管多少处理波速的自相矛盾呢?

爱因斯坦称赞读哲学著作。,从哲学中吸取愿望滋养。。19世纪末,德国哲学家machine 机器在他的开展力学中,批牛顿的相对期观。,在他看来,盖上所某个事物都是共有的接触人、共有的依存的。,得意地穿戴、时期和投宿是相对的。。笔者不克不及在不使适应事实的处境下商量时期。,笔者偶然说有一定意义的事物每时每刻期而转变。,说起来,这要紧稍微事物尾随安心大量薄的转变而转变。;异样,商量不赞成在相对投宿射中靶子得意地穿戴异样笔误的。,不赞成的得意地穿戴与相对投宿无干。,它与安心不赞成公司或企业。。

machine 机器的大众化的观念给爱因斯坦隐瞒了深刻的影象。。1905年5月的整天,爱因斯坦和他的同伴贝索尔议论了光的摧毁。,Besso在machine 机器主义的按照论述了本人的评价。,这两个别的议论了很长时期。。奄,爱因斯坦变明朗了什么?,回家,一遍又一遍的蓄意的,第二的天,他又回到了巴索家。,说:“谢谢你,我的成绩曾经处理了。。本来爱因斯坦想晓得少量的事实。:没明确的的时期。,时期与光预兆的摧毁是分不开的。,他找到了锁的钥匙。。

随后,不要5个星期的坚苦任务,一篇使成为一体震惊的论文暴露了。。本文的航向没随便哪一个项目——论电气力学,作风也复杂朴实。,没使成为一体使惊奇与迷惑的=mathematics技术。,又,本文所论述的基音完整败坏风化了投宿。,身体检查成分的反动开端了。!

期不相对——狭义相对论

1905年6月30日,德国身体检查成分演奏音乐供录制记叙了这篇论文。,宣布在菊月SA的同来回旋转的第十七卷中。在这时在历史中,爱因斯坦推荐了两条精炼的基音。:

一、波速不变式控告

光在清洁射中靶子摧毁极长的一段时间不变式同时不行高于或孤独于而生存,它孤独于光源亲自的摧毁。。即是,站在停飞上的人,20米/秒的车上收回的光和如果以波速飞机制造业的火箭开枪器(自然是不行能的事性的)上收回的光的摧毁是同上的,均为30万公里/秒。

从前,雀巢的电磁学方程检定了VAC射中靶子波速。,和开枪体的得意地穿戴个人财产无干。而屡次实践的测也使有法律效力了波速在随便哪一个得意地穿戴个人财产下的不变式性。

二、相对性控告

这时控告因为牛顿力学射中靶子力学相对性控告,这是伽利略乍推荐的。。笔者对这时意义很熟习。,执意迷住得意地穿戴射中靶子事物都是相对的,两个相对得意地穿戴的不赞成需求提升到彼此的摧毁。,两个共有的除去的不赞成需求共有的减去。。

伽利略论述了相对论控告。,但他没预备明确的的期限界。;牛顿答应了相对论。,但它只依从的辩证的得意地穿戴。,同时,准备了相对投宿和相对时期。;鉴于machine 机器大众化的观念的爱因斯坦,极至阴张开了相对性控告的思惟。,公众以为投宿和时期是相对的。,它们都尾随事物的得意地穿戴而转变。,没相对的投宿和时期。。

这两个基音是一致被拖的。,涌现了任一新的期评价。,光的摧毁自相矛盾,让大量人困惑了身体检查盖。。本来,投宿、时期与不赞成的得意地穿戴亲密相干。,它们当射中靶子相干永远是一种静态的转变个人财产。,时期延年益寿(迟钝)、紧缩投宿。当不赞成除去到波速时,时期中止,投宿将近被压成又线。,摧毁范围限度(时期和投宿范围限度),是忠实的个人财产,不比波速快。。

在实践试验中,技术家曾经检定,可能的选择笔者走得多快,波速永远C。。这是鉴于笔者的除去摧毁更快。,笔者的钟走得慢了。,笔者的支配也压缩制紧缩了。,到这地步,当笔者测光的摧毁时,笔者永远赢得数量的算是。。授予庆祝者B运载任一标尺和任一座钟。,这时标尺表明他的得意地穿戴排列方向。。当他不要察看者时,A.,在A看来,他的节速器不到一码长。,他的钟慢了。。B相对于A.的摧毁越大,形成对照越大。。时髦的的哪一个B以波速不要A,算是是传说性质的。,此刻,B的尺寸数量0。,他的钟不走了。。也执意说,光的摧毁是摧毁的限度。。

现时,哪一些爱因斯坦蓄意的了10年之久的自相矛盾被处理了:时髦的的哪一个他以波速尾随光线,它依然是以30万公里/秒的摧毁行进的光。。促进说,时髦的的哪一个他以光的摧毁向相反的排列方向除去,他音符的摧毁是60万公里/秒吗?,它依然是以30万公里/秒的摧毁行进的光。,鉴于在这时摧毁,时期中止了。,紧缩投宿到无法计量的趋近于零,时髦的的哪一个笔者走得更远,时期和投宿将来被动的。,这显然是荒唐的。。

投宿、时期和摧毁事实上是独特的复杂清楚的静态相干,但鉴于笔者都寿命在任一低速得意地穿戴的盖里。,摧毁对时期和投宿影象罕有地。,因而笔者和弦基音无法觉察。,最好的当笔者除去到下面的零度光的摧毁时,笔者才会有尖利地的觉得。。

相对论一经问世,骚扰的以太成绩就处理了。。

事先很多人曾经忆及迈克耳逊-莫雷试验算是要紧停飞收回的波速前后是忠实的的,鉴于至阴的得意地穿戴,它无能力的领到小的偏移。。但既然至阴尖利地相对着以太(相对静止的投宿)在得意地穿戴,为什么光的摧毁永远不受影象?

谜底现时被狭义相对论揭开,在这时宇宙中没相对的静态投宿。,没相对的休憩时期。,因而没特别的相对静态理论。!爱因斯坦明确的表现:乙醚的引入是不用要的。,鉴于这时推荐的评价不需求相对的静态SP。。”

上个,强迫指示,狭义相对论并缺点彻底颠复了牛顿力学,它扩充了它。。当不赞成的摧毁远以内波速时。,相对论词句就帮忙为牛顿力学词句。

理论相同的人——广义相对论

爱因斯坦准备狭义相对论后,有两个成绩使他紧张。:第任一成绩是严肃成绩。。牛顿大众化的观念,两个不赞成当射中靶子地心吸力共有的功能是瞬间的传送的。,也执意说,无法计量的信息。,这与狭义相对论的限度波速控告相冲;第二的个成绩争端不振系成绩。。狭义相对论和先前的身体检查成分控告同上,都只适合于作匀速得意地穿戴或静止的的不振系,它不依从的旋转或变速得意地穿戴。,到这地步狭义相对论另外拘囿。

笔者晓得,阐明不赞成的得意地穿戴。,葡萄汁选择另任一目标作为引见人。,该目标用作解说OTH的除去和方位的引见人。,通常称为援用目标。,也称为理论。。时髦的的哪一个引见人帧是匀速得意地穿戴或恒速静止的个人财产,这时理论是不振零碎。;时髦的的哪一个引见人帧是旋转或使适应摧毁(加摧毁或DELELE),这时理论争端不振系。。时髦的的哪一个你坐的是一模同上的直列教育,,拉紧通过,你不舒服发车。,你坐得很稳。,把球放在击败上。,它还在那里。,也执意说,每个人都是停滞不流个人财产。,这时教育这时理论是不振零碎。。尽管教育奄停了上去。,你瀑布了。,球滚前进的。,从不振零碎到非不振系的引见人座标系。

在现实性盖中,匀速得意地穿戴实在一种特别处境。,非平均的得意地穿戴到处存在。,汽车奄提出起来了。、不赞成从海拔高度迅速完成,诸类似地类。,笔者通常应用停飞作为不振零碎。,但这实在任一近似值。,鉴于至阴有旋转和旋转。,严肃地说,停飞是任一非不振零碎的旋转特性。。逻辑上讲,迷住自然控告不应拘囿于不振零碎。,葡萄汁思索非不振系。。这么,相对性控告应再次伸开到非不振系。。1907年,爱因斯坦在写一篇引见狭义相对论的文字时,他奄忆及活着的最福气的关心:等积的控告。

时髦的的哪一个任一人自在地从屋顶上掉上去,扔掉非常石头以此类推。,这些树起的不赞成会与他并排树起。。时髦的的哪一个他只看着他没有人的石头,他不晓得他和石头是自在地树起寂静悬浮。。这要紧,在他的邻近,地心吸力是不行能的事性察音符的。,他觉得不到地心吸力场。。亦即,自在落体的小理论相当于不振引见人值。。

或许,时髦的的哪一个你在抬起里丢了一串钥匙,鉴于严肃的功能,钥匙会落在抬起的击败上。;那时的你去飞船,把钥匙掉上去。,没严肃功能。,空气射中靶子钥匙,尽管船奄向上迅速完成。,钥匙依然落在航天器的击败上。。显然,当地的RE中地心吸力和加摧毁领到的不振力,这执意说,严肃场引见人系与加摧毁引见人系。

从其,爱因斯坦走到了裁定。,随便哪一个理论是相当的。,不在乎它多静态。,寂静做体操?,在地心吸力场中异样类似地。,随便哪一个理论都无能力的使适应你对盖的风景和你的表达方法。。这执意著名的等积的控告。。

等积的控告传达,鉴于非不振系射中靶子不振力可以被罪状地心吸力I。,不要少量的非常的折算模子,相对性控告在非不振系中也异样可以相称。相对论控告从任一窄的不振零碎张开到所某个引见人系。,性格了广义相对论。类似地一来,狭义相对论被张开成广义相对论。

自然,广义相对论=mathematics方程的完整准备,今日是1916年3月。,广义相对论吃光了爱因斯坦生活中最黄金的10年岁月。

投宿来集中全力于。

广义相对论为笔者处理了光线时髦的的哪一个受地心吸力影象这一俗僧难以答复的成绩。时髦的的哪一个笔者给复活的抬起送一根横梁,当光流投诚抬起室时,抬起向上除去。,因而梁会集中全力于到抬起击败上。。推断等积的控告,地心吸力场也会集中全力于光。。

身体检查成分有任一和弦基音控告。,这是光在两点当中破费最少时期的某方面。。又,时髦的的哪一个光以最少的时期散发,光线在严肃的功能下集中全力于。,因而两点当射中靶子最短距离是又人物简介。。爱因斯坦对这时推断触摸震惊。:时髦的的哪一个能察音符光不要人物简介散发,这要紧投宿亲自是集中全力于的。!

连爱因斯坦两个都不置信本人。,他得追求=mathematics帮忙。,具体地说,这是到什么方式帮忙。。在严肃场区域,集中全力于投宿的特性不再顶住引渡欧几里德至阴。,并遵照非欧几里德到什么方式。。比如,德国=mathematics驯养的曼准备的黎曼到什么方式学。,它描写了集中全力于投宿的特性。。爱因斯坦终极选择了黎曼的笔直的非欧到什么方式作为广义相对论的期模子。他以为,真实的辩证的投宿缺点任一向的欧几里得投宿。,只是集中全力于的黎曼投宿。。集中全力于的方式安宁SPA中辩证的的到什么方式散布。。辩证的密度大的分开,地心吸力场的内涵也很大。,投宿集中全力于得很无情的。。

推断等积的控告,鉴于迅速得意地穿戴不赞成速度减慢了时期。,强地心吸力场也减速了时期。。停飞上的时期比天堂射中靶子时期慢。,尽管至阴上的时期摧毁太小了。,极难检测。尽管黑洞等强地心吸力场的时滞效应是,时髦的的哪一个你能彬彬有礼的抵达黑洞的陆上运输,因而陆上运输上的时期就像波速射中靶子时期。,中止了。

很显然,广义相对论所伸展开来的辩证的同期的相干,比起狭义相对论来更为深刻,鉴于时期和投宿的特性不但安宁垫子的得意地穿戴。,更要紧的是,它安宁辩证的亲自的散布。,这完整否认的了牛顿相对时期和投宿的评价。。对广义相对论来说,万有地心吸力控告不再是力控告。,它是时期和投宿的到什么方式建筑物。,到这地步,广义相对论钱财上是把到什么方式学与身体检查成分一致起来了,地心吸力场由SPAT的到什么方式特性来表现。。在异样的投宿到什么方式中,严肃的摧毁和光的摧毁是同上的。。

1919年5月29日,横跨大西洋的日全食。英国天体身体检查成分家爱丁顿有组织的地文庆祝分类,考查巴西北部和非洲的西海岸察看岛,算是检定,星光不要太阳的地心吸力场发生细微的集中全力于。。这一发觉震惊了技术界。,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得意地穿戴控告同上,广义相对论也缺点颠复了牛顿地心吸力控告,最好的当任一巨万的不赞成模子任一令人敬畏的的地心吸力场。,才需求思索相对论效应。

相对论的发觉收集了后人数不清的的苦功,雀巢电磁学方程的准备、发觉乙醚的失灵、machine 机器的期相对论思惟、洛伦兹折算方程、黎曼曲面到什么方式学……迷住这每个人,渗透爱因斯坦贤明的脑髓,变出了任一美轮美奂的相对论。

相对论的和弦基音现实性事实上独特的复杂,它正扩充相对性控告。。在狭义相对论中,相对性控告被张开到时期和投宿。;在广义相对论中,相对论被伸开到不振零碎和非不振系。。最深刻的大众化的观念实践上是最精炼的大众化的观念。。

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