相對論是關于時空和引力的基本理論,主要由阿爾伯特·愛因斯坦創(chuàng)立沮稚,依據(jù)研究的對象不同分為狹義相對論和廣義相對論吁恍。相對論的基本假設是相對性原理,即物理定律與參照系的選擇無關昨登。
狹義相對論和廣義相對的區(qū)別是趾代,前者討論的是勻速直線運動的參照系(慣性參照系)之間的物理定律,后者則推廣到具有加速度的參照系中(非慣性系)丰辣,并在等效原理的假設下撒强,廣泛應用于引力場中。相對論極大地改變了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念笙什,提出了“同時的相對性”飘哨、“四維時空”、“彎曲時空”等全新的概念得湘。它發(fā)展了牛頓力學杖玲,推動物理學發(fā)展到一個新的高度。
狹義相對性原理是相對論的兩個基本假定淘正,在目前實驗的觀測下摆马,物體的運動與相對論是吻合很好的臼闻,所以目前普遍認為相對論是正確的理論。
狹義相對論的基本原理
一囤采、在任何慣性參考系中述呐,自然規(guī)律都相同,稱為相對性原理蕉毯。
二乓搬、在任何慣性系中,真空光速c都相同代虾,即光速不變原理进肯。
其中第一條就是相對性原理,第二條是光速不變性棉磨。整個狹義相對論就建筑在這兩條基本原理上江掩。由此得出時間和空間各量從一個慣性系變換到另一慣性系時,應該滿足洛倫茲變換乘瓤,而不是滿足伽利略變換环形。并由此推出許多重要結論,例如:
1衙傀、兩事件發(fā)生的先后或是否“同時”抬吟,在不同參照系看來是不同的(但因果律仍然成立)。
2统抬、量度物體的長度時火本,將測到運動物體在其運動方向上的長度要比靜止時縮短。與此相似蓄喇,量度時間進程時发侵,將看到運動的時鐘要比靜止的時鐘進行得慢。
3妆偏、物體質量m隨速度v的增加而增大。
4盅弛、任何物體的速度不能超過光速钱骂。
5、物體的質量m與能量E之間滿足質能關系式E=mc2挪鹏。
以上結論與目前的實驗事實符合见秽,但只有在高速運動時,效應才顯著讨盒。在通常的情況下解取,相對論效應極其微小,因此經(jīng)典力學可認為是相對論力學在低速情況下的近似返顺。
廣義相對論基本原理
1禀苦、廣義相對論原理蔓肯,即自然定律在任何參考系中都可以表示為相同數(shù)學形式。
2振乏、等價原理蔗包,即在一個小體積范圍內的萬有引力和某一加速系統(tǒng)中的慣性力相互等效。
按照上述原理慧邮,萬有引力的產(chǎn)生是由于物質的存在和一定的分布狀況使時間空間性質變得不均勻(所謂時空彎曲)调限;并由此建立了引力場理論;而狹義相對論則是廣義相對論在引力場很弱時的特殊情況误澳。