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相對(duì)論講的是什么?

來源:新能源網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-17 08:59:33
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相對(duì)論講的是什么?【專家解說】:相 對(duì) 論 --------------------------------------------------------------------

【專家解說】:相 對(duì) 論 -------------------------------------------------------------------------------- 現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)之一。論述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與空間時(shí)間關(guān)系的理論。20世紀(jì)初由愛因斯坦創(chuàng)立并和其他物理學(xué)家一起發(fā)展和完善,有狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論兩部分組成。狹義相對(duì)論于1905年創(chuàng)立,廣義相對(duì)論于1916年完成。 19世紀(jì)末,麥克斯韋電磁場(chǎng)理論和牛頓力學(xué)趨于完善,一些物理學(xué)家認(rèn)為“物理學(xué)的發(fā)展實(shí)際上已經(jīng)結(jié)束”, 但當(dāng)人們運(yùn)用伽利略變換解釋光的傳播等問題時(shí), 發(fā)現(xiàn)一系列尖銳矛盾,對(duì)經(jīng)典時(shí)空觀產(chǎn)生疑問。愛因斯坦針對(duì)這些問題,提出物理學(xué)中新的時(shí)空觀,建立了可與光速相比擬的高速運(yùn)動(dòng)物體的規(guī)律, 創(chuàng)立相對(duì)論。 狹義相對(duì)論提出兩條基本原理。(1)光速不變?cè)怼?即在任何慣性系中, 真空中光速c都相同, 與光源及觀察者的運(yùn)動(dòng)狀況無關(guān)。(2)狹義相對(duì)性原理是物理學(xué)的基本定律乃至自然規(guī)律, 對(duì)所有慣性參考系來說都相同。 據(jù)此,愛因斯坦得出空間和時(shí)間各量從一個(gè)慣性系變換到另一個(gè)慣性系時(shí)不遵從伽利略變換法則,應(yīng)遵從洛侖茲變換。改造了電動(dòng)力學(xué)和牛頓力學(xué),得出一系列“違背常識(shí)”的重要結(jié)論,主要有:量度物體長度時(shí),運(yùn)動(dòng)物體沿運(yùn)動(dòng)方向的長度比靜止時(shí)縮短,即尺縮效應(yīng);量度物體的時(shí)間歷程時(shí),運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間進(jìn)程比靜止時(shí)長,運(yùn)動(dòng)的鐘比靜止的鐘走的慢,即鐘慢效應(yīng);物體的質(zhì)量隨運(yùn)動(dòng)速度的增大而變大; 質(zhì)量為m的物體具有的總能量為E=mc²(質(zhì)能關(guān)系式);任何物體的速度不可能超過光速c等。這些結(jié)論與大量的高速(接近光速)運(yùn)動(dòng)的粒子的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)相符合,特別在原子核能釋放中質(zhì)能關(guān)系式被具體化,使人類進(jìn)入原子能時(shí)代,為電磁場(chǎng),核力場(chǎng)和弱力場(chǎng)理論的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。上述理論從相對(duì)性原理出發(fā),而且只對(duì)慣性系有效,稱為狹義相對(duì)論。 相對(duì)論使人類的時(shí)空觀發(fā)生革命性變化,摒棄了牛頓提出的時(shí)間,空間與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的所謂絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)空間觀念,發(fā)現(xiàn)時(shí)間,空間,物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)的緊密聯(lián)系,為辯證唯物主義提供了典型事實(shí)。 在狹義相對(duì)論基礎(chǔ)上,愛因斯坦根據(jù)同一物體的慣性質(zhì)量(由牛頓第二定律決定的質(zhì)量)和引力質(zhì)量(由萬有引力定律決定的質(zhì)量)總相等的實(shí)驗(yàn)事實(shí),運(yùn)用“思想實(shí)驗(yàn)”得出重要結(jié)論:在局部空間里,加速系統(tǒng)中的觀察者看到的所有物理現(xiàn)象等同于在引力場(chǎng)中靜止觀察者看到的現(xiàn)象。如一個(gè)升降機(jī)在沒有引力的空間上升,加速度與地球重力加速度相同,機(jī)內(nèi)觀察者觀察到自由釋放的物體下落的規(guī)律與站在地面上的人觀察自由落體運(yùn)動(dòng)所得的規(guī)律完全一樣。這時(shí)機(jī)內(nèi)的人可以認(rèn)為物體下落是受一個(gè)力(慣性力)作用的結(jié)果。愛因斯坦引入等效原理,即在一個(gè)小體積范圍內(nèi)萬有引力和某一加速系中的慣性力互相等效。同時(shí)把狹義相對(duì)論原理推廣為廣義相對(duì)性原理,即物理學(xué)的基本規(guī)律乃至自然規(guī)律對(duì)于任何參考系都相同,具有相同的數(shù)學(xué)形式。以這兩個(gè)原理為基礎(chǔ)建立的理論,適用于一切參考系,稱為廣義相對(duì)論。 廣義相對(duì)論得出一系列重要結(jié)論,認(rèn)為時(shí)間空間將因物質(zhì)的存在和分布變得不均勻,即發(fā)生“時(shí)空彎曲”,揭示物質(zhì)與其存在形式的緊密聯(lián)系,空間并不是歐幾里德的“平直空間”或牛頓的“絕對(duì)空間”; 并認(rèn)為這種“時(shí)空彎曲”是產(chǎn)生萬有引力的原因, 據(jù)此建立了引力場(chǎng)論;認(rèn)為狹義相對(duì)論是廣義相對(duì)論在沒有萬有引力場(chǎng)時(shí)的特殊情況。對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代哲學(xué)產(chǎn)生巨大影響,奠定了現(xiàn)代理論天體物理學(xué)基礎(chǔ)。廣義相對(duì)論作出三個(gè)重要實(shí)驗(yàn)預(yù)言:光線在引力場(chǎng)中將彎曲,水星近日點(diǎn)的移動(dòng)和光在引力場(chǎng)中光譜線會(huì)發(fā)生紅移。 -------------------------------------------------------------------------------- 愛因斯坦建立廣義相對(duì)論時(shí)認(rèn)為:宇宙中不僅充滿運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)——電磁場(chǎng),同時(shí)存在另一種運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)——引力場(chǎng)。 運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生在空間傳播的變化的電磁場(chǎng), 形成電磁波;運(yùn)動(dòng)的物體產(chǎn)生在空間傳播的變化的引力場(chǎng),形成引力波。一切具有質(zhì)量的物質(zhì)都應(yīng)相互吸引,而不管該質(zhì)量的起源如何。光既然具有質(zhì)量,也應(yīng)和其他物質(zhì)通過引力場(chǎng)的傳遞相互吸引,得出引力場(chǎng)和電磁場(chǎng)的存在導(dǎo)致“時(shí)空彎曲”結(jié)論,物質(zhì)集中的地方是引力場(chǎng)“濃密”的地方,也是時(shí)空彎曲最大的地方,這種時(shí)空彎曲產(chǎn)生質(zhì)量的吸引效應(yīng)——萬有引力。 愛因斯坦在建立電磁場(chǎng)和引力場(chǎng)統(tǒng)一理論——統(tǒng)一場(chǎng)論(愛因斯坦認(rèn)為,電力、磁力與重力是一個(gè)東西的三種表現(xiàn), 如同水、冰和水蒸氣都是由H2O組成一樣。 統(tǒng)一場(chǎng)就是要把電力、磁力與重力聯(lián)系在一起, 而成為宇宙中的一個(gè)基本的宇宙力場(chǎng),也就是統(tǒng)一場(chǎng)。 反過來說,統(tǒng)一場(chǎng)是由電力、磁力和重力這三個(gè)基本力互相演變與斥合來決定宇宙的性質(zhì)。宇宙中充滿許多重力波和磁力線,只要你知道怎樣去利用,它就可以為你服務(wù)。)中進(jìn)一步認(rèn)為,場(chǎng)和實(shí)物沒有本質(zhì)區(qū)別, 實(shí)物所在地就是場(chǎng)聚集的地方, “拋出去的石子就是變化著的場(chǎng)(引力波),在變化著的場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)最大的態(tài)以石子的速度穿過空間?!边B續(xù)的“場(chǎng)是唯一的實(shí)在”。 愛因斯坦關(guān)于引力本質(zhì)的幾何解釋不能使科學(xué)家們信服,統(tǒng)一場(chǎng)論沒有得到實(shí)際結(jié)果??茖W(xué)家們引入引力場(chǎng)量子理論——“引力子”理論。