阿爾伯特-愛因斯坦 提出的相對論是什么意思？？？

【專家解說】：愛因斯坦相對論，以大學(xué)教材為準(zhǔn)。 普通物理學(xué)1 一、伽利略相對性原理和經(jīng)典力學(xué)時空觀 慣性系：一個不受外力或外力合力為0的物體，保持靜止或勻速直線運動不變，這樣的參考系，叫慣性參考系，簡稱慣性系。 （新想法：如果認(rèn)識到非貫性系力產(chǎn)生的原因，在進(jìn)行物理實驗時將此力（慣性力）一并計算，那么就與跳出非慣性系，在慣性系中實驗得到一樣的結(jié)論，就可以把非慣性系當(dāng)成慣性系對待——這與廣義相對論的相對性原理是類似的） 一切彼此作勻速直線運動的慣性系，對于描寫機(jī)械運動的力學(xué)規(guī)律來說是完全等價的，在一個慣性系的“內(nèi)部”所作的任何力學(xué)實驗，都不能確定這一慣性系本身是在靜止?fàn)顟B(tài)，還是在作勻速直線運動。這個原理叫力學(xué)相對性原理，或伽利略相對性原理。 牛頓說：“絕對的、真正的和數(shù)學(xué)的時間自己流逝著，并由于它的本性而均勻地、與任一外界對象無關(guān)地流逝著。”“絕對空間，就本性而言，與外界任何事物無關(guān)，而永是相同的和不動的?！保ㄒ娕ｎD著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》） 二、狹義相對論的提出背景 在19世紀(jì)末，人們知道光速是有限的，在測量光速時發(fā)現(xiàn)，木星衛(wèi)星發(fā)出的光，到達(dá)地球的時間是相同的，而不管地球是朝向衛(wèi)星運動還是背向衛(wèi)星運動。這不符合物體運動的速度疊加原理（A參照系相對于B參照系速度為v1,A上發(fā)出相對A速度為V2的物體，物體相對于B速度為V1+V2），而符合波的性質(zhì)，因為當(dāng)時已知的所有波都有介質(zhì)，因此人們假設(shè)光也有介質(zhì)，定名為“以太”，光在以太中穩(wěn)定傳播，所以與地球的運動無關(guān)。 由于地球并非宇宙中的特殊天體，以太應(yīng)該對地球有相對運動，而著名的邁克耳孫（A.A.Michelson）和莫雷（E.W.Morley）實驗證明了相對地球運動的以太不存在，也就是說，如果存在以太，以太就是對地球靜止的，這里和一些人認(rèn)為的證明了以太不存在，敘述上有一點點區(qū)別。 1905年，愛因斯坦提出兩條假設(shè)： 1。相對性原理：物理學(xué)在一切慣性參考系中都具有相同的數(shù)學(xué)表達(dá)形式，也就是說，所有慣性系對于描述物理現(xiàn)象都是等價的。（夠絕對的） 2。光速不變原理：在彼此相對作勻速直線運動的任一慣性參考系中，所測得的光在真空中的傳播速度都是相等的。 1964年到1966年，歐洲核子中心（CERN）在質(zhì)子同步加速器中作了有關(guān)光速的精密實驗測量，直接驗證了光速不變原理。實驗結(jié)果是，在同步加速器中產(chǎn)生的一種介子（寫法是派的0次方）以0.99975c的高速飛行，它在飛行中發(fā)生衰變，輻射出能量為6000000000eV的光子，測得光子的實驗室速度仍是c。 三、狹義相對論時空觀 狹義相對論為人們提出了一個不同于經(jīng)典力學(xué)的時空觀。按照經(jīng)典力學(xué)，相對于一個慣性系來說，在不同的地點、同時發(fā)生的兩個事件，相對于另一個與之作相對運動的慣性系來說，也是同時發(fā)生的。但相對論指出，同時性問題是相對的，不是絕對的。在某個慣性系中在不同地點同時發(fā)生的兩個事件，到了另一個慣性系中，就不一定是同時的了。經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為時空的量度不因慣性系的選擇而變，也就是說，時空的量度是絕對的。相對論認(rèn)為時空的量度也是相對的，不是絕對的，它們將因慣性系的選擇而有所不同。所有這一切都是狹義相對論時空觀的具體反映。 同時的相對性 現(xiàn)舉一個假想實驗，一列勻速運動的火車，車頭和車尾分別裝有兩個標(biāo)記A1、B1當(dāng)他們分別與地面上的兩個標(biāo)記A、B重合時，各自發(fā)出一個閃光。在A、B的中點C和A1、B1的中點C1，各裝一個接受器，C點將同時接收到兩端的信號，而信號傳遞需要時間，在這段時間內(nèi)火車向前運動了，所以C1先收到車頭的信號，后收到車尾的信號。也就是說，不同的參照系沒有認(rèn)為兩個事件都是同時發(fā)生的?！巴瑫r”有相對性。 四、洛倫茲坐標(biāo)變換 洛倫茲公式是洛倫茲為彌補(bǔ)經(jīng)典理論中所暴露的缺陷而建立起來的。洛倫茲是一位理論物理學(xué)家，是經(jīng)典電子論的創(chuàng)始人。 坐標(biāo)系K1（O1，X1，Y1，Z1）以速度V相對于坐標(biāo)系K（O，X，Y，Z）作勻速直線運動；三對坐標(biāo)分別平行，V沿X軸正方向，并設(shè)X軸與X1軸重合，且當(dāng)T1=T=0時原點O1與O重合。設(shè)P為被“觀察”的某一事件，在K系中觀察者“看”來。它是在T時刻發(fā)生在（X，Y，Z）處的，而在K1系中的觀察者看來，它是在T1時刻發(fā)生在（X1，Y1，Z1）處的。這樣的兩個坐標(biāo)系間的變換，我們叫洛倫茲坐標(biāo)變換。 在推導(dǎo)洛倫茲變換之前，作為一條公設(shè)，我們必須假設(shè)時間和空間都是均勻的，因此它們之間的變換關(guān)系必須是線性關(guān)系。如果方程式不是線性的，那么，對兩個特定事件的空間間隔與時間間隔的測量結(jié)果就會與該間隔在坐標(biāo)系中的位置與時間發(fā)生關(guān)系，從而破壞了時空的均勻性。例如，設(shè)X1與X的平方有關(guān)，即X1=AX^2，于是兩個K1系中的距離和它們在K系中的坐標(biāo)之間的關(guān)系將由X1a-X1b=A(Xa^2-Xb^2）表示?，F(xiàn)在我們設(shè)K系中有一單位長度的棒，其端點落在Xa=2m和Xb=1m處，則X1a-X1b=3Am。這同一根棒，其端點在Xa=5m和Xb=4m處，則我們得到X1a-X1b=9Am。這樣，對同一根棒的測量結(jié)果將隨棒在空間的位置的不同而不同。為了不使我們的時空坐標(biāo)系原點的選擇與其他點相比較有某種物理上的特殊性，變換式必須是線性的。 先寫出伽利略變換：X=X1+VT1； X1=X-VT 增加系數(shù)k，X=k(X1+VT1)； X1=k1(X-VT) 根據(jù)狹義相對論的相對性原理，K和K1是等價的，上面兩個等式的形式就應(yīng)該相同（除正負(fù)號外），所以兩式中的比例常數(shù)k和k1應(yīng)該相等，即有k=k1。 這樣， X1=k（X-VT） 為了獲得確定的變換法則，必須求出常數(shù)k，根據(jù)光速不變原理，假設(shè)光信號在O與O1重合時（T=T1=0）就由重合點沿OX軸前進(jìn)，那么任一瞬時T（由坐標(biāo)系K1量度則是T1),光信號到達(dá)點的坐標(biāo)對兩個坐標(biāo)系來說，分別是 X=CT； X1=CT1 XX1=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) 愛因斯坦假設(shè)：   1．物理體系的狀態(tài)據(jù)以變化的定律，同描述這些狀態(tài)變化時所參照的坐標(biāo)系究竟是用兩個在互相勻速移動著的坐標(biāo)系中的哪一個并無關(guān)系。   2．任何光線在“靜止的”坐標(biāo)系中都是以確定的速度c運動著，不管這道光線是由靜止的還是運動的物體發(fā)射出來的。”