ca88会员登录:超高压水切割:爱因斯坦狭义相对论

日期:2018-12-21编辑作者:航空航天

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  相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦创立,分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。相对论的基本假设是光速不变原理,相对性原理和等效原理。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学,不适用于高速运动的物体和微观条件下的物体。

  相对论是本世纪初由爱因斯坦等在总结实验事实(如迈克尔逊-莫雷实验)的基础上所建立和发展。在这以前,人们根据经典时空观(集中表现为伽利略变换)解释光的传播等问题时,导致一系列尖锐的矛盾。相对论针对这些问题,建立了物理学中新的时空现和高速物体的运动规律,对以后物理学的发展有重大作用。

  1905年9月和11月,爱因斯坦发表了两部论文《论动体的电动力学》和《物体的惯性是否决定其内能》,狭义相对论(special relativity)从此诞生。狭义相对论的基本原理为:

  其中第一条就是相对性原理,第二条是光速不变性。整个狭义相对论就建筑在这两条基本原理上。由此得出时间和空间各量从一个惯性系变换到另一惯性系时,应该满足洛伦兹变换,而不是满足伽利略变换。ca88会员登录并由此推出许多重要结论,例如:

  1、两事件发生的先后或是否“同时”,在不同参照系看来是不同的(但因果律仍然成立)。

  2、量度物体的长度时,将测到运动物体在其运动方向上的长度要比静止时缩短。与此相似,量度时间进程时,将看到运动的时钟要比静止的时钟进行得慢。

  3、物体质量m随速度v的增加而增大,其关系为M=m0 m2,m0为静止时的质量,称为静止质量。

  以上结论与目前的实验事实符合,但只有在高速运动时,ca88会员登录效应才显著。在通常的情况下,ca88会员登录相对论效应极其微小,因此经典力学可认为是相对论力学在低速情况下的近似。

  在狭义相对论提出以前,人们认为时间和空间是各自独立的绝对的存在。而爱因斯坦的相对论首次提出了时空的概念,它认为时间和空间各自都不是绝对的,而绝对的是一个它们的整体——时空,在时空中运动的观者可以建立“自己的”参照系,ca88会员登录可以定义“自己的”时间和空间(即对四维时空做“3+1分解”),而不同的观者所定义的时间和空间可以是不同的。具体的来说,在闵氏时空中,而如果一个惯性观者(G)相对于另一个惯性观者(G)在做匀速运动,则他们所定义的时间(t与t)和空间({x,y,z}与{x,y,z})之间满足洛伦兹变换。而在这一变换关系下就可以推导出“尺缩”、“钟慢”等效应。

  在爱因斯坦以前,人们广泛的关注于麦克斯韦方程组在伽利略变换下不协变的问题,也有人注意到过爱因斯坦提出狭义相对论所基于的实验(如光程差实验等),也有人推导出过与爱因斯坦类似的数学表达式(如洛伦兹变换),但只有爱因斯坦将这些因素与经典物理的时空观结合起来提出了狭义相对论,并极大的改变了我们的时空观。在这一点上,狭义相对论是革命性的。

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