相对论简介

时间:2024-09-20 05:01:18编辑:思创君

爱因斯坦的广义相对论与狭义相对论有什么区别

1、研究对象不同狭义相对论主要是时间和空间的关系,就是在相对速度的参考系中的时间和空间关系。例如在相对於参考参考系的另一个以接近光速移动的参考系中的时间会相对延长,距离会相对缩短。广义相对论主要是 处理引力和加速度等效的问题,牵涉到时空扭曲。2、发表时间不同狭义相对论(Special Theory of Relativity)是阿尔伯特·爱因斯坦在1905年发表的题为 《论动体的电动力学》一文中提出的区别于牛顿时空观的新的平直时空理论。广义相对论(General Relativity) 描写物质间引力相互作用的理论。其基础有A.爱因斯坦于1915年完成,1916年正式发表。3、使用时的背景时空不同狭义相对论的背景时空是平直的,即四维平凡流型配以闵氏度规,其曲率张量为零,又称闵氏时空;而广义相对论的背景时空则是弯曲的,其曲率张量不为零。扩展资料相对论的应用:1、在医院的放射治疗部,多数设有一台粒子加速器,产生高能粒子来制造同位素,作治疗或造影之用。氟代脱氧葡萄糖的合成便是一个经典例子。由于粒子运动的速度相当接近光速(0.9c-0.9999c),故粒子加速器的设计和使用必须考虑相对论效应。2、全球卫星定位系统的卫星上的原子钟,对精确定位非常重要。这些时钟同时受狭义相对论因高速运动而导致的时间变慢(-7.2 μs/日),和广义相对论因较(地面物件)承受着较弱的重力场而导致时间变快效应(+45.9 μs/日)影响。相对论的净效应是那些时钟较地面的时钟运行的为快。故此,这些卫星的软件需要计算和抵消一切的相对论效应,确保定位准确。3、过渡金属如铂的内层电子,运行速度极快,相对论效应不可忽略。在设计或研究新型的催化剂时,便需要考虑相对论对电子轨态能级的影响。同理,相对论亦可解释铅的6s惰性电子对效应。这个效应可以解释为何某些化学电池有着较高的能量密度,为设计更轻巧的电池提供理论根据。相对论也可以解释为何水银在常温下是液体,而其他金属却不是。4、由广义相对论推导出来的重力透镜效应,让天文学家可以观察到黑洞和不发射电磁波的暗物质,和评估质量在太空的分布状况。参考资料:百度百科-相对论

通俗理解爱因斯坦的广义相对论

在狭义相对论中,如果我们尝试去定义惯性系,会出现死循环:一般地,不受外力的物体,在其保持静止或匀速直线运动状态不变的坐标系是惯性系;但如何判定物体不受外力?回答只能是,当物体保持静止或匀速直线运动状态不变时,物体不受外力。很明显,逻辑出现了难以消除的死循环。这说明对于惯性系,人们无法给出严格定义,这不能不说是狭义相对论的严重缺憾。为了解决这个问题,爱因斯坦直接将惯性系的概念从相对论中剔除,用“任何参考系”代替了原来狭义相对性原理中“惯性系”。

爱因斯坦认为宇宙就像一张绷在方框上的床单,质量巨大的星系就像放在床单上的铅球。铅球在床单上压出的坑,竖起来看就相当于哈哈镜。而光线通过这些哈哈镜时会使我们产生宇宙广阔无边的幻觉。就像是弯曲的鱼缸里的金鱼。



广义相对论否认宇宙空间是平的,他认为宇宙就像一张放了无数棉花球和铅球的床单,床单被这些球压出深浅不一的坑。牛顿之所以认为宇宙是平的,是因为他只看到了几乎压不出坑的棉花球——地球。想在宇宙空间中压出明显的坑来,需要巨大的质量(即重量)。太阳这么大的星球也只能压出几个原子大小的坑(即坑深只相当于几个原子的直径),这样的坑,我们用现在最先进的仪器也测不出来。所以,要找到地球人看得见的坑,必须放眼整个宇宙。

通过上面的讲解,我们都知道,任何有质量的物体都会使空间弯曲,我们试想一下,如果有某个物体,质量非常的大,但体积却很小,会发生什么呢?是的,就会产生黑洞,这个物体会使周围的空间深深地塌陷,只要是有物体从其周围经过,巨大的引力会直接把其拉扯进去,光也不列外。



如果我们能接近黑洞达到一定半径之后,时空弯曲会变得无穷大,这时我们不再像是下缓坡,而是突然从悬崖边上掉下去了——你走得太远了,已经无法找到回家的路。此即“史瓦西半径”,即黑洞的半径。任何东西包括光线进入黑洞半径后将无法逃走,最后一定会被黑洞撕碎吞掉。黑洞质量巨大,最大黑洞的质量据说超过太阳10亿倍。

广义相对论还发现了引力波,质量巨大的星系在宇宙中压出深坑的同时还会形成“引力波”。任何被外力弯曲的物体在连续时间里都会形成“波”,比如风吹西湖会产生水波。这种星系弯曲过程中在宇宙中形成的“波”,就是引力波。引力波处处存在。



GPS、原子弹,发射线治疗、粒子加速器的制造和使用,都需要借助于相对论效应,相对论看似是一个很深奥的物理理论,但是在我们的身边可谓是无处不在,而且相对论出提出的“光速不变理论”、“扭曲时空”的概念,也为科幻主题电影提供了无限的创作灵感。


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