闵可夫斯基

时间:2024-11-21 04:46:06编辑:思创君

如何描述爱因斯坦相对论?

相对论是一个关于时空(狭义)和引力(广义)的理论,其主要观点是否定建立在牛顿经典力学基础上的绝对时空观,建立起一个物体与时空相互作用的时空观。
以牛顿、伽利略为代表的一系列经典物理的缔造者认为:时间和空间就好比容器,物体在这个容器内运动并不能改变时间空间的性质。
但理论发展到一定阶段,发现以上观点在高速领域并不成立。爱因斯坦认为,物体的运动与时空会相互作用,导致时空的伸缩,从而会有一系列有趣的结论。
狭义相对论有两个基本原理(假设):(狭义)相对性原理和光速不变原理,狭义相对论所有的公式和现象都可以由这两个原理推出。其主要的结论有:不同参考系之间坐标变换的洛伦兹变换、时空间隔的不变性,物体运动与时空相互作用的尺缩效应和钟慢效应、物体运动与其质量能量关系的运动质量公式和质能方程。在这些理论的基础上,结合闵可夫斯基空间的定义,将经典的电磁理论、力学公式等修改为相对论协变形式。
广义相对论建立在狭义相对论的基础之上,修改了其第一条原理,将其扩展为广义相对性原理,完全抛弃了惯性系的概念。另外再提出了强等价原理。其主要结论是惯性质量与引力质量等价,非惯性系与引力场局部等价。爱因斯坦最伟大的创举是将引力描述为时空的扭曲,彻底将物理问题变为几何问题。广相的数学基础是微分几何和张量理论,其核心成果是爱因斯坦引力场方程。解场方程成为了研究宇宙的关键,二十世纪后半叶很多人通过解场方程,以求得到宇宙的演化,黑洞的形成和性质等一系列问题。
相对论在宏观高速领域的应用非常成功,其很多预言的现象都得到了证实。目前,狭义相对论已经融入了较微观的领域,与量子场论等等一系列理论一起组成了标准模型。另外广义相对论仍然是当代描述引力最成功的理论。标准模型与广义相对论一起成为了当代物理两大理论基础。但它们在很多地方有冲突,为此,当代的理论物理学家正致力于统一这两大理论,构建M理论,或者叫做上帝理论、大统一理论、万物理论等等,但爱因斯坦、霍金等人穷其一生未得到满意答案。
最后再强调一点:相对论是一个关于时空与引力的理论。


如若闵可夫斯基数学维度解法失败,请问爱因斯坦相对论能成立吗?

狭义相对论理论本身并不需要闵氏空间,相反,实际上爱因斯坦起初并不是非常赞同用闵氏空间描述相对论。只不过后来发现在闵氏空间中相对论的形式非常简洁,所以这种方式就延续下来了。换句话说,闵氏空间只是狭相的一种表示方式,没有闵可夫斯基,相对论照样成立。物理非常注重于简洁,只要表述简单,不必深究其数学含义。但是从另一个角度来说,数学上的某些不恰,往往预示着物理理论的突破与解放,比如纯数学推导,就能得到不确定性原理。


上一篇:启悦

下一篇:没有了