大物第相對論點(相對論的知識點)
1.相對論的知識點
簡單點說，廣義相對論的“廣義”體現(xiàn)在它把“物理規(guī)律可表為同一形式”從狹義相對論所描述的“慣性系”推廣到了“任意參考系”。
具體來說，如下：
【狹義相對論】
了解狹義相對論，首先要了解狹義相對論的兩個基本假設：
(1)相對性原理：所有的慣性系等價。物理規(guī)律對于所有慣性系都表示為同一形式；
(2)光速不變原理：真空中的光速相對于任何慣性系沿任一方向恒為c，且與光源運動無關。
狹義相對論的基本內容：
(1)慣性系之間時空坐標的洛倫茲變換及其物理意義，這是相對論時空觀的集中反映；
(2)物理規(guī)律的協(xié)變性，即物理規(guī)律在任意慣性系中可表為同一形式；
(3)把麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式表為協(xié)變形式，從而使電動力學成為明顯相對論性的理論，用于解決任意速度帶電粒子與電磁場的相互作用問題。
狹義相對論效應對于“微觀、高速”的粒子表現(xiàn)明顯。
【廣義相對論】
兩個基本原理：
(1)等效原理：在處于均勻的恒定引力場影響下的慣性系，所發(fā)生的一切物理現(xiàn)象，可以和一個不受引力場影響的，但以恒定加速度運動的非慣性系內的物理現(xiàn)象完全相同；（即“引力”與“慣性力”等效）
(2)廣義相對論的相對性原理：所有非慣性系和有引力場存在的慣性系對于描述物理現(xiàn)象都是等價的。（即物理規(guī)律在任意參考系中具有相同形式）
廣義相對論是基于狹義相對論的，它認為引力是由空間-時間幾何的畸變引起的，它不是傳統(tǒng)意義上的力，而是因時空中的物質與能量而彎曲的時空。
狹義相對論和萬有引力定律都是廣義相對論的特例，前者是沒有重力的情形，后者是距離近、引力小和速度慢的情形。
廣義相對論還認為“物體在時空幾何中沿著最短路徑運動”。
若時空中沒有引力，則沿直線運動；若時空中有引力造成時空畸變，則沿“測地線”（大圓）運動。
2.狹義相對論中的重要知識點和主要公式
什么是狹義相對論
楊升山
2005年被稱為愛因斯坦年，形成學習狹義相對論的熱潮，我有幸得到北京廣播學院（現(xiàn)名中國傳媒大學）的黃志洵教授的書。書名為：，對狹義相對論的分析比較系統(tǒng)，對超光速的研究也很投入。
狹義相對論是A。愛因斯坦創(chuàng)立的理論，主要內容是依據(jù)兩個公設與一個變換。
一個變換是洛侖茲變換（不同慣性系之間的變換必須是loretz變換）。
兩個公設是：相對性原理（就是：物理定律在一切慣性系中都相同。）與光速不變原理（就是：光在真空中總有確定速度，與觀察者或光源的運動無關）。
從而有四個推論（運動的尺變短；運動的鐘變慢；光子的靜質量為零；物質不可能超過光速）和三個關系式（速度合成公式；質量速度公式；質能關系式）。
我認為，狹義相對論并不是科學理論，請看下面的問題：
同類的問題為什么不能用同樣的解釋法？
例一：烏魯木齊市有一腎外傷病人，已經(jīng)出現(xiàn)尿中毒癥狀，急需透析或換腎，否則最多再活12小時，經(jīng)上網(wǎng)查詢，坐火車從烏魯木齊到上海最快也要47小時，他乘火車肯定會死在半路上，請求空軍部隊支援后，他的病得到及時救治。對于他來說，，可以說空軍部隊把烏魯木齊與上海的距離拉近了；也可以說，空軍部隊延長了他的生命，人們都說飛機比火車快。
例二：離地表20公里的高空產生的μ介子，固有壽命僅2。2微秒，即使它依光速運動，最多也只能走660米，事實上它能跑到地面上，狹義相對論解釋說，它把自己的壽命延長了，或者說它把這段距離縮短了，人們?yōu)槭裁床荒苷f它的速度比光速快？
對于病人，至于搶救后的生命延續(xù)，我并沒有考慮在內，我只考慮從烏魯木齊市到上海這段行程。他們都有有限的壽命，都行走了一段距離，都可以用兩種速度計算，為什么不是同類問題？我想問一問，狹義相對論是不是錯了？
狹義相對論把超過光速的運動物體都說成是速度不超過光速，就像把飛機的速度說成是沒有火車快一樣，同樣能解釋許多問題，可是這些解釋都是似是而非的。狹義相對論說的（時延與尺縮）效應，都只有運動物體自己感覺到，對周圍環(huán)境沒有影響就是證明。再說空間與量桿是同時縮短的，量度的數(shù)據(jù)也不變呀！高空中的μ介子從20公里外能跑到地面，只用。2。2微秒時間這個事實，說明它就是超光速運動物體。
現(xiàn)代，對于基本粒子的研究，大多采用“速度選擇儀”測定速度，測量高能粒子的速度選擇儀從未測到過超光速粒子，我認為是儀器測量發(fā)生了誤差，，只要把“速度選擇儀”測得的速度V測代 入V實=V測/（1-V2測/c2,0）1/2,0
求出真實速度V實所謂質量變化，長度變化，時間變化都不存實系在了。經(jīng)典力學就可應用了。
這樣，空間、時間、質量都保持恒定，經(jīng)典力學就可以應用了。
如果硬要說超光速運動的物體的運動速度低于光速，那和硬說飛機的速度沒有火車快有什么兩樣？
如科普著作《物理世界奇遇記》中說：“究竟是我們騎得快，還是街道變得短，這又有什么不同嗎？我需要跑過十個交叉路口才能到達郵局，如果蹬得快一點，街道也就會變得短一些，而我們也就到得早一些。瞧，我們事實上已經(jīng)到了?！睂嶋H上，這種說法就是要求能夠解釋過去就行了，至于是不是科學的解釋，那是用不著去關心的。在自然科學的新發(fā)現(xiàn)沖擊物理學經(jīng)典理論的浪濤中，許多科學家滿足于能夠解釋自然現(xiàn)象，“狹義相對論”的產生正好迎合了這種思潮。
在《新浪愛問》里。我多次勸告學生們，不要在學業(yè)沒完成時去鉆研相對論，應該照著老師教得去記。不然他們會得不到學分，連畢業(yè)都難呀！
愛因斯坦只不過運氣太好了。他生在原有的科學知識遇到問題而急需解釋的時候，雖然不太正確的理論也會受歡迎。
他的同時性的校對方法是根本不能實現(xiàn)的。
洛倫茲變換還有另兩個結果：時間縮短與空間膨脹。
它采用幾何學形狀與運動學形狀，應用時又不刻意區(qū)分。
他的幾個推論是不能同時應用的，只能是--------也可以等價的用。
我是不會贊成這個理論的。
經(jīng)過大量宣傳，我們學校的各種課本及課外讀物中，到處可看的介紹相對論的圖文，甚至小學生的讀物中也有，我不知道這樣做會對我國的教育有事么影響，我想只會造成思維混亂。
3.求一些與相對論有關的基礎知識
相對論是關于時空和引力的基本理論，主要由愛因斯坦（Albert Einstein）創(chuàng)立，分為狹義相對論（特殊相對論）和廣義相對論（一般相對論）。
相對論的基本假設是光速不變原理，相對性原理和等效原理。相對論和量子力學是現(xiàn)代物理學的兩大基本支柱。
奠定了經(jīng)典物理學基礎的經(jīng)典力學，不適用于高速運動的物體和微觀條件下的物體。相對論解決了高速運動問題；量子力學解決了微觀亞原子條件下的問題。
相對論極大的改變了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念，提出了“同時的相對性”，“四維時空”“彎曲空間”等全新的概念。
4.有相對論的知識
狹義相對論就是 狹義相對論是建立在四維時空觀上的一個理論，因此要弄清相對論的內容，要先對相對論的時空觀有個大體了解。
在數(shù)學上有各種多維空間，但目前為止，我們認識的物理世界只是四維，即三維空間加一維時間。現(xiàn)代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思，只有數(shù)學意義，在此不做討論。
四維時空是構成真實世界的最低維度，我們的世界恰好是四維，至于高維真實空間，至少現(xiàn)在我們還無法感知。一把尺子在三維空間里（不含時間）轉動，其長度不變，但旋轉它時，它的各坐標值均發(fā)生了變化，且坐標之間是有聯(lián)系的。
四維時空的意義就是時間是第四維坐標，它與空間坐標是有聯(lián)系的，也就是說時空是統(tǒng)一的，不可分割的整體，它們是一種”此消彼長”的關系。 四維時空不僅限于此，由質能關系知，質量和能量實際是一回事，質量（或能量）并不是獨立的，而是與運動狀態(tài)相關的，比如速度越大，質量越大。
在四維時空里，質量（或能量）實際是四維動量的第四維分量，動量是描述物質運動的量，因此質量與運動狀態(tài)有關就是理所當然的了。在四維時空里，動量和能量實現(xiàn)了統(tǒng)一，稱為能量動量四矢。
另外在四維時空里還定義了四維速度，四維加速度，四維力，電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是，電磁場方程組的四維形式更加完美，完全統(tǒng)一了電和磁，電場和磁場用一個統(tǒng)一的電磁場張量來描述。
四維時空的物理定律比三維定律要完美的多，這說明我們的世界的確是四維的?？梢哉f至少它比牛頓力學要完美的多。
至少由它的完美性，我們不能對它妄加懷疑。 相對論中，時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空，能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。
這說明自然界一些看似毫不相干的量之間可能存在深刻的聯(lián)系。在今后論及廣義相對論時我們還會看到，時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯(lián)系。
物質在相互作用中作永恒的運動，沒有不運動的物質，也沒有無物質的運動，由于物質是在相互聯(lián)系，相互作用中運動的，因此，必須在物質的相互關系中描述運動，而不可能孤立的描述運動。也就是說，運動必須有一個參考物，這個參考物就是參考系。
伽利略曾經(jīng)指出，運動的船與靜止的船上的運動不可區(qū)分，也就是說，當你在封閉的船艙里，與外界完全隔絕，那么即使你擁有最發(fā)達的頭腦，最先進的儀器，也無從感知你的船是勻速運動，還是靜止。更無從感知速度的大小，因為沒有參考。
比如，我們不知道我們整個宇宙的整體運動狀態(tài)，因為宇宙是封閉的。愛因斯坦將其引用，作為狹義相對論的第一個基本原理：狹義相對性原理。
其內容是：慣性系之間完全等價，不可區(qū)分。 著名的麥克爾遜--莫雷實驗徹底否定了光的以太學說，得出了光與參考系無關的結論。
也就是說，無論你站在地上，還是站在飛奔的火車上，測得的光速都是一樣的。這就是狹義相對論的第二個基本原理，光速不變原理。
由這兩條基本原理可以直接推導出相對論的坐標變換式，速度變換式等所有的狹義相對論內容。比如速度變幻，與傳統(tǒng)的法則相矛盾，但實踐證明是正確的，比如一輛火車速度是10m/s，一個人在車上相對車的速度也是10m/s，地面上的人看到車上的人的速度不是20m/s，而是（20-10^(-15))m/s左右。
在通常情況下，這種相對論效應完全可以忽略，但在接近光速時，這種效應明顯增大，比如，火車速度是0。99倍光速，人的速度也是0。
99倍光速，那么地面觀測者的結論不是1。98倍光速，而是0。
999949倍光速。車上的人看到后面的射來的光也沒有變慢，對他來說也是光速。
因此，從這個意義上說，光速是不可超越的，因為無論在那個參考系，光速都是不變的。速度變換已經(jīng)被粒子物理學的無數(shù)實驗證明，是無可挑剔的。
正因為光的這一獨特性質，因此被選為四維時空的唯一標尺。 廣義相對論 愛因斯坦的第二種相對性理論（1916年）。
該理論認為引力是由空間——時間幾何（也就是，不僅考慮空間中的點之間，而是考慮在空間和時間中的點之間距離的幾何）的畸變引起的，因而引力場影響時間和距離的測量. 廣義相對論：愛因斯坦的基于科學定律對所有的觀察者（而不管他們如何運動的）必須是相同的觀念的理論。它將引力按照四維空間—時間的曲率來解釋。
廣義相對論（General Relativity？）是愛因斯坦于1915年以幾何語言建立而成的引力理論，統(tǒng)合了狹義相對論和牛頓的萬有引力定律，將引力改描述成因時空中的物質與能量而彎曲的時空，以取代傳統(tǒng)對于引力是一種力的看法。因此，狹義相對論和萬有引力定律，都只是廣義相對論在特殊情況之下的特例。
狹義相對論是在沒有重力時的情況；而萬有引力定律則是在距離近、引力小和速度慢時的情況。 背景 愛因斯坦在1907年發(fā)表了一篇探討光線在狹義相對論中，重力和加速度對其影響的論文，廣義相對論的雛型就此開始形成。
1912年，愛因斯坦發(fā)表了另外一篇論文，探討如何將重力場用幾何的語言來描述。至此，廣義相對論的運動學出現(xiàn)了。
到了1915年，愛因斯坦場方程式被發(fā)表了出來，整個廣義相對論的動力學才終于完成。 1915年后，廣義相對論的。
