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爱因斯坦的相对论具体指什么？

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发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

爱因斯坦的相对论具体指什么？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

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爱因斯坦的相对论分为狭义相对论和广义相对论。

伽利略相对论

说到相对论，谁都想到的是爱因斯坦。但是，我们熟知的伽利略也提出过经典力学领域的相对论，我们叫它 - “伽利略相对论”或者“经典相对论”。

假设，A站在公交车站等公交，B骑着共享单车以时速15km向东经过车站。那么，根据伽利略相对论，B相对于A的速度是向东15km/h；同时，如果以B为参照系，A相对于B有一个向西的速度15km/h。

同时，地球也在不断运动，太阳不断运动，银河系也在不断运动。因此，没有什么是永远处于绝对静止或者绝对运动中的，事物只是相互运动。这就是“伽利略相对论”的基本思想。同时需要指出的是，在经典力学的世界，时间和空间是绝对的。

伽利略相对论的相对性原理指出，无论谁从什么样的角度去看待物理学，物理法则都不会发生变化，物理规律的形式不会变化，具体详见“相对论前的热身，伽利略变换，对！斜塔扔铁球的那个伽利略”。

狭义相对论 - 时间膨胀

光速不变原理是爱因斯坦的狭义相对论的基本出发点。

狭义相对论指出，光在真空中的传播速度都是一个恒定的常数，且不会随光源或观察者所在的参考系的相对运动而改变。

通过联立麦克斯韦方程组可以理论上推导出光速不变原理。同时，迈克尔生-莫雷实验则以实验的形式验证了光速不变原理。

我们想象一束光（上图黄色球）在两个镜子之间反射。左边的装置为静止不动，系统内站着小华。而另外一套装置，以水平向右速度v运动，系统内站着小夏。

根据光速不变原理，由于小华所处的装置是静止的，小华所观察到的两个系统内的光速是一样的。但是在小华看来，小夏所处的系统内的光移动了更长的距离，如下所示。

速度 = 距离/时间。 由于光速是不变的。那么在小华看来，小夏系统内光移动距离变长。也就是说，当小华看来，当身边的钟走了一刻钟的话，小夏系统内的钟还没有走完一刻钟，也就是说小夏系统内的光还没反射回地面。所以说，高速运动的系统内的时间比静止的系统慢。这也就是我们说的“时间膨胀”原理。

狭义相对论 - 长度坍缩

速度 = 距离/时间

虽然，小夏系统内的时间膨胀了。但是距离和时间不会增加完全相同的量。事实上，时间不是。为了维持光速不变，当物体移动接近光速时，不仅时间减慢，而且长度也会收缩。也就是说，小夏和他系统内的镜子实际上比我们想象的要小。这样，光线所经过的距离比我们想象的要小。

广义相对论

广义相对论则将相对论从惯性系引入到了非惯性系。其中最重要的思想是物理定律在任何系统内的等效原理。

比方说一个人在地球上的某个电梯里，电梯静止，那么这个人收到地球引力且重力加速度为g=9.8 m/s^2。但是突然这个人感觉自身收到的引力变大了。那么，有可能是地球之量变大或者是电梯朝上加速运动，爱因斯坦认为这两种可能等效。这就是广义相对论的等效原理。

光线弯曲

既然引力和加速的非惯性系等效，那么假设一个电梯向上加速运动，一束光线从A点射进电梯，如果电梯静止，A应该直线运动到B。但是电梯加速上升，那么，光线则相对于电梯曲线运动到了B'。既然非惯性系与引力等效，所以光线在引力场内也会弯曲。




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回答于 2019-09-11 08:43:50

[cp]大家好，我叫肖浩宇，是一名义务天文物理科普员。

下面我就科普一下爱因斯坦的相对论。 2015年7月24日，美国宇航局公布了迄今为止发现的，最像地球的系外行星，即开普勒452b，距离地球1400光年。也就是说，如果乘坐光速飞船去那里，需要1400年。光年嘛！光跑一年的距离就是一光年，1400光年当然光就要跑上1400年。但是这里有个大问题：地球人和开普勒人都觉得光跑了1400年，可你想过光的感受吗？如果光子上面坐个人，他从地球出发，到达开普勒，是整整老了1400岁吗？不是。对于光子上面这个人来说，这一切就是一瞬间，根本不需要任何时间。这听上去有点古怪，我们换种说法。如果我们在2016年用99.9999%光速发射一个飞行器，那么开普勒人会在1400年后收到这个飞行器。可是对于飞行器里面的人来说，他觉得飞了多久呢？可不是1400年，而是差不多两年。这个很多人不理解，都觉得胡说八道。1400光年就是光跑1400年的距离，怎么你跑两年就到了？怎么光一瞬间就到了？

那么这个飞行器岂不是超光速？飞行器当然没有超光速。你在地球上观测，飞行器确实飞了1400年，但飞行器里的人感觉确实只飞了两年就到了。而他们如果坐在光子上，一瞬间就会抵达。为什么？因为在飞行器里的人看来，开普勒和地球之间的距离，从1400光年缩短成了差不多两光年。而在光子眼里，这段距离就会缩成零。这听起来很怪诞，但这是狭义相对论的基本概念。它的核心就是光速不变。不论光是从多快的物体发出的，你测到的都是30万千米每秒。但是这里有问题。我以50%的光速朝你跑，然后向你发出一束光。你觉得这束光的速度是光速，我觉得这束光也是光速。这听上去没什么，但其实这是一件非常奇怪的事情。你仔细想想，如果你拿着一个手电坐在一个光子上，往前射出一束光。你是光速， 手电筒的光亦然，两个速度相加得到的依然是光速，眼瞅着手电筒的光向前猛跑，一秒钟后它就跑了30万千米，但在地面上的观察者看来，你跟手电筒的光没有相对速度，手电的光根本没跑到你前面，而是和你并驾齐驱！那手电光到底在哪儿？首先要记住一个物理词汇：尺缩。如果你以86.6%光速飞行，那在我们看来，你的身高将会缩短一半。想象一下，我们的子孙后代发明出速度达到99.9999%光速的飞船，且每隔一光年都有一座燃料站。本来开普勒星距离地球1400光年，可是飞船里的人却感觉只飞了两年就到了。这就是尺缩效应。问题来了：如果飞船里的人只用了两年就到了，那岂不是说，燃料站里的人比飞船里面的人足足大了1398岁？要想理解这一概念，那就记住另一个词：钟慢效应。光速将速度锁死了，距离缩短，时间当然就会变。或许有聪明人已经联想到，用这一原理时间旅行。你们想的没错，近光速旅行的确可以把我们带到遥远的未来。想要知道其中的原因，让我们来一次科学幻想。假设，你的汽车的速度能达到99.999999%光速。你从星期一开始开车，以飞快的速度环绕地球，大约一秒钟七圈，最终在周五（车里的时间）停车。你下车会惊讶地发现，其实时间已经过去了100年。不光速度可以放慢时间，质量也能够拖慢时间，且质量越大，距离越近，效果就越明显。根据广义相对论，大质量天体，例如黑洞，周围的时空因黑洞巨大的质量而极度扭曲，使之时间显著变慢，而当完全接近的时候，时间便会停止。。。。

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