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爱因斯坦的广义和狭义相对论有什么联系和区别？

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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

爱因斯坦的广义和狭义相对论有什么联系和区别？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

简单来说狭义相对论讨论的相当于牛顿理论的惯性系的运动学问题。基于真空中的光速不以观察者所在的惯性系而改变，从而否定了光的传播介质以太学说，而且认为一切物理现象在不同的惯性系里都有同样表现。对牛理论进行了改造。首先是时间与空间是不可分的。也即可形象的认为每个惯性系的每个位置都有一个时钟。如一个匀速行驶的列车车头有一个时钟，车尾有一时钟。而路轨沿线各位置都排列时钟。在相对论里的一个钟如果拿到各处对表等拿回原处会发现与原来留守的原来对好的表不一致了。如何对表首先要在同一惯性系进行。如两个表可以在它们中点同时向两侧发出光信号，光信号到达则表对好。如何同一惯性系里对多个表？则以一个表为标准，约定好发光信号时刻，其它表则以距离➗光速作为时刻延迟。不同的惯性系的表比如列车上的表，只能在瞬间比照邻近的地面上的表。运动列车上的表也可用同样的方式对表。地面上测量运动列车的长是地面路基上两个表在同一时刻一个车头位置一个车尾位置之间的距离。这个距离要小于列车停止时的长度或者运动的列车上自己量的长度。这就是尺缩效应。钟慢效应则是地面上的一个表与运动列车车头上的表接近时比较，而后车尾上的表过来后再与之比较会发觉车上的表走的慢。注意钟慢效应是地面上的一个表与列车上的两个表比较的结果。这些可用狭义相对论的洛伦茲公式计算，而这个公式可由光速不以观察者所在惯性系而改变推导出来。狹义相对论解决了惯性系的运动学问题。因时间不再是独立的加上时间后用四维时空来研究，这个时空为闵可夫斯基空间。

广义相对论则研究范围更扩展，至非惯性系的问题，特别是引力问题。牛顿理论的引力即不同的物体之间的非接触力（但其间有力场）。但爱因斯坦电梯思想试验，会感觉到相当于引力的作用。又如在转盘上的人如将其作为静止的，但却感觉到离心力，这些显然不是牛的万有引力。爱因斯坦认为它们可以等价。在广义相对论里引力作用被时空弯曲替代，即物质的分布及状态决定了时空的结构，使得时空弯曲了。一个物体（假定它对时空影响可忽略不计）。那么它会由它的初始状态决定沿四维时空的短程线运动。如果牛顿的观点来看,不仅可以得知运动规迹而且每一时刻的位置状态都确定了。相对论研究的是四维时空，一揽子解决问题。所以在广义相对论里，影响物体的运动不再是引力而是由于时空的弯曲而进行的惯性的运动。在空间平直情况即表现为牛顿第一定律惯性。对于广义相对论有许多深刻的对时空的认识，就把主要的内容介绍一下。

回答于 2019-09-11 08:43:50

简单来说，狭义相对论改造了牛顿的经典力学，广义相对论改造了牛顿的引力理论。

从数学上来说，牛顿力学属于欧几里德几何物理学，爱因斯坦的相对论属于黎曼几何物理学。在牛顿力学中，牛顿第二定律方程对伽利略变换来说是不变的；在爱因斯坦的相对论中，麦克斯韦电磁场方程对洛伦兹变换来说是不变的。

在引力理论方面，爱因斯坦以引力质量与惯性质量等效的原理为物理基础，以黎曼几何为空间，建立了引力场方程；爱因斯坦引力场方程的泰勒级数展开的一级近似解，就是牛顿的万有引力定律。

回答于 2019-09-11 08:43:50

狭义相对论讲的是，惯性系内的物理学等效原理。最重要的理论有：等效原理，光速不变，时间膨胀和长度坍缩。具体可以查看我之前问题的回答。

而广义相对论是狭义相对论的延伸，将相对论从惯性系（匀速运动的参照系）扩展到了非惯性系：提出了引力和非惯性系的物理等效原理，指出光的弯折现象，和时空的扭曲。

回答于 2019-09-11 08:43:50

狭义相对论是务实的，广义相对论是抽象的

回答于 2019-09-11 08:43:50

顾名思义，广义相对论就是狭义相对论的扩展。

打个不太恰当的比方，狭义相对论是Linux内核，而广义相对论就是这个内核扩展出来的Android系统。

狭义相对论描述的是匀速直线运动的参考系（也就是惯性参考系）之间的物理定律，而广义相对论推广到了在有加速度的参考系（即引力场或非惯性系）中的物理定律。

引力场方程

狭义相对论提出了时空的相对性和四维时空。

狭义相对论推导出质能方程，使得能量守恒定律和质量守恒定律相统一起来，引爆了广岛的原子弹。

广义相对论引入等效原理，分析了光线在靠近天体时会受到引力而弯折的现象，爱因斯坦推导出一组方程，确定由于物质的存在而产生的弯曲空间，从而计算出了水星近日点的位移量，并进而推算出黑洞的存在。

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