就是广义相对论、狭义相对论及引力场和电磁场的统一的概念最好是简单易懂的,初中生都可以看明白的。

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/04/28 19:46:36
就是广义相对论、狭义相对论及引力场和电磁场的统一的概念最好是简单易懂的,初中生都可以看明白的。

就是广义相对论、狭义相对论及引力场和电磁场的统一的概念最好是简单易懂的,初中生都可以看明白的。
就是广义相对论、狭义相对论及引力场和电磁场的统一的概念
最好是简单易懂的,初中生都可以看明白的。

就是广义相对论、狭义相对论及引力场和电磁场的统一的概念最好是简单易懂的,初中生都可以看明白的。
想在这儿解释清楚真的不容易,我尽量吧,反正我也是初一开始学的.
狭义相对论主要是建立在光速不变性和相对性原理基础上的一个新的时空观理论.
狭义相对论包括的基本假设有两个:
第一个是“所有的物理定律,在各个不同的惯性座标系中都相同.”
这里所指的物理定律,是说物理定律的内容,而不是物理定律所计算出的数值.
第二个是“光速为恒定的”
也就是说,光速是一个常数(Constant).
我想第一个定律并没有创新的地方,因为在古典的伽利略转换中,大家都这样假设着.而第二个假设的引入,也使得狭义相对论的座标转换- 罗伦兹转换(Lorentz Transformation)与我们所熟悉的伽利略转换不同.
爱因斯坦提出“光速为恒定的”作为狭义相对论的基本假设,是为了解决麦克斯韦的电磁学方程式(Maxwell Equations)的问题.如果我们利用伽利略转换,将麦克斯韦方程式从一个座标系转换到另一个座标系中,那么我们会发现光速改变了.但是在许多光速的实验中证明,光速是恒定的,因此这代表麦克斯韦方程式,或是伽利略转换这两者之一,可能出了错.
这两个方程式任何一者出了错,对于物理界都是个大灾难,麦克斯韦方程式在许多实验中表现良好,不但预测了电磁波(光)的存在,而且对于电场磁场的描述也十分正确.而伽利略转换则是一个再基本不过的东西,一旦这个转换崩毁了,许多基础都将动摇.大家伤透了脑筋,直到爱因斯坦的出现,解决了这个问题.
爱因斯坦选择将光速为恒定的引入狭义相对论,修正了伽利略转换,也修正了牛顿力学,一举解决了这个难题,可说是一个大胆而划世纪创举.狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论,因此要弄清相对论的内容,要先对相对论的时空观有个大体了解.在数学上有各种多维空间,但目前为止,我们认识的物理世界只是四维,即三维空间加一维时间.现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思,只有数学意义,在此不做讨论.
四维时空是构成真实世界的最低维度,我们的世界恰好是四维,至于高维真实空间,至少现在我们还无法感知.我在一个帖子上说过一个例子,一把尺子在三维空间里(不含时间)转动,其长度不变,但旋转它时,它的各坐标值均发生了变化,且坐标之间是有联系的.四维时空的意义就是时间是第四维坐标,它与空间坐标是有联系的,也就是说时空是统一的,不可分割的整体,它们是一种“此消彼长”的关系.
维时空不仅限于此,由质能关系知,质量和能量实际是一回事,质量(或能量)并不是独立的,而是与运动状态相关的,比如速度越大,质量越大.在四维时空里,质量(或能量)实际是四维动量的第四维分量,动量是描述物质运动的量,因此质量与运动状态有关就是理所当然的了.在四维时空里,动量和能量实现了统一,称为能量动量四矢.另外在四维时空里还定义了四维速度,四维加速度,四维力,电磁场方程组的四维形式等.值得一提的是,电磁场方程组的四维形式更加完美,完全统一了电和磁,电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述.四维时空的物理定律比三维定律要完美的多,这说明我们的世界的确是四维的.可以说至少它比牛顿力学要完美的多.至少由它的完美性,我们不能对它妄加怀疑.
相对论中,时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空,能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量.这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系.在今后论及广义相对论时我们还会看到,时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系.
广义相对论是爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年发表的理论.爱因斯坦提出“等效原理”,即引力质量和加速度的惯性质量是等效的.这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上(目前实验证实,在10^-15的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别).根据等效原理,爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理,即物理定律的形式在一切参考系都是不变的.物体的运动方程即该参考系中的测地线方程.测地线方程与物体自身故有性质无关,只取决于时空局域几何性质.而引力正是时空局域几何性质的表现.物质质量的存在会造成时空的弯曲,在弯曲的时空中,物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动),如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动,实际是绕着太阳转,造成引力作用效应.正如在弯曲的地球表面上,如果以直线运动,实际是绕着地球表面的大圆走.
大概就这样了,有不懂的请补充说明.

举个例子,如果你坐火炉上烤和坐在公园绿荫下与一位女郎谈情说爱,那么,同样的时间哪个觉得更长?当然是坐在火炉上的时间长.
这就是相对论的内容.这个故事形象地说明时间和空间的相对性.