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通俗简单的来解释一下:什么是狭义相对论和广义相对论

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几年前,意大利蒙札市议会禁止宠物的主人把金鱼养在弯曲的鱼缸里。提案的负责任解释:因为金鱼会透过弯曲的鱼缸,看到歪曲的景色,这对它们来说是残酷的。虽然说这提案比较奇葩,但是这个提案的背后隐藏着一个有趣的物理学和哲学思想。
试想一个有趣的情景:假设这些鱼都是有智慧的,它们根据对鱼缸外部世界的观察以及分析归纳,得到了一套完备的“金鱼物理学”。只不过,在金鱼物理学里,所有我们看到的直线,变成了它们的曲线而已。霍金提出一种哲学思考:如果我们认为,金鱼物理学是错的,我们怎么得知我们拥有真正的,没被歪曲的真实图像?
我们今天仍然使用这个例子,但是思考另一个问题:假如金鱼们中出现了一个爱因斯坦,发现了鱼缸外的物质运动规律,并提出“直线运动”的概念,恐怕其他的金鱼会惊讶的张大嘴巴吧。因为这实在是太“超出生活经验”、“反常识”、“反直觉”了。没错,这就是今天说的第一个观点,其实人类有点类似这些金鱼。我们经历了600万年的进化到今天,但大脑并没有赋予我们“用生活经验就能理解宇宙运行规律”的功能。
所以下面的内容,你或许会觉得非常反直觉,非常奇怪。但这并不代表它是错的,反而,我们将说明,那些“诡异的理论”被证实是真的!


IP属地:广东1楼2018-06-27 14:13回复
    接下来说的“广义相对论”,就容易解释得多了。
    广义相对论:
    委婉的说:就是以一种 新的理论,诠释了“引力”是怎么回事。不客气的说,以一种新的理论,说明“引力”这 东西压根就不存在 。怎么回事呢?我们可以回想一下中学课本的内容,也就是牛顿的观点“万有引力”(一切东西之间都有引力。物体质量越大,引力越大,距离越大,引力越小。)苹果掉到地上就是受到了地球的引力作用,地球绕着太阳转,就是受到了太阳引力的作用。但是广义相对论则认为“有质量的物质弯曲了时空”,而这种弯曲,影响了其他物体的运行,造成了似乎是有“引力”的样子。
    上面说的听起来好像有点不太明白对吧?还是拿刚才的例子来说,地球弯曲了地球周围的时空,所以苹果沿着这一时空运动,就掉下来了。


    IP属地:广东3楼2018-06-27 15:02
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      太阳弯曲了它周围的时空,地球沿着这一时空运动,就绕着太阳转了。


      IP属地:广东4楼2018-06-27 15:06
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        美国物理学家惠勒给广义相对论一个最经典且简单的概括:The central idea or general relativity:Matter tells space how to curve.Space tells matter how to move(物质决定空间如何弯曲,空间决定物质如何运动。)
        同样,这个看似奇怪的理论,也是被实验证明是正确的。
        一个事实是,在同步卫星上的时钟,与地球表面是相对静止的,按理来说,其快慢应该与地球上的一致。但事实上,卫星上的时钟每天都要快38微秒。就是因为在那个较远的位置,地球引力引起的时空弯曲较小,时间才会过的更慢。当然这也要考虑卫星的飞行速度,也就是2楼所说的“狭义相对论”:当物体运动时,时间会变慢,运动速度越快,时间就越慢。
        好吧,说了那么多,那意思是,万有引力是错误的咯?其实严格来说,“万有引力”理论确实只是一种近似。只不过,在我们一般接触的范畴内,牛顿力学已经够用,够精确了。而且如果想让中学生一上来就学习时空扭曲,强解相对论场方程,做洛伦兹变换,那也太考验大家了···
        不过话说回来,“相对论”也远非完美,没有许多亟待完善和解决的问题。或许有一天,人类能找到另一 更好、更完备对的理论来解释宇宙万物。就像一百多年前,相对论拓展和修正了牛顿力学一样。



        IP属地:广东5楼2018-06-27 15:26
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          简单明了 不错!


          6楼2018-06-28 13:37
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            这就是中国科普的相对论。


            IP属地:辽宁来自手机贴吧7楼2018-06-28 16:43
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              择要:自然界只给出了无数的现象,人们为了对这些现象进行研究,设定了一些比较基准。原始的比较基准是五花八门的,在不同的圈子中都有不同的基准。人们为了能够无障碍进行交流,逐渐把这些比较基准进行统一。现在的所谓科学界,对于这些比较基准是如何得到的不再关心,为了能够解释运动现象,宁愿让这些比较基准进行变化,这是非常不对的。因为没有这些比较基准的设定,也就没有任何原始的数据,保留这些数据而改变使用的基准,这些数据就没有任何实际的意义了。
              关键词:相对性原理,光速不变,测量基准,数学公式的使用,
              在这里只对物理学涉及到的问题进行讨论。
              1:大家知道,相对性原理是物理学最基本的原理,指的是两个相对运动的观测者互相观察,他们有相同的运动速度数值。(这里的先决条件是基准确定后)。后来人们忘记了原始的条件,让这两个观测者测量另一个运动物体,也得到同一个运动速度。这显然是不现实的,为了能够自圆其说,就让其中一个观测者的时空基准进行变化,美其名曰,在不同的参照系观测一个运动物体,得到的运动规律是相同的(物质的运动规律不会随着观测者的运动而改变)。
              2:几何模型的不同,数学公式也就不同。不能用欧氏几何的数学公式对非欧几何进行数学推演。牛顿力学使用的是欧氏几何体系,爱因斯坦的相对论使用的是非欧几何(闵式几何)体系,所以在相对论推演过程中使用欧式几何的运算公式错误的。
              3:怎样判断对与错?这个问题很不好解决。在近代物理学中,牛顿力学与相对论针锋相对,从数值变换来看,一个数据变换成另一个数值,再把这个数值变换回原来的数值,使用的变换系数是互为倒数的,数值1是个非常特殊的数值。伽利略变换使用的变换系数就是1.洛仑兹变换使用的一个公式,在这个公式中,只有速度很定的情况下,这个公式才会近似的等于1。也就是只有在速度很低的情况下,这个公式才能近似的来使用。相对论被誉为高速运动的正确理论,明显是不对的。
              4:光速问题。现在物理学中使用两个光速概念,牛顿力学中的光速是首先确定了比较基准后通过与这些比较基准的比较得到的。爱因斯坦相对论中是把光的速度确定为基准,然后让时间与空间数据进行变化来保证这个数据不变。这是两种不同的思维方法。
              这里还有个猫腻,就是爱因斯坦并没有给出一个新的光速值,而是把牛顿力学中以光源为参照时测量出的光速值定位基准数值。这就给人一个假象,好像相对论中的光速数值也是测量出来的。这样做就如从前的一个故事《乞丐买馍》那样,只知道第五个馒头使他有了吃饱的感觉,只认为有第五个馒头就行了。不考虑没有前面的四个,哪里会有这个第五?
              另外,在牛顿力学中,【光速不变】也在经常使用着。而且是四种。
              第一种就是一个光源向周围发射的光子的运动速度相同。(都相对于光源来说)。
              第二种就是惯性定律的应用:由于真空中物质稀少,对光子的运动影响就小,光的速度就减少的较少,可以认为光的速度是不变的(这里不改变参照系)。
              第三种就是:同一个参照系中,相对静止的不同光源发射出的光的速度是相同的。
              第四种就是:用波动理论来描述光的运动,需要一个虚拟的媒介以太,就像普通波动一样,相对于媒介的运动速度不变。
              不过也有人认为,测量者的运动不能改变测量出的光速,多普勒频移就是对这个说法的有力质疑。
              在相对论诞生以后,就把【测量者的运动不能改变测量出的光速】作为定义使用了。
              如果说太阳光的速度与萤火虫发出的光的速度相同,就是相对论中的光速不变,那就大错特错了。
              对于双星互绕运动的光线能够同时到达地球,是因为人们看到的光的频率与星球发射出的光的频率有了不同,频率的改变掩盖了光速的改变。


              IP属地:山东来自Android客户端8楼2018-07-02 06:51
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                请吧主撤除郭峰君的小吧


                IP属地:四川来自Android客户端9楼2018-07-03 23:20
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                  。。


                  来自Android客户端10楼2018-07-04 03:36
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                    4年了,终于有活人了


                    来自Android客户端11楼2018-07-10 19:22
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                      mark


                      IP属地:湖南来自Android客户端13楼2018-07-13 20:38
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                        好贴!


                        来自Android客户端16楼2018-07-20 20:25
                        回复
                          懂了,就这么简单?


                          来自Android客户端17楼2018-07-20 22:30
                          收起回复
                            你这id


                            IP属地:青海来自Android客户端18楼2018-07-21 18:21
                            收起回复
                              从前有坐山,山里有个杰伦,在讲相对论。


                              来自Android客户端19楼2018-07-22 14:56
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