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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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          IP属地:广东31楼2018-08-22 05:55
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            IP属地:广东32楼2018-08-22 05:56
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              IP属地:广东33楼2018-08-22 05:56
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                IP属地:广东34楼2018-08-22 05:56
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                  IP属地:广东35楼2018-08-22 05:57
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                    狭义相对论实验,由于国内这些字条不够详细或缺失,可到维基百科自行搜任意一个实验,底部有大部分参考文献。


                    IP属地:广东36楼2018-08-22 06:00
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                      IP属地:广东37楼2018-08-22 06:00
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