有关爱因斯坦的相对论问题请简明描述爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论的主要观点,最好结合有相应的论证实验或例子帮助理解.另外爱因斯坦是否也研究过证明上帝是否存在这个命题,最

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/09 12:16:22
有关爱因斯坦的相对论问题请简明描述爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论的主要观点,最好结合有相应的论证实验或例子帮助理解.另外爱因斯坦是否也研究过证明上帝是否存在这个命题,最

有关爱因斯坦的相对论问题请简明描述爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论的主要观点,最好结合有相应的论证实验或例子帮助理解.另外爱因斯坦是否也研究过证明上帝是否存在这个命题,最
有关爱因斯坦的相对论问题
请简明描述爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论的主要观点,最好结合有相应的论证实验或例子帮助理解.另外爱因斯坦是否也研究过证明上帝是否存在这个命题,最终的结果是怎样呢?

有关爱因斯坦的相对论问题请简明描述爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论的主要观点,最好结合有相应的论证实验或例子帮助理解.另外爱因斯坦是否也研究过证明上帝是否存在这个命题,最
狭义相对论主要观点:
(1) 狭义相对性原理(狭义协变性原理):一切的惯性参考系都是平权的,即物理规律的形式在任何的惯性参考系中是相同的.这意味着物理规律对于一位静止在实验室里的观察者和一个相对于实验室高速匀速运动着的电子是相同的.
(2)光速不变原理:任何参考系下测量真空中光速都是定值,大约为299792458m/s.
对狭义相对论支持的实验最早有迈克尔逊-莫雷实验,证实了光速不变.把原子钟放在飞机上上扰地球一圈然后跟地面上的钟比较,证明了狭义相对论预言的时间膨胀效应.今天,在无数的领域都应用到高速运动的粒子,都可以认为是相对论的验证.
广义相对论的主要观点:
(1)等效原理:惯性质量跟引力质量是等效的.这个原理的一个结论是,在引力场中任何一个时空点跟一个加速的非惯性系等效.
(2)引力效应可以看成是时空的弯曲.
广义相对论的实验论证有:
1.光线弯曲,由爱丁顿率队测量(1919年日食).可是后来人们知道这个测量其实是有问题的.2004年的时候,飞往土星的卡西尼号卫星通过测量雷达波的弯曲,验证了光线弯曲效应,跟广义相对论预言的在千分之一的精度内吻合.
2.水星今日点的移动,跟牛顿力学力学算出的有偏差,但是跟广义相对论的结果符合很好.
任何科学理论都不能证实或者证伪上帝的存在,这根本是两套完全不同的知识体系.随着科学的发展,被认为掌握着真理的“上帝”的领地其实越来越小(但也许永远不会小到没有).爱因斯坦曾经把上帝搬出来说明一些问题(上帝会投骰子吗),其他科学家也做过这种事(Pauli不相信李政道,杨振宁的宇称不守恒理论,说不相信上帝是左撇子),甚至目前粒子实验热衷寻找的Higgs粒子也被成为是上帝粒子(其实原来被叫做Goddman粒子,表示该死的粒子,由于某种原因,该死的成了上帝),但所谓物理学家跟上帝有关的传说,基本上都只是玩笑.

普通物理学1
一、伽利略相对性原理和经典力学时空观
惯性系:一个不受外力或外力合力为0的物体,保持静止或匀速直线运动不变,这样的参考系,叫惯性参考系,简称惯性系。
(新想法:如果认识到非贯性系力产生的原因,在进行物理实验时将此力(惯性力)一并计算,那么就与跳出非惯性系,在惯性系中实验得到一样的结论,就可以把非惯性系当成惯性系对待——这与广义相对论的相对性原理是类似的)

全部展开

普通物理学1
一、伽利略相对性原理和经典力学时空观
惯性系:一个不受外力或外力合力为0的物体,保持静止或匀速直线运动不变,这样的参考系,叫惯性参考系,简称惯性系。
(新想法:如果认识到非贯性系力产生的原因,在进行物理实验时将此力(惯性力)一并计算,那么就与跳出非惯性系,在惯性系中实验得到一样的结论,就可以把非惯性系当成惯性系对待——这与广义相对论的相对性原理是类似的)
一切彼此作匀速直线运动的惯性系,对于描写机械运动的力学规律来说是完全等价的,在一个惯性系的“内部”所作的任何力学实验,都不能确定这一惯性系本身是在静止状态,还是在作匀速直线运动。这个原理叫力学相对性原理,或伽利略相对性原理。
牛顿说:“绝对的、真正的和数学的时间自己流逝着,并由于它的本性而均匀地、与任一外界对象无关地流逝着。”“绝对空间,就本性而言,与外界任何事物无关,而永是相同的和不动的。”(见牛顿著作《自然哲学的数学原理》)
二、狭义相对论的提出背景
在19世纪末,人们知道光速是有限的,在测量光速时发现,木星卫星发出的光,到达地球的时间是相同的,而不管地球是朝向卫星运动还是背向卫星运动。这不符合物体运动的速度叠加原理(A参照系相对于B参照系速度为v1,A上发出相对A速度为V2的物体,物体相对于B速度为V1+V2),而符合波的性质,因为当时已知的所有波都有介质,因此人们假设光也有介质,定名为“以太”,光在以太中稳定传播,所以与地球的运动无关。
由于地球并非宇宙中的特殊天体,以太应该对地球有相对运动,而著名的迈克耳孙(A.A.Michelson)和莫雷(E.W.Morley)实验证明了相对地球运动的以太不存在,也就是说,如果存在以太,以太就是对地球静止的,这里和一些人认为的证明了以太不存在,叙述上有一点点区别。
1905年,爱因斯坦提出两条假设:
1。相对性原理:物理学在一切惯性参考系中都具有相同的数学表达形式,也就是说,所有惯性系对于描述物理现象都是等价的。(够绝对的)
2。光速不变原理:在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性参考系中,所测得的光在真空中的传播速度都是相等的。
1964年到1966年,欧洲核子中心(CERN)在质子同步加速器中作了有关光速的精密实验测量,直接验证了光速不变原理。实验结果是,在同步加速器中产生的一种介子(写法是派的0次方)以0.99975c的高速飞行,它在飞行中发生衰变,辐射出能量为6000000000eV的光子,测得光子的实验室速度仍是c。
三、狭义相对论时空观
狭义相对论为人们提出了一个不同于经典力学的时空观。按照经典力学,相对于一个惯性系来说,在不同的地点、同时发生的两个事件,相对于另一个与之作相对运动的惯性系来说,也是同时发生的。但相对论指出,同时性问题是相对的,不是绝对的。在某个惯性系中在不同地点同时发生的两个事件,到了另一个惯性系中,就不一定是同时的了。经典力学认为时空的量度不因惯性系的选择而变,也就是说,时空的量度是绝对的。相对论认为时空的量度也是相对的,不是绝对的,它们将因惯性系的选择而有所不同。所有这一切都是狭义相对论时空观的具体反映。
同时的相对性
现举一个假想实验,一列匀速运动的火车,车头和车尾分别装有两个标记A1、B1当他们分别与地面上的两个标记A、B重合时,各自发出一个闪光。在A、B的中点C和A1、B1的中点C1,各装一个接受器,C点将同时接收到两端的信号,而信号传递需要时间,在这段时间内火车向前运动了,所以C1先收到车头的信号,后收到车尾的信号。也就是说,不同的参照系没有认为两个事件都是同时发生的。“同时”有相对性。
四、洛伦兹坐标变换
洛伦兹公式是洛伦兹为弥补经典理论中所暴露的缺陷而建立起来的。洛伦兹是一位理论物理学家,是经典电子论的创始人。
坐标系K1(O1,X1,Y1,Z1)以速度V相对于坐标系K(O,X,Y,Z)作匀速直线运动;三对坐标分别平行,V沿X轴正方向,并设X轴与X1轴重合,且当T1=T=0时原点O1与O重合。设P为被“观察”的某一事件,在K系中观察者“看”来。它是在T时刻发生在(X,Y,Z)处的,而在K1系中的观察者看来,它是在T1时刻发生在(X1,Y1,Z1)处的。这样的两个坐标系间的变换,我们叫洛伦兹坐标变换。
在推导洛伦兹变换之前,作为一条公设,我们必须假设时间和空间都是均匀的,因此它们之间的变换关系必须是线性关系。如果方程式不是线性的,那么,对两个特定事件的空间间隔与时间间隔的测量结果就会与该间隔在坐标系中的位置与时间发生关系,从而破坏了时空的均匀性。例如,设X1与X的平方有关,即X1=AX^2,于是两个K1系中的距离和它们在K系中的坐标之间的关系将由X1a-X1b=A(Xa^2-Xb^2)表示。现在我们设K系中有一单位长度的棒,其端点落在Xa=2m和Xb=1m处,则X1a-X1b=3Am。这同一根棒,其端点在Xa=5m和Xb=4m处,则我们得到X1a-X1b=9Am。这样,对同一根棒的测量结果将随棒在空间的位置的不同而不同。为了不使我们的时空坐标系原点的选择与其他点相比较有某种物理上的特殊性,变换式必须是线性的。
先写出伽利略变换:X=X1+VT1; X1=X-VT
增加系数k,X=k(X1+VT1); X1=k1(X-VT)
根据狭义相对论的相对性原理,K和K1是等价的,上面两个等式的形式就应该相同(除正负号外),所以两式中的比例常数k和k1应该相等,即有k=k1。
这样, X1=k(X-VT)
为了获得确定的变换法则,必须求出常数k,根据光速不变原理,假设光信号在O与O1重合时(T=T1=0)就由重合点沿OX轴前进,那么任一瞬时T(由坐标系K1量度则是T1),光信号到达点的坐标对两个坐标系来说,分别是 X=CT; X1=CT1
XX1=k^2 (X-VT)(X1+VT1)
C^2 TT1=k^2 TT1(C-V)(C+V)
由此得
k= 1/ (1-V^2/C^2)^(1/2)
于是
T1=(T-VX/C^2) / (1-V^2/C^2)^(1/2)
T= (T1+VX/C^2)/ (1-V^2/C^2)^(1/2)
爱因斯坦假设:
  1.物理体系的状态据以变化的定律,同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。
  2.任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度c运动着,不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。”

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狭义相对论是阐述微观低速运动否定了以太论,广义相对论是阐述空间与时间的关系,它不承认引力,在广义相对论认为所有一切引力的现象都是由于时空弯曲造成的。上帝问题?他因该是说“上帝不抛骰子吧”爱因斯坦是犹太人是无神论一族的,他所说的是海森伯的不确定定理和泡利的不相容原理!...

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狭义相对论是阐述微观低速运动否定了以太论,广义相对论是阐述空间与时间的关系,它不承认引力,在广义相对论认为所有一切引力的现象都是由于时空弯曲造成的。上帝问题?他因该是说“上帝不抛骰子吧”爱因斯坦是犹太人是无神论一族的,他所说的是海森伯的不确定定理和泡利的不相容原理!

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