广义相对论基本原理广义相对论是什么意思怎么

  1911年的一天,在著名的布拉格大学校园里的一片草地上,一群大学生围坐在一位年轻学者的身旁,正进行着激烈的讨论。

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  “请您通俗地解释一下,什么叫相对论?”一位学生微笑着向青年学者发问。

广义相对论是怎么提出的?

  年轻学者环视一下周围的男女学生,微笑着答道:“如果你在一个漂亮的姑娘旁边坐了两个小时,就会觉得只过了1分钟;而你若在一个火炉旁边坐着,即使只坐1分钟,也会感觉到已过了两个小时。这就是相对论。”

1905年,爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后,并没有立即引起很大的反响。但是德国物理学的权威人士普朗克注意到了他的文章,认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美,正是由于普朗克的推动,相对论很快成为人们研究和讨论的课题,爱因斯坦也受到了学术界的注意。

  大学生们先是一愣,接着便大笑起来。

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  “好!今天我们就谈到这里。”年轻学者站起身来,向大家告别后,便向图书馆走去。

1907年,爱因斯坦听从友人的建议,提交了那篇着名的论文申请联邦工业大学的编外讲师职位,但得到的答复是论文无法理解。虽然在德国物理学界爱因斯坦已经很有名气,但在瑞士,他却得不到一个大学的教职,许多有名望的人开始为他鸣不平,1908年,爱因斯坦终于得到了编外讲师的职位,并在第二年当上了副教授。1912年,爱因斯坦当上了教授,1913年,应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。

  这位年轻学者,就是伟大的科学家,相对论的创始人——爱因斯坦。

在此期间,爱因斯坦在考虑将已经建立的相对论推广,对于他来说,有两个问题使他不安。第一个是引力问题,狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的物理规律是正确的,但是它不能解释引力问题。牛顿的引力理论是超距的,两个物体之间的引力作用在瞬间传递,即以无穷大的速度传递,这与相对论依据的场的观点和极限的光速冲突。

  爱因斯坦1879年3月14日出生在德国的一个犹太人家庭。父亲是一个电器作坊的小业主,当爱因斯坦15岁时,父亲因企业倒闭带领全家迁往意大利谋生。

第二个是非惯性系问题,狭义相对论与以前的物理学规律一样,都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的惯性系。从逻辑上说,一切自然规律不应该局限于惯性系,必须考虑非惯性系。狭义相对论很难解释所谓的双生子佯谬,该佯谬说的是,有一对孪生兄弟,哥在宇宙飞船上以接近光速的速度做宇宙航行,根据相对论效应,高速运动的时钟变慢,等哥哥回来,弟弟已经变得很老了,因为地球上已经经历了几十年。

  1896年秋天,爱基斯坦就读于瑞士联邦高等工业学校。在学校里,除了数学课以外,他对其它讲得枯燥无味的课程都不感兴趣。但热衷于探索自然界的奥秘,对此他产生了浓厚的兴趣,利用课外时间阅读大量有关哲学和自然科学的书籍。

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  1900年,爱因斯坦从瑞士联邦高等工业学校毕业后,加入了瑞士国籍,长期找不到工作。两年后,他才在瑞士联邦专利局找到同科学研究无关的固定职业。但在专利局供职期间,他不顾工资低微的清贫生活,坚持不懈地利用业余时间进行科学研究,并不断取得成果。1905年,爱因斯坦在物理学方面的研究,取得突破性进展,创立了狭义相对论。这时他刚刚26岁。

而按照相对性原理,飞船相对于地球高速运动,地球相对于飞船也高速运动,弟弟看哥哥变年轻了,哥哥看弟弟也应该年轻了。这个问题简直没法回答。实际上,狭义相对论只处理匀速直线运动,而哥哥要回来必须经过一个变速运动过程,这是相对论无法处理的。正在人们忙于理解相对狭义相对论时,爱因斯坦正在接受完成广义相对论。

  相对论是爱因斯坦在自己题为《论动体的电动力学》这篇论文中提出的。在此之前,传说物理学的时空观是静止的、机械的、绝对的,空间、时间、物质和物质运动相互独立,彼此没有什么内在联系。也就是说,物质只不过是孤立地处于空间的某一个位置,物质运动只是在虚无的、绝对的空间作位置移动,时间也是绝对的,它到处都是一样的,是独立于空间的不断流逝着的长流。这就是牛顿古典力学的时空观。爱因斯坦以极大的毅力和胆识,突破了传统物理学的束缚,猛烈地冲击形而上学的自然观。他认为,空间、时间、物质和物质运动,彼此不可分割,它们之间紧密相联。作为物质存在形式的空间和时间,在本质上是统一的,随着物质的运动而变化。狭义相对论的最重要的结论之一,是关于质量和能量的关系(E=MC2)。它告诉我们,物质的质量是不固

1907年,爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》,在这篇文章中他第一次提到了等效原理,此后,爱因斯坦关于等效原理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据,提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。

  定的,运动的速度增加,质量也随着增加;一定质量的转化必定伴随着一定能量的转化,反之亦然。这个著名的公式成为原子弹、氢弹以及各种原子能应用的理论基础,由此而打开了原子时代的大门。

他还提出了封闭箱的说法:在一封闭箱中的观察者,不管用什么方法也无法确定他究竟是静止于一个引力场中,还是处在没有引力场却在作加速运动的空间中,这是解释等效原理最常用的说法,而惯性质量与引力质量相等是等效原理一个自然的推论。

  狭义相对论的问世,震动了物理学界,也使这位年轻学者的名字,马上传遍了整个欧洲,给他带来了极高的声誉。德国著名的理论物理学家普朗克,向布拉格大学推荐爱因斯坦时说:“要对爱因斯坦理论作出中肯评价的话,那么可以把他比作20世纪的哥白尼。这也正是我所期望的评价。”

1915年11月,爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交了四篇论文,在这四篇论文中,他提出了新的看法,证明了水星近日点的进动,并给出了正确的引力场方程。至此,广义相对论的基本问题都解决了,广义相对论诞生了。

  1911年,年仅32岁的爱因斯坦,被布拉格大学聘为教授,1913年,他重新回到德国,任柏林大学教授,并当选为普鲁士皇家科学院正式院士,不到4个月,第一次世界大战爆发了。

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  爱因斯坦一向憎恶战争,主张民族和睦,公开发表反战宣言,同一位哲学家共同起草了《告欧洲人民书》,呼吁欧洲科学家应竭尽全力,尽快结束这场人类大屠杀。然而,却没有什么著名人士响应。在这段岁月里,爱因斯坦满腹愁肠,闭门不出,深入自己的科学研究。

广义相对论基本原理是什么?

  在研究中,他发现狭义相对论的理论体系还不完善,它只解释了等速直线运动,而不能解释加速运动和万有引力的问题。因此,爱因斯坦又花了整整十年时间,于1915年又创立了广义相对论。

1916年,爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》,在这篇文章中,爱因斯坦首先将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论,将只对于惯性系物理规律同样成立的原理称为狭义相对性原理,并进一步表述了广义相对性原理:物理学的定律必须对于无论哪种方式运动着的参照系都成立。

  广义相对论的重要结论是,加速运动与引力场的运动是等价的,要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。对此,爱因斯坦作了一个形象的比喻。他设想有一个人乘摩天楼的电梯自由降落,人不会感到自己在下降,因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降,仿佛在电梯里不存在地球引力。反之,如果电梯以不变的加速度上升,那么人在电梯里将觉得双脚紧贴在地板上,好象站在地球表面一样。这个等价原理是广义相对论的基础,它显示了等速运动的一些基本原理可以应用到加速度运动中,把狭义相对论推广到更为普通的情况。

广义相对论是什么意思?

澳门新葡亰网站所有平台,  爱因斯坦认为,光在引力场中不是沿着直线,而是沿着曲线传播。并指出,当从一个遥远的星球上发出的光在到达地球的途中经过太阳的时候,应当由于太阳的引力而弯曲,因此,而使这个星球看起来的位置与实际不符。其偏斜的弧度,据爱因斯坦计算,应当是1.75秒。因此建议,在下一次日全蚀时,通过天文观测来验证这个理论预见。

爱因斯坦的广义相对论认为,由于有物质的存在,空间和时间会发生弯曲,而引力场实际上是一个弯曲的时空。爱因斯坦用太阳引力使空间弯曲的理论,很好地解释了水星近日点进动中一直无法解释的43秒。广义相对论的第二大预言是引力红移,即在强引力场中光谱向红端移动,20年代,天文学家在天文观测中证实了这一点。

  1919年5月,英国一位天体物理学家率领两个天文考察队,拟定在日全蚀时分别在巴西和西非摄影,以验证从广义相对论推出的这一重要结论。同年11月,伦敦皇家学会和天文学会联席会议正式公布观测结果。测得的光线偏转度竟和爱因斯坦计算的非常一致。这下使牛顿的引力学说失去了普遍的意义。

广义相对论的第三大预言是引力场使光线偏转,最靠近地球的大引力场是太阳引力场,爱因斯坦预言,遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生一点七秒的偏转。1919年,在英国天文学家爱丁顿的鼓动下,英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食,经过认真的研究得出最后的结论是:星光在太阳附近的确发生了一点七秒的偏转。

  这个消息公布后,全世界为之轰动,爱因斯坦的名字在社会上广为流传,几乎家喻户晓,科学爱们公认他是继伽里略、哥白尼以来最伟大的物理学家之一,是“20世纪的牛顿”。

英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测报告,确认广义相对论的结论是正确的。会上,着名物理学家、皇家学会会长汤姆孙说:“这是自从牛顿时代以来所取得的关于万有引力理论的最重大的成果”,“爱因斯坦的相对论是人类思想最伟大的成果之一”。爱因斯坦成了新闻人物,他在1916年写了一本通俗介绍相对论的书《狭义与广义相对论浅说》,到1922年已经再版了40次,还被译成了十几种文字,广为流传。

  1933年,德国法西斯头子希特勒上台后,加紧了对犹太人的迫害。爱因斯坦被迫迁居美国,任普林斯敦高级学校研究院教授,并于1940年取得美国国籍。

  1955年4月,爱因斯坦在普林斯敦病逝。这位伟大的科学家在他的遗嘱中,要求把他的骨灰撒在不为人知的地方。但他那献身科学的精神和充满光芒相对论学说,则永远激励着后人。

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