相对论讲了什么,为什么很多人无法理解?

发布网友 发布时间：2023-05-15 13:50

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热心网友 时间：2024-04-16 05:49

如果一个人已经基本掌握了经典物理学的大部分理论，那么相对论其实是可以比较通俗的。但是如果经典物理都没有掌握，那么想要理解就比较困难了。本文尽量不用任何公式，来解释相对论是怎么来的。

“相对论”这个名字，已经包含了相对论的根本内容。

相对论就是讨论相对性原理对于哪些情况成立，并基于此给出动力学/时空结构的理论

所以相对论的基础就是相对性原理。我们讨论下相对性原理，然后就可以理解什么是相对论了。

什么是相对性原理呢？其实就是，在某种情况下的物理原理，与另一种情况下完全相同。此时我们就可以说这两种情况是等效的，而这两种情况的差别就是“相对的”，没有哪一种情况高于另一种。

上面的话比较抽象，具体一点，我们看狭义相对论的基础“惯性系”的相对原理：

在某观察系中，静止的和匀速运动的坐标系下，物理规律完全相同。通俗的说法是“你在封闭的绝对平稳的匀速运动的车厢里，通过任何物理实验，都无法判断自己是否在运动，也无法测得自己得运动速度”。基于这一点，我们可以说，直观上的静止系（地面系）和匀速运动系（例如匀速运动的车厢）并没有区别，静止系并不是特殊的，它们之间的运动是相对的。你可以说车厢静止地面在动，也可以说地面静止车厢在动。从物理上讲这两者并没有区别。

这就是狭义相对性原理“所有的惯性坐标系满足完全相同的物理规律，它们之间都是对等的，没有哪个是特殊的。它们之间的运动是相对的。”

这打破了古代人的理解。在以前，大家觉得，宇宙中应当有一个“绝对静止系”，它是特殊的，是高于其他参考系的。（例如以太理论）。

知道了这个原理我们怎么得到狭义相对论呢？这就要用到电动力学理论“麦克斯韦方程组”了。电动力学理论预言了光速，并被证实。在电磁场理论中，无需任何参照即可获得光速，而且它是常数。根据狭义相对性原理，那不就是“所有惯性系中的光速都相同”才对。

一开始大家觉得，怎么可能？地面坐标系，和相对于地面速度v的坐标系中，同一束光的速度，测出来怎么能是相同的？不符合速度叠加原理（伽利略变换）啊！

此时有数学大牛（洛伦兹）给出了一种数学上的可能（洛伦兹变换），如果时空结构不是固定不变的（同一个物体的长度在不同坐标系下可以不同，同一段时间长度在不同坐标系下也可以不同），那么就可以做到“所有惯性系中的光速都相同”。

于是就是著名的选择题了。选项1：麦克斯韦方程组错了，光速不是不变的。选项2：绝对时空观（伽利略变换）错了，不同参考系下，长度和时间都不是不变的。爱因斯坦选择了2，给出了狭义相对论（所以狭义相对论几乎是直接给出的，并没有花老爱多长时间）。

如果你是一个1900年的物理本科毕业生，已经习得微积分，矢量分析，经典力学，电动力学，并且你的数学思维能力足够强（当今高考数学140的水平吧），你完全可以在没有学过相对论的情况下，仅仅基于“所有惯性系中的光速都相同”和“绝对时空观（伽利略变换）错了，不同参考系下，长度和时间都不是不变的。”这两句话，推导出包括洛伦兹变换和E=mc^2在内的所有狭义相对论结论。具体推导可见各种课本。

热心网友 时间：2024-04-16 05:49

狭义相对论的数学基础是洛仑兹变换。爱因斯坦将洛仑兹变换的物理学意义肆意地扩大了。所以爱因斯坦才提出尺缩钟慢和合成速度超不过光速这样的运动学结论。另外，对于麦克斯韦方程组在洛仑兹变换下服从相对性原理的证明在逻辑上并不严谨，因为相对性原理是普遍性公理，根本不需要在伽利略变换或洛仑兹变换下物理学定律才能服从相对性原理。洛仑兹变换的唯一物理学意义是可以使平面波波动方程在互作匀速直线运动的两个坐标系中保持协变关系。

热心网友 时间：2024-04-16 05:50

相对论讲的是四维空间和*空间的物理学规律，人们存活在三维世界，所以很难理解四维世界的一些现象

热心网友 时间：2024-04-16 05:50

相对理论主要讲述了很多事情是具有相对性的，例如牛顿提出的力学三定律，其中有一条是作用力和反作用力，其实就是相对论的一大表现，有一种力的存在，一定有另一种相对的里存在，很多人无法理解，是因为其解释的过于抽象。

热心网友 时间：2024-04-16 05:51

相对论分为狭义和广义，是关于时空和引力的理论。因为相对论的研究对象，普通人是无法接触和学习到的。

热心网友 时间：2024-04-16 05:49

如果一个人已经基本掌握了经典物理学的大部分理论，那么相对论其实是可以比较通俗的。但是如果经典物理都没有掌握，那么想要理解就比较困难了。本文尽量不用任何公式，来解释相对论是怎么来的。

“相对论”这个名字，已经包含了相对论的根本内容。

相对论就是讨论相对性原理对于哪些情况成立，并基于此给出动力学/时空结构的理论

所以相对论的基础就是相对性原理。我们讨论下相对性原理，然后就可以理解什么是相对论了。

什么是相对性原理呢？其实就是，在某种情况下的物理原理，与另一种情况下完全相同。此时我们就可以说这两种情况是等效的，而这两种情况的差别就是“相对的”，没有哪一种情况高于另一种。

上面的话比较抽象，具体一点，我们看狭义相对论的基础“惯性系”的相对原理：

在某观察系中，静止的和匀速运动的坐标系下，物理规律完全相同。通俗的说法是“你在封闭的绝对平稳的匀速运动的车厢里，通过任何物理实验，都无法判断自己是否在运动，也无法测得自己得运动速度”。基于这一点，我们可以说，直观上的静止系（地面系）和匀速运动系（例如匀速运动的车厢）并没有区别，静止系并不是特殊的，它们之间的运动是相对的。你可以说车厢静止地面在动，也可以说地面静止车厢在动。从物理上讲这两者并没有区别。

这就是狭义相对性原理“所有的惯性坐标系满足完全相同的物理规律，它们之间都是对等的，没有哪个是特殊的。它们之间的运动是相对的。”

这打破了古代人的理解。在以前，大家觉得，宇宙中应当有一个“绝对静止系”，它是特殊的，是高于其他参考系的。（例如以太理论）。

知道了这个原理我们怎么得到狭义相对论呢？这就要用到电动力学理论“麦克斯韦方程组”了。电动力学理论预言了光速，并被证实。在电磁场理论中，无需任何参照即可获得光速，而且它是常数。根据狭义相对性原理，那不就是“所有惯性系中的光速都相同”才对。

一开始大家觉得，怎么可能？地面坐标系，和相对于地面速度v的坐标系中，同一束光的速度，测出来怎么能是相同的？不符合速度叠加原理（伽利略变换）啊！

此时有数学大牛（洛伦兹）给出了一种数学上的可能（洛伦兹变换），如果时空结构不是固定不变的（同一个物体的长度在不同坐标系下可以不同，同一段时间长度在不同坐标系下也可以不同），那么就可以做到“所有惯性系中的光速都相同”。

于是就是著名的选择题了。选项1：麦克斯韦方程组错了，光速不是不变的。选项2：绝对时空观（伽利略变换）错了，不同参考系下，长度和时间都不是不变的。爱因斯坦选择了2，给出了狭义相对论（所以狭义相对论几乎是直接给出的，并没有花老爱多长时间）。

如果你是一个1900年的物理本科毕业生，已经习得微积分，矢量分析，经典力学，电动力学，并且你的数学思维能力足够强（当今高考数学140的水平吧），你完全可以在没有学过相对论的情况下，仅仅基于“所有惯性系中的光速都相同”和“绝对时空观（伽利略变换）错了，不同参考系下，长度和时间都不是不变的。”这两句话，推导出包括洛伦兹变换和E=mc^2在内的所有狭义相对论结论。具体推导可见各种课本。

热心网友 时间：2024-04-16 05:50

狭义相对论的数学基础是洛仑兹变换。爱因斯坦将洛仑兹变换的物理学意义肆意地扩大了。所以爱因斯坦才提出尺缩钟慢和合成速度超不过光速这样的运动学结论。另外，对于麦克斯韦方程组在洛仑兹变换下服从相对性原理的证明在逻辑上并不严谨，因为相对性原理是普遍性公理，根本不需要在伽利略变换或洛仑兹变换下物理学定律才能服从相对性原理。洛仑兹变换的唯一物理学意义是可以使平面波波动方程在互作匀速直线运动的两个坐标系中保持协变关系。

热心网友 时间：2024-04-16 05:50

相对论讲的是四维空间和*空间的物理学规律，人们存活在三维世界，所以很难理解四维世界的一些现象

热心网友 时间：2024-04-16 05:51

相对理论主要讲述了很多事情是具有相对性的，例如牛顿提出的力学三定律，其中有一条是作用力和反作用力，其实就是相对论的一大表现，有一种力的存在，一定有另一种相对的里存在，很多人无法理解，是因为其解释的过于抽象。

热心网友 时间：2024-04-16 05:51

相对论分为狭义和广义，是关于时空和引力的理论。因为相对论的研究对象，普通人是无法接触和学习到的。