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标题: 谁能用通俗一点的语言解释一下爱因斯坦的相对论 - 币圈消息 [打印本页]

作者: wangjia 时间: 2022-11-3 10:56
标题: 谁能用通俗一点的语言解释一下爱因斯坦的相对论 - 币圈消息
19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚一堂。会上英国著名物理学家威廉.汤姆生（即开尔文男爵）发表了新年祝词。他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，以后的研究只是一些修饰工作。然而他在展望20世纪物理学前景时说：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，第一朵乌云出现在光的波动理论上，第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上”。

而爱因斯坦提出狭义相对论就是为了消灭物理大厦的第一朵乌云。19 世纪流行着一种“以太”学说，当时认为光的传播介质是“以太”。由此产生了一个新的问题：地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。1887年，迈克耳逊（1852－1931）与美国化学家、物理学家莫雷（1838－1923）合作，在克利夫兰进行了一个著名的实验：“迈克耳逊－莫雷实验”，即“以太漂移”实验。然而实验结果证明，不论地球运动的方向同光的射向一致或相反，测出的光速都相同，在地球同设想的“以太”之间没有相对运动。

因为迈克耳逊－莫雷实验结果彻底否定了“以太”存在，从而导致建立在绝对时空观的基础上牛顿经典力学和经典运动学受到了冲击，就在物理学大厦倾倒之际，一个伟大的科学家阿尔伯特·爱因斯坦闪亮登场，挽狂澜于既倒，扶大厦之将倾！
阿尔伯特·爱因斯坦于1905年的论文《论动体的电动力学》中提出两个基本公设上：
1、光速不变原理：真空中的光速在任何参考系下是恒定不变的。
2、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。
爱因斯坦不仅以此两个公设消灭物理大厦的第一朵乌云，，并以这两个公设完美的介绍了“水星进动”的现象，从此爱因斯坦一发不可收拾，在此公设基础之上推出了：时间会膨胀、空间会收缩、质量与能量可以互相转化等一系列匪夷所思的结论，最可怕的实验证明爱因斯坦是对的！
洛伦兹是坚决反对爱因斯坦的时空观，他常参加一些反对爱因斯坦理论的辩论，在辩论中为了称呼方便，他把爱因斯坦的理论，称为相对论。爱因斯坦起初也是非常反感把他的理论称之为“相对论”，但爱因斯坦的理论主题思想、主要论述以及主要推论都是跟牛顿的经典理论相对的，所以称之为相对论是十分确切的，最终大家都接受了“相对论”这个名称。所以不要看到“相对论”就望文生义的认为爱因斯坦的理论是写相对性，什么时间的快慢，物体的长短是相对的！
你认为爱因斯坦就此罢休了，没有！开挂的人生才刚刚开始，爱因斯坦根本没有满足他的理论只在惯性系中成立，所以在爱因斯坦坚持不懈的努力下，终于发现了等效性原理：重力场与以适当加速度运动的参考系是等价的。
爱因斯坦在等效性原理的基础上提出了广义相对论，并给出了爱因斯坦引力方程：
并为区分原来的理论，把以前的理论命名为狭义相对论，把此理论命名为广义相对论，至此爱因斯坦的相对论正式确立。
最后谢谢大家，这里是白说世界，用数学的思维，科学的方法跟大家一起对文化知识追本溯源。原创不易，如果大家对我的观点有不同的想法，请在评论区留言交流；你若关注、我必回应，互关互动！
如何理解“时间和空间都不是连续的”这句话我们人类认识的最大特点，就是具有抽象思维。于是，由最初的模仿现象到超越现象，借助于讲故事来比喻事物，从而达到了我们人类认识的目的。所以，人类的认识只具有相对的意义，其理论仅只是相对于已知的现象关于自然界的同构系统。
因此，时间和空间等基本概念是我们人类观察各种不同现象的视角与共性。前者是关于物体变化的描述，后者则与物体的运动相关。由于我们的宇宙是自然界的一部分，是一个相对独立的封闭系统。所以，时间和空间是否连续，取决于宇宙内部物体的变化周期是否无限小以及构成空间的粒子是否无限可分。
时间是关于物体变化的抽象概念。如果是泛指所有的物体，那么其是一个开放的系统，因而谈论时间是否连续是没有意义的。这就好比探讨人类的寿命是否有限，是没有意义的。因此，时间连续性的问题，是限定在我们宇宙的范围内，其所涉及到的物体变化都是具体而有限的。只要宇宙中的物体存在着最小变化周期，那么时间就是不连续的。
同理，所谓空间，并不是抽象的几何框架，而是具体的物理背景。空间是由离散的粒子集合构成的物理背景，不同的粒子构成不同的物理背景，对不同的物体运动产生不同的影响与束缚。例如，水分子的集合形成了水，是鱼的空间，是鱼的运动参照系；气体分子的集合构成了空气，是鸟的空间，其对鸟的飞翔起到了至关重要的影响。
如果宇宙中存在着不可再分的最小粒子，且该粒子构成了宇宙的本底物理背景，那么空间就是不连续的，其不连续的范围是空间粒子之间的距离。一旦物体的尺寸小于空间粒子的间距，就会使该物体感受到空间的不连续性，受到了空间粒子的不对称碰撞，从而具有了无规（热）运动，即产生了波动性。
1900年，普朗克为避免连续的能量导致的紫外灾变，其在新建立的黑体辐射公式中添加了一个量纲为粒子角动量的物理常数。这就是著名的普朗克常数h，其具体的数值为6.623 10-27尔格秒。该常数之所以能够消除紫外灾变，是因为其意味着在我们的宇宙中存在着不可再分的最小粒子。而且，该粒子的本征质量和半径都是大于零的，其被命名为量子。因为，能量是关于粒子运动能力的度量，最小粒子的运动就是能量的基本单元。
由此，形成了一个有机的量子宇宙观。离散的量子构成空间，受到激发的量子成为光子，由量子的运动所形成的封闭体系就是基本粒子。由于光子的质量非常小，其能量的形式主要是相对于量子空间的势能，用弛豫时间（频率的倒数）来度量。所以，光子的弛豫时间是宇宙中最短的变化周期。只要该弛豫时间不是无限小，那么时间就是不连续的。
光子是受到激发的量子，其所获得的能量不可能为无穷大，所以其弛豫时间必定是大于零的。目前，已知最大能量的光子是中微子，其是宇宙早期的高能空间量子。由于宇宙的极速膨胀，在局部产生了作为耗散结构的封闭体系即产生了基本粒子。由此，类似于暖水瓶，保存了少量的高能量子，使它们没有随着宇宙的膨胀而降低能量。因此，中微子是宇宙中能量最高的量子，其弛豫时间就是时间不连续的节点。小于中微子弛豫时间的变化是不存在的，因而没有任何的物理意义。
总之，由于时间和空间的连续性受到了宇宙的限制，由于宇宙中存在着不可再分的最小粒子，由于该粒子的变化周期和半径都是大于零的，所以时间与空间都是不连续的。
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