相对论通俗解释 这样解释相对论 初中生都能懂!

2018-10-08 - 相对论

爱因斯坦的相对论提出100多年以来,一直争论不休,有的说它对,有的说它错,还有第三类人直接说:不知道爱因斯坦在说什么东东!

其实,我也是一个外行,看了很多关于相对论的言论,从中悟到一点点东西,但是,要叫我用专业的语言来解释,我做不到。于是,我只有根据自己的理解,用我自认为通俗的语言进行了一番理解,现在分享给像我这样的读者,同时也请专业大师给予纠正。

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说到相对论,就不得不说关于它的两个基本假设,一是相对性假设,二是光速不变假设。​

对于第一个假设,从字面意思上体现不出它的含义。在这句话里面,最难理解的就是惯性参考系。

学过物理的都知道,描述物体的运动都要选择一个参考系,因为,相对于不同的参考系,同一个物体的运动状况是不同的。比如,我们坐在行走的火车里面,相对于火车,我们是静止的,相对于地面,我们是运动的,这里的火车和地面就是两个不同的参考系。

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说白了,参考系就是一个用来做比较的物体,可以是任何我们需要做比较的东西,当然,具体研究中要根据研究的需要选择适合的参考系。那什么是惯性参考系呢?就是静止(相对静止)或者作匀速直线运动的参考系叫做惯性参考系,因为这样的参考系是不受外力作用的,只是在惯性作用下运动,故曰“惯性参考系”。

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于是,相对论的第一个假设的意思就是说,在这样的惯性参考系中,对于描述一切物理过程(包括物体位置变动、电磁相互作用以及原子运动)的规律,都是等价的。就是说,这些物理定律可能在表达形式上会有所不一样,不过通过一定的转换,它们总能变成一样。

关于光速不变的假设,是爱因斯坦以麦克斯韦方程为出发点得出的一个推断,就是说,在所有参考系中光速都是c,而不会因为参考系的运动与否而发生变化。说简单一点,就是光速不会和任何速度发生叠加,包括当两束光相对前进的时候,其中一束光相对于另外一束的速度都是c,而不会像我们平常一样,当两个物体都以v的速度相对运动的时候,它们相互之间远离的速度是2v,这确实让人匪夷所思,也是大多数人不理解或者不接受相对论的一个原因。

我们就不要管这么多,就认定,不管我们是迎着光前进,还是顺着光前进,我们和光之间的相对速度永远不变。

两个假设讲完之后,就是我们狭义相对论的描述了。这里我将不再用专业的术语来描述,因为我本身也不懂,我用的都是我自己的语言。

大家都知道,在牛顿力学里面,时间,空间和质量都是绝对的,一旦研究对象确定,这些物理参数将固定不变,称为绝对时空。但是,到了爱因斯坦的相对论里面,这些参数将发生奇妙的变化,它们突然间都依赖于物体运动的速度。如果你学过初中的函数,相对论里面,你就可以将速度看做是自变量,而时间空间和质量都变成了速度的函数,它们之间的关系就是我们所说的尺缩钟慢,质量变重:

由此可以看出,相对论只是对牛顿力学的一个修正和扩展,并不像很多人所说的,相对论推翻了牛顿力学。牛顿力学不仅没有被推翻,在现实应用中,牛顿力学还是占据主导地位,相对论在某种程度上只是一种思维的产物,因为它描述的是告诉运动物体,什么才算是高速呢?能达到光速的百分之十左右才能算是高速,在我们平常的运动中,这样的运动基本没有,所以速度引起的所谓时空扭曲是可以忽略不计,根本用不着相对论。

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