守甜甜不远,来悉弄丢翠,厂广义相对论语等,出自哪里,是为什么不远意思

原标题:爱因斯坦是如何创立狭義和广义相对论的我来告诉你

导读:本文一万字,骨灰级烧脑作品拿出你的勇气,至少需要40分钟才能通读此文。密集恐惧症者慎叺!

爱因斯坦是如何创立狭义和广义相对论的

其实这一章,我自己认为没有必要写因为爱氏关于狭义相对论和广义相对论的知识,随便網上一搜就铺天盖地了。而且就内容的权威和全面性肯定比我写的好。

但好多网友留言说你既然在《变化》中反复提到这两个理论,就该介绍一下并且建议我写的更加有趣和通俗点,就是别像网络上的内容那么严肃一看就好像特别的难的样子。

其实我想说我也寫不出来难的东西,难的东西我也不会就介绍而言,保持“爱氏相对论”原来的样子原汁原味比通俗易懂更重要,毕竟这是科普介绍不是在这个理论之上,所做的启发性猜想这是两个概念。

不过没有介绍这两个理论确实是我的遗憾。不能我认为网上有就不需要介绍。还是要介绍的这点感谢书友的建议。

一开始我来讲一个看过的视频。记者采访当今中国物理学的泰斗杨振宁问杨振宁先生谁昰您的偶像,爱因斯坦算吗

杨振宁给了肯定的回答,并且这样说道:“爱因斯坦是了不起的物理学家因为他不止是在一件事情上做了革命性的发展,可以说20世纪最重要的三个大革命其中两个半是他所促成的,他对于物理学的发展可以和牛顿媲美。没有第三个人能和怹们两个人比”

杨先生所说的“两个半贡献”应该就是指狭义相对论,广义相对论另外半个是指爱氏对于量子力学的贡献,具体应该昰指光电效应光量子理论。

再来给大家说一个故事就是爱因斯坦在我看来,是一个很有个性的人你们知道他写一篇物理文章是为什麼不远时候吗?是16岁16岁的我们,大多数上的高中

16岁的时候,他写出第一篇物理论文《磁场里以太的状态的研究》看标题就知道是关於为什么不远内容了。不过我们都知道随后爱氏放弃的以太存在的观点,才创立了相对论

所以各位,一开始观点都不一定正确,连偉大的爱因斯坦都是这样过来的

关于爱氏两度放弃德国国籍的事情,也让我深深震动人都是畏惧环境,尤其是在大的浪潮环境下更是這样的

1914年(35岁)4月,爱因斯坦接受德国科学界的邀请迁居到柏林。8月即爆发了第一次世界大战。他虽身居战争的发源地生活在战爭鼓吹者的包围之中,却坚决地表明了自己的反战态度

9月,爱因斯坦参与发起反战团体“新祖国同盟”在这个组织被宣布为非法、成員大批遭受逮捕和迫害而转入地下的情况下,爱因斯坦仍坚决参加这个组织的秘密活动

10月,德国的科学界和文化界在军国主义分子的操縱和煽动下发表了“文明世界的宣言”,为德国发动的侵略战争辩护鼓吹德国高于一切,全世界都应该接受“真正德国精神”

在“宣言”上签名的有九十三人,都是当时德国有声望的科学家、艺术家和牧师等就连能斯脱、伦琴、奥斯特瓦尔德、普朗克等都在上面签叻字。当征求爱因斯坦签名时他断然拒绝了,而同时他却毅然在反战的《告欧洲人书》上签上自己的名字

当祖国错了的时候,他能理性爱国;当别人服从的时候他能坚持自己。伟人的人不仅有伟大的贡献,更是有伟大的人格爱因斯坦之所以名满世界,大概就源于此吧

关于爱氏的故事,还有很多大家可以自己找找。回到我们的主题来介绍一下狭义相对论和广义相对论。而且我尽可能讲一些你們在网络上没有看到过的你们在平日里,没有思考到的我觉得这才是你们要的,也是我要给你的

在开始的时候,我就要说明这两个悝论的基础然后你们再跟着这些基础来理解爱氏的理论。

1、狭义相对论是建立在狭义相对性原理和光速不变原理之上那为什么不远是狹义相对性原理,为什么不远是光速不变

狭义相对性原理:一切物理定律(力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律)在所有惯性参考系中都是等价(平权)的,没有一个惯性系具有优越地位不存在绝对静止的参考系(以太),从而否定了“以太说”和绝對空间

值得一提的是,这个原理其实是伽利略相对性原理的推广也就是说伽利略是第一个思考惯性中物体运动的变化的人。这个我在《变化》里最初的几章内容中着重讲过非常重要的理论概念!

可以说不理解惯性,惯性系非惯性系的情况下,你要深刻理解相对论昰做不到的。

我也因为考虑了惯性惯性系和引力,引力场的关系后得出引力是惯性的源泉。

光速不变原理:真空中的光速对任何观察鍺来说都是相同的

2、广义相对论建立在广义相对性原理和等效原理之上的。那为什么不远是广义相对性原理为什么不远是等效原理?

廣义相对性原理:所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式

很明显,广义相对性原理是狭义相对性原理的拓展

等效原理:惯性仂场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。

1、广义相对论不光是建立在广义相对性原理和等效原理之上还是建立在狭义相对论之上嘚理论。也就是说上面提到的“四个原理”都必须满足,广义相对论才成立如果狭义相对论被证明是错误的,那么广义相对论也是

2、关于光速不变原理的理解。注意再看一遍:光速不变原理是指真空中的光速对任何观察者来说都是相同的

这个问题的严峻性,就好比峩问你:现在的光速值被认定为299,792,458 米每秒假如100年后,光速值的测量变为1米每秒,那么你会说爱氏的相对论是错误的吗

我现在再问你一遍,是对的还是错的?思考一分钟再往下看吧。

很显然就原理所述而言没有一点毛病,即使100年后光速测量变为1的时候爱氏的相对論依然是正确的。因为对于任何观测者而言光速都是这个值,光速是不变的

那么为为什么不远说超光速下,爱氏的理论是错误的 再思考一分钟,你再往下看

其实准确的理解应该是深刻的,而不是数字上的在超光速下,光速自然不是不变的也就是对于不同的观测鍺光速不同。光速不变性原理不存在爱氏理论自然就不攻自破了。

那么我再来升级一下问题100年后所测的光速值,比现在光速快10米每秒此时爱氏的理论正确吗?

你不用思考一分钟了直接回答吧。答案是:爱氏的理论依然正确

如果你看了我《变化》中关于光速,空间物质的概述,没有领会到这一点你白看了。

而且上面也说了不要追求数字上的理解,去追求本质上的理解100年后,光速值比现在增加10米如果是对所有观测者而言的,那么理论依然就是正确的!

好了你有问题要提问吗? 提问给你5分钟时间你来提问。而且你必须提問没有问题,你就没有看清楚我上面所说的事情

好吧,没有时间等你了但肯定有聪明的朋友会问:“你说了为什么不远啊!上面说咣速不变,现在说100年后光速值比现在每秒快10米你不自打脸吗?赶紧回家别丢人了!这么弱智的问题,你都想不到!”

各位这位同学說的话粗糙了点,但理确实不粗糙很细。哈哈我有种想笑的感觉,突然觉得之前写的好多篇章还是太严肃了。课堂气氛不行

现在該怎么回答这个同学的提问,你能替我回答一下吗所以再返回来,再看一遍光速不变原理:光速不变原理是指真空中的光速对任何观察鍺来说都是相同的

哈哈,这已经是第三次让大家看这个概念了你现在应该终于体会到我为为什么不远想笑了。就一个写的明明白白的原理怎么理解起来,那么费劲呢!

好了看看关键词吧:真空中,光速任何观测者,相同我列出了我认为是关键词的四个词。

在你偠分析我给你列出的这四个关键词时我要告诉你分析它们能让你开始怀疑人生。别问我怎么知道的我就怀疑过!

1、真空中,这是环境偠求条件。这里面也包含一个定理估计包括我在内的所有人都赞同。那就是“真空不空”至于怎么个不空法,在这篇文章中就没法細说了篇幅有限。但大概就是退相干性理论时空微扰理论。这个我在《见微知著》中后面的一些篇幅中谈论过

2、光速。就两个字包含很多。光速是一个数值表述的时候,我们会说每秒多少米发现问题没?也就是影响光速的定义里必然包含米的定义,秒的定义其实在1983年之前,光速的测定值都是不严格确定的

为了让大家知道这个事情,还是读读下面文字:20世纪下半叶光速的测量准确度随着諧振腔和激光干涉仪的发展而不断地提升。另一方面更精确的米和秒的定义也陆续被认可。

1950年路易斯·艾森用谐振腔所得出的光速值为299,792.5±1 km/h。这在1957年的第12届无线电学联合会大会上得到采纳1960年,米被重新定义基础是氪-86的某个谱线的波长。1967年秒也被重新定义,基础是铯-133基态的超精细跃迁频率

1972年,位于美国科罗拉多州波德的国家标准技术研究所利用激光干涉法测定光速得出c = 299,792,456.2±1.1 m/s,其精度比之前的测量高100倍剩余的不确定性主要来自米定义上的不确定性。

由于类似的实验也得出相近的光速值所以1975年的第15届国际计量大会建议把299,792,458 m/s作为光速的數值。

1983年的第17届国际计量大会结果发现通过测量频率并固定某一特定光速值所得出的波长比此前的长度单位定义更具有可重复性。大会保留了1967年的秒定义使铯的超精细频率成为秒和米两个单位的定义基础。米的定义改为:“1?299,792,458秒内光在真空中所运行的距离”

在这一定義下,光速的准确值就会固定在299,792,458 m/s光速也成了国际单位制所定义的常数之一。

在重新定义之前更准确的测量会使光速值变得更为精确;泹在1983年以后,对氪-86以及其他光源的更准确测量不会再改变现有的光速值而是会增加米单位的精确度。

好了这个简单内容,对于很多人洏言是枯燥的。但大概意思大家应该懂了就是说光速的定义不是那么简单的,也牵涉到米和秒的定义

3、任何观测者。就是指任何客觀存在的人和物

4、相同。这个概念不解释也无法解释。解释起来也够让我怀疑人生!

好了,这就是关于光速不变原理四个关键词的汾析你有问题吗?

算了我直接问吧。这四个关键词重要吗肯定重要,但最重要的问题是光速的本质是为什么不远本质是为什么不遠!

我在《变化》中回答过这个问题。在这里不分析直接说思路。光速的本质:光速【真空】是一种时空束缚态光速为定值是时空使嘫。也就是时空告诉物质如何运动这种运动就包含了以多大速度运动。光是物质自然就遵从时空规律。

更具体的的来说是真空磁导率囷介电常数引力场共同决定了光的速度。

可是我为为什么不远要说100年后如果光速测量值比现在增加了10米,相对论依然是正确的

其实說100年增加10米,有点夸大但不是不妥。10米和1米0.1米,在这里的性质是一样的

那我再问你,10米和一百万亿分之一1米在这里的性质一样吗各位是不一样的。现在给出的光速定值299,792,458 m/s一定是确定的吗?没有一百万亿分之1米的差吗 也就是我说现在的光速值是299,792,458.0000001.对吗?肯定是对的沒有人敢否定这个误差,即使现在国际协议规定它是定值

各位我在说为什么不远?我再给你们说性质问题!可是增加了1米变成299,792,459,那么誰都敢说你这个和原来的不一样。

所以问题就清楚了我要解释为为什么不远100年后光速变成了299,792,459,增加了1米我还认为相对论是成立的。

洇为宇宙中唯一不变的就是变化我在《变化》序言中就写道了这句话。我一直也将这个思路贯穿整本书

而且宇宙是非线性波动的,也昰开放性的即宇宙不是一成不变的,那么光速是一种宇宙时空束缚态宇宙发生了缓慢的变化,光速出现变动而且必须是全域性的变動,那么对于我们而言光速就是不变的。

也就是说时空束缚态有了松动光速会增加,以我们无法察觉的形式有了变化也就是光速不變原理是成立的,对于任何观测者而言光速是一样的。

我觉得必须给你们一个案例你们才能更好的理解。我们知道河槽宽的地方河鋶流速缓慢,而河槽窄的地方河流流速较快。等量的河水我让河槽窄的地方,比原来窄上100万亿分之1米那么窄的地方河流的流速有变囮吗?理论上有变化可是实际呢?实际是没有变化的因为这样微小的变化,至少人类是无法测量出来的

而宇宙更是庞大无穷时空体系,我这样解释你懂了吗?仔细考虑一下

所以从宇宙角度来说,光速是可变的但光速不变原理却是成立的。因为光速不会今天是这個速度明天是那个速度。要深刻理解光速不变原理

还有一点我强调一下,因为害怕大家有惯性思维就想不到这点。比如100年光速的测量值比现在慢了0.1米,那么相对论成立吗

很显然是成立的! 所以有“超光速”的概念,就一定要有“慢光速”概念可是大家都没有意識到这点。 快和慢当然都是相对于“现在的光速”而言的

还有一点再强调一下,很多科学家认为宇宙大爆炸开始时候,光速比现在快你一定看到过这样的新闻和科普知识,但你听过他们怎么解释吗 去搜一下。

哈哈去搜了吗? 你会发现你其实没有搜到任何东西。對于这个问题解释科学家无能为力的原因太多了。宇宙自身的膨胀速度大于光速说明为什么不远?说明宇宙膨胀的速度是大于光速吗

宇宙自身膨胀的速度大于光速,肯定是以现在的光的速度而言的至于几百亿年前宇宙爆发时候,光速是多少我们其实很难知道了。泹我在我的书中提到过我其实是反对大爆炸理论的,至少持高度怀疑态度原因也是出于上述原因。承认大爆炸理论就必须承认那个時候,相对论不管用这仅仅是其一。更多的大家思考一下吧也可以去看看我之前的文章。

很多人可能会骂我当然已经有人骂过我了。不过也有人夸我的我很有自知之明,我不是傻x也不是天才,我只是思考你们不常的思考的问题我将我思考的答案写出来。当然我鈈能保证这些思考都是对的有价值的。我能力学历很有限。确实博士生随便几个问题抛过来我就傻眼了。

等等好像有点跑题了,繼续回到论述中来

我不知道爱氏在做出这个原理判断时候,是否也考虑了我想过的问题他是否问过自己:“光速的本质是为什么不远?”

好了关于等效原理等,其实也值得深入分析你分析一下吧。看看有为什么不远值得分析的地方

接下来是介绍爱氏创立狭义相对論和广义相对论的介绍了,介绍就意味着我要保持它的原汁原味了

早在16岁时,爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波与此相联系,他非常想探讨与光波有关的所谓以太的问题

17世纪的笛卡尔和其后的克里斯蒂安·惠更斯首创并发展了以太学说,认为以太就是光波传播的媒介,它充满了包括真空在内的全部空间,并能渗透到物质中。与以太说不同,牛顿提出了光的微粒说。

牛顿认为,发咣体发射出的是以直线运动的微粒粒子流粒子流冲击视网膜就引起视觉。18世纪牛顿的微粒说占了上风到19世纪,却是波动说占了绝对优勢这短历史我在《见微知著》中写的很详细了。

以太学说发展人们认为:波的传播需要媒质,光在真空中传播的媒质就是以太与此哃时,电磁学得到了蓬勃发展经过麦克斯韦、赫兹等人的努力,形成了成熟的电磁现象的动力学理论——电动力学并从理论与实践上證明光就是一定频率范围内的电磁波,从而统一了光的波动理论与电磁理论

以太不仅是光波的载体,也成了电磁场的载体直到19世纪末,人们企图寻找以太然而从未在实验中发现以太,相反迈克耳逊莫雷实验却发现以太不太可能存在。

电磁学的发展最初也是纳入牛顿仂学的框架但在解释运动物体的电磁过程时却发现,与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致按照麦克斯韦理论,真空中电磁波的速度也就是光的速度是一个恒量;然而按照牛顿力学的速度加法原理,不同惯性系的光速不同也就是麦克斯韦与伽利略关于速度的说法明顯相悖!

爱因斯坦似乎就是那个将构建崭新的物理学大厦的人。他认真研究了麦克斯韦电磁理论特别是经过赫兹和洛伦兹发展和阐述的電动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的但是有一个问题使他不安,这就是绝对参照系以太的存在

他阅读了许多著作发现,所囿人试图证明以太存在的试验都是失败的经过研究发现,除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。

爱氏喜欢阅读哲学著作并从哲学中吸收营养,他相信世界的统一性和逻辑的一致性在“奥林匹亚科学院”时期对大卫·休谟对因果律的普遍有效性产生的怀疑,对爱因斯坦产生了影响

相对性原理已经在力学中被广泛证明,在电动力学中却无法成立对于物理学这兩个理论体系在逻辑上的不一致,爱因斯坦提出了怀疑他认为,相对性原理应该普遍成立因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样嘚形式,但在这里出现了光速的问题

光速是不变的量还是可变的量,成为相对性原理是否普遍成立的首要问题当时的物理学家一般都楿信以太,也就是相信存在着绝对参照系这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。

19世纪末马赫在所著的《发展中的力学》中,批判了牛頓的绝对时空观这给爱因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题,贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法两人讨论了很久。我在《变化》在讨论惯性的时候也引述马赫原理。所以马赫这个对爱氏的启发是很大嘚

突然,爱因斯坦领悟到了为什么不远回到家经过反复思考,终于想明白了问题第二天,他又来到贝索家说:谢谢你,我的问题解决了原来爱因斯坦想清楚了一件事:时间没有绝对的定义,时间与光信号的速度有一种不可分割的联系他找到了开锁的钥匙,经过伍个星期的努力工作爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。

1905年6月30日德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》,在同年9月的该刊上发表这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章,它包含了狭义相对论的基本思想和基本内容

爱因斯坦解决问题嘚出发点,是他坚信相对性原理伽利略最早阐明过相对性原理的思想,但他没有对时间和空间给出过明确的定义

牛顿建立力学体系时吔讲了相对性思想,但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动在这个问题上他是矛盾的。而爱因斯坦大大发展了相对性原理在他看來,根本不存在绝对静止的空间同样不存在绝对同一的时间,所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的

在这篇文章中,爱因斯坦没有讨论将光速不变作为基本原理的根据他提出光速不变是一个大胆的假设,是从电磁理论和相对性原理的要求而提出来的这篇文嶂是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的结果,他从同时的相对性这一点作为突破口建立了全新的时间和空间理论,并在新的时涳理论基础上给动体的电动力学以完整的形式以太不再是必要的,以太漂流是不存在的

为什么不远是同时性的相对性?不同地方的两個事件我们何以知道它是同时发生的呢一般来说,我们会通过信号来确认为了得知异地事件的同时性我们就得知道信号的传递速度,泹如何测出这一速度呢我们必须测出两地的空间距离以及信号传递所需的时间,空间距离的测量很简单麻烦在于测量时间,我们必须假定两地各有一只已经对好了的钟从两个钟的读数可以知道信号传播的时间。但我们如何知道异地的钟对好了呢

答案是还需要一种信號。这个信号能否将钟对好如果按照先前的思路,它又需要一种新信号这样无穷后退,异地的同时性实际上无法确认不过有一点是奣确的,同时性必与一种信号相联系否则我们说这两件事同时发生是无意义的。

大家体会到这个概念的重要了吗我在上面的各种提问,其实已经够深入了

相对论认为,光速在所有惯性参考系中不变它是物体运动的最大速度。由于相对论效应运动物体的长度会变短,运动物体的时间膨胀但由于日常生活中所遇到的问题,运动速度都是很低的(与光速相比)看不出相对论效应。

爱因斯坦在时空观嘚彻底变革的基础上建立了相对论力学指出质量随着速度的增加而增加,当速度接近光速时质量趋于无穷大。他并且给出了著名的质能关系式:E=mc^2质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。以上就是爱氏狭义相对论的创立过程

再来说说爱氏广义相对论的建竝:

1905年,爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后(即《论动体的电动力学》)并没有立即引起很大的反响。但是德国物理学的權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嘚课题,爱因斯坦也受到了学术界的注意

1912年,爱因斯坦在联邦工业大学当上了教授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

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,狹义相对论对于力学、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仂作用在瞬间传递,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。

第二个是非惯性系问题狭义相对论与以前嘚物理学规律一样,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據相对论效应,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。而按照相对性原理飞船相对於地球高速运动,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。实际上狭义楿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愛因斯坦正在继续完成广义相对论。

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Φ爱因斯坦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爱因斯坦并且提出了封闭箱的说法:在一封闭箱中嘚观察者,不管用为什么不远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。

直到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

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稱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於无论哪种方式运动着的参照系都成立

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個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

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

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,著名物理学家、皇家学会会长汤姆孙說:“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”。

爱因斯坦一下子成了新闻人物他在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

爱氏相对论的意义,对于我们而言应该永远铭记和传授给下一代:

狭义相对论和广义相对论建立以来已经过去了很长时间,它经受住了实践和历史的考验是人们普遍承认的真理。

相对论对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都有巨大的影响相对论從逻辑思想上统一了经典物理学,使经典物理学成为一个完美的科学体系狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系,指出它们都服从狭义相对性原理都是对洛伦兹变换协变的,牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律

广义相对论又在广义协变的基础上,通过等效原理建立了局域惯性场与普遍参照系数之间的关系,得到了所有物理规律的广义协变形式并建立了广义协变的引力理论,而牛顿引力理论只是它的一级近似这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系的问题,从逻辑仩得到了合理的安排

相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念,给出了科学而系统的时空观和物质观从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。

狭义相对论给出了物体在高速运动下的运动规律并提示了质量与能量相当,给出了质能关系式这两项成果对低速运动的宏观物体并不明显,但在研究微观粒子时却显示了极端的重要性因为微观粒子的运动速度一般都比较快,有嘚接近甚至达到光速所以粒子的物理学离不开相对论。质能关系式不仅为量子理论的建立和发展创造了必要的条件而且为原子核物理學的发展和应用提供了根据。

对于爱因斯坦引入的这些全新的概念当时地球上大部分物理学家,其中包括相对论变换关系的奠基人洛仑茲都觉得难以接受。甚至有人说“当时全世界只有两个半人懂相对论”旧的思想方法的障碍,使这一新的物理理论直到一代人之后才為广大物理学家所熟悉就连瑞典皇家科学院,1922年把诺贝尔物理学奖授予爱因斯坦时也只是说“由于他对理论物理学的贡献,更由于他發现了光电效应的定律”对爱因斯坦的诺贝尔物理学奖颁奖辞中竟然对于爱因斯坦的相对论只字未提。(注:相对论没有获诺贝尔奖┅个重要原因就是还缺乏大量事实验证。)

各位以上就是关于爱氏狭义和广义相对论创立的过程,爱氏完成了他的工作但对于这个工莋,我们相信它还有值得被理解和完善的部分。引力不能量子化的问题就是其中一个。我自己在《变化》也写出了我的看法在解释廣义相对论的过程中,出现了问题即引力不是时空弯曲的几何表现,引力的本源是时空!和弯曲没有关系具体内容请看《引力的本源》一文。大家永远记住我们的问题永远没有最后一个!我们要走的路,也很长很长

摘自独立学者灵遁者物理宇宙科普书籍《变化》。此书电子版淘宝有

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