爱因斯坦的相对论是怎么产生的?
上帝说:让牛顿诞生吧。
于是一切都豁然开朗了。
牛顿
作为经典物理学的开创者,Ayxa牛顿无疑是成功的。他在前人提供的基础上,自己建造了第一座科学楼,自己的光学、力学、数学是这座楼的骨骼。
然而牛顿没想到的是,他的科学成就百年后会变成别人的?基础?
乙醚爆发
19世纪经典物理学认为万物都需要介质来传播。比如声波以空气为介质,水波以水为介质,光波被认为是一种叫做?乙醚?在...的中间。
乙醚?在当时的物理领域,它被认为是无处不在、无质量、绝对静止的。
醚
根据经典物理力学中的伽利略变换,地球和太阳在以太中?跑?就像一艘在水中行驶的船,它会和?乙醚?理论上,产生相对速度的是什么?乙醚?相对速度,会使光速在地球的不同方向,如速度叠加和偏移变化,换句话说,光速在?乙醚?在蔓延而大地在?乙醚?中的操作会导致光速的不稳定性。
从1881到1884,两位美国科学家迈克尔逊和莫雷开始用实验地球和?乙醚?光速的相对速度是否会改变光速的值。
实验的结果对经典物理学来说是灾难性的。
乙醚实验
迈克尔逊-莫雷实验?结果表明,光速的数值在任何时间、任何地点、任何情况下都没有变化。换句话说,真空中的光速在任何参考系中都是不变的,经典物理中的速度叠加原理对光速是无效的。
瑞士专利局的职员爱因斯坦正在了解大洋彼岸的情况?迈克尔逊-莫雷实验?在证明以太不存在,光速不变后,果断抛弃经典物理中的绝对时空概念,而?光速不变?以此为基础,在洛伦兹和庞加莱之前推导出时间膨胀公式、空间收缩公式和质量膨胀公式三个新公式。
狭义相对论公式
三个公式分别对应近光速运动过程中的钟慢效应、尺度收缩效应和质量增加效应。
至此,爱因斯坦已经清楚地看到了能量转化为速度,再转化为相对质量的过程。质能关系在这一刻前所未有的清晰,质能方程E = MC?当然,它出现了。
质量能量方程
以上四个公式的诞生过程就是爱因斯坦狭义相对论的全部。
作为划时代的理论物理学家,狭义相对论没有描述引力一直是爱因斯坦的一大遗憾。
爱因斯坦在1905年发表他的狭义相对论后,开始持续了10年。关门了?想想怎么把引力和狭义相对论结合起来,创造出一个新的可以推导宇宙的引力理论。
弹性时空
牛顿引力认为扁平的时空是因为什么?最近水星在动?就像爱因斯坦大胆抛弃绝对时空的概念一样,爱因斯坦这次再次抛弃了扁平时空,取而代之的是?三维空间+一维时间?什么事?四维弹性时空?
在弹性时空中,不同质量的天体都不同程度地扭曲了时空结构,引力就是时空扭曲的具体表现。当光线经过大质量天体周围时,会因为时空结构的扭曲而发生偏转。
如果一个天体的质量特别大,那么光线在经过它的周围时会被偏转成一个闭环,从而使天体周围的时空结构变成?光明之墓?这种现象的具体表现就是宇宙中的黑洞。
黑洞
在弹性时空中,两个大质量天体(如中子星或黑洞)进动碰撞的过程就是时空结构剧烈波动的过程。这种波动就像向平静的水面扔一块石头,反应到宇宙中的具体表现,就是引力波。
双黑洞引力波
还是在弹性时空中,像星系这样的大质量天体系统会扭曲来自后方的光线,从而制造出几十万光年的宇宙尺度?放大镜?效应,这种现象叫做。引力透镜,经常被天文学家用来观测特定的遥远星系。
引力透镜
以上内容就是广义相对论的全部。
从黑洞到引力波再到引力透镜,这些天体和现象都被证明存在,使得广义相对论成为纯理性思维的巅峰。爱因斯坦在10年磨利了他的剑,在宇宙法则上割开了一层厚厚的帷幕,让人类文明向前迈出了坚实的一步。
摘要
爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论,一个解决了光速和质量能量,一个深化了引力和时空。然而,相对论远非万能。在亚原子世界里,量子力学是主宰,但那是另一个故事了。
相对论和量子力学