愛因斯坦的廣義相對論中時間與空間是怎樣的概念

2022-11-02 01:13:01 字數 4882 閱讀 9899

1樓:偶爾翻凳子

廣義相對論認為時間和空間是整體,不可以分開來解釋宇宙中的事件,與牛頓的時空觀截然相反,速度可以讓時間變慢讓空間收縮,大質量物體可以彎曲周圍的空間,只要你願意拋棄絕對的時空觀 那麼相對論將更易於理解

2樓:匿名使用者

空間是指 上下,前後,左右 這三個維度

時間 是第四個維度(人類感官無法察覺)

時空,就是指時間和空間,一共四個維度的總稱

3樓:匿名使用者

時間與空間的聯絡

此外,在經典物理學中,時間是絕對的。它一直充當著不同於三個空間座標的獨立角色。愛因斯坦的相對論把時間與空間聯絡起來了。

認為物理的現實世界是各個事件組成的,每個事件由四個數來描述。這四個數就是它的時空座標t和x、y、z,它們構成一個四維的連續空間,通常稱為閔可夫斯基四維空間。在相對論中,用四維方式來考察物理的現實世界是很自然的。

狹義相對論導致的另一個重要的結果是關於質量和能量的關係。在愛因斯坦以前,物理學家一直認為質量和能量是截然不同的,它們是分別守恆的量。愛因斯坦發現,在相對論中質量與能量密不可分,兩個守恆定律結合為一個定律。

他給出了一個著名的質量-能量公式:e=mc^2,其中c為光速。於是質量可以看作是它的能量的量度。

計算表明,微小的質量蘊涵著巨大的能量。

愛因斯坦的廣義相對論中時間與空間是怎樣的一個概念?

4樓:匿名使用者

【狹義相對論】

馬赫和休謨的哲學對愛因斯坦影響很大。馬赫認為時間和空間的量度與物質運動有關。時空的觀念是通過經驗形成的。

絕對時空無論依據什麼經驗也不能把握。休謨更具體的說:空間和廣延不是別的,而是按一定次序分佈的可見的物件充滿空間。

而時間總是又能夠變化的物件的可覺察的變化而發現的。2023年愛因斯坦指出,邁克爾遜和莫雷實驗實際上說明關於「以太」的整個概念是多餘的,光速是不變的。而牛頓的絕對時空觀念是錯誤的。

不存在絕對靜止的參照物,時間測量也是隨參照系不同而不同的。他用光速不變和相對性原理提出了洛侖茲變換。創立了狹義相對論。

狹義相對論是建立在四維時空觀上的一個理論,因此要弄清相對論的內容,要先對相對論的時空觀有個大體瞭解。在數學上有各種多維空間,但目前為止,我們認識的物理世界只是四維,即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思,只有數學意義,在此不做討論。

四維時空是構成真實世界的最低維度,我們的世界恰好是四維,至於高維真實空間,至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子,一把尺子在三維空間裡(不含時間)轉動,其長度不變,但旋轉它時,它的各座標值均發生了變化,且座標之間是有聯絡的。四維時空的意義就是時間是第四維座標,它與空間座標是有聯絡的,也就是說時空是統一的,不可分割的整體,它們是一種「此消彼長」的關係。

四維時空不僅限於此,由質能關係知,質量和能量實際是一回事,質量(或能量)並不是獨立的,而是與運動狀態相關的,比如速度越大,質量越大。在四維時空裡,質量(或能量)實際是四維動量的第四維分量,動量是描述物質運動的量,因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。在四維時空裡,動量和能量實現了統一,稱為能量動量四矢。

另外在四維時空裡還定義了四維速度,四維加速度,四維力,電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是,電磁場方程組的四維形式更加完美,完全統一了電和磁,電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多,這說明我們的世界的確是四維的。

可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性,我們不能對它妄加懷疑。

相對論中,時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空,能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相干的量之間可能存在深刻的聯絡。在今後論及廣義相對論時我們還會看到,時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯絡。

狹義相對論基本原理

物質在相互作用中作永恆的運動,沒有不運動的物質,也沒有無物質的運動,由於物質是在相互聯絡,相互作用中運動的,因此,必須在物質的相互關係中描述運動,而不可能孤立的描述運動。也就是說,運動必須有一個參考物,這個參考物就是參考系。

伽利略曾經指出,運動的船與靜止的船上的運動不可區分,也就是說,當你在封閉的船艙裡,與外界完全隔絕,那麼即使你擁有最發達的頭腦,最先進的儀器,也無從感知你的船是勻速運動,還是靜止。更無從感知速度的大小,因為沒有參考。比如,我們不知道我們整個宇宙的整體運動狀態,因為宇宙是封閉的。

愛因斯坦將其引用,作為狹義相對論的第一個基本原理:狹義相對性原理。其內容是:

慣性系之間完全等價,不可區分。

著名的麥克爾遜·莫雷實驗徹底否定了光的以太學說,得出了光與參考系無關的結論。也就是說,無論你站在地上,還是站在飛奔的火車上,測得的光速都是一樣的。這就是狹義相對論的第二個基本原理:

光速不變原理。

由這兩條基本原理可以直接推匯出相對論的座標變換式,速度變換式等所有的狹義相對論內容。比如速度變幻,與傳統的法則相矛盾,但實踐證明是正確的,比如一輛火車速度是10m/s,一個人在車上相對車的速度也是10m/s,地面上的人看到車上的人的速度不是20m/s,而是(20-10^(-15))m/s左右。在通常情況下,這種相對論效應完全可以忽略,但在接近光速時,這種效應明顯增大,比如,火車速度是0.

99倍光速,人的速度也是0.99倍光速,那麼地面觀測者的結論不是1.98倍光速,而是0.

999949倍光速。車上的人看到後面的射來的光也沒有變慢,對他來說也是光速。因此,從這個意義上說,光速是不可超越的,因為無論在那個參考系,光速都是不變的。

速度變換已經被粒子物理學的無數實驗證明,是無可挑剔的。正因為光的這一獨特性質,因此被選為四維時空的唯一標尺。

狹義相對論效應

根據狹義相對性原理,慣性系是完全等價的,因此,在同一個慣性系中,存在統一的時間,稱為同時性,而相對論證明,在不同的慣性系中,卻沒有統一的同時性,也就是兩個事件(時空點)在一個慣性系內同時,在另一個慣性系內就可能不同時,這就是同時的相對性,在慣性系中,同一物理過程的時間程序是完全相同的,如果用同一物理過程來度量時間,就可在整個慣性系中得到統一的時間。在今後的廣義相對論中可以知道,非慣性系中,時空是不均勻的,也就是說,在同一非慣性系中,沒有統一的時間,因此不能建立統一的同時性。

相對論匯出了不同慣性系之間時間進度的關係,發現運動的慣性系時間進度慢,這就是所謂的鐘慢效應。可以通俗的理解為,運動的鐘比靜止的鐘走得慢,而且,運動速度越快,鍾走的越慢,接近光速時,鍾就幾乎停止了。

尺子的長度就是在一慣性系中"同時"得到的兩個端點的座標值的差。由於"同時"的相對性,不同慣性系中測量的長度也不同。相對論證明,在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短,這就是所謂的尺縮效應,當速度接近光速時,尺子縮成一個點。

由以上陳述可知,鐘慢和尺縮的原理就是時間進度有相對性。也就是說,時間進度與參考系有關。這就從根本上否定了牛頓的絕對時空觀,相對論認為,絕對時間是不存在的,然而時間仍是個客觀量。

比如在下期將討論的雙生子理想實驗中,哥哥乘飛船回來後是15歲,弟弟可能已經是45歲了,說明時間是相對的,但哥哥的確是活了15年,弟弟也的確認為自己活了45年,這是與參考系無關的,時間又是"絕對的"。這說明,不論物體運動狀態如何,它本身所經歷的時間是一個客觀量,是絕對的,這稱為固有時。也就是說,無論你以什麼形式運動,你都認為你喝咖啡的速度很正常,你的生活規律都沒有被打亂,但別人可能看到你喝咖啡用了100年,而從放下杯子到壽終正寢只用了一秒鐘。

5樓:匿名使用者

相對論是關於時空和引力的基本理論,主要由愛因斯坦創立,分為狹義相對論(特殊相對論)和廣義相對論(一般相對論)。相對論的基本假設是光速不變原理,相對性原理和等效原理。相對論和量子力學是現代物理學的兩大基本支柱。

奠定了經典物理學基礎的經典力學,不適用於高速運動的物體和微觀條件下的物體。相對論解決了高速運動問題;量子力學解決了微觀亞原子條件下的問題。相對論極大的改變了人類對宇宙和自然的「常識性」觀念,提出了「同時的相對性」,「四維時空」「彎曲空間」等全新的概念。

狹義相對論

主條目:狹義相對論

狹義相對論,是只限於討論慣性系情況的相對論。牛頓時空觀認為空間是平直的、各向同性的和各點同性的的三維空間,時間是獨立於空間的單獨一維(因而也是絕對的)。狹義相對論認為空間和時間並不相互獨立,而是一個統一的四維時空整體,並不存在絕對的空間和時間。

在狹義相對論中,整個時空仍然是平直的、各向同性的和各點同性的,這是一種對應於「全域性慣性系」的理想狀況。狹義相對論將真空中光速為常數作為基本假設,結合狹義相對性原理和上述時空的性質可以推出洛侖茲變換。

廣義相對論

主條目:廣義相對論

廣義相對論是愛因斯坦(albert einstein)在2023年發表的理論。愛因斯坦提出「等效原理」,即引力和慣性力是等效的。這一原理建立在引力質量與慣性質量的等價性上(目前實驗證實,在10

愛因斯坦的廣義相對論中時間與空間是怎樣的一個概念

6樓:雙魚水蝴蝶

廣義相對論認為時間和空間是整體,不可以分開來解釋宇宙中的事件,與牛頓的時空觀截然相反,速度可以讓時間變慢讓空間收縮,大質量物體可以彎曲周圍的空間,只要你願意拋棄絕對的時空觀 那麼相對論將更易於理解

愛因斯坦的廣義相對論中提到引力是時空的扭曲,那我是不是可以理解成,沒有時間的空間(比如四維空間)就

7樓:物理小卒

嚴格的說時間和空間是統一的,你說的四維空間其實在物理上叫做四維時空,它的第四維是用虛數表示的時間。具有質量的物體造成時空的彎曲,這就會使得其它在這個彎曲影響範圍內運動的物體都會受到影響,簡單點說在彎曲時空中自由的物體總是傾向於沿著時空的測地線運動(對於平坦的時空,也就是直線,是不是有種牛頓第一定律的即視感?)。

一個很具體的例子就是地球圍繞太陽的運動,如果忽略其他行星的影響,那麼這個運動的軌跡應該是四維時空中的短程線,也就是三維空間中的橢圓(這個不是一般人能想清楚的,畢竟閔可夫斯基空間實在太高深了)。在牛頓看來這個橢圓運動就是受到了引力的影響。

更正你的一個觀點,沒有物體,就沒有時間和空間。設想一下在一個什麼都沒有的區域裡,你連參照物都沒有,怎麼定義上下、左右、前後這三個空間維度?連參照物都沒有,你怎麼通過觀察事物的變化來定義時間?

愛因斯坦的相對論,請舉事例,愛因斯坦的相對論,請舉一個事例?

一個著名大學的教授想要難為一下自己的學生,就問 上帝是不是創造了存在的一切?學生都勇敢地回答說 是的,他創造了一切。教授又重複了一遍 上帝創造了一切?是的,先生,他肯定創造了一切。學生們回答。教授說 如果上帝創造了一切,那麼因為罪惡存在,這就是說上帝也創造了罪惡。又因為我們可以根據一個人所作的事定義...

愛因斯坦相對論是對還是錯,愛因斯坦相對論是否正確

愛因斯旦的bai相對論,理解是這樣du的,由於他把速zhi度限制dao在了光速以內。所以版就有了他的時權間相對論的觀點了。可能因為人的意識不能懂得一些東西之類的話。這是一個事實。人是不能看到比光還快的東西的,可以這樣說,沒有最快也沒有最慢.沒有最大也沒有最小。這從數學角度也可以看出來。時間,是一種概...

廣義相對論是什麼時間提出來的,愛因斯坦的相對論是在什麼時候提出的?

1905年提出狹義相對論和光速不變原理 1916年完成廣義相對論的最終形式 1921年因在光電效應上的貢獻獲得諾貝爾物理學獎 廣義相對論的雛形是愛因斯坦在13歲左右的腦子裡成型的,但是到1916年,就是愛因斯坦20多歲的時候才發表 愛因斯坦的相對論是在什麼時候提出的?因斯坦相對論是關於時空和引力的基...