爱因斯坦相对论的相对是什么意思

tuenhai.com 20180108

爱因斯坦狭义、广义相对论的相对是什么意思:空间相对、速度相对

tuenhai.com :我承认,对于非物理爱好者来说,前面关于相对论的论述充满了莫名其妙的专业术语,遇到这些术语就如走路不断踢到突起的石块一样令人不快。我当然知道大家的想法,后面会展开讲解,难以理解的地方会从多个角度重复强调

狭义相对论的 相对 是什么意思?这是学习相对论的遇到的第一块大石头,如果连名字的意思都不知道,那么就如吃饭时塞住了喉咙一样不舒服

Don:我来现学现卖,狭义相对论的相对指的是 在所有惯性系中,物理定律有相同的表达形式

tuenhai.com在所有惯性系中,物理定律有相同的表达形式,这是教科书式标准答案,但是这个答案完全没有考虑已经把物理还给学校老师的广大普通读者的感受,这句话里没有 相对 二字,只有 相同,对于已经懂了相对论的人来说这并没有什么大不了,对于还还不懂的人来说只能露出苦脸:这是相同论还是相对

1905年,26岁的爱因斯发表了他名垂青史的论文《论动体的电动力学》,文中他假设物理定律和作为特例的光速对所有做匀速运动的观测者来说都应该具有相同的形式

还是以实例说话吧

假设 Don 乘坐飞机从杭州飞往海口,座位号是32A,途中 Don 看了下时间,飞机正好飞行了一小时。从乘务员的角度看,Don 一直坐在32A,空间位置没有变化。tuenhai.com 身在杭州,会认为 Don 的空间位置发生了变化,原先在杭州,一小时后可能到了江西省的上空附近

乘务员是一名观测者,tuenhai.com 是一名观测者,二名观测者彼此作相对运动。以 tuenhai.com 为参考系,乘务员在作运动。以乘务员作参考系,tuenhai.com 在运动。以地球为参考系,tuenhai.com 静止,是静止者;乘务员在运动,是运动者。静止者和运动者在观测同一件事情的时候对空间位置的变化产生了分歧,谁的说法正确呢?

相对论认为,一件事情的空间属性不是绝对的,而是相对的。在作相对运动的观测者对同一件事情有不同的空间描述,一个观测者认为距离没有变化,另一个观测可能认为距离变化极大

理解了事件的空间的相对性,理解事件的时间的相对性就不难了

爱因斯坦狭义、广义相对论的相对是什么意思:时间相对

tuenhai.com :Don 还带了一支小型的手电筒上飞机,她觉得坐飞机很无聊,于是拿出手电照向机头的位置,测试前排的乘客能不能发现她的小把戏。现在我要问大家,光从手电到机头有一段距离,这段距离的大小,从 tuenhai.com 和 Don 的角度看是否一样

Don:从我的角度看,光走过的距离可以精确测量出来,从机头拉一根软尺,一直拉到手电的位置,如果读数是15米,那么光就是走了15米的距离

tuenhai.com :我也把我的看法描述出来,光的速度不是无限的,光不可能一发出就到达机头,于是光从手电筒到机头需要一些时间,光在离开手电向前飞的同时,机头也一直在向前飞,于是在我看来,光要走过更多的距离才能到达机头,我举一个不精确的数字,我可能认为光走了16米的距离

Don:我以前听说世界上懂得相对论的人不到十个,吓得对相对论敬而远之,现在看来一点都不难,我可以这样想:

我每天从公司回家要走500米,有一天我一跨出公司就发现了一件大事,我的家竟然在不断离我远去,我吓得小心肚乱跳,还好我走路的速度比家逃跑的速度快,我还是回到了家,关上房门后,我心里还是有点不平:谁搞的鬼,让我今天走了654米

在这个例子中,我就相当于手电发出的光,我的目的地是家,在我走路的同时家在远离,我自然要多走路了。光离开手电的同时,目的地机头在向前飞,光自然要多走一段距离才能追上机头

tuenhai.com :我认为认为光在飞机上走了更多的距离,比如说16米,因为光出发后还要去追赶高速向前飞去的机头

Don在飞机上把飞机当作静止不动,从她的习惯她认为光离开飞机后并不需要去追赶机头,于是 Don 看到的光比 tuenhai.com 看到的光飞行了更短的距离,比如15米

假设光速不变,这时奇怪的事情发生了,时间和空间一样,也变成相对的了

速度相同,走的距离越长所花的时间就越多。光速相同, Don 角看到光走了15米, tuenhai.com 看到光走了16米,于是 tuenhai.com 看到的光花了更多时间到达机头

两名观测者观测同一件事情,他们看到的光走过的距离不一样,而且他们看到的光在路上所花的时间也不一样,于是同一个事件,所经过的空间和时间都没有了标准答案。我们不能说笼统地说某个物体是静止的还是运动的,只能说谁相对谁静止,谁相对谁运动。我们也不能笼统地说这件事情发生于什么时间,而只能说在谁看来这件事情发生于什么时候

能想到事件的时间和空间的相对性的人绝对不止爱因斯坦一个人,爱因斯坦与众不同的是能抓住不放,深入研究,建立了可用数学公式验证的理论。他认为,同一件事情,所用时间的测量、所经距离的测量,都依赖于正在进行这项测量的观测者。这就是爱因斯坦1905年论文所述的狭义相对性原理
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