爱的相对论电视剧全集(爱的相对论)
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1、爱因斯坦的相对论就是爱氏相对论,大概内容如下:(狭义)此处唯一稍有些难懂的地方是所谓的“惯性参照系”。
2、举几个例子就可以解释清楚:假设你正在一架飞机上,飞机水平地以每小时几百英里的恒定速度飞行,没有任何颠簸。
3、一个人从机舱那边走过来,说:“把你的那袋花生扔过来好吗?”你抓起花生袋,但突然停了下来,想道:“我正坐在一架以每小时几百英里速度飞行的飞机上,我该用多大的劲扔这袋花生,才能使它到达那个人手上呢?”不,你根本不用考虑这个问题,你只需要用与你在机场时相同的动作(和力气)投掷就行。
4、花生的运动同飞机停在地面时一样。
5、你看,如果飞机以恒定的速度沿直线飞行,控制物体运动的自然法则与飞机静止时是一样的。
6、我们称飞机内部为一个惯性参照系。
7、(“惯性”一词原指牛顿第一运动定律。
8、惯性是每个物体所固有的当没有外力作用时保持静止或匀速直线运动的属性。
9、惯性参照系是一系列此规律成立的参照系。
10、另一个例子。
11、让我们考查大地本身。
12、地球的周长约40,000公里。
13、由于地球每24小时自转一周,地球赤道上的一点实际上正以每小时1600公里的速度向东移动。
14、然而我敢打赌说Steve Young在向Jerry Rice(二人都是橄榄球运动员。
15、译者注)触地传球的时候,从未对此担心过。
16、这是因为大地在作近似的匀速直线运动,地球表面几乎就是一个惯性参照系。
17、因此它的运动对其他物体的影响很小,所有物体的运动都表现得如同地球处于静止状态一样。
18、实际上,除非我们意识到地球在转,否则有些现象会是十分费解的。
19、(即,地球不是在沿直线运动,而是绕地轴作一个大的圆周运动)例如:天气(变化)的许多方面都显得完全违反物理规律,除非我们对此(地球在转)加以考虑。
20、另一个例子。
21、远程炮弹并非象他们在惯性系中那样沿直线运动,而是略向右(在北半球)或向左(在南半球)偏。
22、(室外运动的高尔夫球手们,这可不能用于解释你们的擦边球)对于大多数研究目的而言,我们可以将地球视为惯性参照系。
23、但偶尔,它的非惯性表征将非常严重(我想把话说得严密一些)。
24、这里有一个最低限度:惯性系是一个静止或作匀速直线运动的系。
25、爱因斯坦的第一假设使此类系中所有的物理规律都保持不变。
26、运动的飞机和地球表面的例子只是用以向你解释这是一个平日里人们想都不用想就能作出的合理假设。
27、谁说爱因斯坦是天才? (广义):在开始阅读本短文并了解广义相对论的关键特点之前,我们必须假定一件事情:狭义相对论是正确的。
28、这也就是说,广义相对论是基于狭义相对论的。
29、如果后者被证明是错误的,整个理论的大厦都将垮塌。
30、为了理解广义相对论,我们必须明确质量在经典力学中是如何定义的。
31、质量的两种不同表述:首先,让我们思考一下质量在日常生活中代表什么。
32、“它是重量”?事实上,我们认为质量是某种可称量的东西,正如我们是这样度量它的:我们把需要测出其质量的物体放在一架天平上。
33、我们这样做是利用了质量的什么性质呢?是地球和被测物体相互吸引的事实。
34、这种质量被称作“引力质量”。
35、我们称它为“引力的”是因为它决定了宇宙中所有星星和恒星的运行:地球和太阳间的引力质量驱使地球围绕后者作近乎圆形的环绕运动。
36、现在,试着在一个平面上推你的汽车。
37、你不能否认你的汽车强烈地反抗着你要给它的加速度。
38、这是因为你的汽车有一个非常大的质量。
39、移动轻的物体要比移动重的物体轻松。
40、质量也可以用另一种方式定义:“它反抗加速度”。
41、这种质量被称作“惯性质量”。
42、因此我们得出这个结论:我们可以用两种方法度量质量。
43、要么我们称它的重量(非常简单),要么我们测量它对加速度的抵抗(使用牛顿定律)。
44、人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量。
45、所有的实验结果都得出同一结论:惯性质量等于引力质量。
46、牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的。
47、但他认为这一结果是一种简单的巧合。
48、与此相反,爱因斯坦发现这种等同性中存在着一条取代牛顿理论的通道。
49、日常经验验证了这一等同性:两个物体(一轻一重)会以相同的速度“下落”。
50、然而重的物体受到的地球引力比轻的大。
51、那么为什么它不会“落”得更快呢?因为它对加速度的抵抗更强。
52、结论是,引力场中物体的加速度与其质量无关。
53、伽利略是第一个注意到此现象的人。
54、重要的是你应该明白,引力场中所有的物体“以同一速度下落”是(经典力学中)惯性质量和引力质量等同的结果。
55、现在我们关注一下“下落”这个表述。
56、物体“下落”是由于地球的引力质量产生了地球的引力场。
57、两个物体在所有相同的引力场中的速度相同。
58、不论是月亮的还是太阳的,它们以相同的比率被加速。
59、这就是说它们的速度在每秒钟内的增量相同。
60、(加速度是速度每秒的增加值)引力质量和惯性质量的等同性是爱因斯坦论据中的第三假设爱因斯坦一直在寻找“引力质量与惯性质量相等”的解释。
61、为了这个目标,他作出了被称作“等同原理”的第三假设。
62、它说明:如果一个惯性系相对于一个伽利略系被均匀地加速,那么我们就可以通过引入相对于它的一个均匀引力场而认为它(该惯性系)是静止的。
63、让我们来考查一个惯性系K’,它有一个相对于伽利略系的均匀加速运动。
64、在K 和K’周围有许多物体。
65、此物体相对于K是静止的。
66、因此这些物体相对于K’有一个相同的加速运动。
67、这个加速度对所有的物体都是相同的,并且与K’相对于K的加速度方向相反。
68、我们说过,在一个引力场中所有物体的加速度的大小都是相同的,因此其效果等同于K’是静止的并且存在一个均匀的引力场。
69、因此如果我们确立等同原理,两个物体的质量相等只是它的一个简单推论。
70、 这就是为什么(质量)等同是支持等同原理的一个重要论据。
71、通过假定K’静止且引力场存在,我们将K’理解为一个伽利略系,(这样我们就可以)在其中研究力学规律。
72、由此爱因斯坦确立了他的第四个原理。
73、爱因斯坦提出“等效原理”,即引力和惯性力是等效的。
74、这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上。
75、根据等效原理,爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理,即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。
76、物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。
77、测地线方程与物体自身固有性质无关,只取决于时空局域几何性质。
78、而引力正是时空局域几何性质的表现。
79、物质质量的存在会造成时空的弯曲,在弯曲的时空中,物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动),如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动,实际是绕着太阳转,造成引力作用效应。
80、正如在弯曲的地球表面上,如果以直线运动,实际是绕着地球表面的大圆走。
81、 引力是时空局域几何性质的表现。
82、虽然广义相对论是爱因斯坦创立的,但是它的数学基础的源头可以追溯到欧氏几何的公理和数个世纪以来为证明欧几里德第五公设(即平行线永远保持等距)所做的努力,这方面的努力在罗巴切夫斯基、Bolyai、高斯的工作中到达了顶点:他们指出欧氏第五公设是不能用前四条公设证明的。
83、非欧几何的一般数学理论是由高斯的学生黎曼发展出来的。
84、所以也称为黎曼几何或曲面几何,在爱因斯坦发展出广义相对论之前,人们都认为非欧几何是无法应用到真实世界中来的。
85、 在广义相对论中,引力的作用被“几何化”——即是说:狭义相对论的闵氏空间背景加上万有引力的物理图景在广义相对论中变成了黎曼空间背景下不受力(假设没有电磁等相互作用)的自由运动的物理图景,其动力学方程与自身质量无关而成为测地线方程: 而万有引力定律也代之以爱因斯坦场方程: R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv (Rμν-(1/2)gμνR=8GπTμν/(c*c*c*c) -gμν) 其中 G 为牛顿万有引力常数 该方程是一个以时空为自变量、以度规为因变量的带有椭圆型约束的二阶双曲型偏微分方程。
86、它以复杂而美妙著称,但并不完美,计算时只能得到近似解。
87、最终人们得到了真正球面对称的准确解——史瓦兹解。
88、(相关): 第一次世界大战结束后,德国战败。
89、政府疯狂引钞票导致国内通胀严重,物价飙升。
90、同时反犹主义越来越占上风。
91、而正是1919年,爱因斯坦与自己的第一任妻子离婚,为了支付给孩子的赡养费,他急需一笔大量的现金。
92、这个时候的爱因斯坦已经颇具名望,他的相对论也被多次提到诺奖的评审台上。
93、然而,委员会却多次驳回申请,因为他们认为“相对论还没有被证实是正确的”。
94、然而也是在1919年,英国超物理学家Arthur Eddington的一个著名实验与爱因斯坦的相对论吻合,这样爱因斯坦就有资格获得诺贝尔奖了,但是委员会依旧驳回。
95、 为什么呢?因为反犹主义。
96、作为犹太人,爱因斯坦就算在理论物理学上有多大的贡献,都无可避免地成为人们攻击的目标。
97、到了1921年,多方面的原因促使委员会决定放弃这一年的物理贡献奖。
98、Carl Wilhelm Oseen建议给爱因斯坦颁奖,但是不是因为相对论,而是因为1905年发表的光电效应。
99、这个理论也是相当于间接承认相对论的地位。
100、然而委员会又发表一个声明,称这次的诺奖不包括爱因斯坦的相对论和引力理论,除非这些项目在未来获得证实。
101、这对于爱因斯坦来说是一个巨大的打击。
102、不是说Eddington证实了相对论吗?虽然说是如此,但是又有人认为他的实验并非完美,并且他没有记录那些对结果有影响的数据。
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