說到相對論,可能你並不十分了解相對論到底講了些什麼,但你肯定聽說過。
不少人認為相對論非常深奧,但其實並非如此,不管是狹義相對論還是廣義相對論,都是建立在兩個基本原理基礎上提出來的,明白了相對論的基本原理,就能很好地理解相對論了。
先說狹義相對論。
狹義相對論的兩個基本原理:狹義相對性原理和光速不變原理。
狹義相對性原理很好理解,指的是“所有的慣性參考系都是等價的”。什麼意思?舉個例子就明白了。
在一輛勻速直線行駛的火車上,假設你聽不到火車發出的聲音,閉上眼睛,你不可能知道自己是在火車上,因為此時你的感受與站在地面上沒有任何區別。
勻速直線行駛的火車是慣性系,而地球也是慣性系,兩者是等價的,所有的物理定律在慣性參考系中都是相同的,所有你無法區分!
還有就是光速不變原理。在任何參考系下,光速都保持不變,這裡是指真空中的光速。這個比較違揹我們的傳統認知。比如說,你以5米每秒的速度奔跑,我靜止不動。你身上發出的光的速度在我眼裡並不是光速加上你奔跑的速度,而仍舊是光速。即便你以99%光速奔跑,結果也是一樣!
所有的物理定律都適用於狹義相對性原理,唯獨牛頓的引力理論除外,這也說明牛頓的引力理論並不嚴謹,也意味著狹義相對性原理是由侷限性的,因為不僅僅是慣性參考系,非慣性參考系中,所有的物理規律也應該是等價的。
這也促使愛因斯坦在狹義相對論的基礎上,有了更深層次的思考,把引力引入進來,提出了廣義相對論。
廣義相對論也有兩個基本原理:等效原理和廣義相對性原理。
等效原理指的是,引力和慣性力是等價的。假設你在一個電梯裡,電梯的加速度是9。8,那麼你的感受與站在地面上是一樣的,你無法區分自己是站在電梯裡還是站在地面上,因為兩者是等價的。
還有廣義相對性原理,所有參考系中的物理定律都是相同的。這個也很好理解,無論你在什麼樣的參考系,光速都是一樣的,正負電荷總是相互吸引。
可以看出,廣義相對論就是在狹義相對論的基礎上,把慣性參考系擴大到所有的參考系,把引力等效為慣性系得出來的。
狹義相對論更多的是前輩們共同努力的結果,比如說麥克斯韋,洛倫茲,龐加萊等物理學家,愛因斯坦只是捅破了通向狹義相對論的那層窗戶紙,沒有愛因斯坦,也會有其他物理學家很快提出狹義相對論。
但是廣義相對論基本上依靠愛因斯坦那顛覆性的思維才提出來的,如果沒有愛因斯坦,恐怕幾十年的時間裡,也不見得有人提出廣義相對論!