相对论是什么?给个形象具体的解释,

Question

相对论是什么?给个形象具体的解释,

Answer 1

相对论是一个关于时间和空间的理论.相对论很难给你直观的印象.我们熟悉的牛顿力学里面遵从了两个基本假设：一,一切物理定律在一切惯性系下一致.二,速度可以叠加.这个在低速世界里基本是正确的.在牛顿力学框架里（低速）,速度可以直接相加,时间是一个放之四海皆准的量.就是说时间与空间无关,在任何地方都一样.在相对论诞生之前,没人质疑.然而,光,给当时的物理学家带来了麻烦,因为根据麦克斯韦电磁方程组,光速仅仅依赖于传播介质（当时认为是以太）.当时设想,如果光在以太中各个方向都是以光速传播的,那么,如果我们地球相对于以太有速度,那么根据牛顿物理学的框架,速度叠加,我们观测到的不同方向的光速将会不一样.著名的迈克尔孙莫雷实验就是为了证明这一点.结果发现,光速在任何方向都是一样的.也就是说我们相对于以太是静止不动的.这怎么可能!以为地球在围绕太阳转,我们怎么会相对于以太静止不动.这就给当时的牛顿力学制造了一个不可调和的矛盾.
爱因斯坦的狭义相对论就是为了解决这个矛盾而诞生的.它是一个新的关于时间,空间的理论.爱因斯坦的狭义相对论同样基于了两个基本假设：1、等效性原理,物理定律对于一切惯性参考系等效.2、光速不变原理.第一个假设和牛顿力学一样,关键是第二个假设.第二个假设直接导致了时间的问题.在狭义相对论里,时间不再是与空间毫无关系的一个量了.我们每个人都有每个人的时间,就像我们每个人处于不同的空间一样,我们每个人也处于不同的时间.只是空间的差别很明显,容易被我们观察到,而时间的差别是我们无法感知到的,除非我们速度接近于光速,或者时间跨度很大,时间的差别可以累积到我们能察觉的量.狭义相对论其实就是那么几个公式,这几个基本的公式改变了,导致了整个物理过程的结果相对于牛顿力学都会改变,然而只有在接近光速,这个改变才有意义.
广义相对论 是爱因斯坦对于相对论第一个基本假设,等效性原理的进一步加强.之前,物理定律对于一切惯性系等效.在广义相对论里,爱因斯坦说,加速度场等效于引力场.这是个比狭义相对论更NB的思维跨越.从而产生了时空的“弯曲”.