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相對論怎么理解？：看相對論有什么用

生活百科

相對論怎么理解？
相對論是相對與牛頓的絕對時空觀而言的，牛頓的經典力學因為們現實生活中觀察是一致的所以很好理解，但是相對論是解釋物體高速運動（光速或者接近于光速）時，速度和質量以及時間空間的關系，這個和我們日常生活中觀察到的是不一致的很難理解 。牛頓的絕對時空觀認為時間，空間質量是絕對的，不會因為物體運動速度而改變 。而相對論卻認為，速度越快，時間越慢，空間越小，質量越大 。這里就說一個時間，根據相對論t’=t/√1-（v/c）*（v/c）其中c是光速（30萬千米每秒），v是物體當前運動速度，當v的速度很小時，t'無限接近于t,比如t'=0.9999999999999t,這個時候速度對時間產生的影響非常小，比如你一輩子都在每小時100公里的火車上度過，那么你和一輩子都不坐的人，可能幾十年下來也就相差幾十秒，但是如果v很大，比如達到27萬平方公里每秒，那么這個時候t'=1.43t了，也就是你過的一秒，就等于別人的1.43秒，你過的一年就等于別人過的1.43年 。v越大，時間就越慢，當v速度達到光速時，t'就等于0，這個時候時間就靜止了 。需要注意的是，速度越快時間越慢是被無數客觀實驗證明的客觀事實，而絕對不是觀測問題 。有些對相對論不理解的人，腦子里還是牛頓絕對時空觀那一套東西，認為時間和速度是沒有關系的（不管速度怎么變時間都不變），他們搞出一些事實而非的東西來胡亂解釋相對論，比如說什么如果你用光速運動，然后就觀測不到時鐘時間變化了（因為時鐘走動的影響永遠也達不到眼睛，所以給人的感覺就是時間相對停止了，這絕對是對相對論的誤讀?。。。。?。這些人連相對論基本概念都沒搞清楚，滿腦子還是絕對時空觀那一套東西 。另外，根據相對論質能公式，任何有質量的問題，都不可能達到光速，更別說超越了，所以t'不會是負數，時間也不可能倒流的 。

作用在下面移動物體上的力是要寫力的種類還是方向？
宇宙中存在著四種基本力，他們分別是引力、電磁力、只在微觀世界里才出現的強作用力和弱作用力 。
但是這四種基本力究竟是什么樣的力？長期以來科學家們希望能用一個理論統一四種力的到底是什么東西？
左上：引力（Gravity） 右上：電磁力 （Electromagnetism）左下：強作用力 （Strong） 右下：弱作用力（Wea
兩顆粒子要產生互動，則必須先要讓對方知道自己的存在，但要如何做到這一點？有個辦法，就是在兩者之間“傳遞”第三種粒子，這個“第三者”（不）被我們稱為“媒介子” 。
所以，我們不妨把這幾種力比作像羽毛球和網球這樣的運動競賽，這些競賽的規則都很類似，有兩個或兩個以上的球員站在球網的兩側，然后把一顆球打過來揮過去，目標一致皆為：努力讓對手接不到球 。
而我們人類的目標，則是要設法了解這些競賽的規則，了解那幾顆球究竟是怎么回事 。我們的希望則是，最后發現，這所有看似不同的球賽，到最后組成了一個就像十項全能運動一樣的超級運動競賽 。
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超級運動競賽：大統一理論
Chapter1 引力
早在牛頓于1687年“發現”重力以前，人類其實就早已意識到重力的存在，仔細想想，若是沒有重力，哈利法克斯的斷頭臺上的刀片就會不時飛走 。
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哈利法克斯的斷頭臺
人類對引力有著更深一步的認識，是在牛頓的《自然哲學的數學原理》發表后 。
牛頓僅僅通過幾道簡單的算式，就能精準推測蘋果落地的時間，行星繞行的軌道等等，
根據他的定律，宇宙中的一切事物之間都會產生相互吸引的力，而且距離越遠，這種力便越弱 。
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《自然哲學的數學原理》
盡管如此，牛頓并未窺得引力的全貌，直到1916年，愛因斯坦發表著名的廣義相對論之后，我們才能真正了解引力 。
引力是指具有質量的物體之間加速靠近的趨勢，其來源于物體自身質量對于時空的彎曲 。
愛因斯坦的廣義相對論認為萬有引力是由于時空彎曲而產生，具有質量的物體周圍的空間是彎曲的 。
根據數學定理，兩點之間線段最短，然而，在被彎曲的四維時空里，短程線也被彎曲了 。因此受到引力作用，行星沿短程線向太陽靠近，從而周而復始的繞太陽按橢圓軌道公轉 。
其中，構成天體系統的主要原因是質量所引起的時空扭曲 。
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大質量的天體導致時空扭曲，使小質量的天體圍繞著它橢圓運動
引力就好像是羽毛球賽，羽毛球的比賽場地很大（整個宇宙），但沖擊力道并不大，被羽毛球打到并不會很痛，相較之下，如果是足球或者是籃球，被打倒可能會痛得哭天喊地 。
羽毛球是個不錯的入門球賽，安全而又老少皆宜，更重要的是，每個人都有資格參加 。宇宙中的所有粒子，無論質量大小都會創造出自己的“羽毛球拍”（重力場），也會對其他粒子產生引力 。
然而這顆“羽毛球”----重力子，人類從未探測到它的存在，甚至還無法設計出實驗來探究它是否存在，盡管如此，我們可以確知的是，重力子如果真的存在，它應該必須永遠相吸、作用范圍無限遠 。
Chapter2 電磁力
電磁力是在帶電荷的粒子之間引起的力 。電場與磁場都是電荷產生的，其大小和方向都與距離電荷的遠近有關，也都與電荷的大小有關，所不同的是，磁場還與電荷的運動速度有關 。另外，電磁與磁場能夠互相產生對方（磁生電，電生磁） 。
電場和磁場結合起來才能滿足狹義相對論，因此電場和磁場本質上是同一種東西，在不同的參考系里有不同的表現形式 。（1864年，麥克斯韋將磁學與電學用麥克斯韋方程統一起來，并將磁力與電力統稱為電磁力）
學習相對論在平常生活中有什么用
一句話：在平常生活中有毛用 。相信我沒錯的 。
維度的本質是什么？世界到底有多少維度呢？
多維空間只是一種科學設想，目前還沒有可靠的證據，能證明多維空間的存在 。
二十世紀以前的物理學，描述世界由三維空間和一維時間組成，空間維度和時間維度完全獨立，既所謂的絕對空間和絕對時間 。
進入二十世紀后，狹義相對論把空間和時間統一起來，稱為四維時空，時間和空間再也不是獨立的事物，而是在某些情況下，時間維度和空間維度可以被壓縮或者拉長，甚至相互轉化 。
隨著科學理論的發展，科學家開始思考，在四維時空之外，是否還存在更高的維度，由于時間維度和空間維度存在本質區別，所以一般情況下我們稱多維空間，而不是多維時空 。在很多小說和影視作品中，也引用多維空間的概念 。
多維空間的模型，在數學上進行描述相對容易，最簡單的就是增加維度變量，但是要引用到物理概念上卻很難；比如著名卡拉比—丘成桐空間，就是數學家丘成桐從數學上證明存在的六維空間 。
卡拉比—丘成桐空間是蜷縮的高維空間，物理上預言，該空間存在于普朗克尺度，所以當前物理手段無法探測該空間的存在；不過該六維空間在三維空間中的投影，可以用計算機模擬出來，如下圖所示：
其投影就如攥成一團的紙團，實際的卡拉比—丘成桐空間要復雜很多，如果一個三維人進入六維的卡拉比—丘成桐空間中，那么他能從各個方向看到自己的樣子，甚至還能看到自己的后腦勺 。
一些相對前沿的物理理論，比如超弦理論，就提出宇宙由十維空間加一維時間組成，在138億年前的宇宙大爆炸中，有七個維度的空間蜷縮在普朗克尺度，只有三個維度的空間被展開 。
這一設想非常新穎，因為以往的任何科學理論，包括經典力學、量子力學和相對論，都沒有對宇宙的維度做出限制，比如相對論和量子力學，可以很容易推廣到任何更高的維度 。
而在超弦理論中，要求宇宙至少有十一個維度，如果少于十一維度，超弦理論的數學結構就會不完備，這是非常有意思的事 。
關于高維空間的相關理論，還有膜理論、平行宇宙理論等等，都對其有不同的解釋，不過目前還沒有任何科學證據，能證明高維空間的存在 。

廣義相對論有什么缺陷呢?
自愛因斯坦1916年提出廣義相對，科學家就一直在驗證這一理論是否是正確的，尤其是在大質量天體的引力環境下，廣義相對論或許存在“瑕疵” 。銀河系中典型的強引力環境要數位于銀河系中心的超大質量黑洞了，科學家發現假如新的計算方法正確，暗示銀河系中心黑洞周圍應該存在一個相似土星環的結構，這是一個在強引力環境下的安全“避風港” 。廣義相對論描述了時空的幾何屬性，該理論以為大質量的天體可導致周圍時空曲折，假如將質量壓縮到史瓦西半徑的時空中，那么連光子都無法逃逸 。
目前仍然有許多物理學家信任廣義相對論存在瑕疵，這是因為該理論與量子力學不兼容，而后者被以為是物理學上的另一個支柱 。兩個理論一起撐起了物理學的殿堂，量子力學支柱上已經構建起龐大的分支學科，科學家則期望經過引力量子化的思維將兩者統一 。相對論能夠用于描述世界中大標準的現象，而量子力學則主導著世界微小顆粒，有科學家以為相對論在一些標準上或許存在問題，咱們能夠在引力最強的世界環境中查驗相對論，比方中子星便是一個好地方，此類天體的直徑僅20公里左右，卻擁有太陽等級的質量 。
馬克斯·普朗克射電地理研究所科學家已經將相對論用于中子星周圍環境的測試，發現一個由中子星和白矮星構成的雙星體系，在發出引力波的一起也失去能量，軌道周期以每年8百萬分之一秒縮短，而當時的軌道周期為2.46小時 。一起，黑洞也是查驗廣義相對論的場所，銀河系中心大質量黑洞擁有數百萬倍的太陽質量，咱們只知道黑洞非常細密而且不發光，沒有直接依據顯示黑洞行為遵守廣義相對論 。
廣義相對論預言了黑洞的存在，時空在極端扭曲的情況下連光都無法逃脫
因為引力透鏡的效果，遙遠天體形成了四個像，這便是愛因斯坦十字
科學家對銀河系中心大質量黑洞的研究中發現，假如廣義相對論存在瑕疵，那么黑洞周圍應該進行一個穩定的引力場環境，被黑洞引力吸積的物質能夠在這里徘徊很長一段時間，而不是直接被黑洞的引力所吸入，越來越多的物質或許氣體集合在間隔黑洞非常近的軌道上，形成了一個相似土星環一樣的結構，咱們能夠從射電波、紅外以及X射線波段上發現黑洞的邊緣構成 。
未來的空間引力波望遠鏡能夠尋覓因為不規則的顆粒轟動形成的能量信號，5到10年內科學家將聯合事情視界望遠鏡與引力波觀測站對黑洞進行探索，有望發現位于黑洞周圍的神秘物質環 。法國巴黎地理臺科學家埃里克以為咱們將第一次看到事情視界周圍由廣義相對論預言的現象 。

相對論里的“時間變慢”在哪些情況下有可比性？
但是關于時間變慢，很多網友依然糾結于是否矛盾問題，所以本期再談相對面的時間變慢問題 。
還是以具體場景為例，你靜止于地面，一個0.1c的火車在地面運動，火車里也有一個人甲，請問地面的你去看甲會感覺如何？答案就是甲的時間變慢了，具體變慢多少就看火車的速度是多少，速度越快，甲的時間越慢 。但是甲看自己的時間并未變慢，因為這時參考系已經不知不覺由地面切換到火車里面了，參考系變了“時間變慢”效果就要重新來分析了 。
但是當以甲作為視角，甲可以說地面的人是在以0.1c的速度運動，甲自己沒動，所以甲也得出結論：地面的人時間變慢 。地面視角看甲：地面人說甲時間慢了，甲的視角看地面：甲說地面人時間變慢 。得出矛盾結論？
化解矛盾的一句話就是：時間具有相對性，選的參考系不同，就算看同一個過程得出的時間不一致，也不是矛盾的，是合理的 ?？墒沁@里是兩個不同的物理過程，不是同一個過程哦 。第一個過程是地面人看甲，第二個過程是甲看地面，所以“時間具有相對性”似乎無法真正化解這個矛盾，那么到底誰能化解這個矛盾 。
其實化解矛盾的關鍵在于：甲說地面人慢了，地面人說甲慢了，你會問一個：到底誰慢？當你去問這個問題，你的邏輯前提就是存在一個“標準時間”，大家都把自己的時間與這個標準時間比較，從而得出結論 。其實地面人和甲都處于兩個不同的慣性系，世界上根本不存在“標準時間”，你有你的時間，我也有我的時間，大家的時間都正常的走著，你看對方的時間變慢，這一點都不影響到對方看自己的時間如何如何 。只有當哪種條件下，地面人和甲的時間具有可比性？
1、地面人和甲，有一個人處于慣性系，一個人處于非慣性系 。
2、地面人和甲，就處于同一個參考系，不管這個參考系是慣性還是非慣性 。
只有以上兩種情況，地面人的時間和甲的時間，才具有可比性 。所以你看看剛剛的場景，壓根不屬于這兩種情況的任意一個，所以去比較兩者的時間沒有任何意義 。
當火車突然從0.1c速度開始減速時，此時地面人看甲的時間得出結論：甲的時間慢了，那么我們才可以馬上得出結論：甲看地面人時間變快 。這種情況下就不可能出現：地面人看甲慢，甲看地面人慢的情況 。因為這種情況屬于剛剛說的“時間具有可比性”的第一種情況 。
當火車再次靜止于地面，地面人的時間和甲的時間會再次同步，大家都不會覺得對方時間變慢，這種情況就屬于“時間具有可比性”的第二種情況 。
但是當火車從靜止開始，突然又加速靠近地面人，地面人看火車里的甲又會發現：甲的時間變慢了，甲會看到地面人時間變快，這又屬于“時間具有可比性”的第一種情況 。
【相對論怎么理解？：看相對論有什么用】當火車保持某速度不變一直勻速直線運動，此時地面人看甲覺得時間慢，甲看地面人也覺得地面人時間慢，結論雖然沖突，但是卻不屬于“時間具有可比性”的任何一種情況 。