相对论

2020年8月8日07:51:51 发表评论

速度。更确切地说是非常特定的速度。甚至更准确地说是光速299,792,458 ms-1。这种神奇的神秘速度是相对论的核心。爱因斯坦对这种速度的思考导致了一些有史以来最令人惊奇的物理学思想。相对性有两种形式，特殊和一般。一位物理学家曾经说过，如果有足够的时间其他人会提出狭义相对论，那么广义相对论就是这样一个天才，如果不是爱因斯坦，这个想法可能永远不会出现。

作为简要概述

狭义相对论是一种理论，无论您以何种恒定速度行驶，所有物理定律都是相同的。
广义相对论说，在重力场中静止和加速在物理上是相同的。

两者共同表明，无论如何移动，所有物理定律的工作原理都是一样的，因此您可以像对待静止一样对待自己。

为什么特殊？

相对论是特殊的，因为它只处理简单的系统。系统以恒定的速度以良好的直线运动。没有力量。没有加速。爱因斯坦制定了两个狭义相对论

无论您以恒定速度运动，所有物理定律都是相同的
与观察者或光源的运动无关，光速始终相同

这意味着没有绝对运动。如果您以50英里/小时的速度行驶在汽车上，则无法证明自己甚至在行驶。可能是地球，地球上所有东西，除了你和汽车都以50 mph的速度向后移动，如果你想说那是真的，那你不会错，物理学定律会支持它。您可以说的是，一件事正在将RELATIVE移至另一件事，您可以选择哪一个作为固定参考系。

从狭义相对论的两个假设得出一些非常重要的结果。

时间膨胀
长度收缩
$相对论$

让我们看看它们是如何产生的。

时间机器

狭义相对论的上述含义之一是时间膨胀。这意味着由于光速不变，并且对于恒定速度，所有定律都相同，时间会变慢。事实证明，时间不是整个宇宙的常数，而是完全相对的。

想象一下，您在太空飞船上，手里握着您发明的新型时钟。基本上是两个反射镜，一个光子在两个反射镜之间反射，您已经对其进行了设置，以便每次光子碰到其中一个反射镜时，您都会听到咔嗒声。您还进行了设置，以使您知道在一秒钟内将听到多少次点击，因此，如果您擅长计算，则可以使用此时钟非常准确地测量时间。

现在，假设您的太空飞船目前处于静止状态。幸运的是，一侧是玻璃制成的，所以我们可以看到发生了什么。

光子将上升到顶部反射镜并引起“咔嗒”声，然后反弹到底部反射镜并引起另一个“咔嗒声”。然后它会反复反弹，然后再下降。简单容易。

现在假设您决定乘坐太空飞船快速旋转。因此，现在您以恒定的速度前进。以前适用的所有法律现在仍然适用，但是从下图可以看到，情况有所变化。

当您旅行时，时钟也是如此，因此当质子固定在顶镜上时，就不再是直行了。它必须沿对角线移动，如您所见，这是一条更长的路径。因此，两次点击之间的时间将会更长。因此，对于观察者来说，船上的时间变慢了。但是，从您的角度来看，这不是对角线旅程，而是上下直线运动，因此时间运行正常。

因此存在差异。例如，您的机上时钟显示的时间与地球上的时间不同，即使两者不同，它们仍然正确。因此，可以进行时间旅行

您旅行得越快，时间就越慢。如果您和一个朋友以两个同步时钟在地球上开始，然后以光速99％的行程旅行了1天，那么当您返回朋友的时钟时，您的时钟将比您的时钟快6天。实际上，您只是花了一天的时间去往未来一周！

使用一些简单的三角函数，您可以算出方程式，以恒定的速度移动时相差多少时间。在您静止不动的情况下，时钟情况是

认为什么也没有移动的情况称为静止框架。您在静止框中单击两次之间测量的时间将由（仅是简单的距离/速度计算）给出

（1）

当您以恒定的速度前进时 $相对论$ ，情况将是

因此，两次点击之间的间隔时间为

（2）

使用毕达哥拉斯定律为右手三角形，我们可以计算距离 $d$ 。三角形的高度将为 $大号$ ，而底部的长度将变为一键移动时钟的 $相对论$ 距离，因此（速度乘以时间就是距离）

我们可以将该表达式代 $d$ 入公式2，然后重新排列为 $相对论$ ，得到

如果现在 $信用证$ 用 $相对论$ （从等式1）替换，我们将获得时间膨胀等式

（3）

该方程式告诉您移动时钟（ $\ Delta t'$ ）与静止帧时钟（ $相对论$ ）的差异。

对于 $v$ 我们在日常生活中习惯的大多数值而言，该比率 $v ^ 2 / c ^ 2$ 很小，因此等式3的分母通常非常接近1，以至于我们无法检测到任何差异，因此我们得出 $\ Delta t'$ = $相对论$ 。例如; 两个人同步手表，然后其中一个以120 mph的速度行驶。如果静止的人记录的时间为30秒，那么运动的人将记录的时间为29.99999999999952秒。即使使用最佳技术，这种差异也太小而无法测量，因此在低速下（与光速相比），我们并没有真正注意到相对性的影响。