您好,肖大哥就為大家解答關于愛因斯坦廣義相對論預言，愛因斯坦廣義相對論相信很多小伙伴還不知道,現在讓我們一起來看看吧！
1、狹義相對論是建立在四維時空觀上的一個理論，因此要弄清相對論的內容，要先對相對論的時空觀有個大體了解。
2、在數學上有各種多維空間，但目前為止，我們認識的物理世界只是四維，即三維空間加一維時間。
3、現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思，只有數學意義，在此不做討論。
4、 四維時空是構成真實世界的最低維度，我們的世界恰好是四維，至于高維真實空間，至少現在我們還無法感知。
5、有一個例子，一把尺子在三維空間里(不含時間)轉動，其長度不變，但旋轉它時，它的各坐標值均發生了變化，且坐標之間是有聯系的。
6、四維時空的意義就是時間是第四維坐標，它與空間坐標是有聯系的，也就是說時空是統一的，不可分割的整體，它們是一種“此消彼長”的關系。
7、 四維時空不僅限于此，由質能關系知，質量和能量實際是一回事，質量(或能量)并不是獨立的，而是與運動狀態相關的，比如速度越大，質量越大，即在我們的自然世界中沒有絕對靜止的物體。
8、在四維時空里，質量(或能量)實際是四維動量的第四維分量，動量是描述物質運動的量，因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。
9、在四維時空里，動量和能量實現了統一，稱為能量動量四矢。
10、另外在四維時空里還定義了四維速度，四維加速度，四維力，電磁場方程組的四維形式等。
11、值得一提的是，電磁場方程組的四維形式更加完美，完全統一了電和磁，電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。
12、四維時空的物理定律比三維定律要完美的多，這說明我們的世界的確是四維的。
13、可以說至少它比牛頓力學要完美的多。
14、至少由它的完美性，我們不能對它妄加懷疑。
15、 相對論中，時間與空間構成了一個不可分割的整體--四維時空，能量與動量也構成了一個不可分割的整體--四維動量。
16、這說明自然界一些看似毫不相干的量之間可能存在深刻的聯系。
17、在今后論及廣義相對論時我們還會看到，時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯系。
18、狹義論原理 物質在相互作用中作永恒的運動，沒有不運動的物質，也沒有無物質的運動，由于物質是在相互聯系，相互作用中運動的，因此，必須在物質的相互關系中描述運動，而不可能孤立的描述運動。
19、也就是說，運動必須有一個參考物，這個參考物就是參考系。
20、 伽利略曾經指出，運動的船與靜止的船上的運動不可區分，也就是說，當你在封閉的船艙里，與外界完全隔絕，那么即使你擁有最發達的頭腦，最先進的儀器，也無從感知你的船是勻速運動，還是靜止。
21、更無從感知速度的大小，因為沒有參考。
22、比如，我們不知道我們整個宇宙的整體運動狀態，因為宇宙是封閉的。
23、愛因斯坦將其引用，作為狹義相對論的第一個基本原理:狹義相對性原理。
24、其內容是:慣性系之間完全等價，不可區分。
25、 著名的麥克爾遜·莫雷實驗徹底否定了光的以太學說，得出了光與參考系無關的結論。
26、也就是說，無論你站在地上，還是站在飛奔的火車上，測得的光速都是一樣的。
27、這就是狹義相對論的第二個基本原理:光速不變原理。
28、 由這兩條基本原理可以直接推導出相對論的坐標變換式，速度變換式等所有的狹義相對論內容。
29、比如速度變換，與傳統的法則相矛盾，但實踐證明是正確的，因此，從這個意義上說，光速是不可超越的，因為無論在那個參考系，光速都是不變的。
30、速度變換已經被粒子物理學的無數實驗證明，是無可挑剔的。
31、正因為光的這一獨特性質，因此被選為四維時空的唯一標尺。
32、 洛倫茲變換，英文(Lorentz transformation)。
33、由于愛因斯坦提出的假說否定了伽利略變換，因此需要尋找一個滿足相對論基本原理的變換式。
34、愛因斯坦導出了這個變換式，一般稱它為洛倫茲變換式。
35、狹義論效應 根據狹義相對性原理，慣性系是完全等價的，因此，在同一個慣性系中，存在統一的時間，稱為同時性，而相對論證明，在不同的慣性系中，卻沒有統一的同時性，也就是兩個事件(時空點)在一個慣性系內同時，在另一個慣性系內就可能不同時，這就是同時的相對性，在慣性系中，同一物理過程的時間進程是完全相同的，如果用同一物理過程來度量時間，就可在整個慣性系中得到統一的時間。
36、在今后的廣義相對論中可以知道，非慣性系中，時空是不均勻的，也就是說，在同一非慣性系中，沒有統一的時間，因此不能建立統一的同時性。
37、 相對論導出了不同慣性系之間時間進度的關系，發現運動的慣性系時間進度慢，這就是所謂的鐘慢效應。
38、可以通俗的理解為，運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了。
39、 尺子的長度就是在一慣性系中"同時"得到的兩個端點的坐標值的差。
40、由于"同時"的相對性，不同慣性系中測量的長度也不同。
41、相對論證明，在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，這就是所謂的尺縮效應，當速度接近光速時，尺子縮成一個點。
42、 由以上陳述可知，鐘慢和尺縮的原理就是時間進度有相對性。
43、也就是說，時間進度與參考系有關。
44、這就從根本上否定了牛頓的絕對時空觀，相對論認為，絕對時間是不存在的，然而時間仍是個客觀量。
45、比如雙生子理想實驗中，哥哥乘飛船回來后是15歲，弟弟可能已經是45歲了，說明時間是相對的，但哥哥的確是活了15年，弟弟也的確認為自己活了45年，這時與參考系無關的，時間又是"絕對的"。
46、這說明，不論物體運動狀態如何，它本身所經歷的時間是一個客觀量，是絕對的，這稱為固有時。
47、也就是說，無論你以什么形式運動，你都認為你喝咖啡的速度很正常，你的生活規律都沒有被打亂，但別人可能看到你喝咖啡用了100年，而從放下杯子到壽終正寢只用了一秒鐘。
48、狹義論小結 相對論要求物理定律要在坐標變換(洛倫茲變化)下保持不變。
49、經典電磁理論可以不加修改而納入相對論框架，而牛頓力學只在伽利略變換中形式不變，在洛倫茲變換下原本簡潔的形式變得極為復雜。
50、因此經典力學要進行修改，修改后的力學體系在洛倫茲變換下形式不變，稱為相對論力學。
51、 狹義相對論建立以后，對物理學起到了巨大的推動作用。
52、并且深入到量子力學的范圍，成為研究高速粒子不可缺少的理論，而且取得了豐碩的成果。
53、然而在成功的背后，卻有兩個遺留下的原則性問題沒有解決。
54、第一個是慣性系所引起的困難。
55、拋棄了絕對時空后，慣性系成了無法定義的概念。
56、我們可以說慣性系是慣性定律在其中成立的參考系。
57、慣性定律實質是一個不受外力的物體保持靜止或勻速直線運動的狀態。
58、然而"不受外力"是什么意思?只能說，不受外力是指一個物體能在慣性系中靜止或勻速直線運動。
59、這樣，慣性系的定義就陷入了邏輯循環，這樣的定義是無用的。
60、我們總能找到非常近似的慣性系，但宇宙中卻不存在真正的慣性系，整個理論如同建筑在沙灘上一般。
61、第二個是萬有引力引起的困難。
62、萬有引力定律與絕對時空緊密相連，必須修正，但將其修改為洛倫茲變換下形勢不變的任何企圖都失敗了，萬有引力無法納入狹義相對論的框架。
63、當時物理界只發現了萬有引力和電磁力兩種力，其中一種就冒出來搗亂，情況當然不會令人滿意。
64、 愛因斯坦只用了幾個星期就建立起了狹義相對論，然而為解決這兩個困難，建立起廣義相對論卻用了整整十年時間。
65、為解決第一個問題，愛因斯坦干脆取消了慣性系在理論中的特殊地位，把相對性原理推廣到非慣性系。
66、因此第一個問題轉化為非慣性系的時空結構問題。
67、在非慣性系中遇到的第一只攔路虎就是慣性力。
68、在深入研究了慣性力后，提出了著名的等效原理，發現參考系問題有可能和引力問題一并解決。
69、幾經曲折，愛因斯坦終于建立了完整的廣義相對論。
70、廣義相對論讓所有物理學家大吃一驚，引力遠比想象中的復雜的多。
71、至今為止愛因斯坦的場方程也只得到了為數不多的幾個確定解。
72、它那優美的數學形式至今令物理學家們嘆為觀止。
73、就在廣義相對論取得巨大成就的同時，由哥本哈根學派創立并發展的量子力學也取得了重大突破。
74、然而物理學家們很快發現，兩大理論并不相容，至少有一個需要修改。
75、于是引發了那場著名的論戰:愛因斯坦VS哥本哈根學派。
76、直到現在爭論還沒有停止，只是越來越多的物理學家更傾向量子理論。
77、建立了廣義相對論以后，愛因斯坦后來的約四十年的時間都用來探索統一場論，試圖把引力和電磁力統一起來，以完成物理學的完全統一。
78、剛開始幾年他十分樂觀，以為勝利在握;后來發現困難重重。
79、當時的大部分物理學家并不看好他的工作，因此他的處境十分孤立。
80、雖然他始終沒有取得突破性的進展，不過他的工作為物理學家們指明了方向:建立包含四種作用力的超統一理論。
81、目前學術界公認的最有希望的候選者是超弦理論與超膜理論。
本文就講到這里，希望大家會喜歡。