大学物理 第七讲 狭义相对论基本原理 相对论的时空观
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狭义相对论时空观与经典时空观的联系
狭义相对论时空观与经典时空观之间是有联系的,但也有区别。
首先,从定义上来说,经典时空观是一种基于牛顿力学的时空观,它认为时间和空间是完全独立的,它们都是完全客观的,不受任何人的影响。
而狭义相对论时空观则认为时间和空间是相互联系的,它们是相对的,它们受到物理客体的影响。
第二,从具体表现上来看,狭义相对论时空观认为时间和空间是可以变形的,在高速运动的情况下,物体的时间和空间会发生变形。
而经典时空观则认为时间和空间是完全独立的,它们不受任何外界影响。
虽然狭义相对论时空观和经典时空观有着明显的区别,但它们也存在一定的联系。
首先,它们都是物理学家们对时空的探索和理解,它们都是由物理学家们根据实验数据和理论推断得出的结论。
其次,它们都是物理学家们对时空的一种解释,它们都是物理学家们根据实验数据和理论推断得出的一种理论模型。
相对论时空观的内容相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦创立,分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。
相对论的基本假设是光速不变原理,相对性原理和等效原理。
相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。
奠定了经典物理学基础的经典力学,不适用于高速运动的物体和微观条件下的物体。
相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。
相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”,“四维时空”“弯曲空间”等全新的概念。
狭义相对论,是只限于讨论惯性系情况的相对论。
牛顿时空观认为空间是平直的、各向同性的和各点同性的的三维空间,时间是独立于空间的单独一维(因而也是绝对的)。
相对于一个惯性系来说,在不同的地点、同时发生的两个事件,相对于另一个与之作相对运动的惯性系来说,也是同时发生的。
狭义相对论认为空间和时间并不相互独立,而是一个统一的四维时空整体,并不存在绝对的空间和时间。
同时性问题是相对的,不是绝对的。
在某个惯性系中在不同地点同时发生的两个事件,到了另一个惯性系中,就不一定是同时的了。
在狭义相对论中,整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的,这是一种对应于“全局惯性系”的理想状况。
宇宙的概念:宇宙是由空间、时间、物质和能量,所构成的统一体。
是一切空间和时间的综合。
宇宙的标准模型概念:大爆炸模型,宇宙是在过去有限的时间之前,由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的,并经过不断的膨胀到达今天的状态。
赫罗图的概念:这张图是研究恒星演化的重要工具,赫罗图是恒星的光谱类型与光度之关系图,赫罗图的纵轴是光度与绝对星等,而横轴则是光谱类型及恒星的表面温度,从左向右递减。
黑洞的概念:黑洞是一种引力极强的天体,就连光也不能逃脱。
当恒星的史瓦西半径小到一定程度时,就连垂直表面发射的光都无法逃逸了。
这时恒星就变成了黑洞。
虫洞的概念:“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。