急求广义与狭义相对论.

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/27 07:25:35
急求广义与狭义相对论.

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急求广义与狭义相对论.

急求广义与狭义相对论.
基本原理
爱因斯坦发表了狭义相对论的奠基性论文《论运动物体的电动力学》.关于狭义相对论的基本原理,他写道:“下面的考虑是以相对性原理和光速不变原理为依据的,这两条原理我们规定如下:
1.物理体系的状态据以变化的定律,同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系.
2.任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度c运动着,不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的.”
其中第一条就是相对性原理,第二条是光速不变性(人为假定的).整个狭义相对论就建筑在这两条基本原理上.
爱因斯坦的哲学观念是,自然界应当是和谐而简单的.的确,他的理论常有一种引人注目的特色:出于简单而归于深奥.狭义相对论就是具有这种特色的一个体系.狭义相对论的两条基本原理似乎是并不难接受的“简单事实”,然而它们的推论却根本地改变了牛顿以来物理学的根基.
物质在相互作用中作永恒的运动,没有不运动的物质,也没有无物质的运动,由于物质是在相互联系,相互作用中运动的,因此,必须在物质的相互关系中描述运动,而不可能孤立的描述运动.也就是说,运动必须有一个参考物,即必须在某一个参考系下描述运动.
狭义相对论伽利略曾经指出,运动的船与静止的船上的运动不可区分,也就是说,当你在封闭的船舱里,与外界完全隔绝,那么即使你拥有最发达的头脑,最先进的仪器,也无从感知你的船是匀速运动,还是静止.更无从感知速度的大小,因为没有参考.比如,不知道整个宇宙的整体运动状态,因为宇宙是封闭的.爱因斯坦将其引用,作为狭义相对论的第一个基本原理:狭义相对性原理.其内容是:惯性系之间完全等价,不可区分.
著名的麦克尔逊--莫雷实验彻底否定了光的以太学说,得出了光与参考系无关的结论.也就是说,无论你站在地上,还是站在飞奔的火车上,测得的光速都是一样的.这就是狭义相对论的第二个基本原理,光速不变原理.
由这两条基本原理可以直接推导出相对论的坐标变换式,速度变换式等所有的狭义相对论内容.比如速度变换,与传统的法则相矛盾,但实践证明是正确的,比如一辆火车速度是10m/s,一个人在车上相对车的速度也是10m/s,地面上的人看到车上的人的速度不是20m/s,而是(20-10^(-15))m/s左右.在通常情况下,这种相对论效应完全可以忽略,但在接近光速时,这种效应明显增大,比如,火车速度是0.99倍光速,人的速度也是0.99倍光速,那么地面观测者的结论不是1.98倍光速,而是0.999949倍光速.车上的人看到后面的射来的光也没有变慢,对他来说也是光速.因此,从这个意义上说,光速是不可超越的,因为无论在那个参考系,光速都是不变的.速度变换已经被粒子物理学的无数实验证明.正因为光的这一独特性质,因此被选为四维时空的唯一标尺.
广义相对论是引力的度规理论,其核心是爱因斯坦场方程.场方程描述的是用四维半黎曼流形所描述的时空几何学,与处在时空中物质的能量-动量张量之间的关系.经典力学中由引力引起的现象(例如自由落体、星体轨道运动、航天器轨道等),在广义相对论中对应着在弯曲时空中的惯性运动,即没有所谓外来的引力使得物体的运动偏离它们原本的自然直线运动路径.引力本身是时空属性的几何学改变,使处在其中的物体沿着时空中最短的路径作惯性运动;而反过来时空的曲率是由处在时空中的物质的能量-动量张量改变的.用约翰·惠勒的话来解释说:时空告诉物体如何运动,物体告诉时空如何弯曲.
广义相对论用一个对称的二阶张量替换了经典力学中的引力标量势,不过后者在某些极限情形下会退化为前者.在弱引力场并且速度远小于光速的前提下,相对论的结果和牛顿经典理论的结果是重合的.
广义相对论是用张量表示的,这是其广义协变性的体现:广义相对论的定律——以及在广义相对论框架中得到的物理定律——在所有参考系中具有相同的形式.并且,广义相对论本身并不包含任何不变的几何背景结构,这使得它能够满足更严格的广义相对性原理:物理定律的形式在所有的观察者看来都是相同的.而广义相对论认为在局部由于有等效原理的要求,时空是闵可夫斯基性的,物理定律具有局部洛仑兹不变性.

要论文?

http://wenku.baidu.com/view/e0c281c30c22590102029dc7.html
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