爱因斯坦的广义相对论与狭义相对论有什么区别

2024-10-31 20:34:29

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回答1：

狭义相对论和广义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。

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相对论（英语：Theory of relativity）是关于时空和引力的理论，主要由爱因斯坦创立，依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。

相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化，它们共同奠定了现代物理学的基础。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”、“弯曲时空”等全新的概念。

不过近年来，人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学，即“非经典的=量子的”。在这个意义下，相对论仍然是一种经典的理论。

参考资料：百度百科-相对论

回答2：

1、研究对象不同

狭义相对论主要是时间和空间的关系，就是在相对速度的参考系中的时间和空间关系。例如在相对於参考参考系的另一个以接近光速移动的参考系中的时间会相对延长，距离会相对缩短。

广义相对论主要是处理引力和加速度等效的问题，牵涉到时空扭曲。

2、发表时间不同

狭义相对论（Special Theory of Relativity）是阿尔伯特·爱因斯坦在1905年发表的题为《论动体的电动力学》一文中提出的区别于牛顿时空观的新的平直时空理论。

广义相对论（General Relativity）描写物质间引力相互作用的理论。其基础有A.爱因斯坦于1915年完成，1916年正式发表。

3、使用时的背景时空不同

狭义相对论的背景时空是平直的，即四维平凡流型配以闵氏度规，其曲率张量为零，又称闵氏时空；而广义相对论的背景时空则是弯曲的，其曲率张量不为零。

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相对论的应用：

1、在医院的放射治疗部，多数设有一台粒子加速器，产生高能粒子来制造同位素，作治疗或造影之用。氟代脱氧葡萄糖的合成便是一个经典例子。由于粒子运动的速度相当接近光速（0.9c-0.9999c），故粒子加速器的设计和使用必须考虑相对论效应。

2、全球卫星定位系统的卫星上的原子钟，对精确定位非常重要。这些时钟同时受狭义相对论因高速运动而导致的时间变慢（-7.2 μs/日），和广义相对论因较（地面物件）承受着较弱的重力场而导致时间变快效应（+45.9 μs/日）影响。

相对论的净效应是那些时钟较地面的时钟运行的为快。故此，这些卫星的软件需要计算和抵消一切的相对论效应，确保定位准确。

3、过渡金属如铂的内层电子，运行速度极快，相对论效应不可忽略。在设计或研究新型的催化剂时，便需要考虑相对论对电子轨态能级的影响。同理，相对论亦可解释铅的6s惰性电子对效应。

这个效应可以解释为何某些化学电池有着较高的能量密度，为设计更轻巧的电池提供理论根据。相对论也可以解释为何水银在常温下是液体，而其他金属却不是。

4、由广义相对论推导出来的重力透镜效应，让天文学家可以观察到黑洞和不发射电磁波的暗物质，和评估质量在太空的分布状况。

参考资料：百度百科-相对论

回答3：

1、适用不同

狭义相对论只适用于惯性系，而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系。

2、时空背景不同

狭义相对论它的时空背景是平直的四维时空，广义相对论它的时空背景是弯曲的黎曼时空。

3、发表时间不同

广义相对论描写物质间引力相互作用的理论。爱因斯坦于1915年完成，1916年正式发表。这一理论首次把引力场解释成时空的弯曲。

狭义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦在1905年发表的题为《论动体的电动力学》一文中提出的区别于牛顿时空观的新的平直时空理论。

扩展资料：

狭义相对论的基本假设：

狭义相对性原理：一切物理定律（除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律）在所有惯性系中均有效；或者说，一切物理定律（除引力外）的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变。不同时间进行的实验给出了同样的物理定律，这正是相对性原理的实验基础。

光速不变原理：光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关。在真空中的各个方向上，光信号传播速度（即单向光速）的大小均相同（即光速各向同性）；光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关。

这个原理同经典力学不相容。有了这个原理，才能够准确地定义不同地点的同时性。

广义相对论的基本假设：

简单地说，广义相对论的两个基本原理是：

等效原理：惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的；

广义相对性原理：所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。

参考资料：百度百科-狭义相对论

参考资料：百度百科-广义相对论

回答4：

1、适用不同

狭义相对论只适用于惯性系，而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系。广义相对论，在局部惯性系内，不存在引力，一维时间和三维空间组成四维平坦的欧几里得空间。

2、时空背景不同

狭义相对论它的时空背景是平直的四维时空，其数学形式为闵可夫斯基几何空间。广义相对论它的时空背景是弯曲的黎曼时空。

3、发表时间不同

广义相对论描写物质间引力相互作用的理论。爱因斯坦于1915年完成，1916年正式发表。这一理论首次把引力场解释成时空的弯曲。狭义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦在1905年发表的题为《论动体的电动力学》一文中提出的区别于牛顿时空观的新的平直时空理论。

扩展资料：

狭义相对论产生背景

是在光学和电动力学实验同经典物理学理论相“矛盾”的激励下产生的。1905年以前已经发现一些电磁现象与经典物理概念相“抵触”。拓展牛顿理论使之能够圆满解释上述新现象成为19世纪末、20世纪初的当务之急。

使用牛顿绝对时空观来对洛伦兹变换以及所含的真空光速进行解释时却遇到了概念上的困难。这种不协调的状况预示着旧的物理观念即将向新的物理观念的转变。

爱因斯坦洞察到解决这种不协调状况的关键是同时性的定义，同时性概念没有绝对的意义。为使用光信号对钟，爱因斯坦假定了单向光速是个常数且与光源的运动无关。此外，他又把伽利略相对性原理直接推广为狭义相对性原理，由此得到了洛伦兹变换，继而建立了狭义相对论。

参考资料：百度百科-广义相对论

参考资料：百度百科-狭义相对论

回答5：

一、区别：

1、狭义相对论是对牛顿时空理论的拓展，广义相对论是描写物质间引力相互作用的理论。

2、狭义相对论只适用于惯性系，它的时空背景是平直的四维时空，而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系，它的时空背景是弯曲的黎曼时空。

二、联系：

广义相对论是基于狭义相对论的。如果后者被证明是错误的，整个理论的大厦都将垮塌。

扩展资料：

基本原理：

1、狭义相对论的基本原理：

（1）相对性原理：一切物理定律（除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律）在所有惯性系中均有效。

（2）光速不变原理：在任何惯性系中，真空光速c都相同。

2、广义相对论基本原理：

（1）广义相对论原理：惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。

（2）等价原理：即在一个小体积范围内的万有引力和某一加速系统中的惯性力相互等效。

参考资料：

百度百科-狭义相对论

百度百科-广义相对论

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