愛因斯坦的相對論揭示的是什么
愛因斯坦的相對論是關(guān)于時空和引力的基本理論,這一理論是人類思想發(fā)展史中的一次重大改革。相對論揭示了空間和時間之間可變性,也說明了空間和時間是不可能單獨發(fā)生變化的。愛因斯坦是美籍猶太裔物理學(xué)家,被稱為現(xiàn)代物理的奠基人。
愛因斯坦的相對論揭示的是什么
故事要從愛因斯坦年輕的時候說起,當(dāng)時他大學(xué)畢業(yè)后當(dāng)了公務(wù)員,閑暇之余喜歡思考些物理問題,有一天他坐電車上班的時候想象如果電車速度達到了光速,那么時鐘上的時針和分針在他看來會停止運動,同時對于正常速度下的人來說時間并沒有因此停止。
這個思想實驗讓愛因斯坦意識到:當(dāng)一個人在空間中以越來越快的速度移動時,對他來說時間流逝速度是越來越慢的。
由此引發(fā)的問題是:如果宇宙中的時間是一個恒定的物理量,為什么速度會影響時間呢?
愛因斯坦首先研究了牛頓和麥克斯韋關(guān)于這方面的論述,牛頓首先認為速度是相對的,但麥克斯韋認為光速是恒定的而不是相對的,也就是說兩束光的相對速度仍然是每秒30萬公里而不是每秒60萬公里。
我們可以很明顯的看出,在速度問題上牛頓跟麥克斯韋是又矛盾的,因此愛因斯坦認為時間可以根據(jù)空間中的移動速度而被拉伸或壓縮,這就是后來狹義相對論中的“時間膨脹”,在后來的廣義相對論中他還提出時間應(yīng)該是宇宙的一個維度,時間和空間是都是宇宙的一部分,即四維時空觀念。
在四維時空里,太陽和地球等大質(zhì)量物體扭曲了周圍的時空,于是就像在彈簧床上放一個保齡球會使彈簧床凹陷一樣,進而讓保齡球周圍的物體向保齡球旋轉(zhuǎn)跌落靠近一樣,月球開始繞地球公轉(zhuǎn),地球開始繞太陽公轉(zhuǎn),太陽開始繞銀河系中心超大質(zhì)量黑洞人馬座A*公轉(zhuǎn)。
同時由于星球在空間中移動時,時間是相對于你自己的時間的,所以引力越強的星球時間流逝的速度就越慢,而黑洞作為宇宙中引力最強的天體,自然就會嚴重影響附近的時間流逝速度,因此《星際穿越》中才出現(xiàn)了黑洞附近一小時,地球上就會過去7年時間的劇情。
雖然時間膨脹目前距離實際應(yīng)用還很遠,但高速飛行的導(dǎo)航衛(wèi)星上已經(jīng)先用時間膨脹公式校準(zhǔn)時差了,否則衛(wèi)星上的時間就會比地面上的時間慢,進而影響導(dǎo)航精度。
至于廣義相對論中的扭曲時空對現(xiàn)階段的人類文明來說就更遙遠了,不過科學(xué)界還是根據(jù)愛因斯坦廣義相對論揭示的時空性質(zhì),設(shè)想了基于曲率驅(qū)動的超光速飛船和基于時空折疊產(chǎn)生的蟲洞,用它們都能在短時間內(nèi)跨越千萬光年的距離。
總體而言,雖然相對論對目前絕大部分人來說仍是一個深奧的理論,但隨著時間流逝,它逐漸會成為牛頓萬有引力那樣的基礎(chǔ)性教學(xué),也許22世紀(jì)的小學(xué)生們都能學(xué)會相對論。
不過相對論也并非完美理論,因為現(xiàn)代物理學(xué)的另一個支柱量子力學(xué)認為引力來源于引力子的交換,而不是所謂的時空扭曲,這就導(dǎo)致相對論和量子力學(xué)兩者之間存在矛盾,因此未來一定會出現(xiàn)一個統(tǒng)一相對論和量子力學(xué)的新理論。
愛因斯坦對物理學(xué)的影響
阿爾伯特·愛因斯坦,猶太人,是20世紀(jì)著名的理論物理學(xué)家、思想家及哲學(xué)家,也是相對論的創(chuàng)立者,是現(xiàn)代物理學(xué)及二十世紀(jì)最重要的科學(xué)家之一。
他創(chuàng)立了代表現(xiàn)代科學(xué)的相對論,為核能開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ),在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和他的深刻影響下與廣泛應(yīng)用等方面開創(chuàng)了現(xiàn)代科學(xué)新紀(jì)元,被公認為是自伽利略、牛頓以來最偉大的科學(xué)家、物理學(xué)家。1999年12月26日,愛因斯坦被美國《時代周刊》評選為“世紀(jì)偉人”。
十九世紀(jì)末期是物理學(xué)的變革時期,愛因斯坦從實驗事實出發(fā),從新考查了物理學(xué)的基本概念,在理論上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推動了天文學(xué)的發(fā)展。他的量子理論對天體物理學(xué)、特別是理論天體物理學(xué)都有很大的影響。
愛因斯坦對天文學(xué)最大的貢獻莫過于他的宇宙學(xué)理論。他創(chuàng)立了相對論宇宙學(xué),建立了靜態(tài)有限無邊的自洽的動力學(xué)宇宙模型,并引進了宇宙學(xué)原理、彎曲空間等新概念,大大推動了現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展。
愛因斯坦對未來的三大預(yù)言是什么
1、時空扭曲理論:由于重力的作用,即一個質(zhì)量足夠大的物體(如地球)會讓承載它的時空框架發(fā)生扭曲。
2、一個質(zhì)量足夠大的物體(如地球)會帶動時空結(jié)構(gòu)一起轉(zhuǎn)動。
3、如果蜜蜂消失了,人類也將僅僅剩下4年的光陰。