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相對(duì)論的提出者是誰及相關(guān)內(nèi)容
相對(duì)論是關(guān)于時(shí)空和引力的理論,主要由愛因斯坦創(chuàng)立,依其研究對(duì)象的不同可分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。相對(duì)論和量子力學(xué)的提出給物理學(xué)帶來了革命性的變化,它們共同奠定了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。
狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論
狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè):
狹義相對(duì)性原理(狹義協(xié)變性原理):一切的慣性參考系都是平權(quán)的,即物理規(guī)律的形式在任何的慣性參考系中是相同的。這意味著物理規(guī)律對(duì)于一位靜止在實(shí)驗(yàn)室里的觀察者和一個(gè)相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室高速勻速運(yùn)動(dòng)著的電子是相同的。
光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭谌魏螀⒖枷迪率呛愣ú蛔兊模@用幾何語言可以表述為光子在時(shí)空中的世界線總是類光的。也正是由于光子有這樣的實(shí)驗(yàn)性質(zhì),在國際單位制中使用了“光在真空中1/299,792,458秒內(nèi)所走過的距離”來定義長(zhǎng)度單位“米”(米)。光速不變?cè)硎怯钪鏁r(shí)空對(duì)稱性的體現(xiàn),而中微子的超光速現(xiàn)象可能只是時(shí)空對(duì)稱性的對(duì)稱破缺而決不能推翻相對(duì)論(已證實(shí)該實(shí)驗(yàn)有誤)。
廣義相對(duì)論包括如下幾條基本假設(shè)。:
廣義相對(duì)性原理(廣義協(xié)變性原理):任何物理規(guī)律都應(yīng)該用與參考系無關(guān)的物理量表示出來。用幾何語言描述即為,任何在物理規(guī)律中出現(xiàn)的時(shí)空量都應(yīng)當(dāng)為該時(shí)空的度規(guī)或者由其導(dǎo)出的物理量。
愛因斯坦場(chǎng)方程(詳見廣義相對(duì)論條目):它具體表達(dá)了時(shí)空中的物質(zhì)(能動(dòng)張量)對(duì)于時(shí)空幾何(曲率張量的函數(shù))的影響,其中對(duì)應(yīng)能動(dòng)張量的要求(其梯度為零)則包含了上面關(guān)于在其中做慣性運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)方程的內(nèi)容。
目前一般認(rèn)為,狹義與廣義相對(duì)論的區(qū)別在于所討論的問題是否涉及引力(彎曲時(shí)空),即狹義相對(duì)論只涉及那些沒有引力作用或者引力作用可以忽略的問題,而廣義相對(duì)論則是討論有引力作用時(shí)的物理學(xué)。
相對(duì)論的應(yīng)用
在醫(yī)院的放射治療部,多數(shù)設(shè)有一臺(tái)粒子加速器,產(chǎn)生高能粒子來制造同位素,作治療或造影之用。氟代脫氧葡萄糖的合成便是一個(gè)經(jīng)典例子。由于粒子運(yùn)動(dòng)的速度相當(dāng)接近光速(0.9c-0.9999c),故粒子加速器的設(shè)計(jì)和使用必須考慮相對(duì)論效應(yīng)。
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星上的原子鐘,對(duì)精確定位非常重要。這些時(shí)鐘同時(shí)受狹義相對(duì)論因高速運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的時(shí)間變慢(-7.2μs/日),和廣義相對(duì)論因較(地面物件)承受著較弱的重力場(chǎng)而導(dǎo)致時(shí)間變快效應(yīng)(+45.9μs/日)影響。相對(duì)論的凈效應(yīng)是那些時(shí)鐘較地面的時(shí)鐘運(yùn)行的為快。故此,這些衛(wèi)星的軟件需要計(jì)算和抵消一切的相對(duì)論效應(yīng),確保定位準(zhǔn)確。

