상대성 이론의 구체적인 내용은 무엇입니까?

상대성 이론은 일반 상대성 이론과 특수 상대성 이론으로 나뉜다.

일반 상대성 이론의 기본 개념에 대한 설명;

광의상대성론은 아인슈타인의 중력장 상대성이론이며, 그의 협의상대성론 이후 19 13 년 후에 제기된 것이다. 이 이론은 뉴턴의 중력 이론과 완전히 다르다. 중력장은 물체 주위의 시공간의 굽힘으로 귀결되고, 중력의 작용에서 물체의 움직임을 구부린 시공간에서 단거리 선을 따라 움직이는 자유 운동으로 귀결한다. 그래서 일반 상대성 이론은 시공기하학이라고도 하는데, 중력을 시공간의 기하학적 특성으로 귀결시키는 것이다.

일반 상대성 이론의 시공간 곡률을 어떻게 이해할 수 있습니까? 여기서 우리는 모형 비유를 빌려 설명한다. 만약 두 개의 질량이 큰 강철 공이 있다면, 뉴턴의 관점에 따르면, 그들은 만유인력의 매력으로 서로 가까워질 것이다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 이 두 강철 공 사이에 중력이 존재한다고 생각하지 않는다. 그들이 서로 가까이 있는 이유는 강철 공이 없을 때 주변의 시공간이 평평한 그물과 같기 때문이다. 이제 두 개의 강철 구슬이 시공망을 구부렸기 때문에 두 개의 강철 구슬이 함께 구부러진 그물을 따라 굴러갔다. 시공간의 굽힘으로 인해 짧은 선을 따라 움직이는 물체에 해당한다. 그래서 아인슈타인의 일반 상대성 이론은' 중력' 이 없는 중력 이론이다.

게다가, 이 이론은 두 가지 기본 가설, 즉 동등한 원리와 넓은 의미의 공변원리에 기반을 두고 있다. 동등한 원리는 물체의 관성 질량과 중력의 질량이 같다는 기본 사실을 바탕으로 중력과 가속도계의 관성력이 동등하다고 생각하는데, 둘 다 원칙적으로 구분할 수 없다. 광의공변원리는 동등한 원리의 수학적 표현으로 볼 수 있다. 즉, 물리법칙을 반영하는 모든 미분방정식은 모든 참고시스템에서 같은 형태를 유지해야 한다. 또는 모든 참고체계가 같다고 할 수 있다. 따라서 관성계가 협의상대성론에서의 특수한 지위를 깨고, 참고계 선택의 임의성으로 인해 광의상대성이론이라는 이름을 붙였다.

뉴턴 만유인력의 법칙은 모든 질량이 있는 물체가 서로 끌어당긴다는 것을 알고 있는데, 이것은 장거리 정적 작용이다.

일반 상대성 이론에서, 물질에 의해 생성 된 중력장의 법칙은 아인슈타인의 필드 방정식으로 표현되며, 반영된 중력은 동적이며 빛의 속도로 전파됩니다.

일반 상대성 이론은 뉴턴 중력 이론보다 더 넓은 의미의 이론이며, 뉴턴 중력 이론은 일반 상대성 이론의 약한 필드 근사일 뿐이다. 약장이란 안내력장 속 물체의 중력 에너지가 내고유의 에너지보다 훨씬 작으며, 그 차이는 힘장에 나타난다. 이때 반드시 광의상대성론을 적용하여 중력 문제를 정확하게 처리해야 한다.

19 15 일반 상대성 이론을 건립한 후 아인슈타인은 세 가지 측면에서 그 정확성을 검증할 수 있다고 제안했다. 이른바 세 가지 실험이다. 이것은 태양 부근의 빛의 편향으로, 수성의 근일점의 진동과 중력장 스펙트럼 선의 주파수 이동으로, 당시의 실험 관측에 의해 곧 확인되었다. 나중에 레이더 에코 지연 실험을 설계하여 곧 더 높은 정밀도로 일반 상대성 이론을 증명했다. 1960 년대 천문학의 새로운 발견: 3K 마이크로웨이브 배경 복사, 펄서, 퀘이사, X-레이원 등 새로운 천체물리학 관측은 모두 광의상대성론을 강력하게 지지하여 광의상대성론에 대한 흥미를 추위에서 열로 바꾸었다. 특히 천체물리학과 우주론 연구에서 일반 상대성 이론의 응용은 물리학의 최전선 핫스팟이 되었다.

아인슈타인은 항상 일반 상대성 이론이 그의 일생에서 가장 중요한 과학적 업적이라고 생각했다. 그는 이렇게 말했다. "만약 내가 좁은 상대성 이론을 발견하지 못한다면, 다른 사람들도 알게 될 것이고, 문제는 성숙해질 것이다. 하지만 저는 일반 상대성 이론이 다르다고 생각합니다. 클릭합니다 사실, 일반 상대성 이론은 특수 상대성 이론보다 더 깊은 생각을 포함하고 있습니다. 이 새로운 중력 이론은 여전히 가장 아름다운 것입니다. 과감한 혁신 정신과 백절불굴의 끈기, 예민한 이론적 직관과 탄탄한 수학 기초가 없으면 넓은 의미의 상대성 이론을 세울 수 없다. 위대한 과학자 톰슨은 일반 상대성 이론을 인류 역사상 가장 위대한 업적 중 하나라고 불렀다.

특수 상대성 이론은

특수 상대성론은 4 차원 시공관의 이론에 기반을 두고 있기 때문에 상대성론의 내용을 이해하려면 먼저 그 시공관에 대한 대략적인 이해가 있어야 한다. 수학에는 다양한 다차원 공간이 있지만, 지금까지 우리가 알고 있는 물리적 세계는 4 차원, 즉 3 차원 공간에 1 차원 시간을 더한 것이다. 현대 미시물리학에서 언급한 고차원 공간은 또 다른 의미이며, 수학적 의미만으로는 여기서 논의하지 않을 것이다.

4 차원 시공간은 현실 세계를 구성하는 가장 낮은 차원이고, 우리의 세계는 마침 4 차원이다. 고차원 실제 공간에 관해서는, 적어도 우리는 아직 감지할 수 없다. 자를 3 차원 공간 (시간 제외) 에서 회전할 때 길이는 변하지 않지만 회전할 때 모든 좌표값이 변경되고 좌표는 관련이 있습니다. 4 차원 시공간의 의미는 시간이 4 차원 좌표이며 공간 좌표와 관련이 있다는 것입니다. 즉, 시공간은 통일되고 분할할 수 없는 전체이며, 그것들은' 변화변화' 의 관계입니다.

4 차원 시공간은 여기에 국한되지 않는다. 질능관계에 의하면 질능은 사실 같은 일이다. 질량 (또는 에너지) 은 독립적이지 않고 운동 상태와 관련이 있습니다. 예를 들어 속도가 클수록 품질이 높아집니다. 4 차원 시공간에서 질량 (또는 에너지) 은 실제로 4 차원 운동량의 네 번째 성분이며, 운동량은 물질의 움직임을 묘사하는 양이므로 질량은 운동 상태와 관련이 있습니다. 4 차원 시공간에서는 운동량과 에너지가 통일되어 에너지 운동량이라는 네 개의 벡터가 있다. 또한, 4 차원 속도, 4 차원 가속도, 4 차원 힘 및 4 차원 형태의 전자기장 방정식은 모두 4 차원 시공간에 정의되어 있습니다. 4 차원 형태의 전자기장 방정식은 더욱 완벽합니다. 전기와 자기, 전기장 및 자기장은 통합 전자기장 텐서를 사용하여 설명됩니다. 4 차원 시공간의 물리 법칙이 3 차원 법칙보다 훨씬 완벽하다는 것은 우리 세계가 확실히 4 차원이라는 것을 보여준다. 적어도 뉴턴 역학보다 훨씬 완벽하다고 할 수 있다. 적어도 그것의 완벽함 때문에 우리는 의심할 수 없다.

상대성 이론에서 시간과 공간은 불가분의 전체인 4 차원 시공간을 형성하고, 에너지와 운동량도 불가분의 전체인 4 차원 운동량을 구성한다. 이것은 자연계에서 겉보기에 관련이 없는 양 사이에 깊은 연관이 있을 수 있다는 것을 보여준다. 앞으로 일반 상대성 이론을 이야기할 때 시공간과 에너지 운동량의 네 가지 벡터 사이에도 깊은 연관이 있는 것을 볼 수 있다.

물질은 상호 작용에서 영원히 움직이고, 움직이지 않는 물질도 없고, 움직이지 않는 물질도 없다. 물질은 상호 작용에서 움직이기 때문에 물질의 관계에서 운동을 묘사해야 하며, 고립적으로 동작을 묘사할 수는 없다. 즉, 운동에는 참조 프레임이 있어야 합니다.

갈릴레오는 움직이는 배의 움직임이 정지된 배의 운동과 불가분의 관계라고 지적했다. 즉, 폐쇄된 선실에서 외부로부터 완전히 격리되어 있을 때, 가장 발달한 두뇌와 최첨단 기기를 가지고 있다 해도, 배가 일정한 속도로 움직이는지, 아니면 움직이지 않는지 알 수 없다는 것이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 속도를 감지할 방법이 없다. 왜냐하면 참고물이 없기 때문이다. 예를 들어, 우리는 우주가 폐쇄되어 있기 때문에 우리 우주의 전체 운동 상태를 모른다. 아인슈타인은 이를 좁은 상대성론의 제 1 기본 원리인 좁은 상대성론 원리로 인용했다. 그 내용은 관성계가 완전히 동등하여 구분할 수 없다는 것이다.

유명한 마이클슨 모레 실험은 빛의 에테르 이론을 완전히 부정하여 빛이 참조계와 무관한 결론을 내렸다. 다시 말해서, 당신이 땅에 서 있든 달리는 기차에 서 있든 간에 측정된 광속은 똑같다. 이것은 좁은 상대성론의 두 번째 기본 원리이며, 광속은 변하지 않는 원리이다.

이 두 가지 기본 원리에서 상대성론의 좌표 변환 공식, 속도 변환 공식 등 모든 좁은 상대성론 내용을 직접 도출할 수 있다. 예를 들어, 속도 변화는 전통적인 법칙과는 반대이지만 실제로는 정확하다는 것이 증명되었다. 예를 들어 기차의 속도는 10m/s 이고, 차 안의 한 사람의 속도도 10m/s 이며, 지상의 사람들은 차 안의 속도가 20m/s 가 아니라 (20-/Kloc-) 일반적으로 이 상대성 효과는 완전히 무시할 수 있지만, 빛의 속도에 접근할 때, 예를 들어 기차 속도가 0 일 때 이 효과는 현저히 커진다. 빛의 속도의 99 배, 사람의 속도도 0 이다. 빛의 속도의 99 배, 그럼 지상 관찰자의 결론은 1 이 아니다. 빛의 속도의 98 배, 하지만 0. 999949 배 광속. 차 안의 사람들은 빛이 뒤에서 오는 것을 보고도 속도를 늦추지 않았다. 이것은 그에게는 광속이다. 따라서 이런 의미에서 광속은 초월할 수 없다. 어느 참고계에서든 광속은 일정하기 때문이다. 속도 전환은 입자 물리학에서 수많은 실험에 의해 증명되어 흠잡을 데가 없다. 빛의 이런 독특한 성격 때문에 4 차원 시공간의 유일한 척도로 뽑혔다.