世界尽头等到你乔萝:什么是狭义相对论

狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论，因此要弄清相对论的内容，要先对相对论的时空观有个大体了解。在数学上有各种多维空间，但目前为止，我们认识的物理世界只是四维，即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思，只有数学意义，在此不做讨论。
四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。一把尺子在三维空间里（不含时间）转动，其长度不变，但旋转它时，它的各坐标值均发生了变化，且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标，它与空间坐标是有联系的，也就是说时空是统一的，不可分割的整体，它们是一种”此消彼长”的关系。
四维时空不仅限于此，由质能关系知，质量和能量实际是一回事，质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，比如速度越大，质量越大。在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里，动量和能量实现了统一，称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度，四维加速度，四维力，电磁场方程组的四维形式等。值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完美，完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。至少由它的完美性，我们不能对它妄加怀疑。
相对论中，时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空，能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。在今后论及广义相对论时我们还会看到，时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。
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，这个参考物就是参考系。
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，我们不知道我们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。比如速度变幻，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，是无可挑剔的。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。

狭义相对论的主要内容是什么？？
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专家回答：
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网友见解：什么是狭义相对论
杨升山
今年被称为爱因斯坦年，形成学习狭义相对论的热潮，我有幸得到北京广播学院(现名中国传媒大学)的唐志询教授的书。书名为:<超光速研究的理论与实验>，对狭义相对论的分析比较系统，对超光速的研究也很投入。
狭义相对论是A。爱因斯坦创立的理论,主要内容是依据两个公设与一个变换。
一个变换是洛仑兹变换(不同惯性系之间的变换必须是loretz变换)。
两个公设是:相对性原理(就是:物理定律在一切惯性系中都相同。)与光速不变原理(就是:光在真空中总有确定速度,与观察者或光源的运动无关)。
从而有四个推论(运动的尺变短;运动的钟变慢;光子的静质量为零;物质不可能超过光速)和三个关系式(速度合成公式;质量速度公式;质能关系式)。
我认为,狭义相对论并不是科学理论,请看下面的问题:
同类的问题为什么不能用同样的解释法?
例一:乌鲁木齐市有一肾外伤病人,已经出现尿中毒症状,急需透析或换肾,否则最多再活12小时,经上网查询,坐火车从乌鲁木齐到上海最快也要47小时,他乘火车肯定会死在半路上,请求空军部队支援后,他的病得到及时救治。对于他来说,,可以说空军部队把乌鲁木齐与上海的距离拉近了;也可以说,空军部队延长了他的生命,人们都说飞机比火车快。
例二:离地表20公里的高空产生的μ介子,固有寿命仅2。2微秒,即使它依光速运动,最多也只能走660米,事实上它能跑到地面上,狭义相对论解释说,它把自己的寿命延长了,或者说它把这段距离缩短了,人们为什么不能说它的速度比光速快?
对于病人，至于抢救后的生命延续,我并没有考虑在内,我只考虑从乌鲁木齐市到上海这段行程。他们都有有限的寿命,都行走了一段距离,都可以用两种速度计算,为什么不是同类问题?我想问一问,狭义相对论是不是错了?
狭义相对论把超过光速的运动物体都说成是速度不超过光速,就像把飞机的速度说成是没有火车快一样,同样能解释许多问题,可是这些解释都是似是而非的。狭义相对论说的(时延与尺缩)效应,都只有运动物体自己感觉到,对周围环境没有影响就是证明。再说空间与量杆是同时缩短的，量度的数据也不变呀！高空中的μ介子从20公里外能跑到地面,只用。2。2微秒时间这个事实,说明它就是超光速运动物体。
现代，对于基本粒子的研究，大多采用“速度选择仪”测定速度,测量高能粒子的速度选择仪从未测到过超光速粒子,我认为是仪器测量发生了误差,，只要把“速度选择仪”测得的速度 代 入 求出真实速度 ，所谓质量变化，长度变化，时间变化都不存在了。经典力学就可应用了。
这样，空间、时间、质量都保持恒定，经典力学就可以应用了。

如果硬要说超光速运动的物体的运动速度低于光速,那和硬说飞机的速度没有火车快有什么两样?
如科普著作《物理世界奇遇记》中说：“究竟是我们骑得快，还是街道变得短，这又有什么不同吗？我需要跑过十个交叉路口才能到达邮局，如果蹬得快一点，街道也就会变得短一些，而我们也就到得早一些。瞧，我们事实上已经到了。”实际上，这种说法就是要求能够解释过去就行了，至于是不是科学的解释，那是用不着去关心的。在自然科学的新发现冲击物理学经典理论的浪涛中，许多科学家满足于能够解释自然现象，“狭义相对论”的产生正好迎合了这种思潮。

以经典的牛顿系推导电动力学公式，很容易就能得出一个绝对坐标系，而事实上是不存在的，除非这个坐标系代表上帝，显然是荒诞的。如果说牛顿解释了人类生活的慢速世界，相对论则彻底消除了神能够存在的空间。