爱因斯坦的相对论阐述了什么

Question

如题所述

Answer 1

相对论是一个关于时空（狭义）和引力（广义）的理论，其主要贡献是建立起一个不同于牛顿的，物体与时空相互作用的时空观。
以牛顿、伽利略为代表的一系列经典物理的缔造者认为：时间和空间就好比容器，物体在这个容器内运动并不能改变时间空间的性质（即平直时空+伽利略变换）。
但理论发展到一定阶段，特别是电磁理论与迈克尔逊-莫雷实验的结论，表明以上观点在高速领域并不成立。爱因斯坦认为，物体的运动与时空会相互作用，导致时空的伸缩，从而会有一系列有趣的结论。
狭义相对论有两个基本原理（假设）：（狭义）相对性原理和光速不变原理，狭义相对论所有的公式和现象都可以由这两个原理推出。其主要的结论有：时空间隔的不变性；不同参考系之间的洛伦兹变换；物体运动与时空相互作用的尺缩效应和钟慢效应；质量动量能量的重新定义及质能方程。在这些理论的基础上，将经典的电磁理论、力学公式等修改为相对论协变形式。另外可结合闵可夫斯基建立的闵氏时空，可将狭相表述为几何形式的四维时空语言。
由于狭相无法描述引力，爱因斯坦便在其基础上建立广义相对论。他将狭义相对性原理扩展为广义相对性原理，完全抛弃了惯性系的概念。另外再提出了强等效原理。其主要结论是惯性质量与引力质量等价，非惯性系与引力场局部等价。爱因斯坦最伟大的创举是将引力描述为时空的扭曲，彻底将物理问题变为几何问题。广相的数学基础是微分几何和张量理论，其核心成果是爱因斯坦引力场方程，也就是“物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动”。解场方程成为了研究宇宙的关键，二十世纪后半叶很多人通过解场方程，以求得到宇宙、时间、黑洞的形成和演化等一系列问题。
狭相与广相的分界线是背景时空的不同，狭相解决的是平坦时空中的高速运动问题，而广相处理的是弯曲时空中的引力问题。
相对论在宏观高速领域的应用非常成功，其很多预言的现象都得到了证实。目前，狭义相对论已经完美融入了微观的领域，与量子场论等一系列理论一起组成了标准模型。另外广义相对论仍然是当代描述引力最成功的理论。标准模型与广义相对论一起成为了当代物理两大理论基础。但它们在很多地方有冲突，为此，当代的理论物理学家正致力于统一这两大理论，构建M理论，或者叫做上帝理论、大统一理论、万物理论等等，但爱因斯坦、霍金以及当代好多大物理学家，甚至是数学家，哲学家，穷其一生未得到满意答案，现如今最有希望的事（超）弦理论。
最后再强调一点：相对论是一个关于时空与引力的理论。