相对论力学
在经典物理学中,空间被认为是具有空阶段的绝对特征,在这个阶段中,自然界中的事件随着时间独立地向前流动而展开;一个观察者同时发生的事件被推定为对任何其他观察者同时发生;质量被认为是不可能创造或破坏的;给予足够能量的粒子获得的速度可以无限制地增加。狭义相对论主要由阿尔伯特·爱因斯坦在1905年发展起来,现在被实验充分证实,具有物理定律的地位,表明所有这些以及其他明显明显的假设都是错误的。

具体和不寻常的相对论效应直接来自爱因斯坦的两个基本假设,这两个假设是根据所谓的惯性参考系制定的。这些参考系的移动方式使得艾萨克·牛顿的第一定律,即惯性定律,是有效的。惯性系的集合由所有以恒定速度相互移动的惯性系组成(因此不包括加速系)。爱因斯坦的假设是:(1)所有观察者,无论他们相对于光源的运动状态如何,测量相同的光速;(2)所有惯性系的物理定律都是相同的。
第一个假设,光速的恒定性,是一个实验事实,从中可以得出空间收缩(或洛仑兹-菲茨杰拉德收缩)、时间膨胀和同时性相对性等独特的相对论现象:由假设处于静止状态的观察者测量,运动中的物体沿其运动方向收缩, 移动的时钟运行缓慢;对于静止观察点来说,两个空间上同时发生的事件对于移动的观察点是按顺序发生的。因此,三维空间中的空间间隔与时间间隔有关,从而形成所谓的四维时空。
第二个假设被称为相对性原理。它在经典力学中同样有效(但在经典电动力学中无效,直到爱因斯坦重新解释它)。例如,这个假设意味着,在以恒定速度行驶的火车上打乒乓球就像在静止时打乒乓球一样,静止和运动的状态在物理上是无法区分的。在相对论中,动量和能量等机械量的形式与经典量不同,但与光速(自然界中的最大允许速度(约每秒300,000公里,或每秒186,000英里)相比,速度值较小。根据相对论,质量和能量是等价和可互换的量,等价性由爱因斯坦著名的质能方程E = m c 2表示,其中m是物体的质量,c是光速。
广义相对论是爱因斯坦的引力理论,它利用引力等效原理和局部加速参照系。爱因斯坦的理论具有特殊的数学美感;它将狭义相对论的“平面”时空概念推广到曲率概念之一。它构成了所有现代宇宙学理论的背景。与一些庸俗的流行概念相反,爱因斯坦的理论并不认为“一切都是相对的”。相反,它在很大程度上是基于那些不变的物理属性的理论,或者用理论的语言来说,是不变的。

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