首页 科普 资讯 养生 问答 找医院 相关问答
首页> 问答

求广义相对论的通俗解释,E=mc²的原理是什么。谢谢!

发布网友 发布时间:9小时前

我来回答

4个回答

热心网友 时间:8小时前

这个必须要专业知识的
相对论没有基本公式,只要知道了基本假设,就可以得到所有的公式
狭义相对论:解决了惯性参考系的坐标变换问题,就是不同的速度的观测者观测同一个过程,会发生什么。
可能你觉得惯性参考系这个名词太陌生,那么,我就通俗一点说咯

就是说,站在地面上的人,看运动的火车上的事情,是什么样子的。

在爱因斯坦之前,大家都认为这是具有等时性和等长性的。什么意思呢?
等时性是说,火车上发生两件事情的时间差,和火车外看到这两件事情的时间差相同。例如,你在火车上计时,看小球从释放到掉落到地上所需要的时间,和你在地面上计时,从看到小球释放到看到小球落地(不计光速哦)的时间,是一样的。
等长性是说,火车上一个东西长一米,你在地面上站着看到它的长度也是一米。

这两个性质大家一直坚信不疑,直到有了麦克斯韦方程组。为什么呢?因为麦氏方程组是可以计算得到光速的。我们知道,在匀速运动的火车上(假设没有任何振动,火车非常平稳)的人,如果把窗帘都拉上,不论用什么方法,做什么物理实验,他都是无法知道他是不是在移动的。地球转地如此之快,我们也感觉不到就是这个原因,这叫做相对性原理,就是说所有惯性参考系内遵守的物理原理没有任何差别。

可是这下就搞了,根据麦氏方程可以计算光速,光速和发射光的物体的速度无关。再根据相对性原理,所有的参考系中的光速都是相同的,也就是说,同一束光,在火车上的仪器测出的速度和在地面上的仪器测出的速度,应该是一样的。

可是这就不能保证等长和等时性了。比如,火车上光和火车运动方向相同,从a走到b点长度l,用了t秒的时间,如果等长等时的话,从地面上看,这个光走了l+vt的长度(因为还要加上火车走的距离)那么,在火车上测得光速 l/t ,在地面上就是l/t + v ,不一样了。

要是其他东西的速度还好,并没有一个物理规律可以确定其速度。可是光很讨厌,麦氏方程确定了它的速度就应当是一个值,不变的,不管发射物体的速度是多少。

好了,现在这样三个物理学基本的部分冲突了

1、相对性原理
2、麦氏方程组
3、等长等时性变换(满足这个性质的变换叫做伽利略变换,可以查一下,不理解的话,就看上面我给你写的等长和等时的解释)

好了,爱因斯坦来了,他认为,1、相对性原理肯定是对的,2、麦氏方程也是对的,那么不好意思,3、等长等时性就是错的。其实在爱因斯坦之前,洛仑兹就找到了一个不等长等时的变换叫做洛仑兹变换,可以保证麦氏方程一直成立。
所以爱因斯坦就选择了这个变换作为描述世界的规律。然后从这个变换出发,推导出了一系列结论,最著名的就是 E=mc^2,这个结论是利用质量的洛伦兹变换得到的。就是一个东西跑得越快,看起来它的质量就越大,相对于静止时,其额外获得的动能和多出来的质量就满足E=mc^2,而这其实是所有能量和质量的变换关系。至于怎么精确推导,你可以去看力或者加速度的洛伦兹变换。

但是这时候,还有个问题要说一下。如果我们认为伽利略变换是错的,那么牛顿定律就错了。其实是这样,牛顿第二定律在高速下失效,因为质量不再是定值。这个可以用E=mc^2来修正。最后,爱因斯坦确定的描述世界的基本规律是:
1、相对性原里
2、麦氏方程,修正过的牛顿方程(不修正就错了)
3、洛仑兹变换(就是一种不等长也不等时的变换,可以百度一下看看)

这就是狭义相对论的基本内容。这个东西被称作相对论,就是因为爱因斯坦推导的时候坚信,相对性原理一定是对的。

广义相对论就麻烦一点,它是解决引力问题的。

刚刚说了匀速平稳的火车上拉上窗帘你就完全无法知道你在往哪里走了,这叫做相对性原理。物理一点的描述是,所有惯性系里面遵守的物理规律完全相同。

那么如果不是这样呢?例如拐弯的火车,我们就能感觉到火车在往哪里拐,因为有往外“甩”的感觉。这是因为有加速度。

可是,如果恰好有引力抵消这个“甩”的感觉的时候呢

比如,神州飞船上天,绕地球运动,应该很快,应该有“甩”的感觉,但是恰好,这个“甩”的感觉与地球引力抵消了,所以宇航员觉得失重,既没有向外甩也没有向里的引力。

爱因斯坦认为,这个两种作用应该是完全抵消的,就是说,神州飞船上的人满足的所有物理规律也和不动的人一样。

好,我们比较一下哦,下面三种情况下遵守的物理规律一样。
1、完全静止的物体
2、匀速运动的物体
3、离心力恰好抵消引力的物体

因为前两种一样,所以我们说,没有绝对的运动和绝对的静止。就是说,既然大家遵守的规律都一样,那说谁是静止的就行了,反正无法分辨。

可是第三种呢?爱因斯坦说了,这第三种嘛,其实和第二种是一样的。因为引力是不存在的,物体感受到引力只是因为大质量物体旁边的空间是扭曲的,你在这个空间里做匀速运动,在外面看来就是加速运动了(例如圆周运动或者落体运动。)在扭曲的空间里做匀速运动,就好像是在平坦的空间里做受到引力作用而导致的圆周运动或者落体运动,这就是广义相对论的基本内容。

用空间扭曲代替引力来解释为什么地球围着太阳转,就是广义相对论的基本内容了。其实它是基于对相对性原理的扩展
原本的相对性原理只是针对 相互之间是匀速运动关系 的两个系统做出解释,认为他们遵守相同的规律
爱因斯坦把它扩展到了 受到引力作用做变速运动 的坐标系,认为他们也和上面的系统一样,遵守相同的规律。
因为是对相对性原理的扩展,所以叫做广义相对论。

其实,相对性原理和相对性原理的扩展,是地球不是宇宙中心的必然推论。

地球不是宇宙中心,那么它肯定在动吧,那么地球人所研究出的规律怎么从来不能给出一个确切地速度说我们到底动多快呢?这就是因为狭义相对论所用到的相对性原理,不管你动多快,遵守的物理规律相同,所以地球人无法知道自己是不是宇宙中心。
可是,既然你不是宇宙中心,你总归是在转吧,为什么我们感受不到你的转动呢?自转还好,能感觉到,公转也行,能根据潮汐感觉到一点,可是绕银河中心的旋转呢,银河绕更大星系中心的旋转呢?这个旋转超级快,应该有超强的离心力的呀,怎么我们还是感觉不到?这就是因为,相对性原理可以推广到受到引力作用而运动的坐标系上。

好,这就是相对性原理和相对性原理被爱因斯坦的扩展,和狭义、广义相对论了。

说实话,给一个没有很大基础的人,一句话能解释,就不是曾经世界上只有几个人能懂的相对论了。

如果真要一句话解释的话,

狭义相对论是坚信相对性原理(匀速运动的和静止的满足完全相同的物理规律)是对的,其他理论都要修正(结果修正了坐标变换,从伽利略变换修正为洛仑兹变换,又修正了牛顿第二定律的质量),所得到的理论。

广义相对论是根据扩展的相对性原理(受到引力作用沿引力决定的轨道运动的物体和静止的物体以一样满足相同的物理定律,所以它相当于是在扭曲的空间里面做匀速运动。)推导出的一套规律,主要是针对引力的规律

热心网友 时间:8小时前

广义相对论的范围太大了,不好解释,你要想知道哪天用YY我跟你说……
E为能量,m为质量,c为光速
爱因斯坦认为,使a质量的物体完全转化为能量,可产生ax光速(8x10^8)既8x10^8a焦耳的能量

热心网友 时间:8小时前

质能转化的公式
如果物体的质量全部转化为能量,就用这个公式
是爱因斯坦相对论的基础,原子弹 氢弹都应用这个公式产生
能量等于质量乘以光速的平方

热心网友 时间:8小时前

无法完全求解的广义相对论

我的手机是天语Q981,昨天照相还清楚,今天照怎么好模糊,像素200万的... 我在中原消费金融上变更手机号,怎么总是提示失败啊? 为什么我改不了中原消费金融的手机号啊? 在中原消 费金 融借 了笔钱,现在换手 机号了要怎么调 整? 中原消费金融账户绑定的手机号不打算用了,该怎么更改绑定的手机号? 我之前注册中原消费金融的手机号不用了,怎么换绑啊? 什么信用卡能刷境外 什么信用卡可以在国外刷 2021年消防宣传日主题口号 strait和channal的区别? ...火车站可以坐动车去武汉? 请各位给个 南京到武汉 动车时刻表吧。我... 南京到武汉高铁几小时(南京到武汉) 梦见挂水出血不止 梦见挂水出血 认识垂体瘤 尿检查出有潜血3+>200,可能是什么原因引起,或者得了哪些病啊?_百度知 ... 有创意的汽车保养店名有哪些 去文武荷田景区毕业旅行,应该如何制定旅行计划? 在广东读通信网络管理专业可以去哪些学校 广东省电子信息技工学校办学特色 广东省电子信息技工学校(地址:白云区江高镇夏花路485号)到沙河路做什么... 马路里面划线停车一般可以停放多久 ...14岁的妈妈和一公升的眼泪,纠结的我蛋都快碎了!!! 日剧 我不能恋爱的理由 片尾曲是谁唱的 求GBA-《蜡笔小新:呼唤传说 怪物之都》下载 被蚂蚁咬伤擦什么药膏 港式火腿西多士做法大全 火腿西多士操作图解 ...出第一颗牙开始,新手父母该如何做好宝宝的口腔清洁卫生?_百度... 宝宝长乳牙需要注意什么 乳牙护理护牙方法 我发现宝宝乳牙都长出来了,2岁 8 个月大的宝宝乳牙长全后要注意什么... 兰陵王是什么朝代的 兰陵王叫什么名字 离职了,还能和以前同事联系吗?如果把她们都微信删除了,再见面会不会... 一离职前同事朋友圈基本上都看不到内容了,能不能这个人跟前同事关系不好... 人参果为什么不能一起吃 DNF晚上12点以后不会交易上限吗? 哪里可以看奔跑吧兄弟2014 电视右下角有一个小屏幕怎么去掉? 创维电视右下角小屏怎么关 仿写生活可以是陶渊明那般。 股票都有什么费用 谁能帮我设计一张黑发蓝眸的动漫美少女图(不要黑岩) 您知道婴儿润肤油哪个牌子好吗 梦见自己向已经分手过的男朋友抱着求助他救我,但他对我的态度是冷漠代表... 国际事务与国际关系专业课程及就业方向解读 请问广州东站在那个位置用什么交通工具最好 从广州市区到顺德大良怎么走啊 哪个交通工具会方便 ...公积金代的款,后来结婚了我的公积金能有办法取出来还房贷吗... 在国外想打官司,能否从国内找律师? 打开word文档的时候反复报错 无法初始化 visual basic环境 仙灵世界游戏攻略_仙灵世界新手攻略 全3D回合制手游《仙灵世界》极度评测 野球帝到底几个人啊? 求两部bl漫画,一本是有个人物穿军装,玩鞭子。发型有点像D伯爵,但是两 ... 求一个bl漫画,有个身份好像很高贵的男孩子和自家的警卫?演了一场戏... 求找一个BL漫画名字谢谢我实在新新漫画里看到的现在找不到了!_百度知... 带队伍:Hold住中基层管理者目录 带队伍:中基层管理者领导力法则内容简介 带队伍目录 带队伍:中基层管理者战斗力法则图书目录 matlab一段ode45程序急求注释!! 跟男朋友交往半年了,我们是异地的,一个月见两三次面,都是他来找我_百 ... ...称为济南的三大名胜,其中大明湖上有一副对联描绘了济南与众不同... 大明湖上有一副对联描绘出了济南与众不同 什么什么这副对联描绘了济南大明湖与众不同的美丽景色 其中大明湖上有一副对联描绘了济南与众不 古化石有哪些 华为蓝牙怎么传文件给别人 想买笔记本屏幕大点最好是15寸以上的,屏幕越大越好,主要是看电影玩游戏... 莲花打锡手工工艺历史传承 锡匠的锡器在现代的特殊用途 下面松了能自己恢复吗 为什么混血儿都很漂亮 通常来说是不是所有的混血儿都长得很漂亮? 战争艺术赤潮自走棋职业连携效果汇总 李清照有那些词求大神帮助 “香篆清风褭”出自哪一首诗词?求大神帮助 “天风吹灩黄花酒”出自哪一首诗词?求大神帮助 通城学典·专项冠军:初中英语语法训练内容简介 通城学典·专项冠军:初中英语语法训练图书信息 通城学典·非常课课通:英语图书信息 我把女同学的杯子打破了 她现在心情很不好,我想买一个一模一样的给她... 我想给一个人送礼让他给我办事但是一直找不到机会让他来怎么办?_百度... 武昌传销点的详细地址? 财政部为什么是月老 或许月老掉线儿爱由财神来管是什么歌-月老掉线歌曲介绍分享 求一个lp仿传奇单机版v3.05版的修改器下载地址! 推荐几部好看点的都市言情小说, 比如:《和空姐同居的日子》_百度...
声明声明:本网页内容为用户发布,旨在传播知识,不代表本网认同其观点,若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。E-MAIL:11247931@qq.com