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广/狭义相对论是什么? 第1页

  

user avatar   jia-qiu-ye 网友的相关建议: 
      

算是给 @偷猫 的回答作有点补充,也算是说一点不同的观点。

要几句话讲清楚实在是太难了..建议题主自行读教材..我只能笼统说下我个人理解上的大致理念..


以下把狭义相对论叫SR (special relativity),广义相对论叫GR(general relativity)。


狭义相对论的主要motivation是:Maxwell方程的协变性很难解释。所谓协变性就是,换一个参考细看,这个方程居然还是对的。所以各个参考系应该地位等价。

高赞答主说原因是MM(迈克尔逊-莫雷)实验,其实我个人认为不太对,根据当时的timeline,爱因斯坦很可能没有非常关注MM实验的结果(事实上是没有很好的渠道拿到实验结果)。而之后Freemann Dyson的演讲里面(我记得陈天权的数学分析附录里面有收录)也认为是研究Maxwell方程促进了狭义相对论。


SR的主要内容是,从光速不变作为基本假设,推导一些同时性和质能相互转化的结果。基本上会一些基本的微积分就能理解。当然如果能够学过微分几何,站在Minkowski Metric来看的话,事情会简单很多,基本上高中/大学物理那些套洛伦兹变换公式的题目都可以画两条直线解决掉。


SR革命性的一点在于,推翻了牛顿时空观下想当然的异地同时概念,告诉大家世界应该是一个协变的 ,并没有一个非常优越的关于时间的foliation.




GR和SR的主要区别在于,不再要求时空是平直的,但是基本上也要求Metric(度规)的index是(1,3)型的。这个时候光速不变/光速是上限可以用timelike/spacelike的geodesic来表述。让metic可以逐点变化让GR从哲学高度就比SR深刻得多。

GR的基本假设是,在没有外力的情况下,物体的轨迹会是geodesic,在平直时空下,geodesic退化为直线,相应表述退化回牛顿第一定律。


GR当然是统一了所有参照系的,事实上从GR之后人们就不再care参照系了,所以你和一个泡在现代理论里比较久的人说统一参照系,他甚至可能意识不到还有参照系这么一回事....

但我觉得GR为统一作的更大的贡献在于GR开启了用内蕴几何量来表述物理的时代,为大统一理清了基本思路。 之后关于弱、电磁、强力的统一理论的思路都是,找一个对称群作为规范群,然后考虑principal bundle。 比方说经典的电磁理论,就可以用U(1)-主丛的曲率复原出来。也是从GR开始,物理和数学的关系开始改变——之前都是根据物理的需要发展一些数学理论,在这之后时常发生数学理论事先造好静待物理理论套用的事情。




  

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