宇宙时空观和相对论简介.docx

宇宙时空观和相对论简介（上）本文仅介绍相对论背景，影响，科普解释相对论，尽可能通俗易懂，让没有任何理工科背景的知友也会觉得么么哒！同时大概介绍一下，我们人类宇宙时空观是怎么一步一步艰难的走到今天高能预警本文较长，列个提纲，有助读者直接略过不感兴趣的部分，选读想要了解的内容，另外本文不适已经了解相对论，而且想进一步彻底理解相对论的知友阅读！全文中括号内容为弹幕体，略过不影响阅读提纲宇宙时空观的历史发展狭义相对论历史背景------电磁学的发展狭义相对论主要内容狭义相对论主要结论以及历史意义作者寄语相对论分为狭义相对论和广义相对论，分别由爱因斯坦在1905年和1916年发表参照历史事件：第一次世界大战1914年8月—1918年11月,所以说，在第一次世界大战中，我们必须要称赞德意志，它并没有严重阻碍本国科学家和国外科学家的学术交流， 即使是和交战国的科学家交流，比较而言，纳粹德国在二战中的表现就太不尽人意相对论的概念是非常复杂抽象的，即使到了现代，能真能理解相对论的人几乎都在学术界，但是依然不影响它已深入人心，并且彻底的改变了我们人类的宇宙观时空观宇宙时空观的历史发展德谟克利特（前460年-前370年）绝对时空观，是原子的最先提出者，他认为世界是由原子构成的，原子在真空中相互碰撞结合形成我们今天的宇宙亚里士多德(前384～前322),绝对空间，相对时间（这是我们后来人总结的），并且他认为自然界不存在真空欧几里得（前364年-前283年）的几何第五公理， “直线外有且只有一点与已知直线平行” ， 被认为是古希腊人时空观的数学体现 ，关于欧氏几何的五大定律还有很多有意思的事，我今后会在更新的希腊数学史中详细阐述近代时空观是由伽利略和牛顿创立，他们复活了德谟克利特的绝对时空观，并且给了数学定义，从此以后，宇宙就开始用数学来精确表达（定性分析过渡到定量分析），伽利略变换就是伽牛绝对时空观的数学表达：所有的力学定理在一切的惯性系普适（当时特指牛顿三大定律，万有引力）爱因斯坦提出现代宇宙时空观------相对论（后文详细说明，这里不赘述）实际上，自广义相对论发布以后，人类在天文学物理学方面就再也没有类似牛顿三大定律，相对论这样跨世纪的发现，目前仍然没有办法完全解释广义相对论和量子力学的矛盾（后面会介绍）$$$$狭义相对论历史背景------电磁学的发展狭义相对论虽然是宇宙时空观，它的产生背景却不是力学，而是电磁学在1600年的时候，英国科学家吉尔伯特就开始量化研究磁场，当然电磁学的标志性事件是1745年库伦发现库伦定律（哈哈，怎么读起来这么别扭！），伏特1800年发明电池，法拉第1831年发现电磁感应现象在1860年的时候。麦克斯韦提出伟大的麦克斯韦方程，这是一个较复杂偏微分方程，大家就理解成力学中的牛三地位，方程证明了光是一种电磁波，同时麦克斯韦也预言了电磁场的存在(在1891年特斯拉发明改进了现代意义的交流电发电机以前，像库伦，法拉第，麦克斯韦，他们可能根本就没办法想象，几百年以后的人类社会压根离不开电磁学，那么他们穷尽一生去研究当时看来（就像我们现在看引力波一样）没什么卵用的东西，到底有什么意义？其实很简单，就是为了解开未知客观世界的神秘面纱！)电磁学成熟以后，电磁学理论出现了一个问题：电磁学理论不适用伽利略变化在学术界引起轩然大波，物理学家和哲学家争议不断，讨论宇宙是否存在一个绝对的以太参考系（这是对亚里士多德观点的一个复活，认为宇宙中不存在真空，布满了以太，电磁波借助以太作为载体传播）然而1887年时莫雷通过实验证明了“以太”不存在。直到1904年洛伦兹提出洛伦兹变换（我是坚决拥护霍金的观点，尽可能不出现数学公式）这个公式在数学的角度上解决了麦克斯韦方程参照系变换的矛盾，但是洛伦兹并没有正确给出这个变换的物理意义“DUANG ！！！DUANG！！！ DUANG！！！”我的一号男神，男神中的男神，聪明到爆炸而且还留着爆炸头的男神，颜值极高的男神登上历史舞台(看过小爱年轻时候照片的人，都不会怀疑他的颜值，颜值即使正义！！)1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》，完整且近乎完美的解释了电磁学中的矛盾，并且给出了新的时空观------也是就我们现在的时空观（实际上我家小爱那年发布了5篇含金量超高的论文，涉及物理学方方面面。男神V5么么哒）相对论是他发布《论动体的电动力学》后，学术界起的名字《论动体的电动力学》在学术界的地位不亚于伽利略《两种新科学的对话》，牛顿《自然哲学的数学原理》，可以说是一个新时代的开启！$$$$狭义相对论主要内容（没有理工科背景也能看懂）第一：物理学定律在所有惯性参考系中适用这是信仰，是爱因斯坦的信仰，也是整个物理学的信仰第二：光速不变，任何惯性系中，真空中光速不变洛伦兹变换就是光速不变这个物理现象的数学解释光