1-5相對論

1.時空論的發展─愛因斯坦的相對論

「相對論」是關於時空和重力的理論，由愛因斯坦創立，依其研究對象的不同可分為「狹義相對論」和「廣義相對論」。相對論提出「同時相對性」、「四維時空」、「彎曲時空」等全新概念。不過近年來，人們對於物理理論的分類有了一種新的認識—即「非古典的＝量子的」，據此，相對論仍然是一種古典的理論。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.質能等價

質能等價，即「 E=mc² 」(能量=E/質量=m/光速常數=c），為能量質量相互關係的理論物理學公式。「E=mc²」這個公式可以說是愛因斯坦的代表作。

(下圖是愛因斯坦紀念郵以及台北101大樓紀念愛因斯坦提出 百周年的字幕)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.狹義相對論

(1)光速不變原理

 光速不變原理是狹義相對論的兩個基礎公設之一，在狹義相對論中，指的是無論在何種慣性參

 照系中觀察，光在真空中的傳播速度相對於該觀測者都是一個常數，不隨光源和觀測者所在參

 考系的相對運動而改變。這個數值是299,792.458 公里/秒(光速)。

(2)相對性原理

 物理定律在任何慣性參考系中具有相同的形式，這就是狹義相對性原理。愛因斯坦把伽利略相

 對性原理從力學領域推廣到包括電磁學在內整個物理學領域─無論靜止系還是運動系空間的

 各向都是平等的，以參考系的實驗物體為原點，一米的距離是相等的，靜止系內的一米與運動

 系的一米相同。靜止系與運動系的空間能夠通過一定的關係轉換也是因為兩者都是空間的一部

 分。空間上的任一點是不動的。空間上一點，通過不同的物體描述可以不同。例如在靜止系中

 運動經過10米遠的地方，在另一運動參考系看來可能就是100米。「10米遠的地方」說的是終

 點，沒說起點。而這個10米與100米表示的是空間上的同一點。正因如此兩者才可互相變換。

 總言─運動系與靜止系是平等的，運動系中的1米與靜止系中的1米相同。

(3)勞倫茲變換

※以太: 或譯乙太，是古希臘哲學家亞里斯多德所設想的一種物質，為五元素之一，認為是地球行經承載光的介質。但近代沒有任何觀測證據表明「以太」存在，因此「以太」理論被科學界拋棄。

 勞倫茲變換是觀測者在不同慣性參照系之間對物理量進行測量時所

 進行的轉換關係，且不同慣性參照系之間的變換關係式與勞侖茲變

 換在數學表達式上是一致的。實際上勞侖茲變換並不取決於光的物

 理性質：最重要的是粒子間的作用的地區性─粒子對另外一粒子的

 影響作用不能任意快地傳遞，而作用傳遞的最高速度必須是所有在

 所有參照系一樣的速度，此最高速度剛好等於真空中光速。按照古

 典力學的時空觀，這個結論應只在「以太」參照系成立；然而根據

 勞倫茲的設想，觀察者相對於以太以一定速度運動時，長度在運動

 方向上發生收縮，抵消了不同方向上由於光速差異。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(上圖:勞倫茲變換示意圖)