谁提出了相对论(谁提出了广义相对论)

大家好，这是小波读书。今天继续分享新锐的科学科普书籍《宇宙的琴弦》。我们分享了这本书的第一部分，物理学的两大支柱:相对论和量子力学。但遗憾的是，他们都不能很好地解释世界，因为他们可以分别在大尺度和小尺度上解释世界的规律，但他们都有不同的统一规律。这时，作者的“超弦理论”出现了。超弦理论能否更好地解释世界？今天，我们继续分享这本书的内容。今天，我们从爱因斯坦的相对论开始。

今天的内容主要阐述爱因斯坦的狭义相对论，时间原理，空和光。由于内容过于抽象，书中还列举了大量的思想实验进行验证和解释。在这里，我选取了一些实验和结论，给大家讲一讲。

爱因斯坦的狭义相对论指出空和时间不是绝对的，构成狭义相对论基础的两个简单原理:

1:一个与光的性质有关，即光速不变，光速为10.8亿km/h；

2.另一个比较抽象的是相对性原理，即运动是相对的。这个原则基于一个简单的事实:无论我们讨论速度还是方向，我们都必须指定测量者。是相对论的精髓。

思想实验

假设在浩瀚的宇宙中，乔治在黑暗空空旷空的房间里游荡。从他的角度来看，他是完全静止的。在远处，他看到另一个同样漂浮在宇宙中的人，格雷西，向他飘来。他走过时，他们互相挥手致意。然后格雷西消失在漆黑的夜晚空。如果从格雷西的角度来看这个故事，也可以解释为格雷西自己感觉静止了，远处的乔治向她飘来，然后挥挥手，消失在夜色中空。这两个故事讲述了同样的事情。两个人都感觉到了自己的静止。这就是相对性原理的精髓:运动是相对的。

在狭义相对论中，不仅运动是相对的，时间和空之间的结构也紧密依赖于观察者和被观察者之间的相对运动。运动物体的进化会变慢，运动物体会在时间上感觉变慢，它在运动方向上的长度也会变短。

在爱因斯坦的狭义相对论中，物体的运动大部分是在时间中度过的，而不是在空中。在我们一般的认知里，我们都是在空房间里度过的。我们坐在沙发上看电视，在街上散步。我们生活在一个三维空的房间里，大家都很容易理解。但是爱因斯坦把我们的时间当成了宇宙的第四维，我们实际上生活在一个包括时间维度在内的四维宇宙中。比如我们约朋友在某个地方见面，不仅会确定双方的三维空房间(也就是在哪里)，还会约好时间，比如下午4点见面。

在这里，爱因斯坦统一了时间和空的概念。我们前面提到过，当一个物体相对于我们空运动时，它的时间也会变慢。同样，在时间的维度上，当一个物体相对于时间运动时，它在时间上的运动速度也变慢了。

宇宙万物在时间和空之间总是以恒定的速度(光速)运动，我们三维空和一维时间所加的速度就是光速。但是我们日常生活中物体运动的速度远低于光速，所以我们感受不到相对效应。这个你怎么解释？

增加一个物体(相对于我们)是静止的。也就是说，它在空空间中是静止的，所以相对于我们来说，这些物体在空空间中的运动速度是0，所以我们在时间维度中的速度和这些物体的速度是一样的，所以我们会以和它们一样的速度变老。但是另一边。如果一个物体相对于我们在运动，比如一辆汽车从我们身边经过，那么这个物体运动的转移就意味着它的运动速度在空之间大于0，所以在时间上它会小于光速，因为它的一部分运动转移到空。也就是当一个物体在空之间运动时，它的时间会变慢。

这样，当物体以光速in 空运动时，那么应该静止的就是时间，即时间的速度为0。那么，如果一个物体的运动速度超过光速，我们能回到过去吗？不幸的是，没有任何物体的运动速度能超过光速。这是为什么呢？

质能等效理论是爱因斯坦狭义相对论最重要的推论，即著名的方程E = MC，其中E是能量，M是质量，C是光速；也就是说，所有物质都隐藏着质量乘以光速平方的能量，这可以解释为什么物体的运动速度不能超过光速。

静止物体的所有能量都包含在其静止质量中。一旦运动，就会产生动能。由于质量和能量相等，运动中的能量要加到质量上，即运动物体的质量会增加。当物体的移动速度远低于光速时，增加的质量最小。比如速度达到光速的0.1，质量只增加0.5%。但是当速度接近光速时，增加的质量是显著的。例如，当速度达到光速的0.9时，它的质量增加了一倍多。此时物体需要更多的能量继续加速。当速度接近光速时，质量随着速度的增加而线性上升。当速度无限接近光速时，质量趋于无穷大，这就需要无穷的能量。所以任何物体都不可能以光速运动，只有质量为零的粒子才能以光速运动，比如光子。

好了，我们来总结一下以上内容。

1:狭义相对论中，运动是相对的，时间和空也是相对的。

2:我们生活在一个四维空空间，在时间中以光速空旅行。

3:光速是恒定的，没有任何物体的运动速度能超过光速。

相对论

爱因斯坦的狭义相对论解释了时间，空和光的本质，解释了万物的速度极限是光速，但这又引出了另一个问题:以光速作为物体运动极限的概念与牛顿在17世纪末提出的引力理论是不相容的，因为引力可以在瞬间直接在两颗大质量恒星之间传播。换句话说，引力的速度应该超过光速。经过多年的研究，爱因斯坦提出了广义相对论。在这个理论中，他再次革命了我们对空时间的概念，他证明了它们是卷曲的，引力就是卷曲的波。

牛顿于1642年出生在英国林肯郡。毫无疑问，他是一个科学天才。他对宇宙有许多发现，其中最著名的是万有引力定律。今天我们知道了，是地球的引力让我们可以稳稳地站在地球上，而不会飘在天上空。这么简单的常识，300多年前没人知道苹果会掉下来的原理和行星绕太阳转的原理是一样的。

牛顿认为两个物体之间的引力取决于两个因素:组成每个物体的物质总量和物体之间的距离。物体质量越大，引力越大，反之亦然。并给出了精确计算引力的方程，称之为引力定律。直到20世纪初，万有引力定律才被公认为颠扑不破的真理。

但爱因斯坦的狭义相对论提出，光速是宇宙万物的最大速度。但是根据万有引力定律，重力和两个物体之间的距离是有关系的。想象一下，太阳突然爆炸后，1.5亿公里长的地球会立即脱离太阳的轨道，但光从太阳到地球需要8分钟，即引力速度超过光速，这显然与爱因斯坦的狭义相对论相矛盾。

当牛顿提出万有引力时，他没有解释万有引力是什么，也没有解释它是如何工作的。两个物体相隔亿万英里。他们为什么会有关系？

1907年的一天，爱因斯坦坐在瑞士的一间办公室里。经过曲折的思考，他终于明白了这个问题的答案。狭义相对论通过相对论原理确立了不同观察者的观点是平等的。对于所有匀速运动的观察者来说，物理定律都是一样的。但是那些加速运动的人呢？爱因斯坦利用空和时间之间的弯曲，发现加速度和引力是联系在一起的。让我们看看他是怎么做的。

爱因斯坦首先通过一系列实验证明空在所有加速度运动中都是弯曲的，时间也是卷曲的。而爱因斯坦发现引力其实就是时间和空之间的弯曲。这是广义相对论的精髓。

你什么意思？当没有物体或能量时，在二维平面上空之间的空间应该是平坦的。但是在这个二维平面上，如果有一个质量非常大的物体，这个物体会让这个平面凹进去，类似于球掉进网里。地球绕着太阳转，好像有一根绳子把地球和太阳连在一起。实际上地球参与了空之间太阳会下陷的轨道。我们称这种现象为重力作用。

所以导致地球和太阳之间引力的神秘力量就是太阳的存在，导致空之间的弯曲。所以爱因斯坦的广义相对论结合了空之间的弯曲来解释引力的作用，解释了引力的动力是宇宙的结构。

所以根据这个理论，如果太阳爆炸，我们地球需要8分钟才能知道太阳因引力爆炸的事实。

好了，我们今天讲了爱因斯坦的广义相对论和狭义相对论，今天就到这里。如果你喜欢我的文章，请关注“小播读书”或者分享给你的朋友。谢谢你。

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