19050630《关于运动物体的电动力学》（狭义相对论）

相对论前的萌芽 光 同时性 狭义相对论基础 广义相对论基础
牛顿运动定律 万有引力定律 狭义相对论 广义相对论 理解相对论

相对论相关常识

在电磁学里，为了要说明超距作用，导致发展出场论，场能够媒介电流与电荷之间隔着自由空间彼此施加于对方的相互作用。根据场论，电荷在四周生成电场，其它电荷会感受到电场的作用力，这就是两个带电粒子彼此之间库仑相互作用的机制。麦克斯韦方程组用电磁场来计算所有电磁相互作用。在麦克斯韦理论里，场的概念被提升至基础角色，场具有自己的实体，在空间拥有动量与能量，超距作用只是电荷与电磁场彼此之间局域相互作用所产生的表观效应。

根据爱因斯坦的狭义相对论，瞬时超距作用违反了信息传递速度的上限。假设两个物体彼此相互作用，其中一个物体突然改变位置，另外一个物体会瞬时感受到影响，即信息传递速度比光速（光波传播于真空的速度）还快，则此现象属于“超距作用”。

相对论性引力理论必须满足一个条件——信息传递速度必须低于光速。从先前高度成功的电动力学案例来看，相对论性引力理论可能需要使用场的概念或者其它类似概念。

爱因斯坦的广义相对论已经对这问题给出解答，引力相互作用是依靠时空几何弯曲的机制来传递。物质促成了时空几何弯曲，并且这效应如同电磁场一样，是以光速传递。由于物质的存在，时空具有非欧几里得性质。在牛顿力学里，空间作用于物体，但物体没有作用于空间。在爱因斯坦相对论里，物质作用于时空几何，使时空几何产生形变，而时空几何也作用于物质，造成引力现象。

20世纪，量子力学对于物理程序是否应该遵守局域论（排除超距作用）这问题给出了崭新的挑战。1935年，爱因斯坦、波多尔斯基和罗森共同提出了爱因斯坦-波多尔斯基-罗森思想实验，后来知名为EPR悖论，可以凸显出局域实在论与量子力学完备性之间的矛盾。大致而言，假设两个粒子相互作用后向相反方向移动，过了一段时间，虽然两个粒子相隔极远，彼此之间不存在任何经典相互作用，但是，若分别测量它们的性质所获得的结果，则可发觉它们的性质非常怪异地相互关联，意味着这其中可能存在某种超距作用。实际而言，量子力学的哥本哈根诠释表明，这是因为波函数坍缩机制，一种违反狭义相对论的超距作用。（详情请参见词条：量子纠缠）

  1. 狭义相对论与广义相对论：狭义相对论只适用于惯性系，它的时空背景是平直的四维时空，而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系，它的时空背景是弯曲的黎曼时空。
  2. 电力学是电力和磁场在真空中传播的运动理论；
  3. “每个惯性系统都有各自不同的“时间”。时间膨胀；
  4. 质量和能量是等价的；
  5. 爱因斯坦的一些思想：空间与时间的相对性；光线的偏折（引力使光线弯曲）；空间的弯曲；E=mc2;(想像比知识更重要)
  6. 电磁场→狭义相对论；引力场→广义相对论；
    7. 质量和能量是同一物体的不同表现。两者从根本上说是可以互换的。“物体的质量是它所含能量的量度。”如果一个物体以辐射的形式发出能量L，那么的的质量就要减少L/V2.(V表示光速，后来也换成了更常用的C，L表示能量，也可以用E表示， E=mc2.为什么一丁点物质如果完全转化成能量就能产生巨大的效力。“也许可以用哪些所含能量极易转化”
  7. 通过狭义相对论，爱因斯坦表明，空间和时间并不具有绝对的存在性，而是构成了一种时空结构。而通过广义相对论，这种时空结构不仅成了物体和事件的一种容器，而且也有自己的动力学，既被其中物体的运动所确定，也可以反过来确定它－就像弹子球或保龄球滚过时，蹦订的结构会发生弯曲一样，反过来，这种蹦订结构的弯曲又会规定滚过的球的路径，使弹子球朝着保龄球运动。
  8. 物理学中出现了一个新概念，这是自牛顿时代以来最重大的发明：场。要想认识到它既不是电荷，也不是粒子，而是对于描述物理现象至关重要的电荷与粒子之间的空间中的场，这是需要极大的科学想象力的。
  9. “尝试用我们有限的手段探寻自然的奥秘，你将会发现，在所有可以认识的规律和联系背后，存在着某种某种微秒的、无形的、莫名的东西。对这种超越了可理解事物的力量的敬畏就是我的宗教。”“宇宙和谐的秘密无法获得，由此产生的绝对谦卑将我与大多数所谓的无神论者区分开来。”
  10. 当西拉德听说铀裂变的消息之后，他意识到可以用铀元素来实现这种具有潜在爆炸威力的链式反应。在大量的铀中建立起原子核的链式反应会成为可能，由此会产生大量的能量和大量像镭一样的新元素。
  11. 核的裂变与聚变；
    重核裂变：原子弹，核电站.
    轻核聚变：氢弹
  12. 物体处于静止状态时，物体也蕴涵着相当可观的静能量。
  13. 相对论是关于时空的理论
    14. 狭义相对论：局限于惯性参考性的理论；
    广义相对论：推广到一般参考系和包括引力场在内的理论；
  14. 参考系与惯性系
    参考系：物理规律需要一定的参考系来描述；
    惯性系：力学基本规律成立的参考系；
  15. 以太说：
    宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质，万物（包括光）相对于该媒质运动。
    问题：
    若以太存在，依据经典力学时空观，不同参考系下，电磁波沿着各个方向传播速度应该不同，而实验事实是，电磁波沿着各个方向传播速度都为光速（C）
    疑问： 以太是否存在，光速是否恒定？
  16. 狭义相对论的基本原理（假设）
    1. 相对性原理
      一切物理定律在所有的惯性系中具有相同的数学形式，即物理定律的协变性；
    2. 光速不变性原理：
      真空中的光速相对于任何惯性系沿任何一方向恒为C，并与光源的运动无关；
  17. 时间膨胀（延缓）
    自然界的很多物理过程可以作为计时：比如分子振动或原子谱线的周期，粒子衰变寿命等
    目前采用的国际基准是：铯-133原子的基态二超精细能级之间的跃迁辐射的周期的9 192 631 770倍的时间定义为1秒;
  18. 长度收缩 目前采用的测量长度的国际基准：光在真空中于1/299 792 458 秒的时间间隔内通过的路径长度，定义为1米
  19. 相对论效应
    注：时间膨胀和长度收缩是一种时空效应，只是时空变换的结果，与真实的物理效应，比如热胀冷缩完全不同
  20. 总能：E=MC2;
  21. 静能：E0=M0C2;
  22. 动能=E-E0;
  23. 相对论中，质量与能量等效，质量守恒即能量守恒，质量的变化意味着能量的变化；
  24. 时间、长度和质量，这是力学中的三个基本量。在牛顿力学中。它们是绝对的、不可变化的量，可是在相对论中，它们都成了和测量人所在的坐标系有关的量。还有，在牛顿力学中，质量是质量，能量是能量，质量守恒，能量守恒，互不相关。而现在E=MC2，两个守恒定律变成了一个质能守恒定律。那么，能不能说，相对论推翻了牛顿力学，牛顿力学过时了呢？不能。因为在低速运动中，钟慢、尺缩、质量增加这些相对论效应都极其微小。在这种情况下，牛顿力学和相对论的结果极其相近，因此牛顿力学仍然在大显身手。从天文学、宇宙航行到机械设计，都在应用牛顿力学。只有当速度大到可以和光速相比拟的时候，才必须抛弃牛顿力学，改用相对论力学。
  25. 同一事件在不同惯性系中的时间坐标、空间 坐标均不相同，而且时间坐标和空间坐标紧密相连；