爱因斯坦创建狭义相对论的思想发展

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爱因斯坦相对论的发明过程

爱因斯坦相对论的发明过程一、前言爱因斯坦相对论是现代物理学的重要理论之一，它对于人类认识宇宙和自然界的本质有着深远的影响。

本文将从爱因斯坦相对论的背景、发展历程、基本原理等方面进行详细介绍，希望能够让读者更加深入地了解这一伟大的科学成果。

二、背景19世纪末20世纪初，物理学经历了一场革命性的变革。

在这个时期，人们已经发现了电磁波和光速度不变性这两个重要事实。

然而，当时的物理学家们认为光速度是绝对不变的，即无论在任何参照系中，光速都是恒定不变的。

这种观点被称为“众所周知”的牛顿力学观点。

然而，在19世纪末20世纪初期间，一些实验结果却开始挑战这种观点。

例如1901年，美国物理学家麦克尔逊和莫雷进行了一个著名的实验：他们利用干涉仪测量了光在不同方向上传播时所需时间，并试图通过比较这些时间来检验光速是否是恒定不变的。

实验结果却令人意外：无论干涉仪在何处，光速度都是相同的。

这个结果在当时引起了轰动，因为它表明了光速度的恒定不变性。

三、发展历程1. 爱因斯坦的思考在这个时期，爱因斯坦开始对这个问题进行思考。

他认为，如果光速度确实是恒定不变的，那么就必须假设时间和空间是相对的，并且取决于观察者的参照系。

这种观点与牛顿力学相反，因为牛顿力学认为时间和空间是绝对的，并且独立于观察者。

2. 爱因斯坦的论文1905年，爱因斯坦在一篇名为《关于电动力学基础上一个新观点之建立》的论文中提出了自己的理论。

他认为，在所有参照系中，光速度都是相同的，并且时间和空间是相对的，并取决于观察者。

这个理论被称为“狭义相对论”。

3. 实验验证随着科技水平的不断提高，人们开始能够通过实验来验证这个理论。

例如，以后的实验表明，当物体的速度接近光速时，时间会变慢，并且物体的长度会变短。

这些结果都与爱因斯坦在他的论文中所提出的理论相符。

四、基本原理1. 光速不变原理根据相对论，光速是恒定不变的，并且在所有参照系中都是相同的。

这个原理是相对论最基本的原理之一。

狭义相对论的建立过程

狭义相对论的建立过程1. 引言：天才的闪光好吧，朋友们，今天我们来聊聊一个不太简单但又超级酷的事情——狭义相对论的建立过程。

要知道，这可是科学史上的一次大轰动，就像是把整个宇宙都重新洗牌了一样。

想象一下，牛顿的经典物理就像是一个稳稳当当的老爷爷，而爱因斯坦呢，简直就是一个打破规则的年轻小伙，带着一股子“我就要不一样”的劲头。

他那张标志性的卷发，加上他那双闪闪发亮的眼睛，总让人觉得他似乎随时都能从脑子里冒出一些惊天动地的理论。

今天我们就来看看，这位老兄是怎么把相对论这一“炸弹”给引爆的。

1.1 早期的灵感狭义相对论的故事要从1905年说起。

那年，爱因斯坦还是个刚刚获得博士学位的小伙子，正想着要给世界留个名。

这时候，他有了一个特别牛的想法，那就是光速是恒定的，不管你在什么情况下，光速都是那样的快！这可不是个小事儿，因为之前大家都觉得光速可能会因为观察者的不同而有所变化。

想想看，这就好比你和朋友一起跑步，你觉得自己跑得飞快，但朋友却在旁边悠闲地散步，结果你却都没注意到。

这样一来，爱因斯坦的理论一下子就打破了旧的观念，让所有人都瞠目结舌。

1.2 理论的突破接下来，爱因斯坦又提出了一个重要的概念，那就是“时间和空间是相对的”。

哦哟，这可真是个天大的事儿！他用一个简单的例子来解释：想象一下，你在火车上，火车开得飞快，窗外的景色一闪而过，这时候你的手表和旁边小朋友的手表，竟然会走得不一样！这就像是两条鱼游泳，虽然都是在水里，但游得快慢却可以完全不同。

这样的比喻一下子让人们明白了时间并不是绝对的，换句话说，宇宙的法则就像是一根弹性十足的橡皮筋，可以随时拉伸和压缩。

2. 反响与接受2.1 科学界的震动爱因斯坦的这些理论在科学界引起了轩然大波！有些人简直不敢相信，觉得他这是在做梦，甚至有人说他是“疯子”。

不过，随着越来越多的实验结果出现，大家渐渐意识到，哦，原来这小子说的是真的！就像开盲盒，刚开始大家都以为里面是个破玩意儿，但打开一看，竟然是个超值的宝贝。

爱因斯坦的狭义相对论基本内容

3、真空中的光速根据麦克斯韦的电磁理论，光速“c” 应为一常数，与牛顿力学的速度叠加法则相矛盾。 4、物理学家面临的选择要么对牛顿力学做一些顾此失彼的解释，修修补补，要么彻底抛弃，建立新的理论。
第一节爱因斯坦狭义相对论
一、走在爱因斯坦前面的人人名贡献麦克斯韦创建电磁理论赫兹修改麦克斯韦方程 1887年提出佛格特变换，佛格特
他阅读了许多著作发现，所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究，爱因斯坦发现，除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外，以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。于是他想到：绝对参照系是必要的吗？电磁场一定要有荷载物吗？当时的物理学家一般都相信以太，也就是相信存在着绝对参照系，这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。19世纪末，马赫在所著的《发展中的力学》中，批判了牛顿的绝对时空观，这给爱因斯坦留下了深刻的印象。
第八章相对论的建立和发展
相对论是现代物理学的重要基石。它的建立是20世纪自然科学最伟大的发现之一，对物理学、天文学、哲学思想有深远的影响。
相对论是科学技术发展到一定阶段的必然产物，是电磁理论合乎逻辑的继续和发展，是物理学各个分支又一次综合的结果。
相对论好象是：“光彩夺目的火箭，它在黑暗的夜空，突然划出一道道十分强烈的光辉，照亮了广阔的未知领域。” ——德布罗意
他的狭义相对论认为“在互相作直线----非加速运动的所有参考系中，自然规律是同样有效的。 ” 它的意思就是：你站在两个互相做直线运动的---非加速的参考系中，你看到的物理现象是相同的。------相对性原理。
他的相对论，把所谓作为光波载体的以太，从物理学世界中清除出去了。
“无以太物理学”乃是爱因斯坦思想的成果。

相对论(special relativity)——爱因斯坦

爱因斯坦生平简介
• 啊尔伯特· 爱因斯坦犹太人，于1879 年诞生于德国，1895年迁居瑞士。小时候的他并不显得才华出众，中学没有毕业就退了学，16岁自学掌握微积分，曾在瑞士的苏黎世的啊劳州立中学补习过功课。世界十大杰出物理学家之一，现代物理学的开创者、集大成者和奠基人。作为 20世纪犹太裔理论物理学家，爱因斯坦创立了相对论——现代物理学的两大支柱之一（另一个是量子力学），其质能方程E = mc2 著称于世，并因为“对理论物理的贡献，特别是发现了光电效应”的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。1955 年4月18日，爱因斯坦因病逝世。
狭义相对论的本质
• 狭义相对论导致了对空间和时间的物理概念的清楚认识，并且由此认识到运动着的量杆和时钟的行为。它在原则上取消了绝对同时性概念，从而也取消了牛顿所理解的那个即时超距概念。它指出，在处理同光速相比不是小到可忽略的运动时，运动定律必须加以怎样的修改。它导致了麦克斯韦电磁场方程的形式上的澄清；特别是导致了对电场和磁场本质上的统一性的理解。它把动能守恒和能量守恒这两条定律统一成一条定律，并且指出了质量同能量的等效性。从形式的观点来看，狭义相对论的成就可以表征如下：它一般的指出了普适常数c（光速）在自然规律中所起的作用，并且表明以时间作为一方，空间坐标作为另一方，两者进入自然规律的形式之间存在着密切的联系。
相对论（special relativity）——爱因斯坦
——12物理一班柳菊荟
相对论概述
相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一。包括了狭义相对论和广义相对论两部间统一性和相对性，建立了新的时空观。广义相对论把相对论原理推广到非惯性参考系和弯曲空间，从而建立了新的的引力理论，在相对论建立过程中爱因斯坦起了主要作用。

狭义相对论创始

狭义相对论是由爱因斯坦于 1905 年创立的一种物理学理论，它描述了高速运动物体的运动规律和时空结构。

在狭义相对论中，爱因斯坦提出了两个基本假设：相对性原理和光速不变原理。

相对性原理指出，物理规律在所有惯性参考系中都是相同的，即物理学定律的形式在不同的惯性参考系中是不变的。

光速不变原理则表明，真空中的光速在任何惯性参考系中都是恒定不变的，与观察者的运动状态无关。

基于这两个假设，狭义相对论推导出了一系列奇特的结论，如时间膨胀、长度收缩、质能关系式（E=mc²）等。

这些结论颠覆了牛顿力学中的绝对时间和空间观念，揭示了时空的相对性和统一性。

狭义相对论的创立不仅深刻地改变了人们对自然界的认识，也为现代物理学的发展奠定了基础。

它不仅在理论物理中得到了广泛应用，如高能物理、宇宙学等领域，而且在现代科技中也有重要的应用，如全球定位系统（GPS）等。

爱因斯坦的狭义相对论是 20 世纪物理学的一项重大成就，它不仅推动了物理学的发展，也对人类认识自然界的方式产生了深远的影响。

爱因斯坦发现“相对论

爱因斯坦发现“相对论有些读者对这个问题感兴趣，他们想知道爱因斯坦是怎么发现相对论的，是用实验的方法慢慢验证推理出来的，还是直接用数学方法和物理思想推出来的。

爱因斯坦是怎么想到要去创立相对论的呢，有哪些时代背景和机缘巧合，为什么同时代那么多权威的物理学家都没有办到，他一个毕业工作没几年的小毛头是怎么办到的？等等等等……这是个好问题，不过如果真的想要把这个搞清楚，那没个万把字肯定是说不清楚的，真的想搞清楚这些背景和细节，可以去看看《爱因斯坦传》的前部分，我这只做一个简单的介绍。

先直接回答你的问题：当然是数学方法+物理思想推出来的，跟实验方法几乎没关系。

相对论创立初期整个理论体系就非常完善了，但是压根没人相信他，为什么？就是因为没有实验验证，直到爱丁顿在1919年观测到了和广义相对论相符的日食现象，爱因斯坦和相对论才开始慢慢被大家接受，而爱因斯坦提出狭义相对论的那一年是1905年，足足过去了14年。

跟迈克尔逊-莫雷实验无关很多人和教科书喜欢把迈克尔逊-莫雷实验当作是相对论创立的背景，这种看法虽然貌似很“科学”（一个人从不符合常理的实验里开始研究，然后发现新的理论），但是却不符合事实。

爱因斯坦在1954年给达文波特的信里写到：“我本人是思想发展中，迈克尔逊-莫雷实验并未引起很大的反响。

我甚至不记得，我在写关于这个问题的第一篇论文（1905年狭义相对论的那篇）的时候，我究竟是否知道它。

对此的解释是：根据一般的理由，我坚信绝对运动是不存在的，而我所考虑的问题仅仅是这种情况如何能够同电动力学的知识协调起来。

”爱因斯坦在很多场合表达过类似的观点。

不论是从爱因斯坦的思想发展和论文内容来看，还是就他的人品和为人来看，他的话都是可信的。

真正一直追着迈克尔逊-莫雷实验穷追猛打，试图解决其他实验所提出的疑难的是洛伦兹这些当时的大牛。

而1905年那会儿，爱因斯坦还只是一个名不见经传的瑞士专利局职员，他既没有处在科学的中心，又和科学名人没有任何来往，所以洛伦兹1895年后的论文爱因斯坦是不可能看到的，因为这些论文是用荷兰文在荷兰的杂志上发表的，德国皇家图书馆只有一本，而且只允许借阅一天。

爱因斯坦与相对论

爱因斯坦与相对论黄烨关于光的性质，还有很多谜，直到现在也无法用科学解释。

光是怎样产生的？在空间如何传播？光怎样从物质出现？光是什么，是物质、振动、还是纯能？颜色是否为光必不可少？对于这许许多多的问题，科学已经作出了部分解释，但归根结底，这些问题尚未解答。

不过，20世纪初，在人们了解光、研究光的过程中，带来了物理学的两场革命，这就是相对论和量子论。

为建立这两个理论体系，许多科学家都作出了重要贡献，他们都是一些杰出的物理学大师，其中最为突出的是爱因斯坦。

爱因斯坦的学生时代艾伯特·爱因斯坦于1879年3月14日在德国小城乌尔姆出生，他的父母都是犹太人。

爱因斯坦有一个幸福的童年，他的父亲是位平静、温顺的好心人，爱好文学和数学。

他的母亲个性较强，喜爱音乐，并影响了爱因斯坦，爱因斯坦从六岁起学小提琴，从此小提琴成为他的终生伴侣。

爱因斯坦的父母对他有着良好的影响和家庭教育，家中弥漫着自由的精神和祥和的气氛。

和牛顿一样，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，到了四岁多还不会说话，家里人甚至担心他是个低能儿。

六岁时他进入了国民学校，是一个十分沉静的孩子，喜欢玩一些需要耐心和坚韧的游戏，例如用纸片搭房子。

1888年进入了中学后，学业也不突出，除了数学很好以外，其他功课都不怎么样，尤其是拉丁文和希腊文，他对古典语言毫无兴趣。

当时的德国学校必须接受宗教教育，开始时爱因斯坦非常认真，但当他读了通俗的科学书籍后，认识到宗教里有许多故事是不真实的。

12岁时他放弃了对宗教的信仰，并对所有权威和社会环境中的信念产生了怀疑，并发展成一种自由的思想。

爱因斯坦发现周围有一个巨大的自然世界，它离开人类独立存在，就象一个永恒的谜。

他看到，许多他非常尊敬和钦佩的人在专心从事这项事业时，找到了内心的自由和安宁。

于是，少年时代的爱因斯坦就选择了科学事业，希望掌握这个自然世界的奥秘，而一旦选择了这一道路，就坚持不懈地走了下去，从来没有后悔过。

爱因斯坦狭义相对论时间

爱因斯坦狭义相对论时间
爱因斯坦的狭义相对论是近代物理学的基础理论之一，诞生于1905年。

它解决了几百年来科学家一直争论不休的物理学问题，他们发现，相对论在新西兰学家提出之后，就有了深刻的影响，改变了科学家对运动和时间的看法。

以前，人们认为，时间和空间是绝对的，从宇宙大爆炸开始，时间开始流动，并且与物体平等。

但是，随着科学技术的发展，科学家们发现，时间是相对的，而且感觉的速度也不一样。

爱因斯坦的狭义相对论首先是由他提出的，它说，空间和时间是一体的，任何系统都有其自己的时间，而且不同的系统的时间流动的速度也不一样，这就是所谓的时间“相对性”。

爱因斯坦的狭义相对论开创了一条新的通往认识宇宙的道路，它改变了人们对宇宙的看法，还深刻影响了宇宙和空间时间的观测方式，使科学家能够更深入地探索宇宙，发现了宇宙本身的许多秘密。

例如，在狭义相对论的框架内，科学家发现，由于时间的流动特性，物体在非常靠近时偶变星的环境中，特别是在黑洞中，会出现一种叫做“时间行走”的景象，就是时间和空间会发生变形，让由这种景象出现的物体，能够向过去或未来时间移动，这也被称为“超光速”。

这也意味着，在爱因斯坦狭义相对论框架下，时间和空间可以发生变形，这种变形可能会影响物体的运动，也可能影响物体的存在。

最后，爱因斯坦的狭义相对论为我们提供了一种基本的看待时间的方式，科学家们发现，时间是相对的而非绝对的，也是空间的一部分，并且它们可能会发生变形，并在这种变形的过程中，影响物体的运动和存在。

经过几百年的发展，狭义相对论已经成为宇宙观测和理解的基石，它不仅解释了物体的运动，还改变了人们对时间和空间的看法，并且被视为一种新的物理学理论，从而使我们更好地理解宇宙，并追求物理学的进步。

狭义相对论的诞生

狭义相对论的诞生1905年9月，阿尔伯特·爱因斯坦在德国权威性的《物理学杂志》上发表了题为“论动体的电动力学”的划时代论文，这篇把哲学的深奥、物理学的直观和数学的技艺令人惊叹地结合在一起的伟大杰作，被人们称之为狭义相对论，正是它全面地拉开了现代物理学革命的序幕。

狭义相对论使力学和电动力学相互协调，并对时间、空间和运动等传统的基本概念进行了新的认识，它把动量守恒定律和能量守恒定律联系起来，揭示了质量和能量的统一。

狭义相对论是现代物理学和科学技术的重要理论基础之一，它不仅大大推动了自然科学和技术的发展，而且在哲学世界观方面具有非常重大的意义。

1、马赫对牛顿绝对时空观的批判最早提出运动的相对性问题的是近代科学之父伽利略。

在中世纪的欧洲，托勒密的地球中心说长期以来占据着统治地位。

而伽利略则拥护哥白尼的太阳中心说。

当时的学者们强烈反对伽利略关于“地球在运动”的观点，其理由如下：（1）我们感觉不到地球在运动。

（2）如果地球既有公转也有自转，那么地球上的物体岂不是都会被向后抛吗？（3）如果地球在自西向东自转的话，那么从高处由静止落下的石头，将不会落到正下方，而必然会落到偏西的位置。

对于这些批评，伽利略分别进行了如下反驳：第一，我们感觉不到地球在运动，与我们乘坐以匀速运动的船时感觉不到船在运动是一样的。

这种想法与相对性原理以及作为相对论的基础的惯性系的概念相联系。

第二点和第三点，因为地球上的物体与地球一起运动着，下落的石头在水平方向与地球以同样的速度运动，所以仍然会落到正下方，这个观点与惯性定律相联系。

惯性定律可以表述为：“如果物体完全不受外力作用，它将保持匀速直线运动状态（静止的物体将保持静止）。

”我们把满足惯性定律成立的条件的地方称为惯性系。

理想的惯性系大概是独自漂游在远离星星的宇宙空间的宇宙飞船中的坐标系。

由于相对于这艘宇宙飞船作匀速运动的其他宇宙飞船都是惯性系，所以惯性系还是有无穷多个。

正如伽利略所说，在一切惯性系中，物体遵循相同的运动规律。

狭义相对论的创立

狭义相对论的创立1905年9月，年仅H 十六岁的阿尔伯特·爱因斯坦在德国权威性的《物理学杂志》上发表了划时代的论文——“论动体的电动力学”。

这篇后来被称之为狭义相对论的论文是理性思维的伟大杰作，它把哲学的深奥，物理学的直观和数学的技艺令人惊叹地结合在一起。

它与《物理学杂志》17卷上的爱因斯坦的另外两篇开创性的论文（光量子论文和布朗运动论文）在科学史上谱写出激动人心的篇章，全面地打开了物理学革命的新局面。

狭义相对论获得了巨大的成功。

它使力学和电动力学相互协调，它减少了电动力学中逻辑上互不相关的假设的数目，它对时间，空间等基本概念作了必不可少的方法论分析，它把动量守恒定律和能量守恒定律联系起来，揭示了质量和能量的统一。

它与爱因斯坦1915年创立的广义相对论一起，大大改变了传统的世界观和传统的思维方式，把人们带进了一个奇妙的新世界。

面对科学史上这一重大的事件，人们必然会问：狭义相对论究竟是怎样创立的？被排斥在学术界之外的默默无闻的爱因斯坦为什么会捷足先得？这一伟大的智力搏斗能够给我们哪些认识论和方法论的启示？现在，让我们对世纪之交这一富有戏剧性的历史事件作一番历史的、哲学的考察吧。

狭义相对论的先驱：洛伦兹和彭加勒从19世纪初光的波动说复活以来，物理学家一直对传光煤质以太议论不休，其中一个重要问题是以太和有重物质（特别是地球）之间的关系问题。

其实，早在1727年，英国天文学家布雷德利发现，地球绕太阳公转时，由于速度变化，所观察到的恒星位置也随着变化。

这就是所谓的“光行差”现象。

用光的波动论来解释光行差，只要假定以太相对于太阳静止。

不被地球曳引就行了。

光的波动论的倡导者菲涅耳就持有静止以太说，他在1818年指出，地球是由极为多孔的物质构成的，以太在其中运动几乎不受什么阻碍，可以把地球表面的以太看作是静止的。

斯托克斯认为菲涅耳的理论是建立在一切物体对以太都是透明的基础上，因而是不能容许的。

他于1845年提出，在地球表面，以太与地球有相同的速度，即地球完全曳引以太。

狭义相对论的建立

狭义相对论的诞生狭义相对论是关于时间、空间和物质运动的理论，它是20世纪初以来物理学发展的重大成就之一；它和量子力学一起，构成了现代物理学以及当代高技术发展的基础。

狭义相对论的创立，对人类的时空观、物质观、运动观、因果观和宇宙观，都有重大的影响。

一绝对时空观的困难“运动是时间和空间的本质”。

时间和空间是物质存在的基本形式，物质又存在于运动之中。

所以，一定的运动观总是和一定的时空观相联系的。

17世纪初，牛顿总结了机械运功的三个基本定律和万有引力定律，建立了经典力学理论体系，全部经典力学的出发点是“惯性”和“惯性运动”，“惯性运动”是指物体在不受外力作用时或者“相对静止”，或者做“匀速直线运动”，这就对作为物体运动的“舞台”空间和时间的属性提出了要求，物体的“绝对静止”是以一个相对不变的统一空间为其场所的；而“匀速直线运动”，则要求空间绝对“平直”，时间节奏绝对“均匀”，而且整个宇宙的时间和空间是“等同”的；空间和时间又是独立存在的，他限制和容纳着物体的运动，而不受物体及其运动的影响。

于是，牛顿在他的《原理》中就引入了绝对空间和绝对时间，来决定他的动力学生效的参考系。

“绝对的、真正的和数学的时间在自身流逝着，而且由于其本性而在均匀地、与任何其他外在事物无关的流逝着，它又可以名之为’连续性’；相对的、表观的和通常的时间是连续性的一种可感觉的、外部的、通过运动来进行的量度。

绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的。

相对时间是绝对时间的可动部分或量度，我们的感官通过绝对时间和其他物体的位置而确定了它，并且通常把他当做不动的空间看待…………”可以看出，牛顿是把绝对空间以及对于绝对空间做匀速直线运动的参考系，作为他的运动定律能够成立的参考系。

牛顿的绝对时空观，继承了人们自古以来认为空间和时间是同物质及其运动相互独立而无关的直觉，无论从直观的意义上，还是从牛顿力学运动规律的表述的要求上来说，似乎都是很自然的。

爱因斯坦在创立相对论的过程中

爱因斯坦在创立相对论的过程中1905年，爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后（即《论动体的电动力学》），并没有立即引起很大的反响。

但是德国物理学的权威人士普朗克注意到了他的文章，认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美，正是由于普朗克的推动，相对论很快成为人们研究和讨论的课题，爱因斯坦也受到了学术界的注意。

1912年，爱因斯坦在联邦工业大学当上了教授，1913年，应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。

在此期间，爱因斯坦在考虑将已经建立的相对论推广，对于他来说，有两个问题使他不安。

第一个是引力问题，狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的物理规律是正确的，但是它不能解释引力问题。

牛顿的引力理论是超距的，两个物体之间的引力作用在瞬间传递，即以无穷大的速度传递，这与相对论依据的场的观点和极限的光速冲突。

第二个是非惯性系问题，狭义相对论与以前的物理学规律一样，都只适用于惯性系。

但事实上却很难找到真正的惯性系。

从逻辑上说，一切自然规律不应该局限于惯性系，必须考虑非惯性系。

狭义相对论很难解释所谓的双生子佯谬，该佯谬说的是，有一对孪生兄弟，哥在宇宙飞船上以接近光速的速度做宇宙航行，根据相对论效应，高速运动的时钟变慢，等哥哥回来，弟弟已经变得很老了，因为地球上已经经历了几十年。

而按照相对性原理，飞船相对于地球高速运动，地球相对于飞船也高速运动，弟弟看哥哥变年轻了，哥哥看弟弟也应该年轻了。

这个问题简直没法回答。

实际上，狭义相对论只处理匀速直线运动，而哥哥要回来必须经过一个变速运动过程，这是相对论无法处理的。

正在人们忙于理解相对狭义相对论时，爱因斯坦正在继续完成广义相对论。

1907年，爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》，在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理，此后，爱因斯坦关于等效原理的思想又不断发展。

他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据，提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。

大学物理小论文

对狭义相对论的议论【摘要】：狭义相对论是由爱因斯坦在洛仑兹和庞加莱等人的工作基础上创立的时空理论，是对牛顿时空观的拓展和修正。

爱因斯坦以光速不变原理出发，建立了新的时空观。

进一步，闵科夫斯基为了狭义相对论提供了严格的数学基础，从而将该理论纳入到带有闵科夫斯基度量的四维空间之几何结构中。

【关键词】：爱因斯坦、狭义相对论、时空观一、历史背景牛顿力学是狭义相对论(Special Relativity)在低速情况下的近似。

伽利略变换与电磁学理论的不自洽到19世纪末，以麦克斯韦方程组为核心的经典电磁理论的正确性已被大量实验所证实，但麦克斯韦方程狭义相对论基本原理组在经典力学的伽利略变换下不具有协变性。

而经典力学中的相对性原理则要求一切物理规律在伽利略变换下都具有协变性。

在这样的背景下，才有了狭义相对论。

二、狭义相对论基本思想1.相对性原理：物理定律在所有惯性系中都具有相同的数学形式。

2．光速不变原理：真空中的光速是与惯性系无关的常数。

3．洛仑兹坐标变换（沿z轴方向）：X=γ(x-ut) Y=y Z=z T=γ(t-ux/c^2)4．速度变换：V(x)=(v(x)-u)/(1-v(x)u/c^2)V(y)=v(y)/(γ(1-v(x)u/c^2))V(z)=v(z)/(γ(1-v(x)u/c^2))5．尺缩效应：△L=△l/γ或dL=dl/γ6．钟慢效应：△t=γ△τ或dt=dτ/γ7．光的多普勒效应：ν(a)=sqr((1-β)/(1+β))ν(b)（光源与探测器在一条直线上运动。

）8．动量表达式：P=Mv=γmv,即M=γm9．相对论力学基本方程：F=dP/dt10．质能方程：E=Mc^211．能量动量关系：E^2=(E0)^2+P^2c^2三、诞生和发展过程19世纪末期物理学家汤姆逊在一次国际会议上讲到“物理学大厦已经建成，以后的工作仅仅是内部的装修和粉刷”。

但是，他话锋一转又说：“大厦上空还漂浮着两朵‘乌云’，麦克尔逊－莫雷试验结果和黑体辐射的紫外灾难。

狭义相对论

狭义相对论狭义相对论(Special Relativity)是主要由爱因斯坦创立的时空理论，是对牛顿时空观的改造。

伽利略变换与电磁学理论的不自洽到 19 世纪末，以麦克斯韦方程组为核心的经典电磁理论的正确性已被大量实验所证实，但麦克斯韦方程组在经典力学的伽利略变换下不具有协变性。

而经典力学中的相对性原理则要求一切物理规律在伽利略变换下都具有协变性。

迈克尔孙寻找以太的实验为解决这一矛盾，物理学家提出了“以太假说”，即放弃相对性原理，认为麦克斯韦方程组只对一个绝对参考系（以太）成立。

根据这一假说，由麦克斯韦方程组计算得到的真空光速是相对于绝对参考系（以太）的速度；在相对于“以太”运动的参考系中，光速具有不同的数值。

实验的结果——零结果但斐索实验和迈克耳逊－莫雷实验表明光速与参考系的运动无关。

洛仑兹坐标变换洛仑兹变换是描述狭义相对论空间中各参考系间关系的变换。

它最早由洛仑兹从以太说推出，用以解决经典力学与经典电磁学间的矛盾（即迈克尔孙-莫雷实验的零结果）。

后被爱因斯坦用于狭义相对论。

1632 年，伽利略出版了他的名著《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。

书中那位地动派的“萨尔维阿蒂”对上述问题给了一个彻底的回答。

他说：“把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里，让你们带着几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫，舱内放一只大水碗，其中有几条鱼。

然后，挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里。

船鱼向各个方向随便游动，水滴滴进下面的罐口，你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比另一方向用更多的力。

你双脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都相等。

当你仔细地观察这些事情之后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速，也不忽左忽右地摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化。

你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动。

即使船运动得相当快，你跳向船尾也不会比跳向船头来得远。

狭义相对论的核心——爱因斯坦如何用大脑凭想象做实验

狭义相对论的核心——爱因斯坦如何用大脑凭想象做实验狭义相对论是爱因斯坦在1905年提出的一种物理学理论，它在物理学领域的重要性不言而喻。

这个理论的核心概念是时间和空间的相对性，以及光速的不变性。

然而，爱因斯坦在提出这个理论之前并没有进行具体的实验，而是凭借他自身的思考和想象力来得出这些理论。

爱因斯坦在提出狭义相对论之前，已经对电磁学和光学有了很深入的研究。

他对麦克斯韦方程和光的传播非常熟悉，并且对它们的数学形式有很强的理解。

正是基于这些基础，他开始了他的思考。

在这个过程中，爱因斯坦经常使用大脑凭想象的方式进行实验。

他会设想各种可能的情景，并通过思考它们的物理原理来得出结论。

例如，在狭义相对论中，爱因斯坦提出了光速相对不变的概念。

为了验证这个概念，他开始设想一个列车在两个光源之间来回运动时的情景。

他想象光同样以光速从一个光源发射并返回，而无论列车是以多快的速度运动。

通过思考列车和光的相对运动，爱因斯坦认识到，如果光速相对不变，那么光在列车上的速度就必须等于列车在地面上的速度加上光在地面上的速度。

这个思考过程使他得出了光速相对不变的结论。

在另一个例子中，爱因斯坦在提出时间相对性的思想时，设想了一个处在高速运动飞船中的观察者。

观察者持有一块钟，并且在观察过程中记录下钟的时间。

通过凭想象对观察者和钟的相对运动进行思考，爱因斯坦得出结论，观察者认为钟的时间流逝较慢，这就是时间的相对性。

在这些想象的实验中，爱因斯坦并没有进行具体的物理实验，而是完全依靠自己的思维和想象力。

这一点体现了他作为一个理论物理学家的独特能力和思维方式。

他通过对已有科学知识的深思熟虑和思考，以及对物理概念的直观理解，成功地推导出了狭义相对论的核心概念。

爱因斯坦的这种思考方式在科学史上是非常罕见的。

他不仅在狭义相对论的发展中取得了重要的成就，而且在后来的广义相对论中也是如此。

他通过自身的思考和想象力，为理论物理学的发展开辟了新的道路，并对整个人类的科学认识产生了深远的影响。

爱因斯坦发现相对论的故事

爱因斯坦发现相对论的故事在科学史上，爱因斯坦是一位不可忽视的天才。

他的相对论不仅影响了物理学，而且深远影响了社会科学和哲学。

然而，在这个科学成果背后的故事中，隐藏着一段关于爱因斯坦的追求和坚持的精彩历程。

1905年，爱因斯坦在一家专业期刊上发表了题为“关于电动力学的几点意见”的论文，其中提出了著名的“狭义相对论”。

相对论是一整套关于时空和物质的理论，其中最为突出的是弥补了牛顿力学和电磁学之间的矛盾，并正确描述了光速的不变性。

但是，在当时，没有人能够理解和接受他的观点，甚至被认为是错的。

尽管面对着重重的质疑，爱因斯坦并没有退缩，他花费了近十年的艰辛努力，不断深化和拓展自己的相对论理论。

1921年，他的成果得到了Nobel评审委员会的认可，其中有一项是针对电子光子做出的研究。

这个时候，大学教授和科学家们已开始广泛接受相对论。

与此同时，爱因斯坦的相对论引起了越来越多的关注。

新的实验数据支持他的理论，证明了他预测的物理现象的存在，并揭示了新的问题和现象。

然而，他的相对论并不完美。

二十世纪初，量子理论的发展成果与相对论之间的矛盾逐渐暴露。

爱因斯坦和量子物理学家之间的争论成为了一段有名的历史。

追溯相对论的历史，不难看出，爱因斯坦的思想和做法是其成功的关键。

他不是靠灵感发明理论，而是一步步探索、推导和验证。

在科学研究中，不断的探索和验证是必不可少的。

同时，爱因斯坦也深知，即使是伟大的理论也有其局限性，需要随时调整和完善。

他对相对论的思考，也为科学方法的发展提供了重要的参照和启示。

科学的进步并不是一成不变的，而是在不断修正、更新、和发展中实现。

最后，爱因斯坦的相对论也激发了人们对宏观世界和微观世界的兴趣和探索，推动了现代物理学的发展。

我们有必要认真学习和研究这一世界级的科学成果，不断深入对它的理解，积极探索它背后的深刻意义。

狭义相对论的发展史

狭义相对论的发展史狭义相对论是一门探讨时空结构和物质运动规律的理论，由德国物理学家爱因斯坦于1905年提出并发展起来。

狭义相对论的发展历程可以追溯到19世纪末的电磁学理论。

19世纪末，电磁学理论的发展取得了巨大的成就，麦克斯韦方程组的建立使人们对电磁场的本质有了更深入的认识。

然而，当科学家们试图将电磁学理论与牛顿力学统一时，却遇到了困难。

根据经典力学，光在空气中的速度应该是一个固定值，而根据电磁学理论，光在空气中的速度应该受到空气中电荷的影响。

这一矛盾引发了科学家们对时空结构和物质运动规律的重新思考。

在此背景下，爱因斯坦在1905年提出了狭义相对论。

狭义相对论主要包括两个基本假设：光速不变原理和等效原理。

光速不变原理指出，光在真空中的速度是一个恒定不变的值，与光源的运动状态无关。

等效原理则认为，惯性系中的物理规律在所有惯性系中都成立。

这两个基本假设打破了牛顿力学的观念，改变了人们对时空结构的认识。

根据狭义相对论的基本原理，爱因斯坦推导出了著名的洛伦兹变换，描述了时空坐标系的变换规则。

洛伦兹变换使得时间和空间的测量在不同惯性系中都具有相对性，即观察者的运动状态会影响到时间和空间的测量结果。

这种观念的提出颠覆了牛顿力学中绝对时间和空间的观念，引发了科学界的轰动。

狭义相对论的提出并没有立即得到广泛的认可和应用，科学界对这一新理论持有怀疑态度。

然而，随着实验证据的不断积累，狭义相对论逐渐被证实。

著名的迈克尔逊-莫雷实验以及后来的时间膨胀实验等都提供了对狭义相对论的有力支持。

狭义相对论的发展也催生了许多重要的物理学概念和理论。

爱因斯坦提出了质能关系E=mc²，揭示了质量和能量之间的等价关系。

此外，爱因斯坦还发展了相对论力学，解决了牛顿力学无法解释的一些现象，如光电效应和电子的相对论运动等。

狭义相对论的发展对物理学产生了深远的影响。

它不仅推动了时空结构和物质运动规律的研究，也对现代科技的发展做出了巨大贡献。

相对论发展史

9月
（11月发表）
爱因斯坦生平（Ⅱ）
1909-1914 进入大学工作（苏黎士，布拉格等地）
1914-1933 柏林大学教授，德国物理研究所所长、院士
1915
提出广义相对论（36岁）
1933-1955 美国普林斯顿大学高级研究
所研究员
1955年4月18日逝世
二.狭义相对论
光波是“以太”的弹性振动。以太相对于地球运动吗？光行差现象（1728，1810）：以太相
洛伦兹变换：相对于绝对空间的变换
z ' z ·正确表述“相对性原理”
中，小学时代德国慕尼黑提出地方时间
广义相对论的三个实验验证
以太相对于地球运动吗？
t (t vx / c ) / 1 v / c ' （1887 佛格特，1898 拉摩）
1914-1933 柏林大学教授，德国物理研
2
22
爱因斯坦的新理论
暗能量动力学暗能量广义相对论在宇观尺度失效
0.5% 4% 0.3% 29%
65%
黑洞
r
r 2GM (视界） c 2 r=0奇点
洞外洞内
t 时间空间
r 空间时间
信息疑难
霍金
(S.W.Hawking)
索恩
(Kip.Throne)
普瑞斯基
(John Preskill )
2004年7月21日,霍金 “我输了”
相对论发展史
一. 两朵乌云
1900，开尔文勋爵：物理学的大厦已经建成，未
来的物理学家只需要做些修修补补的工作就行了。但是，明朗的天空还有两朵乌云：一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。
第一朵乌云：黑体辐射

狭义相对论的创立和爱因斯坦的科学思想

狭义相对论的创立和爱因斯坦的科学思想马沁（西南财经大学证券与期货学院金融学）摘要：从迈一莫实验与相对论的创立的关系，对爱因斯坦创立相对论的思想过程及其科学思想等进行了分析说明.1.引言1905年3月，一个26岁的瑞士专利局技术员在德国的《物理年报》登出了论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点}，文中解决了经典物理学无法解释的光电效应；4月，他完成了《分子大小的新测定法；5月，他完成了《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》等两篇关于布朗运动的研究论文6月，他完成论文《论运动物体的电动力学》，创立了狭义相对论。

他就是著名的物理学阿尔伯特.爱因斯坦(Albert. Einstein)。

在这短短的几个月时间，爱因斯坦在科学研究上取得了突破性成就，特别是狭义相对论的创立，改变了牛顿力学的时空观念，创立了一个全新的物理学世界。

100年过去了，爱因斯坦在狭义相对论、广义相对论等方面的成就，在科学史上留下了不朽的丰碑.爱因斯坦的科学思想，以及他对哲学、宗教、教育、和平等问题的独到见解，又使他成为一位思想家，他的许多观念对科学、哲学和社会的发展产生了巨大的影响.鉴于这些影响，了解相对论的创立背景，客观地描述历史，客观地评价爱因斯坦的科学成果和科学思想是极其必要的。

2.“以太凤”的观测实验笛卡儿1644 年发表的《哲学原理》中引用了以太的概念。

1678 年惠更斯把光振动类比于声振动，看成是以太中的弹性振动。

1800 年以后由于波动说的成功，以太说重新抬头。

在波动说的支持者看来光既然是一种波，那么必然存在着光波传播的媒质光以太。

随着电磁学的发展，以太在电磁学中也获得了地位。

麦克斯韦设想用以太的力学运动对电磁现象做出解释。

电磁波以光速传播的预言被证实后，使以太的存在在物理学界获得了广泛的承认。

既然光(电磁波)相对于以太的速度是各向同性的，而且恒等于C，那么人们就可以通过在不同的实验室(如地球)里观察光在不同方向速度的差异，即观测“以太风”以判定实验室相对于静止以太的运动状态，并反过来确定以太的存在。

爱因斯坦

发表狭义相对论时的爱因斯坦
爱因斯坦相对论著作书影
两个基本原理是相对性原理和光速不变原理。
在相对性原理中，爱因斯坦认为时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。光速不变原理则认为光的传播速度在任何条件下都是不变的。
为人类和平进步而斗争
①一战期间：爱因斯坦在一份仅有4 人参加的反战宣言上签字
②一战后，积极致力于恢复各国人民的相互谅解 ③30年代，反对法西斯，呼吁各国人民为和平而斗争 ④二战期间，上书罗斯福，建议抢在德国之前研制原子弹 ⑤致力于防止核战争，领导组织“原子科学家非常委员会”，出刊《原子科学家公报》……
1923年在柏林进行反战示威的爱因斯坦。陪同他的是另外两位著名科学家，法国的朗之万教授和英国的史密斯教授。
我们将此种巨大力量解放的科学家们，对于一切事物都要优先负起责任，必须限制原子能的使用：绝对不能被用来杀害全人类，而要用来增进人类的福祉。 ——《告美国公民书》
长崎上空的蘑菇云
阿尔伯特·爱因斯坦（18791955）是பைடு நூலகம்十世纪最伟大的科学家，现代物理学的开创者和奠基人。
1879年3月14日上午11时30分，爱因斯坦出生在德国乌尔姆市。 1914年，爱因斯坦与哲学家尼古拉共同起草了《告欧洲人民书》，呼吁欧洲科学家竭尽全力，结束第一次世界大战这场人类的大屠杀。 1927年2月，参加国际反帝大同盟，被选为名誉主席。 1933年接受了美国普林斯顿大学的教职。 1955年四月在医院逝世。
1999年12月26日，爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。 2009年10月4日，诺贝尔基金会评选“1921年物理学奖得主爱因斯坦”为诺贝尔奖百余年历史上最受尊崇的3位获奖者之一。