时空观对比

比较经典时空观与现代时空观的区别，阐述相对论时空观的主要思想二、时空观

空间是物质得以存在的地方，是物质扩展膨胀的的余地和范围，总之，空间是物质得以存在和变化的必要条件。时间是物质存在和延续的久暂余地和范围，它也是物质存在和变化的必要条件(同时，它们又都是物质存在和变化的表现、形式和量度)。也就是说物质的存在离不开空间和时间。而时空观,就是有关时间和空间的物理性质的认识,时空观同自然科学的发展是密切相关的。

物理学时空观的范围极为广泛，包括对时间和空间的认识；时间与空间的关系；时间与物质的关系；时空的无限性，无限可分性……等等。科学上的重大变革往往伴随着新时空观的产生,因此可以说时空观的变革是科学上大变革的基本标志。从古代的天圆地方到亚里士多德的宇宙中心论，从亚里士多德的宇宙中心论到牛顿的绝对时空观,从牛顿的绝对时空观到爱因斯坦的相对论时空观,每一次时空观的变革都伴随着科学的重大变革,都是对传统的巨大挑战。从而产生了新的理论,推动了社会和科学的进步。

二、经典时空观与现代时空观

在远古人的概念中，大地是平坦的，而天是圆的。亚里士多德否认了种天圆地方的时空观。对宇宙给出了一个统一的解释，主张地球是圆的而且处于宇宙的中心，还提出各星体做完美的圆运动。

以哥白尼—伽利略—牛顿为代表的新科学在时空观上否定了亚里士多德体系中空间位置的意义。在牛顿的经典时空观中,没有宇宙中心的地位。任何时空点都是平等的,对任何时空点来计算,物理规律都是一样的。牛顿的经典时空观把物质的一切运动形式都归结为机械运动,认为物体本身只能做惯性动。静者恒静,动者恒动,即物体或者绝对静止,或者是作匀速直线运动。这就要求有一个与什么东西都无关的统一的时间。这个时间是一种绝对均匀的流

逝“节奏”永远不变。正是按照这样的思想,牛顿提出了绝对空间和绝对时间的概念。用牛顿自己的话来说:“绝对的空间,就基本性而言。是与外界任何事物无关,而永远是相同的和不动的”。他又说“:绝对的,真正的和数学的时间自身在流逝着,而且由于基本性而在均匀地与任何其他外界事物无关地流逝着”。照此看来,牛顿的绝对空间和绝对时间都是物质以外的空架子。

现代时空观即相对论时空观，是把时空和物质运动密切联系起来,进一步揭示了它们之间的依赖关系,把时间和空间紧密联系起来,认为空间和时间总是随着物质形式和运动状态的改变而改变。空间和时间的特性是相对的,是随着物质的运动速度的变化而变化的。并不是永恒不变的。把洛仑滋变换看成是空间、时间本身的变化。在爱因斯坦相对论时空中,根据洛仑滋变换发现当尺子以接近光速运动时会沿运动方向缩短,时钟会变慢。质量会随着速度增大而增大。特别是提出了著名的质能关系式:E=MC^2也就是说质量即能量,能

量即质量,质量是和运动联系在一起的。

简而言之，经典时空观认为时间和空间彼此独立，且不受物质或运动的影响。而相对时空观认为时间和空间相互联系，质量随物体运动状态变化而改变。

三、相对论时空观的主要思想

相对论基本原理是两个基本假设：第一是相对性原理: 一切惯性平等的，不存在绝对静止的“特殊参考系”静止和运动是相对的，一切物理规律（不论是力学的、光学的或电磁学的）在所有的惯性参考系中都相同。第二是光速不变原理: 光在真空中的速度，对于一切惯性参考系来说，都是相同的，它与光源的运动速度无关，也跟观察者或测量仪器的运动速度无关。光速不变原理虽然跟经典时空观是矛盾的，但它作为爱因斯坦的两条基本假设，是建立相对论时空观的基础，现已被科学实验间接证实。

通过两个基本假设，可得到不同惯性系的坐标变换关系式： 从S 系到S`系：

相对论时空观的具体变现：

（1）时钟变慢：设S'系相对S 系沿x 轴以速度v 运动。在S 系中观察者甲看S'系中乙的钟时，乙钟坐标x '保持不变。为此我们用式中的变换关系，有

（2）运动尺变短：而在S 系中的甲必须同时去测尺的端点的坐标之差表示其所测到的尺的长度L ,也就是t 一样。因此要用式中变换式，可写出： 即

（3）质量随速度增大而增大：

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