| 相对论100年 |
| dulq 发表于 2014/7/10 22:35:00 |
| 狭义相对论在现代物理学中的位置
如同牛顿时空理论在经典物理学中的位置。物理学研究的是物质及其运动;物质要在时空中运动。理想化的空无一物的空间称为“真空”。狭义相对论就是一种关于这个“真空”的时空理论。“真空”(其中的参考系是惯性系)是一种特殊情况,因而是“狭义的”或“特殊的”。狭义相对论所描写的平直时空可以比喻成“舞台”;而物质及其运动,就是“演员”在这个“舞台”上进行“表演”。自然界中各种不同物质之间存在四种不同类型的基本相互作用(力):引力、电磁力、弱力、强力。无论是何种物质、何种相互作用,狭义相对论的平直时空都是它们的共同“舞台”;从这种意义上说,狭义相对论是一切物质及其运动的基础,因而是普遍适用的。这就是说,对四种基本相互作用规律的描写都要满足狭义相对论的要求。于是就产生了描写引力规律的广义相对论、描写电磁规律和弱相互作用规律的电弱统一理论以及描写强相互作用的量子色动力学。电弱统一理论和量子色动力学已经获得了大量的粒子物理实验证据;当然,有些重要的预言还有待未来的实验进一步验证。广义相对论作为引力规律的描写,只不过是个“特殊的”物理理论“广义”只是对参考系而言的:除了“局部惯性系”之外,还有加速系、转动系等等非惯性系的广义坐标系)。但是,广义相对论又与其它三种基本理论很不相同:电磁力、弱力和强力并不改变狭义相对论时空的平直性;引力则不然,在它的作用下,物质及其运动使得时空弯曲了;所以,广义相对论是世界上第一个弯曲时空的理论。广义相对论解释了水星等行星轨道近日点的进动,预言了光谱线的引力红移、光线在引力作用下的弯曲、水星反射的雷达回波信号的时间延迟,这些都已被许多实验观测所证实。广义相对论预言的中子星和引力透镜已经在宇宙中被找到、黑洞已有了许多证据、引力波的存在已经在双星系统中有了间接证据。广义相对论的更加重要的成就在于宇宙学:大爆炸宇宙模型预言的宇宙年龄、宇宙微波背景辐射、宇宙原初轻元素丰度等等已经被天文观测所证实。总之,除了狭义相对论的许多预言已经被实验证实(其中最重要的质量一能量关系已在原子弹、氢弹及核能发电中实现)之外,上面所列举的描写四种基本相互作用规律的现代物理学所取得的辉煌成就也充分证明了狭义相对论的正确性。 |
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