1樓：甲鼠子
相對論是關於時空和引力的理論，依其研究物件的不同分為狹義相對論(特殊相對論)和廣義相對論(一般相對論)。
相對論的基本假設是相對性原理，即物理定律與參照系的選擇無關。狹義相對論和廣義相對論的區別是，前者討論的是勻速直線運動的參照系（慣性參照系）之間的物理定律，後者則推廣到具有加速度的參照系中（非慣性系），並在等效原理的假設下，廣泛應用於引力場中。相對論和量子力學是現代物理學的兩大基本支柱。
經典物理學基礎的經典力學，不適用於高速運動的物體和微觀領域。相對論解決了高速運動問題；量子力學解決了微觀亞原子條件下的問題。相對論顛覆了人類對宇宙和自然的「常識性」觀念，提出了「時間和空間的相對性」、「四維時空」、「彎曲空間」等全新的概念。
2樓：匿名使用者
在物理學
發展的早期，人們一直認為光速是無限大的。因此所有的物理學定律從來都沒有考慮過由於光速的問題引起的誤差。
隨著牛頓萬有引力的發現以及望遠鏡的發明，物理學逐漸向宇宙和天體力學方向探索發展，由於相對速度快，距離遠，使光速引起的誤差越來越顯著，人們開始注意到了光速的問題。
但是經典物理學的乙個重要基礎是「絕對性」就是一切物理現象都是絕對的。
速度一直是依賴其他物體的存在而存在的，但是，絕對性的觀念，使人們想找到「絕對速度」，就是相對乙個在宇宙中絕對靜止的物質的運動速度稱為絕對速度，這個絕對靜止的物質叫「以太」。
顯然，如果有了以太的存在，我們就能知道地球以及一切天體在太空中的絕對速度是多少了。
但人們在測量以太時出了問題，不但沒有檢測到以太的存在，反而發現乙個足以使經典物理學崩潰的現象，光速不能與「速度」疊加。在任何慣性系上測量到的光速都是相同的。
這與經典物理學一直以來堅信不移的原理基礎定律「速度疊加原理」完全不符。速度疊加原理是物理學的一大基礎支柱，這個規律竟然是錯的，這使得當時的物理界一片譁然，人們一下失去了主見，不知道物理學該怎麼辦：是推翻速度疊加定律重建所有以此為基礎的定律呢還拒不承認理論的錯誤。
總之物理學走進了乙個死胡同。
就在這個時候，愛因斯坦總結了前人的理論和物理實驗的結果，首先站出來推翻了「絕對性」觀念，提出了「相對論物理學」。
相對論物理學的基礎是：
1、在任何慣性系上一物理規律依然正確。
2、封閉系統內無法測量到系統自身的運動速度。
3、光速相對任何慣性系速度不變。
顯然，相對論把以前的所有物理規律和測量結論都包括進去了。並用相對論的觀念修正了經典物理學的相關理論。
相對論的主要貢獻有三方面：1、重新確立了經典物理學在小空間低速度下的正確性，打消了人們對經典物理學理論正確性的懷疑。2、把物理學理論的適用範圍推廣到廣闊無垠的宇宙深處。
3、確立了質能關係公式，為核物理應用奠定了理論基礎。
相對論的主要結論：
1、光速不變：
相對任何慣性系，光速都是c，恆定不變。這個結論沒有什麼推導過程和證明過程，完全照搬實驗結果。
2、沒有絕對速度：
一切速度都是相對的。
這個結論是在找不到「以太」的情況下必須接受的客觀現實。假如速度的疊加原理成立，那麼沒有絕對速度並不影響一切物理規律。所以無論（真的或是假設）有沒有絕對速度，都是允許的。
推理（針對慣性系）：
假如宇宙中只有乙個系統，任何方法都無法得到該系統在宇宙中的速度。
假如宇宙中只有兩個系統，因為無法得到公共質心在宇宙中的速度。所以不存在「相向運動」、「同向運動」、「平行運動」、「以某夾角並行運動」、「向某方向運動」等問題。所以兩個系統只有沿中心連線方向上的相對（遠離或接近的）速度，無其他方向的運動分量。
乙個物體的速度是乙個可以隨意指定的數值。只有確定了兩個具體的物體，才能有乙個確定的相對速度。
乙個當作參照系的慣性系，速度可以隨意指定，而光速不會因為任意指定了某個速度就發生改變。每個參照系都可以無視其他慣性系的存在而得到相同的結論。
3、狹義相對論：
由於光速不變造成觀測到的高速運動系統上的時間變快，相對的說也說成是高速運動的系統上的時間變慢。
上圖：假設一慣性系a相對參照系o的速度為v，b是a系統上的一點。在a與o生命時從a發一光子射向b。
a系上看到的光行距離是ct' ，o看到的距離是ct ，並且在t 時間內a移動了vt 的距離。
三個距離的關係為：(vt)²＋(ct')²＝(ct)²，解出 t'＝t×√(1－v²/c²)，其中的√(1－v²/c²)叫作洛倫茲因子。
從上面的推導可以看出：由於c不變，o和a看到的c相同，所以造成了t 和t' 不同。相差乙個洛倫茲因子。而只要速度不是0，洛倫茲因子就會小於1。
通常說：「高速運動的系統上的時間變慢了」，那是相對參照系o的測量值t 而言的。
其實，從上面的圖上可以看出來，速度v只影響o上的測量值ct ，不影響a系統上的ct'。所以應該是o上測量到的時間變快了，要乘乙個小於1的因子才能還原成真實值。
但是，o是參照系，所以一切描述應該以參照系上的值為基準，因此只能說是運動系上的時間變慢了。
這一點造成了很多人的誤解，產生了很多類似於雙生子問題的怪論。其實是以誰為參照的原因造成了相對說法上的變化。
顯然觀測與系統沒關係，ct'（時間及長度） 不因為觀察者相對他的速度改變而改變。
4、廣義相對論：
狹義相對論是相對論物理學的微分形式。它只研究了不同慣性系間速度和時間的換算關係。但是，宇宙中不存在絕對的勻速直線運動。
因此，狹義相對論中的換算關係只在距離無窮小、時間無窮短的條件下有意義。
比如上圖，就算真的有乙個b是慣性系，相對a作勻速直線運動，但是在a看來，距離與時間之比不是常數。（前面說過速度只在兩點邊線方向上有意義）。因此在a看來b不是慣性系。
只有在無窮短的距離和無窮短的時間上，符合狹義相對論。
廣義相對論是相對論的積分形式，意思是把所有的無窮短的距離和中間上的結果累加起來的總結果。
我們感覺或測量到的最終結果都是積分結果即廣義相對論結論，而不是狹義相對論的結論。
5、引力場與加速度等價：
f＝ma，這是學過物理的人都能倒背如流的力、加速度、質量關係式。
在廣義相對論中有著同樣的形式，a＝f/m ，但是要注意的是，在相對論中，這個公式的意義不同了。
公式左邊 還是加速度，右邊是什麼呢？單位質量所受的引力，即引力場強度。也就是說，加速度與引力是等價的。
到這裡開始，只要是討論相對論，說加速度和說引力就是等價的，a即表示加速度，也代表引力場強度。
6、質能公式：
功就是能量轉換的數量，因此，質量m能轉換成的能量就是m能作的全部功。
還是f＝ma，力×距離＝功，兩邊同乘上距離s就是功。fs是功寫成e，as就是速度的平方v²。
問題來了，這裡出現了乙個v，v是什麼？
作為乙個m質量的物體來說，速度是可以隨意指定的，但是它的能量不可能是能隨意指定的值，因此，v不可能是任意值，必須是乙個相對任何物體都不變的恆量。
所以這裡的速度只有乙個，就是c，只有c是相對任何物體的速度不變的。
所以公式就變成了：e＝mc²
,7、四維空間：
任何乙個物體必須依賴於四維空間才能存在。這四維就是(x,y,.z,t)， 座標中的t是時間軸。
比如乙個物體，如果x方向的尺寸為0，那麼這個物體不可能存在，如果y軸上的尺度為0也不可能存在，當然z也一樣。再小的物體也一定佔有空間位置，這是非常好理解的。不佔空間位置的東西不存在，比如理想的點，xyz三個方向上的尺度都是0，所以不存在，只能想象。
但是能想像乙個從來不曾有過的東西會佔有空間位置嗎？就是說，這個物體點的時間尺度是0。就是它從來沒出現過。
所以，乙個物體，必須具有四維空間全部軸的都不為0的特點才可以存在。x相對yz是垂直的、y相對xz是垂直的、z相對於xy是垂直的，同樣的道理，t相對於xyz也都是垂直的。
結於四維空間的座標來說，t與也同樣任何乙個軸都是垂直的。
8、時間變慢：
還是那個公式，f＝ma，（這個公式太有用了），a＝f/m→v/t＝f/m→t＝v×m/f＝v/a；
注意到：時間＝速度/引力場強度
又是那個問題：速度是什麼？當然不是隨意指定的任意數，還是c。
因此，t＝κ×c/a
公式中多了乙個κ，這個叫做宇宙常數（注）。出現的原因是我們平時用的時間、長度、計量等單位是按地球上測量的資料人為定義的，與宇宙內在的恆量必然產生乙個換算關係。就像質量變換成重力時要乘乙個g一樣。
當然如果我們用kg作重量單位就不會產生這個常數g了。同樣的我們要是用光速作單位的話也不會產生κ這個常數。t＝κ×c/a提示了時間變慢的原因，引力場（加速度）越強時間就越慢。
不少人以為時間變慢是狹義相對論中有乙個洛倫茲因子的原因，因而出現了很多所謂的悖論。前面的討論已經知道，狹義相對論僅僅提供了真實值與測量值之間的換算關係，而這種換算關係並沒有真正改變運動系上的時間，只是改變了測量到的時間。
真正能使時間變慢的是引力場和加速度。宇宙飛船在發射和返回時具有強大的加速度，造成了太空人的錶比地面慢了。
9、距離變短：
c對任何慣性系不變，因此，如果時間變慢了，光走過的距離也自然會變短。
10、時空彎曲：
彎曲這個詞是借用的一維和二維空間的詞，作為四維空間來說，彎曲是什麼樣的很難簡章的表達出來。但是從強引力場會使時間變慢來說，至少是時空發生了變形。對於三維空間來說，我們還可以想像成乙個大的海綿內區域性壓縮的樣子。
空間的維數分：0維（點）、一維（線）、二維（面）三維（體）四維（時空）。
11、蟲洞：
根據公式：t＝κ×c/a，當a＝0時，t 就變得無窮快。
人們把宇宙中引力強度為0的地方稱為蟲洞。
蟲洞是人們理論上能在瞬間穿越無限遠距離的捷徑，但是，會不會因為時間無限快而讓人類進入蟲洞時瞬間老死呢？沒人知道。
12、奇點：
根據公式：t＝κ×c/a，當引力無窮大時，比如黑洞中心，時間將會變得極慢甚至靜止。人們把引力為無窮大的點稱作宇宙中的奇點。
因為v＝s/t，在奇點內，因為時間無限慢或說靜止，一切物質的速度就變成了無限大，這是讓人們感覺可以超越光速的地方。
注：讓人聯想到公式中應該有乙個宇宙常數的原因是從感覺上，我們發現加速度是0時，時間並沒變快多少。所以在t＝c/a中又乘了乙個κ。
但是，很多科學家（包括愛因斯坦）都尋找過或正在尋找宇宙常數，一直沒有確定的結論。
本人認為所謂的宇宙常數就是c本身，之所以我們在地球上加速度是0時，時間並沒變快太多，原因是我們僅僅是相對地面而言的加速度是0，不代表我們所在位置的引力場為0。
地球在自轉，在公轉，太陽也在繞著什麼不知道的天體轉，至少也在繞銀河轉，銀河還不一定在繞啥轉，宇宙深處的引力在太陽系這裡絕對不是0。我們發射宇宙飛船的加速度相對與我們所處的引加場只是非常微弱的一點變化，所以時間的變化也非常微小。
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