狭义相对论的建立及其意义

4、狭义相对论建立的意义
    （1）狭义相对论否定了牛顿力学的绝对时空观。
    过去的物理学都是以牛顿力学为理论基础。牛顿时空观的基本思想是：
    1） 时间是均匀的，时间间隔是绝对的，即 Δt ＝ Δt’；
    2） 空间是各向同性的，长度是绝对的，即 ΔL ＝ ΔL’；
    3） 时间和空间是相互独立的，彼此之间没有任何直接联系。
    似乎宇宙间存在着一个永远走动的大钟，在任何情况下，它的速率永远都是相同的，世界上的一切运动在时间上都是以它为度量的标准。Galileo变换正是经典时空观的集中体现。
    狭义相对论否定了经典力学的时空观，建立了相对论的时空观，内容包括：
    1）时间不是绝对不变的，而是具有相对性，时间间隔的度量与参照系的运动状态有关；
    2）空间不是绝对不变的，也是具有相对性，空间间隔的度量是与参照系的运动状态有关；
    3）时间与空间有着密切的联系，孤立的时间和孤立的空间都是不存在的。
    Lorentz变换是相对论时空观的具体体现。
    广义相对论的建立，近一步揭示出时空与运动着的物质是密不可分的，不存在脱离物质运动的绝对时间和绝对空间，换句话说，抛开物质的运动谈时间和空间是没有意义的。
   （2）狭义相对论否定了牛顿力学中物体质量绝对不变的观点。
    宏观物体在低速运动的情况下，物体的质量视为不变的；而当物体的运动速度可与光速相比拟时，狭义相对论明确指出：物体的质量不再为常量，而是随着物体的运动发生变化的。即当物体高速运动的时候,其质量会随物体运动速度的增大而增加，质速关系式清楚地揭示了这一变化关系。
    (3)狭义相对论否定了牛顿力学中质量与能量互不相关的思想。
    牛顿力学认为质量与能量是两个意义完全不同的物理量，彼此之间互不相关；而狭义相对论则认为质量与能量之间有着密切的关系，质能表达式便是很好的体现。而质能关系的建立，为新能源的开发提供了理论依据。裂变反应能和聚变反应能的利用，便是典型的事例。
   （4）相对论与量子理论相结合，已建立起诸多的新兴学科、交叉学科和边缘学科。相对论量子力学、量子场论是相对论和量子理论相结合最具代表性的产物。其中量子电磁场理论已是当今世界相当精确的理论，理论预测与实验结果高度符合，很难想像在低能区相对论与量子力学之间存在着什么矛盾；在极高的普朗克能区，两者尚需进一步发展，其结果将会统一在新的理论之中。
    5、结束语
    相对论的建立从根本上改变了物理学的面貌。它否定了经典力学的绝对时空观，建立起相对论的时空理论；它推倒了牛顿力学中质量不变、质量与能量互不相关等基本命题。从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间与空间的本质属性，即揭示了时空的可变性、时空变化的连续性，树立了新的时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一，这是一场真正的科学革命。
    相对论建立至今这一百年来，物理学有了很大的发展，波及到众多的学科和领域。如今，这棵参天大树更加枝繁叶茂。由物理学研究带来的新技术、新产品曾出不穷，从根本上改善了人们的生产方式和生活方式。
    在历史的长河中，任何理论都是相对真理，都有其适用范围，都有在新的条件下进行改进的必要和可能；另外，在我们面前还有许多未解之谜，诸如宇宙和时空是怎么起源的？宇宙的能量到底是从哪里来的？质量是怎样产生的？最基本的物质形态到底是什么？……面对这些重大课题，人们将会以新的思维方式和新型的仪器设备进行深入地研究和探索，从而创建新的理论，推动21世纪科学技术更大的发展，造福于人类！
    狭义相对论自建立之日起就褒贬不一，支持的和反对的都大有人在。时至今日，依然如此，这是很正常的现象。否则的话，一边倒，那到不正常了。既然这样，对于理论正确的一面，应该继承和发展；对于不正确的内容应该加以修正和完善，甚至建立新的理论来取而代之。只有这样，才能使理论不断推陈出新，不断向前发展。完全肯定，或完全否定，都是不妥当的。应以辨证的观点和方法进行研究和探讨，这将是有益的。

    附录—— 广义相对论内容概要
    1、两条原理
    （1）相对性原理：
    描述各种物理过程的规律，对于所有参照系（包括惯性系和非惯性）都是等价的，称为广义相对性原理。
    * 广义相对性原理是以引力质量与惯性质量相等，惯性力等效于引力为前提的。
    （2）等效性原理：
    1）引力的作用在某种意义上可能和加速度等效；
    2）由加速运动产生的效果与由引力产生的效果严格抵消。
    * 在一个小体积范围内的万有引力和某一加速系统中的惯性力相互等效。
    2、广义相对论导出的一些重要结论
    （1）水星近日点的进动规律：超前角度为    ＝9×10－6度
                                           ＝2  v2 / c2.
    （2）光线在引力场中发生弯曲：弯曲角度为  ＝0.87”.
    （3）引力红移：引力场中光谱线向红端移动。
    * 狭义相对论是广义相对论在引力场很弱时的特殊情况。

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