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114年前，現(xiàn)代物理學(xué)基本理論----狹義相對(duì)論正式誕生！共同致敬愛(ài)因斯坦！
1905年6月30日，年僅26歲的世紀(jì)物理學(xué)家兼一代偉人---阿爾伯特·愛(ài)因斯坦（Albert Einstein)在1790年發(fā)行的德國(guó)物理學(xué)期刊雜志---《物理年鑒》上發(fā)表了對(duì)后世造成深遠(yuǎn)影響的狹義相對(duì)論。
或許大部分同學(xué)只聞其名卻未解其意，其實(shí)狹義相對(duì)論已經(jīng)滲透到我們的生活以及科學(xué)研究中，諸如GPS、原子彈爆炸，粒子加速器的制造和使用等都需要借助于相對(duì)論效應(yīng)。如此偉大的理論，它的發(fā)展歷程自然不簡(jiǎn)單，當(dāng)然，這與愛(ài)因斯坦的哲學(xué)信念“整個(gè)自然界是統(tǒng)一的、和諧的”密不可分。
或許你不相信，狹義相對(duì)論的萌芽在愛(ài)因斯坦16歲時(shí)就已誕生。年輕的愛(ài)因斯坦剛剛接觸到電磁波，并對(duì)此產(chǎn)生了濃厚的興趣，繼而延伸到了光速，再到后來(lái)的麥克斯韋電磁理論，愛(ài)因斯坦正在一步步構(gòu)建嶄新的物理學(xué)大廈。其實(shí)在發(fā)布狹義相對(duì)論之前，相對(duì)性原理已經(jīng)在力學(xué)中被廣泛證明，但是遺憾的是在電動(dòng)力學(xué)中卻無(wú)法成立，因此愛(ài)因斯坦始終存在懷疑。他認(rèn)為，相對(duì)性原理應(yīng)該普遍成立，電磁理論對(duì)于各個(gè)慣性系應(yīng)該不可避免地具有同樣的形式，但關(guān)鍵的是光速到底是不變的量還是可變的量，成為相對(duì)性原理是否普遍成立的首要問(wèn)題。
就在狹義相對(duì)論發(fā)表的前一個(gè)月，愛(ài)因斯坦受到馬赫原理的啟發(fā)，這一個(gè)月的時(shí)間對(duì)于他來(lái)說(shuō)不長(zhǎng)，但對(duì)物理界來(lái)說(shuō)卻是歷史性的一個(gè)月，這短短的一個(gè)月造就了一代物理學(xué)著作---狹義相對(duì)論的誕生。同年6月30日，愛(ài)因斯坦的論文《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》發(fā)表，這也是世界上第一篇關(guān)于狹義相對(duì)論的著作。
這篇文章首次正式提出光速不變?cè)恚⒘巳碌臅r(shí)間和空間理論，否認(rèn)了以太的必要性，并在新的時(shí)空理論基礎(chǔ)上給動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)以完整的形式，完全顛覆了人們的思考。愛(ài)因斯認(rèn)為，由于相對(duì)論效應(yīng)，正在運(yùn)動(dòng)的物體的長(zhǎng)度會(huì)變短，并且運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間膨脹。但由于日常生活中所遇到的問(wèn)題與光速相比，運(yùn)動(dòng)速度幾乎可以忽略不計(jì)，因此完全看不出相對(duì)論效應(yīng)的實(shí)際表現(xiàn)。當(dāng)然諸如此類，還有許多在現(xiàn)在看來(lái)都難以理解的概念。
狹義相對(duì)論大體上可以分為六大關(guān)鍵點(diǎn)：相對(duì)性原理的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)；光速不變?cè)淼膶?shí)驗(yàn)檢驗(yàn)；時(shí)間膨脹實(shí)驗(yàn)；緩慢運(yùn)動(dòng)媒質(zhì)的電磁現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)；相對(duì)論力學(xué)實(shí)驗(yàn)；光子靜止質(zhì)量上限的實(shí)驗(yàn)。
光速不變其實(shí)在狹義相對(duì)論問(wèn)世之前早已有實(shí)驗(yàn)證明，其它理論也大都有實(shí)驗(yàn)證明，可以說(shuō)狹義相對(duì)論的建立對(duì)物理學(xué)起到了巨大的推動(dòng)作用，奠定了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。不過(guò)顧名思義，“狹義”表示它只適用于慣性參考系，因此在某些方面自然無(wú)法解釋，直到后來(lái)廣義相對(duì)論的出現(xiàn)，這里暫表不提。
有些人認(rèn)為狹義相對(duì)論離我們太過(guò)遙遠(yuǎn)，其實(shí)不然。相信大多數(shù)人都知道生活中十分常見(jiàn)的GPS其實(shí)就是和相對(duì)論息息相關(guān)，它其實(shí)就是著名的鐘慢效應(yīng)，即運(yùn)動(dòng)的物體比靜止的物體時(shí)間過(guò)得慢，舉個(gè)例子說(shuō)，運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘的“指針”行走的速率比時(shí)鐘靜止時(shí)的速率慢，最現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景就是在赤道上的鐘表時(shí)間比在地球極點(diǎn)的時(shí)鐘慢，而且它已經(jīng)被證實(shí)。
因此在太空運(yùn)行的衛(wèi)星的時(shí)間要比地球上的時(shí)間慢（-7.2 μs/日），因此這些衛(wèi)星就需要在一定的時(shí)間內(nèi)就需要應(yīng)用相對(duì)論理論進(jìn)行時(shí)間差值的抵消，否則就無(wú)法與地球上的時(shí)間、位置進(jìn)行精準(zhǔn)同步。
再次致敬一代偉人----愛(ài)因斯坦！
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