1955年4月18日，20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家阿爾伯特·愛(ài)因斯坦因患動(dòng)脈瘤在美國(guó)普林斯頓逝世。說(shuō)起愛(ài)因斯坦，都知道他提出了著名的相對(duì)論。但是你可知道，相對(duì)論為什么有“狹義”和“廣義”之分呢？
了解“相對(duì)論”對(duì)于研究現(xiàn)代物理學(xué)的人來(lái)說(shuō)，是十分必要的。
據(jù)說(shuō)，相對(duì)論的創(chuàng)始人阿耳伯特·愛(ài)因斯坦從小就思考這樣兩個(gè)問(wèn)題:
（1）如果有人跟著光線跑，并努力趕上它，那么，這個(gè)人將看到些什么現(xiàn)象呢？
（2）如果把一個(gè)人關(guān)在一架自由下落的升降機(jī)內(nèi)，他將看到什么呢？
經(jīng)過(guò)二十多年的思考和鉆研，愛(ài)因斯坦終于找到了第一個(gè)問(wèn)題的答案，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論，并將他的這一成果于1905年公諸于世。但愛(ài)因斯坦并不滿足于已取得的成就，他又圍繞著第二個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了深入的探索，經(jīng)過(guò)十一年堅(jiān)持不懈的努力，于1916年，進(jìn)一步建立了廣義相對(duì)論。
相對(duì)論為什么有“狹義”和“廣義”之分呢？這和物理學(xué)中“相對(duì)性原理”的推廣范圍有關(guān)。我們知道，為了觀察和描述物體的運(yùn)動(dòng)，需要有一個(gè)參照的標(biāo)準(zhǔn)。例如，從飛機(jī)內(nèi)部看機(jī)上的乘客，他是坐在那兒不動(dòng)的；從地面上觀察，乘客卻隨飛機(jī)一起飛行。究竟這乘客是靜止還是在運(yùn)動(dòng)，就看觀察者所參照的標(biāo)準(zhǔn)了。物理學(xué)上，把這種參照標(biāo)準(zhǔn)稱作參照系。任何事物都可以當(dāng)作參照系，海中的島嶼、天上的星星、行駛的火車、靜止的路標(biāo)……參照系選得好，觀察和研究起來(lái)就方便。
根據(jù)參照系相對(duì)于觀察者的運(yùn)動(dòng)情況，參照系又可以分為慣性系和非慣性系兩大類。相對(duì)于觀察者是靜止的或在作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系統(tǒng)稱為慣性系。靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)在物理學(xué)上稱作加速度為零的運(yùn)動(dòng)。因此，慣性系又可以看作是參照系相對(duì)于觀察者不作加速運(yùn)動(dòng)的情況；而非慣性系則可看成是參照系相對(duì)于觀察者在作加速運(yùn)動(dòng)的情況，并可稱之為加速系。我們?cè)谟^察地面上的運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，可以把地球近似地當(dāng)作慣性系。在研究地球或其他行星的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就要以太陽(yáng)或其他恒星作慣性系。
相對(duì)論的核心思想之一是“相對(duì)性原理”。上面已經(jīng)講到，在不同的參照系里描述同一事物的運(yùn)動(dòng)形式，其情況也不同。但是，在不同的參照系里運(yùn)動(dòng)的物體是否遵循同樣的規(guī)律呢？例如，在一艘作勻速直線航行的海輪上，和一個(gè)在地面上的靜止實(shí)驗(yàn)室里分頭作力學(xué)實(shí)驗(yàn)：兩只擺長(zhǎng)相同的擺鐘，它們的擺動(dòng)周期是否一樣呢？在兩根一樣的彈簧下各掛1千克的砝碼，它們的伸長(zhǎng)是否一樣呢？在相同的高度上，讓兩塊一樣質(zhì)量的鐵塊自由下落，它們是否同時(shí)落到地上呢？……早在力學(xué)發(fā)展的初期，物理學(xué)家們就總結(jié)出，在所有的慣性系中，力學(xué)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律都相同，這就是經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理。
19世紀(jì)中期，電磁學(xué)有了很大的發(fā)展，經(jīng)典的電磁理論建立起來(lái)并趨于完備。這不僅使人類從蒸汽時(shí)代進(jìn)入電氣時(shí)代，而且也為相對(duì)論的誕生準(zhǔn)備了搖籃。愛(ài)因斯坦在他創(chuàng)立的狹義相對(duì)論中，把經(jīng)典力學(xué)中的相對(duì)性原理推廣到包括電磁學(xué)在內(nèi)的整個(gè)物理學(xué)領(lǐng)域，建立了新的相對(duì)性原理，即:物理規(guī)律(不僅是力學(xué)規(guī)律，也包括電磁運(yùn)動(dòng)的規(guī)律)在所有的慣性系中都是一樣的。而在廣義相對(duì)論中，愛(ài)因斯坦又把這個(gè)原理作了進(jìn)一步的推廣，即:物理規(guī)律不僅在所有的慣性系中都一樣，而且在所有的加速系中也相同。換句話說(shuō)，物理規(guī)律在所有的參考系中都一樣。
由于相對(duì)性原理先是在慣性系中，從力學(xué)規(guī)律推廣到所有的物理規(guī)律，后來(lái)又在廣泛的意義上推廣到所有的參照系，這就使相對(duì)論有了“狹義”和“廣義”之分。
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