狭义相对论和广义相对论分别是什么

狭义相对论和广义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中，并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。

相对论的研究发现，使人类对宇宙和自然的常识性概念产生了翻天覆地的变化，'弯曲时空'、'四维时空'等一系列的全新概念刷新了全人类对时、空间的认知。根据相对论的说法，在四维空间中加上时间轴这一尺后，物体的速度就会与时间成反比。空间中的物体运动速度越快，时间就会变慢。当物体的速度。

首先是“狭义相对论“：速度越快，时间流逝得越慢。相信许多掌握一些物理知识的朋友，应该了解这句话的意思。对于高速运动的物体，它的时间流逝要比低速运动的物体要慢。

如果物体的速度能够达到光速，那么对于它而言时间就是静止的，是完全不存在的一个概念，因为光速相对于任何的参考系来说，它的速度都是恒定不变的。

然后是“广义相对论”：引力越大，时间流逝得越慢。所谓的“引力”，也就是万有引力。我们知道光线在经过一些大质量的天体时，原有的直线的传播路径会发生偏折，这就是由于大引力的物质，让周围的时空发生了扭曲，所以光线传播的路径也就扭曲了。而引力导致的时空扭曲，让时空的曲率变大，相对的时间流逝就变得越来越慢了。

最开始这只是爱因斯坦做出的预言，但是随着科学技术的不断进步，这一预言也被不断证实，成为了客观存在的一种物理现象。而一旦物体的引力大到了一定程度，连光线也无法逃脱（就是所谓的黑洞），那么这里的时空曲率也变成了负数，也就是时间会“倒流”。所以有人认为“黑洞”是时间旅行的通道，也正是因为这一原因。

狭义相对论公式是：X=γ（x-ut），Y=y，Z=z，T=γ（t-ux/c^2）。其中γ=1/sqr（1-u^2/c^2），β=u/c，u为惯性系速度。

狭义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦在1905年发表的题为《论动体的电动力学》一文中提出的区别于牛顿时空观的新的平直时空理论。“狭义”表示只适用于惯性参考系。

狭义相对论是由爱因斯坦、洛仑兹和庞加莱等人创立的时空理论，是对牛顿时空观的拓展和修正。牛顿力学是狭义相对论在低速情况下的近似。背景伽利略变换与电磁学理论的不自洽 到19世纪末，以麦克斯韦方程组为核心的经典电磁理论的正确性已被大量实验所证实，但麦克斯韦方程组在经典力学的伽利略变换下不具有协变性。而经典力学中的相对性原理则要求一切物理规律在伽利略变换下都具有协变性。迈克耳孙寻找以太的实验 为解决这一矛盾，物理学家提出了“以太假说”，即放弃相对性原理，认为麦克斯韦方程组只对一个绝对参考系（以太）成立。根据这一假说，由麦克斯韦方程组计算得到的真空光速是相对于绝对参考系（以太）的速度；在相对于“以太”运动的参考系中，光速具有不同的数值。实验的结果——零结果 但斐索实验和迈克耳孙-莫雷实验表明光速与参考系的运动无关。该实验结果否定了以太（ether）假说，表明相对性原理的正确性。洛伦兹把伽利略变换修改为洛伦兹变换，在洛伦兹变换下，麦克斯韦方程组具有相对性原理所要求的协变性。洛伦兹的假说解决了上述矛盾，但他不能对洛伦兹变换的物理本质做出合理的解释。随后数学家庞加莱猜测洛伦兹变换和时空性质有关。爱因斯坦的狭义相对论爱因斯坦意识到伽利略变换实际上是牛顿经典时空观的体现，如果承认“真空光速独立于参考系”这一实验事实为基本原理，可以建立起一种新的时空观（相对论时空观）。在这一时空观下，由相对性原理即可导出洛伦兹变换。1905年，爱因斯坦发表论文《论动体的电动力学》，建立狭义相对论，成功描述了在亚光速领域宏观物体的运动。狭义相对论的基本原理 光速不变原理。在所有惯性系中，真空中的光速都等于c=1/根号（μ0ε0）=299 792 458 m/s（μ0：真空磁导率，ε0：真空介电常数），与光源运动无关。迈克耳孙－莫雷实验是其有力证明。狭义相对性原理。在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式。这是力学相对性原理的推广，它适用于一切物理定律，其本质是所有惯性系平权。狭义相对论，是仅描述平直线性的时空（指没有引力的，即闵可夫斯基时空）的相对论理论。牛顿的时空观认为运动空间是平直非线性的时空，可以用一个三维的速度空间来描述；时间并不是独立于空间的单独一维，而是空间坐标的自变量。狭义相对论同样认为空间和时间并不是相互独立的，而它们应该用一个统一的四维时空来描述，并不存在绝对的空间和时间。在狭义相对论中，整个时空仍然是平直线性的，所以在其中就存在“全局惯性系”。狭义相对论将“真空中，光速为常数”作为基本假设，结合狭义相对性原理和上述时空的性质可以推出洛伦兹变换。洛伦兹坐标变换狭义相对论中，洛伦兹变换描述时空中两个惯性参考系的时间、空间坐标之间的变换关系的。它最早由洛伦兹从以太说推出，用以解决经典力学与经典电磁学间的矛盾（即迈克耳孙-莫雷实验的零结果）。后被爱因斯坦用于狭义相对论。 时间膨胀（爱因斯坦延缓）当物体运动时，它内部所有一切的物理化学变化反应都会变慢的这种假说，就是时间膨胀 (简称时慢)。时慢假说认为等速运动的物体带在身上的时钟，用静系观察者的时钟去测量，不论运动方向，测量结果动钟都随着运动速度增加而变慢动系的时间膨涨率 = 洛伦兹因子,爱因斯坦利用毕氏定理以及假设光速对任何相对等速运动的观察者都一样就推论出:动钟计时值 t' = 静钟计时值t / 洛伦兹因子假如有一个绝对静止系，显然，我们就可以测得各种物体的绝对时慢。所以处于相对静止系的我们，所得之一切时慢之观测值，都是相对时慢的观测值。例如由洛伦兹变换的假说去推论，在动系的观察者就测量出静系的时间膨涨: t'= 洛伦兹因子 t, 同时也测量出静系的长度缩收: x'=x/洛伦兹因子注意: 这里假设的时间膨涨率，绝非只因为多普勒效应让时频变低的视值。假设的时间膨涨率只跟受测物的相对速度有关，与近接或远离的方向无关。远离的多普勒效应时频视值[Fr=(C/(C+V'))F]是变慢的，但近接的多普勒效应时频视值[Fa=(C/(C-V'))F]是变快的。按照 爱因斯坦延缓假说，对静系观察者来说不论近接或远离，动系通过一段固定距离的时间都加长了 也就是说通过那段固定距离的动系速度V'被静系观察者计算成比较慢的V, 慢率是洛伦兹因子, V=V'/洛伦兹因子 所以静系观察者所测出的多普勒效应被爱因斯坦延缓假说修改成为: Fr=(C/(C+(V'/洛伦兹因子)))F 和 Fa=(C/(C-(V'/洛伦兹因子)))F长度收缩（洛伦兹收缩）洛伦兹收缩就是指当物体在运动时，在运动的那个轴向，会产生收缩。其收缩率，就是洛伦兹因子。其它轴向的长度，并不会有影响迈克耳孙-莫雷实验那种实验，就是洛伦兹收缩的最佳证明当然，被洛伦兹收缩的人事物本身，并不会察觉到被收缩了；从静系看来，动系上的观测者，就像拿着一根被收缩的尺，去测量被收缩的物体但是，因为绝对静止系不可得，所以我们仅能测得相对短缩。因为我们不知道自己设定的静止参考系，是否真的比我们要测的运动物体还要静止。假如运动物体上面有个观测者，他又设定他的惯性系才是静止的，那我们就变成他的动系了。当他观测我们时，我们才是被收缩一方的，而他是正常的一方。另外，洛伦兹收缩率，从移动电荷所产生的电场推迟的效应，也就可以推出来。高速运动电荷产生的电场形变之等势面，因为电场传播不是无限快，所以必定会产生推迟，所以它向四周散发出的电场之等势面，就不再是正球面对称了。同时的相对性因为绝对静止系不可得，所以各惯性系的观测者，对于两事件发生，仅能作出是否相对同时的判断，而没有办法作出是否绝对同时的判断，除非两事件发生在同一时空点上。当惯性系中的观测者，在对该系中的有距离之两钟，进行校时，他把同步讯号源放在两钟的正中央，同步脉波呈球面对称，半径光速扩展，当钟被同步波缘触及时，即归零 (或重置在相同的计时初值)，此时两钟的计时步调，即相对同步计时，有时也简称相对同时。相对论质量m=m0/根号(1-v^2/c^2)m0指绝对质量（及牛顿力学中的质量），m为相对论质量 由公式可以看出，一个物质的速度v不可能到达或者超过光速，否则分母为一个虚数，不符合物理(光子没有质量，因此其速度可以达到光速）。而当v远远小于c时，m可以近似的等于m0，近似的符合牛顿力学。相对论力学在狭义相对论中牛顿第二定律F = ma并不成立，而下式却仍然成立F=dP/dt相对论下的电效应——磁场与电场的统一实验验证 横向多普勒效应实验高速运动粒子寿命的测定携带原子钟的环球飞行实验

问题一：怎么理解狭义相对论？ 普通物理学1 一、伽利略相对性原理和经典力学时空观 惯性系：一个不受外力或外力合力为0的物体，保持静止或匀速直线运动不变，这样的参考系，叫惯性参考系，简称惯性系。 （新想法：如果认识到非贯性系力产生的原因，在进行物理实验时将此力（惯性力）一并计算，那么就与跳出非惯性系，在惯性系中实验得到一样的结论，就可以把非惯性系当成惯性系对待――这与广义相对论的相对性原理是类似的） 一切彼此作匀速直线运动的惯性系，对于描写机械运动的力学规律来说是完全等价的，在一个惯性系的“内部”所作的任何力学实验，都不能确定这一惯性系本身是在静止状态，还是在作匀速直线运动。这个原理叫力学相对性原理，或伽利略相对性原理。 牛顿说：“绝对的、真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀地、与任一外界对象无关地流逝着。”“绝对空间，就本性而言，与外界任何事物无关，而永是相同的和不动的。”（见牛顿著作《自然哲学的数学原理》） 二、狭义相对论的提出背景 在19世纪末，人们知道光速是有限的，在测量光速时发现，木星卫星发出的光，到达地球的时间是相同的，而不管地球是朝向卫星运动还是背向卫星运动。这不符合物体运动的速度叠加原理（A参照系相对于B参照系速度为v1,A上发出相对A速度为V2的物体，物体相对于B速度为V1+V2），而符合波的性质，因为当时已知的所有波都有介质，因此人们假设光也有介质，定名为“以太”，光在以太中稳定传播，所以与地球的运动无关。 由于地球并非宇宙中的特殊天体，以太应该对地球有相对运动，而著名的迈克耳孙（AAMichelson）和莫雷（EWMorley）实验证明了相对地球运动的以太不存在，也就是说，如果存在以太，以太就是对地球静止的，这里和一些人认为的证明了以太不存在，叙述上有一点点区别。 1905年，爱因斯坦提出两条假设： 1。相对性原理：物理学在一切惯性参考系中都具有相同的数学表达形式，也就是说，所有惯性系对于描述物理现象都是等价的。（够绝对的） 2。光速不变原理：在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性参考系中，所测得的光在真空中的传播速度都是相等的。 1964年到1966年，欧洲核子中心（CERN）在质子同步加速器中作了有关光速的精密实验测量，直接验证了光速不变原理。实验结果是，在同步加速器中产生的一种介子（写法是派的0次方）以099975c的高速飞行，它在飞行中发生衰变，辐射出能量为6000000000eV的光子，测得光子的实验室速度仍是c。 三、狭义相对论时空观 狭义相对论为人们提出了一个不同于经典力学的时空观。按照经典力学，相对于一个惯性系来说，在不同的地点、同时发生的两个事件，相对于另一个与之作相对运动的惯性系来说，也是同时发生的。但相对论指出，同时性问题是相对的，不是绝对的。在某个惯性系中在不同地点同时发生的两个事件，到了另一个惯性系中，就不一定是同时的了。经典力学认为时空的量度不因惯性系的选择而变，也就是说，时空的量度是绝对的。相对论认为时空的量度也是相对的，不是绝对的，它们将因惯性系的选择而有所不同。所有这一切都是狭义相对论时空观的具体反映。 同时的相对性 现举一个假想实验，一列匀速运动的火车，车头和车尾分别装有两个标记A1、B1当他们分别与地面上的两个标记A、B重合时，各自发出一个闪光。在A、B的中点C和A1、B1的中点C1，各装一个接受器，C点将同时接收到两端的信号，而信号传递需要时间，在这段时间内火车向前运动了，所以C1先收到车头的信号，后收到车尾的信号。也就是说，不同的参照系没有认为两个事件>>

问题二：怎么理解狭义相对论的有关问题？ 我不知道你想解释的是什么具体问题，但是狭义相对论涉及的问题并不多。

一个是基础，一个是结论

基础分主要的三个方面，光速不变假设、惯性系上物理规律等价，运动是相对的

结论是不同惯性系上互相测量对方的时间和长度会发生变化，表现就是相对速度不为0时，互相观测对方的时间和长度都变小了。

首先解释一下基础依据的合理性：

光速不变假设，这是相对论中的重要基础之一，提出这一假设的原因受到了麦莫实验的启发。为了不纠缠光速为什么不变和光速是不是真的不变这些次要的问题，直接把光速不变作为假设更简捷。

假设是不需要证明对与错的，比如我们可以假设地球是静止的，尽管现代人都知道地球即自转又绕太阳公转，不是静止的，但是这样的假设不能算错误。我们也可以假设河水是静止的，河岸在向上游移动。

假设没有对错之分，只有合理不合理之分，合理的假设能大大简化问题，不合理的假设则反而使问题复杂化。假设的“对错”（其实没有对错之分）与结论的正确性没有必然的联系。

比如我们可以假设火车是匀速直线运动，这显然是“错”的，地球自转那么快，还要公转，就连太阳都在运动着，火车的真实轨迹是非常复杂的多种罗旋轨道叠加成的曲线。但是假设它是匀速直线运动的没有任何不妥。要是用火车的真实轨道来计算，那估计没人愿意那么做。

惯性系上的物理规律等价，这是从伽利略变换的启发得到的，加利略变换适用于力学，但是却和电磁理论不相洽，通常叫做不协变。但是设想一下在茫茫宇宙中，假如没有任何其他物体，只有一个地球，谁能知道地球在做什么运动呢？无论进行任何实验来测量，都只能得到一个结论，地球是静止的。如果不是地球，而是另一个天体，在没有任何其他参照物的情况下，那与只有一个地球有什么区别呢？仅仅需要给它改个名叫地球就行了，和上面的物理规律没任何关系。

运动是相对的，这个前提与第二个前提很接近或者说应该包含在第二个前提中。所以很多书上或文章中只说前两个前提基础。我在这里把它单列出来是因为这个前提在相对论中的地位极其重要，甚至超过了光速不变假设。很多人在相对论问题上感觉混乱和迷茫，原因就是这一个前提没明确。现在很多教科书上出的错误也与这个基础的不明确有关。

前提基础确定后，我们有了这样一些结论：

两个物体相对运动，互相看到只有三种情况，1、自己静止对方运动。2、对方静止自己运动。3、对方和自己都在运动。但是相互的相对运动的速度是相同的。A相对B运动的速度是v，B相对A的运动一定是v。

由于光速不变，观测到对方的时间会发生变化。

上图是两个相对运动的惯性系的互相观测情况，图中A相对O以速度v运动，B是A系统上的一点。

当A运动到与O重合的时刻，一光子从A射向B。

在A系统上看，光子的路径是ct' ，在O系统上看，光子的路径是ct ,并且在t时间内A移动了vt的距离。

三个长度的关系是：(ct')2＋(vt)2＝(ct)2，解出t'就得到：t'＝t√(1－v2/c2)。

因为相对速度必须相等，所以vt的长度在A上看是vt'，则vt'/vt＝t'/t。

那么在A上看到的距离是vt'＝S'＝S√(1－v2/c2)。

我们回过来看一下图，发现，速度v的存在使O观测到的距离ct变长了，对A上观测到的ct'没有任何影响。所以，说明因为相对运动的原因，参照系上看到的对方时间变快，长度变长，所以乘上那个小于1的因子后才能得到对方的真实值。那个因子就叫相对>>

问题三：初学者该怎么理解狭义相对论？ 用经典和常识思考当然容易犯错，先看明白洛伦兹变换，再在时空图上画画，应该就明白了。

问题四：怎么通俗的理解相对论 一个男人和一个美女在一起不会觉得时间过的慢，如果和一只火炉在一起他会觉得时间很难熬，这就是相对论。

问题五：怎样理解狭义相对论论中的原时和原长，比如这一道题的原时和原长是怎么确定的？第五题。通俗一点，谢谢 20分 原时原长指的是相对被事件静止的那个参考系中测得的时间和距离，本题中S系测得距离短而S'系测的距离长，按照尺缩效应S'系相对于事件的速度要小于S系相对于事件的速度，也就是S'系更接近于那个静止参考系，但并不一定就是那个参考系

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