相对论

出处：按学科分类—自然科学总论 天津人民出版社《自然辩证法辞典》第592页（1045字）

爱因斯坦在本世纪初创立的理论。

包括两部分：狭义相对论和广义相对论。狭义相对论是1905年爱因斯坦创立的。

当时在伯尔尼专利局工作的爱因斯坦在德国《物理学杂志》上发表“论动体的电动力学”，提出了狭义相对论的理论。

从电磁波讯号在惯性坐标系的传播入手，建立两条基本原理，一个是伽利略的相对性原理，物理定律在一个相对作匀速运动的坐标系(惯性系)下具有协变性。另一个是光在真空中传播速度不变，即光速是一切物质运动速度的最大速度。在这两个基本修定下集中分析同时性概念，把时间和空间作统一的坐标表示，引进四维洛伦兹变换，得出时间间隔具有相对性的结论。根据洛伦兹变换，一个沿X方向以速度v运动的坐标系中，时间间隔△t′=；β=v／c它表明在运动坐标系中时间间隔变大了，是随坐标系的运动速度v的增大而变长，即时钟随坐标系速度的增加变慢了，过去一直认为“同时性”在任何惯性系下成立的结论不对了，应具有相对坐标系的意义。“同时性”只能在同一个坐标下发生的两件事才成立，而在相对运动的两个坐标下的两件事没有同时性。于是时间的绝对意义也不能成立，从而揭露了时间相对坐标系的本质，坐标系是一个时间和空间的表示图象，坐标系的运动表示物质的运动，因此爱因斯坦对同时性的新观点，揭示了二个新问题：第一是时间跟空间是不可分的，有联系的；第二是时间并不是绝对存在的，而是有依赖于物质运动的相对性。这就打破了自牛顿以来的旧时空观，即绝对的脱离物质运动的时空观，建立了一个新的相对物质运动的相对性时空观。

按照爱因斯坦的四度洛伦兹变换，一个运动的物体长度沿坐标系的运动方向发生收缩，即△L′=；β=v／c随坐标系运动速度加快而收缩。爱因斯坦关于时空结构的新观点，导致了经典物理规律的根本修正，一切经典物理规律都是在旧时空观下得到的，因此狭义相对论对时空结构上的新观点根本动摇了经典物理的基础，是物理学史的巨大变革。

但由于物质运动速度v＜＜c，物理定律的相对论修正一般很小。只有在v接近光速才有明显的相对论修正。

在狭义相对论的基础上，1915年爱因斯坦又创立了广义相对论。

广义相对论仍然从标志时空结构图象的坐标系入手，在非惯性坐标系下检验物理定律，在非惯性坐标下，时空不再是欧几里得的平坦空间，而是一个弯曲的空间，弯曲空间的物质运动导致引力的产生，因此也称引力空间，他用黎曼几何这一数学工具，预言了光在引力场中不按直线传播，要弯曲。在1919年的日蚀观察中得到证实，当时引起全世界的轰动。