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外观
狭义相对论是基于狭义相对性原理与光速不变原理的力学理论。狭义相对性原理阐述了物理定律对于所有惯性系的等价性。依据光速不变原理,真空光速在所有惯性系中都不变。基于这两条原理,人们可以得到描述参考系间坐标关系的洛伦兹变换。洛伦兹变换体现了空间与时间的统一性,还可以导出长度收缩、时间膨胀、质能等价以及电磁协变等等重要推论。
(闵可夫斯基时空和狭义相对论力学)
19世纪末,经典物理学在一些领域,如力学与电动力学,遭遇了理论与实验上的困难。“以太”问题是其中最为严重的问题之一。以太是经典物理学中作为场介质而假设存在的一种物质。但基于斐索实验与迈克耳孙-莫雷实验的结果,以太很可能并不存在。亨德里克·洛伦兹与亨利·庞加莱等人在19世纪末至20世纪初为狭义相对论做了理论上的奠基。1905年,阿尔伯特·爱因斯坦以电动力学中的运动物体问题为出发点,基于光速不变假设与相对性原理,系统地阐释了狭义相对论,证明了以太可以不必存在,并得到了质能等价等重要推论。(完善与验证)
狭义相对论修正了牛顿力学中时间与空间各自独立的时空观,给出了高速运动物体更为精准的力学表述。经典电动力学也借由狭义相对论得到了进一步的完善。在狭义相对论之后,爱因斯坦等人对于适用于惯性参考系的狭义相对性原理做了进一步推广,得到了适用于所有参考系的广义相对性原理。在相对性原理的基础上,他们对于协变性与时空结构做了更为深入的阐述,得到了较牛顿万有引力定律而言更为完善的引力理论,广义相对论。(量子力学和量子电动力学)
两条公设与洛伦兹变换
[编辑]直接推论
[编辑]“尺缩”与“钟慢”
[编辑]质能等价
[编辑]电磁协变
[编辑]闵科夫斯基时空
[编辑]不变量与四维时空
[编辑]基本结构
[编辑]推论
[编辑]因果关系与光速