圆锥体的侧面积公式相对论是谁提出的

2020年10月10日发(作者：闵传华)
相对论是谁提出的

试题：
相对论是由谁提出的?
A．爱因斯坦
B．牛顿
c．霍金
D．达尔文
答案：（A）。
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相对论是关于时空和引力的基本理论，相对论的基本假 设是相对性原
理，即物理定律与参照系的选取无关。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（惯系参照系）之间的物理定律，后者
则推广到具有加速度的参照系中（非 惯性系），并在等效原理的假设下，广
泛应用于引力场中。相对论提出了“时间和空间的相对性”“四维 时
空”“弯曲空间”等概念。狭义相对论最著名的推论是质能公式，它能够用
来计算核反应过程 中所释放的能量，并导致了原子弹的诞生。而广义相对论
预言的引力透镜和黑洞，也被天文观测证实。
提出过程

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除了量子理论以外，1905年刚刚得到博士学 位的爱因斯坦发表的一篇题
为《论动体的电动力学》的引发了二十世纪物理学的另一场革命。研究的是< br>物体的运动对光学现象的影响，这是当时经典物理学应对的另一个难题。
电磁波-内部结构 模型图十九世纪中叶，麦克斯韦建立了电磁场理论，
并预言了以光速c传播的电磁波的存在。到十九世纪 末，实验完全证实了麦
克斯韦理论。电磁波是什么？它的传播速度c是对谁而言的呢？当时流行的
看法是整个宇宙空间充满一种特殊物质叫做“以太”，电磁波是以太振动的
传播。但人们发现，这是一 个充满矛盾的理论。如果认为地球是在一个静止
的以太中运动，那么根据速度叠加原理，在地球上沿不一 样方向传播的光的
速度必定不一样，但是实验否定了这个结论。如果认为以太被地球带着走，
又 明显与天文学上的一些观测结果不符。
1887年迈克尔逊和莫雷利用光的干涉现象进行了十分精 确的测量，仍没
有发现地球有相对于以太的任何运动。对此，洛仑兹提出了一个假设，认为
一切 在以太中运动的物体都要沿运动方向收缩。由此他证明了，即使地球相
对以太有运动，迈克尔逊也不可能 发现它。爱因斯坦从完全不一样的思路研
究了这一问题。他指出，只要摒弃牛顿所确立的绝对空间和绝对 时间的概念，
一切困难都能够解决，根本不需要什么以太。电磁场理论
1887年迈克尔 逊和莫雷利用光的干涉现象进行了十分精确的测量，仍没
有发现地球有相对于以太的任何运动。对此，洛 仑兹提出了一个假设，认为
一切在以太中运动的物体都要沿运动方向收缩。由此他证明了，即使地球相< br>对以太有运动，迈克尔逊也不可能发现它。爱因斯坦从完全不一样的思路研
究了这一问题。他指出 ，只要摒弃牛顿所确立的绝对空间和绝对时间的概念，
一切困难都能够解决，根本不需要什么以太。
爱因斯坦提出了两条基本原理作为讨论运动物体光学现象的基础。第一
个叫做相对性原理。 它是说：如果坐标系k'相对于坐标系k作匀速运
动而没有转动，则相对于这两个坐标系所做 的任何物理实验，都不可能区分
哪个是坐标系k，哪个是坐标系k′。第二个原理叫光速不变原理，它是 说
光（在真空中）的速度c是恒定的，它不依靠于发光物体的运动速度。
从表面上看，光 速不变似乎与相对性原理冲突。因为按照经典力学速度
的合成法则，对于k′和k这两个做相对匀速运动 的坐标系，光速就应不一
样。爱因斯坦认为，要承认这两个原理没有抵触，就务必重新分析时间与空间的物理概念。

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经典力学中的速度合成法则实际依靠于如下两个假设：
1．两个事件发生的时间间隔与测量时间所用的钟的运动状态没有关系；
2．两点的空间距离与测量距离所用的尺的运动状态无关。
爱因斯坦发现，如果承认光速不变原理 与相对性原理是相容的，那么这
两条假设都务必摒弃。这时，对一个钟是同时发生的事件，对另一个钟不 必
须是同时的，同时性有了相对性。在两个有相对运动的坐标系中，测量两个
特定点之间的距离 得到的数值不再相等。距离也有了相对性。
如果设k坐标系中一个事件能够用三个空间坐标x、y 、z和一个时间坐
标t来确定，而k′坐标系中同一个事件由x′、y′、z′和t′来确定，则
爱因斯坦发现，x′、y′、z′和t′能够透过一组方程由x、y、z和t求出
来。两个坐标系的相 对运动速度和光速c是方程的唯一参数。这个方程最早
是由洛仑兹得到的，所以称为洛仑兹变换。
利用洛仑兹变换很容易证明，钟会因为运动而变慢，尺在运动时要比静
止时短，速度的相加 满足一个新的法则。相对性原理也被表达为一个明确的
数学条件，即在洛仑兹变换下，带撇的空时变量x '、y'、z'、
t'将代替空时变量x、y、z、t，而 任何自然定律的表达式仍取与原先
完全相同的形式。人们称之为普遍的自然定律对于洛仑兹变换是协变的 。这
一点在我们探索普遍的自然定律方面具有十分重要的作用。
此外，在经典物理学中， 时间是绝对的。它一向充当着不一样于三个空
间坐标的独立主角。爱因斯坦的相对论把时间与空间联系起 来了。认为物理
的现实世界是各个事件组成的，每个事件由四个数来描述。这四个数就是它
的时 空坐标t和x、y、z，它们构成一个四维的连续空间，通常称为闵可夫
斯基四维空间。在相对论中，用 四维方式来考察物理的现实世界是很自然的。
狭义相对论导致的另一个重要的结果是关于质量和能量的关 系。在爱因斯坦
以前，物理学家一向认为质量和能量是截然不一样的，它们是分别守恒的量。
爱 因斯坦发现，在相对论中质量与能量密不可分，两个守恒定律结合为一个
定律。他给出了一个著名的质量 -能量公式：E＝mc，其中c为光速。于是
质量能够看作是它的能量的量度。计算证明，微小的质量蕴 涵着巨大的能量。
这个奇妙的公式为人类获取巨大的能量，制造原子弹和氢弹以及利用原子能
发 电等奠定了理论基础。

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