Einstein在伯恩專利局工作時,開始想著「和光追逐的相對運動」此一問題,之後提出了狹義(特殊)相對論的理論,將以前的時空觀念完全的改變。之所以稱為狹義,是因為此對慣性座標的定義,非廣義相對論中的一般描述。
狹義相對論,在兩個基本假設下,討論兩個慣性系統之相對運動,並產生許多新的、有趣的現象,如:時間膨脹、長度收縮、同時性的相對性與 Einstein的相對速度公式等等。其結論也可以用連結相對論時空之兩個慣性座標系的Lorentz變換來描述。進一步可建立相對論運動學與動力學。
由狹義相對論知,原來日常常見的相對運動,其實是如此的不凡。相對運動的兩個觀察者之觀點一般互不相同,時間與空間在運動方向上是互相耦合的。所以說,我們生活在一個稱為Minkowski四維時空的「空間」中。並由動力學,引入四維向量,可將力學與電磁學化簡成簡潔的張量表示式,並伴隨著一些重要的不變量與現象。而其中最有名的是質能守恆的結論。分裂與融合現象,可以很自然的解釋。核能發電與核子彈就是由此理論實現的產品。
在狹義相對論完成後,Einstein開始想將此理論運用在有重力存在時之情況,因此發現到慣性座標的定義需從新詮釋,而此一切都要從─慣性質量等於重力質量開始。Einstein當時以為要發明新的數學工具來描述並完成此理論,結果友人發現其實用到的就是Rieman幾何理論。前後十年的時間,廣義相對論誕生,為研究在狹義相對論之時空架構下的萬有引力理論,是一種以幾何的方式來描述重力的理論。
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