10分：[Phy]甚麼是「相對論」和公式「E=mc^2」？

相對論有兩條:廣義相對論同狹義相對論.

狹義相對論係由愛因斯坦係1905年介紹既.可以話係牛頓力學既推廣.
根據狹義相對論,光速對於所有觀察者都係一樣既,但係時間就唔係啦.舉例:光由a點去到b點要10秒,但係由於觀察者唔同運動狀態會有唔同既結果,如果兩個觀察者既運動速度分別好大,呢個情況就更明顯啦. 所以,狹義相對論亦都推翻牛頓定律既絕對時間.

廣義相對論由愛因斯坦係1915-1920年完成,1922年正式提出,並令佢得到左諾貝爾獎.
根據廣義相對論,世界上所有既物質都係處於一個四維既時空,即係現有既三維時空再加上時空既概念. 廣義相對論最重要既結論係時空既特質可以被物質既質量所影響/改變(時空扭曲),例子:水星既特殊運動軌道. 此外,廣義相對論裡面時空扭曲既概念仲推翻左牛頓定律裡面既[瞬間超距作用].可以話係當時物理學上既一大革命.

E(energy)=m(mass)c(光速)^2某程度上可以話係廣義相對論既一個副產品.因為廣義相對論證明左光速係速度既極限.所以當物質被加速至光速既時候,該物質既所有能量都可以被釋放. 也就是能量=質量x光速^2

Relativity is the a concept based on the fact that the speed of light in vacuum is constant irrespective of the reference frame.
An early version, known as Special Relativity, was first developed for inertial frames. It concludes that time is a dimension which is not constant but will depends on the relative motion of the reference frame. Together with the three dimensions of space, we will call the time measured using a clock which moves with the reference frame the"proper time", and the spatial dimensions measured using a ruler which moves with the reference frame the"proper length". The time and lengths measured at other reference frames will not be the same as the proper time and length. In short, a phenomenon called time dilation and space contraction will be observed.
The latter version, called General Relativity, extended the concept to non-inertial and non-Eclidean (i.e. not rectangular grid in simple word). It leads to the conclusion that any mass will alter the space geometry.

E = mc^2

E is the energy, m is the mass and c is the speed of light in vacuum.

The beautiful equation states that energy and mass are equivalent and is the dual characterisics of all matters.

相對論















E = mc2







相對論是關於時空和引力的理論，主要由愛因斯坦創立，依其研究對象的不同可分為狹義相對論和廣義相對論。相對論和量子力學的提出給物理學帶來了革命性的變化，它們共同奠定了近代物理學的基礎。相對論極大的改變了人類對宇宙和自然的「常識性」觀念，提出了「同時的相對性」、「四維時空」、「彎曲時空」等全新的概念。不過近年來，人們對於物理理論的分類有了一種新的認識——以其理論是否是決定論的來劃分經典與非經典的物理學，即「非經典的＝量子的」。在這個意義下，相對論仍然是一種經典的理論。







































































































[編輯] 狹義與廣義相對論的分野







傳統上，在愛因斯坦剛剛提出相對論的初期，人們以所討論的問題是否涉及非慣性參考系來作為狹義與廣義相對論分野的標誌。隨著相對論理論的發展，這種分類方法越來越顯出其缺點——參考系是跟觀者有關的，以這樣一個相對的物理對象來劃分物理理論被認為不能更好的反映問題的本質。目前一般認為，狹義與廣義相對論的區別在於所討論的問題是否涉及引力（彎曲時空），即狹義相對論只涉及那些沒有引力作用或者引力作用可以忽略的問題，而廣義相對論則是討論有引力作用時的物理學的。用相對論的語言來說，就是狹義相對論的背景時空是平直的，即四維平凡流型配以閔氏度規，其曲率張量為零，又稱閔氏時空；而廣義相對論的背景時空則是彎曲的，其曲率張量不為零。































[編輯] 狹義相對論































主條目：狹義相對論







愛因斯坦在他1905年的論文《論動體的電動力學》中介紹了其狹義相對論。















狹義相對論建立在如下的兩個基本公設上：























狹義相對性原理（狹義協變性原理）：一切的慣性參考系都是平權的，即物理規律的形式在任何的慣性參考系中是相同的。這意味著物理規律對於一位靜止在實驗室里的觀察者和一個相對於實驗室高速勻速運動著的電子是相同的。







光速不變原理：真空中的光速在任何參考系下是恆定不變的,這用幾何語言可以表為光子在時空中的世界線總是類光的。也正是由於光子有這樣的實驗性質，在國際單位制中使用了「光在真空中1/299,792,458秒內所走過的距離」來定義長度單位「米」（公尺）。







在狹義相對論提出以前，人們認為時間和空間是各自獨立的絕對的存在。而愛因斯坦的相對論首次提出了時空的概念，它認為時間和空間各自都不是絕對的，而絕對的是一個它們的整體——時空，在時空中運動的觀者可以建立「自己的」參照系，可以定義「自己的」時間和空間（即對四維時空做「3＋1分解」），而不同的觀者所定義的時間和空間可以是不同的。具體的來說，在閔氏時空中，而如果一個慣性觀者（G）相對於另一個慣性觀者（G'）在做勻速運動，則他們所定義的時間（t與t'）和空間({x,y,z}與{x',y',z'})之間滿足洛侖茲變換。而在這一變換關係下就可以推導出「尺縮」、「鐘慢」等效應，具體見狹義相對論詞條。















在愛因斯坦以前，人們廣泛的關注於麥克斯韋方程組在伽利略變換下不協變的問題，也有人注意到過愛因斯坦提出狹義相對論所基於的實驗（如光程差實驗等），也有人推導出過與愛因斯坦類似的數學表達式（如洛侖茲變換），但只有愛因斯坦將這些因素與經典物理的時空觀結合起來提出了狹義相對論，並極大的改變了我們的時空觀。在這一點上，狹義相對論是革命性的。































[編輯] 廣義相對論























主條目：廣義相對論







在本質上，所有的物理學問題都涉及採用什麼時空觀的問題。在二十世紀以前的古典物理學裡，人們採用的是牛頓的絕對時空觀。而相對論的提出改變了這種時空觀，這就導致人們必須依相對論的要求對古典物理學的公式進行改寫，以使其具有相對論所要求的洛侖茲協變性而不是以往的伽利略協變性。在古典理論物理的三大領域中，電動力學本身就是洛侖茲協變的，無需改寫；統計力學有一定的特殊性，但這一特殊性並不帶來很多急需解決的原則上的困難；而古典力學的大部分都可以成功的改寫為相對論形式，以使其可以用來更好的描述高速運動下的物體，但是唯獨牛頓的引力理論無法在狹義相對論的框架體系下改寫，這直接導致愛因斯坦擴展其狹義相對論，而得到了廣義相對論。











































[編輯] 對相對論的批評







相對論已經在很多領域內被證實並使用，已經成爲某一自然參數範圍下的定律































[編輯] 注釋















↑ Robert.M.Wald, General Relativity, The University of Chicago Press, 1984







↑ Synge L. Relativity, the general theory. Amsterdam: North-Holland Publishing Company, 1960.























[編輯] 參見


















E = mc2（讀作E等於mc平方，亦稱質能轉換公式或質能方程）是一種闡述能量（E）與質量（m）間相互關係的理論物理學公式，公式中的c是物理學中代表光速的常數。