「相對論」是什麼意思? - 生活

By Isla
at 2005-09-17T00:00

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愛因斯坦發明的相對論是什麼意思?
可以舉例說明給我聽嗎?

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By Daph Bay
at 2005-09-18T10:46

你可以參考這個→http://life.fhl.net/exchange/epistemology/page2.ht...
這個比較詳細→http://lib.swsh.tpc.edu.tw/science/content/1999/00...
絕對與相對：
有兩輛火車並排停在車站，其中一輛車啟動了，另一輛車上的人會以為自己的車在移動。同樣的，兩輛汽車前後停在紅綠燈前，若前面的車子向後滑，後面車上的駕駛會以為自己的車向前滑，而嚇的立刻踩煞車。同一件事，在不同車上(不同系統)的觀察者會看到不同的結果，這就是相對概念。
相對論舉世知名後，愛因斯坦卻開始後悔把他這套研究統稱為相對論。為甚麼呢？因太多一知半解的人只談論相對，而忽略了絕對。愛因斯坦相信，科學定律是絕對的，也就是說，不管在任何情況下，所得到的結果都應該一樣。
舉例來說，在等速直線行駛火車上的人向上拋一球，車上的人看到球是直線下落，可是在車外的人看到的卻是拋物線。這表示在不同系統(座標)的觀察者，會看到不同的結果，這就是相對。但兩人卻都發現球是往下落地，沒錯因為地球引力定律是絕對的，而球拋上落下所花的時間，兩人算出的值也都相同，這也是絕對的。
相對論又分為狹義相對論(特殊相對論)和廣義相對論(一般相對論)兩種：
狹義相對論愛因斯坦於1905年所發表，他根據兩項公設(基本原理)，導出時間和空間是相對的正確觀念。又發現，對速度接近光速的物體，牛頓力學有誤差。此兩項公設是：
1. 光速恆定在任何慣性座標系中，不論光源與觀察者是靜止或運動，光速一律不變。
**慣性座標系在某一座標系中，不受外力的物體必保持靜止或等速直線運動，稱為慣性座標。
2. 相對性(同等性)原理在慣性座標中，物理定律都是相同的。
依照狹義相對論，會得到許多與古典物理不同及根據常識想像不到的結果。例如以下的四個學說：
(A) 同時刻的相對性在A系統中同時發生的事，從B系統看,卻不一定是同時發生。
(B) 長度收縮物體運動速度愈快，其長度會愈短。
不過這種情況，在日常生活中是體驗不到的，因為它有個前提，就是物體運動速度必須接近光速才比較明顯。
(C) 時間延遲運動中的系統速度愈快，時間會變的愈慢。
不過這也須系統速度接近光速才能明顯看出時間變慢。
(D) 質能互換 E=MC2
此公式可從兩方面來看 (A)當物質得到能量而運動時，它的質量會增加。
(B)當質量損失時，也會轉換成能量。
但狹義相對論只能涵蓋慣性座標系，至於非慣性座標系就要看廣義相對論了。
廣義相對論愛因斯坦於1915~1916年間所發表，在真實物理世界中，慣性座標系只是理想狀況，例如重力場無所不在，而物體受重力作用會做加速度運動，因此愛氏將狹義相對論的慣性座標推廣到非慣性座標系(如：旋轉座標系，重力場中的座標系)，而寫出廣義相對論。他也從兩個基本原理出發：
1. 等效原理置身於等加速座標系中的觀察者，無法分辨究竟是本身在加速抑或是因自己置身在重力場中，受重力而加速。
例如在外太空中(無重力)的太空站中，有部升降機以9.8m/s2的加速度上升，升降機中的人原來是在失重狀態而漂浮著，但現在卻能站在地板上而恢復重量。也就是說非重力加速度造成的重量感與真正重力造成的重量有相同的效果----等效性。
2. 廣義相對性原理物理定律在任何座標系中都具有相同的形式。
廣義相對論涵蓋了所有座標系，主要內容是將重力場解釋成四維時空的彎曲幾何結構，而導出比牛頓重力定律更精確的重力理論。
而最重要的是它已通過數項科學驗證，如今是天體物理學與宇宙學的基本

By Mary
at 2005-09-21T02:55

Fhl.net

By Michael
at 2005-09-18T17:18

恩

By Audriana
at 2005-09-17T14:07

要問愛因斯坦才知道吧!

By Emma
at 2005-09-21T21:01

相對論的提出不是偶然的。在十九世紀末，物理學家們便遭遇許多困難，當干涉儀的實驗結果困擾物理學家的時候，愛因斯坦立刻放棄乙太的概念並假設光速具有不變性﹙任何觀察者測得之光速為同一固定值﹚，勇於懷疑傳統牛頓的絕對時空概念，以「窮則變，變則通」的革新思想提出相對論。這段歷史與愛因斯坦同哥本哈根論者的激辯是同樣精采，愛因斯坦之所以成為近代物理的奠基者是有原因的。﹙註一﹚
　　原本二十世紀前，人類已經習慣了牛頓所帶來的絕對真理與絕對價值，它的權威性提供了一種絕對安全感和最後歸宿感，可是相對論卻像一口巨大的喪鐘在人類頭頂轟鳴，使人們從牛頓教條弄得呆滯的狀態下醒來，把人們一勞永逸的樂觀夢想，變成前途茫茫的悲觀困惑﹙註二﹚。
　　狹義相對論指出，由於光的不變性使觀察者無法區分絕對靜止與等速運動；愛因斯坦得以肯定時間與空間的相對性，即觀察者對時空的描述會隨著運動狀態而改變──在相對論中觀察者所測量到之相對運動的物體，其長度顯得更短，而時間顯得更長。如果把光訊號當作傳遞事件因果次序的最快訊號，我們感覺﹙也是量測﹚到的因果現象，亦會隨著觀察者的運動狀態而不同﹙註三﹚。愛因斯坦以「對一實際參考體的相對運動」來代替空間的量度﹙註四﹚，以「光速」代替時間的量度，換句話說，愛因斯坦以物理的操作定義來取代牛頓對時空哲學式的「簡單定位」之定義。
　　人類的感官往往是不真切的﹙所謂的表象主義﹚，故以物理量度方式來描述事件是最真切不過，但相對論卻告訴我們，即使是量度的結果，不同的觀察者對同一事件竟會提出截然不同的描述。例如﹙同時性的問題﹚對於A、B兩事件，甲說A先B發生，乙說B先A發生，但相對論竟告訴我們二者都對，即各結論對所屬觀察者各是正確的。可是 (1) 不同座標系的觀察者對同事件的長度與時間描述，皆不相同，但是同事件其本體論上的時間與長度不可能是這樣又是那樣。 (2) 兩事件在其本體論上的因果次序，不可能是這樣又是那樣。這導致我們必須要問：我們所觀察與認知的是實在界嗎？人類對事件的物理量度「真切」﹙即符合本體論的實在界，在下文讀者必須區分『真切』和『真實』的含意﹚嗎？相對論是否分割了實在界與現象界﹙註五﹚──實際值與量測值──之間的一致性？或者這樣問：人們能否一如物自體般的客觀認知實在界？
　　人類對事物的認知並不真切：就連物理量度──原本我們比較信任的認知對象工具──都如此深受主體狀態因素所影響，我們怎能確信自己觀察量度出來的結果是真切的呢？愛因斯坦在其著作＜相對論＞中譯本三十頁裡曾提到「我們所看到物體在運動中收縮的現象，事實上並非運動物體的本身在收縮，如是物體本身在收縮，這樣就毫無意義了」，同理，狹義相對論裡的「時間膨脹」，基於 (1) 我們必須堅信關於時空的本體論事實只有一個。 (2) 由於狹義相對論效應﹙長度縮短、時間膨脹﹚出現於兩不同慣性座標系間的量度，故我們無從區分並判斷實際值與測量值──實在界與現象界──是否一致。基於這兩點，筆者可以肯定：人類對被觀察對象的認知結果的確不真切，而且此狹義相對論效應只是「假象」罷了，實在界﹙例如運動物體本身的長度﹚並不可能會因為觀察者或被觀察者的運動﹙等速﹚狀態而有所絲毫改變。但是廣義相對論﹙加速座標系與重力場中的時間膨脹、空間彎曲與光線曲折﹚不是「假象」，例如巒生子問題的兩位主角最後回到同一座標系時年齡竟然不同，在這裡必須區分廣義相對論與狹義相對論是有些不一樣的。
　　在狹義相對論裡，我們無法驗證，當現象界改變時，實在界是否與現象界有對等的改變。或許這樣說會更清楚：我們根本無法知道實在界究竟發生了什麼，因為我們觀察不到被觀察者本身，我們只能夠觀察到光訊號所傳遞之已發生的事件現象，對人類而言，實在界究竟發生什麼是不重要的，重要的是現象界所發生的一切，這才是真正與主體有關聯──所以什麼是事實？觀察者所只能觀察到的「現象」就是事實，雖然它不見得「很真實」，但還有什麼會比它「更真實」呢？
　　相對論推翻了牛頓的絕對時空，但並不是沒有絕對速度，只是無法找到它罷了，畢竟「相對是建立在絕對上」。如果上帝就在空間的絕對原點，我們將發現，光速的絕對性竟使得上帝隱藏了起來──這似乎是上帝刻意的安排。人們只能掌握跟自己本身狀態有關的操作值，再去設想「絕對」是沒有意義。人類﹙主體﹚是不可能脫離自己的「參考架構」去判斷事物；相對論明白告訴我們這點，即使是在物理裡，自己對事物的觀察﹙認知﹚結果永遠與本身的狀態﹙主觀因素﹚有密切關係，我們再也無法企求絕對唯一的客觀。
　　相對論同時促進休謨式的相對主義以前所未有的聲勢佔領現代人的心靈，這在後面會提到。相對論雖然沒有開啟非決定論的趨勢，卻是物理近代革命與打擊唯物論﹙註六﹚的開始。唯物論預先假定有一確定的現在瞬間，一切物質在現在瞬間中都同樣實在。
　　愛因斯坦說：「我們力圖借助物理學理論，在迷宮中為自己尋求一條道路，藉著通過大量已觀察到的情況，來整理和理解我們的感覺印象。我們希望觀察到的情況，能夠與我們對實在界所作的概念相符合，如果不相信我們的理論結構能理解客觀實在界，如果不相信我們世界的內在和諧性，那就不會有任何科學。這種信念，並且永遠是一切科學創造的根本動機……在我們所有努力中，在每一次新舊觀念之間的戲劇鬥爭中，我們堅定了永恆的求知欲望……當在求知上所遭遇的困難越多，這種欲望與信念也越增強﹙註七﹚。」儘管愛因斯坦始終期待實在界與現象界的緊密統一，正如同他始終不願放棄物理決定論，但是思潮的發展卻離他的期待越來越遠，而諷刺地，他的相對論正是這個趨勢一開始的源頭。
註一：＜宇宙漫步者─愛因斯坦＞世紀人物傳記7，北辰文化股份有限公司，76年8月出版。
註二：＜思想之謎與人類之夢─現代～當代之部＞劉曉波，風雲時代出版，相對論部分。
註三：某事件是否為另一事件的原因，在過去都已決定。它不隨現在的不同觀察者而改變，光訊號所傳遞的是已發生的事件，並不是事件本身。
註四：＜相對論＞愛因斯坦著，徐氏基金會，頁6。
註五：現象界是表象的集合。
註六：認為整個實在界毫無例外地可以歸結於物質，以及完全從屬於物質條件的力量，無需用不繫於物質的因素來解釋，凡是把實在界與現象界視為一事，即是為其開路。

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