狭义相对论
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狭义相对论,是只限于讨论惯性系情况的相对论 。牛顿时空观认为空间是平直的、各向同性的和各点同性的的三维空间,时间是独立于空间的单独一维(因而也是绝对的) 。狭义相对论认为空间和时间并不相互独立 , 而是一个统一的四维时空整体,并不存在绝对的空间和时间 。在狭义相对论中,整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的 , 这是一种对应于“全局惯性系”的理想状况 。狭义相对论将真空中光速为常数作为基本假设,结合狭义相对性原理和上述时空的性质可以推出洛仑兹变换 。
广义相对论
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广义相对论是爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年发表的理论 。爱因斯坦提出“等效原理”,即引力和惯性力是等效的 。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上(目前实验证实,在1012的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别) 。根据等效原理,爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理 , 即物理定律的形式在一切参考系都是不变的 。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程 。测地线方程与物体自身故有性质无关,只取决于时空局域几何性质 。而引力正是时空局域几何性质的表现 。物质质量的存在会造成时空的弯曲,在弯曲的时空中,物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动) , 如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动,实际是绕着太阳转,造成引力作用效应 。正如在弯曲的地球表面上,如果以直线运动,实际是绕着地球表面的大圆走 。
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