狭义相对论与广义相对论有什么区别?
施郁
(复旦大学物理学系教授)
谢谢邀请 。
狭义相对论是在光速不变的前提下,要求物理定律在任何惯性参照系都成立 。参照系就是指观察者 。所谓惯性参照系,就是说,在这个参照系里,如果物体没有受到外力,会保持匀速运动或者静止的状态 。
但是一个惯性参照系本身相对另一个参照系也可以是运动的,所以在爱因斯坦之前,人们都认为,物体相对于一个惯性参照系的速度加上这个惯性参照系本身相对于另一个惯性参照系的速度,就是物体相对于后一个惯性参照系的速度 。但是,相对于每个参照系的运动服从的物理定律都是一样的 。这可以叫做伽利略相对论 。比如,“舟行而不觉” 。
但是,在不同的惯性参照系中,光速却是一样的 。爱因斯坦当年经过多年的思考觉得应该这样,另一方面,光速不变也是迈克尔孙-莫雷实验的结果 。
为了光速不变,结果参照系之间的左边和速度变换就都变了 。速度的变换不是伽利略变换那样简单的相加了 。时间也依赖与参照系了!然后就有一个后果,时间和空间成为一个整体 。两个事件的时空间隔在不同的参照系是一样的 。
狭义相对论局限于惯性参照系,参照系本身不加速,没有引力 。广义相对论则将相对性原理推广到可以是加速的参照系,又通过引力与惯性的等效,将引力纳入了相对论的框架 。所以广义相对论成为一个引力理论 。
其他网友观点狭义相对论指明,在任何惯性参考系中,物质的自然规律都相同 。另外是光速不变原理,在任何惯性系中,真空中的光速都相同 。总的来说狭义相对论阐述了质能方程,解释了物质和能量的关系 。而广义相对论阐述了惯性质量就是引力质量,解释了引力的本质就是时空弯曲,并预言了引力波等物理现象,是对狭义相对论的更深更高的铨释和阐述 。这是我的观点,谢邀 。
其他网友观点答:两者最大的不同是,狭义相对论只适用于惯性系;而广义相对论适用于任何参考系,包括非惯性系 。
我来解释下惯性系,指的是牛顿力学成立的参考系 。用不严谨的话说,就是做匀速直线运动的参考系,只不过你的匀速直线运动,必须是相当于惯性系作为参考系 。

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然后我们来看狭义相对论和广义相对论的基本假设,当然叫做原理也是可以的 。
狭义相对论的两个基本假设:一、狭义相对性原理:任何惯性参考系中,自然规律都相同 。二、光速不变原理:任何惯性系中,真空中的光速c都相同 。狭义相对论就是建立在这两条基本假设之上的,由此推出著名的质能方程,时间收缩原理等,当从一个惯性系变换到另一惯性系时,将满足洛伦兹变换,而不是伽利略变换 。

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值得注意的是,两个假设都基于惯性参考系,这也说明了狭义相对论具有局限性,后来爱因斯坦把他的理论推广到非惯性参考系,得到了广义相对论 。

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广义相对论的两个基本假设:1、广义相对论原理:自然定律在任何参考系中,都可以表示为相同数学形式 。2、等价原理:既惯性质量等于引力质量 。
广义相对论建立在这两个基础之上的,爱因斯坦推导出,万有引力的产生是因为空间弯曲造成的,并由此建立了新的引力场理论,使得牛顿力学只是相对论力学特殊情况下的近似理论 。而且广义相对论对非惯性系也有效 。

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其中著名双生子佯谬,就是在爱因斯坦提出侠义相对论后,其他反对相对论的人提出来的,因为双生子佯谬涉及非惯性系,所以狭义相对论无法解决,直到爱因斯坦提出广义相对论后,双生子佯谬才不攻而破 。
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