相对论怎么理解？：看相对论有什么用 _相对论在卫星定位中的应用

相对论怎么理解？
相对论是相对与牛顿的绝对时空观而言的，牛顿的经典力学因为们现实生活中观察是一致的所以很好理解，但是相对论是解释物体高速运动（光速或者接近于光速）时，速度和质量以及时间空间的关系，这个和我们日常生活中观察到的是不一致的很难理解。牛顿的绝对时空观认为时间，空间质量是绝对的，不会因为物体运动速度而改变。而相对论却认为，速度越快，时间越慢，空间越小，质量越大。这里就说一个时间，根据相对论t’=t/√1-（v/c）*（v/c）其中c是光速（30万千米每秒），v是物体当前运动速度，当v的速度很小时，t'无限接近于t,比如t'=0.9999999999999t,这个时候速度对时间产生的影响非常小，比如你一辈子都在每小时100公里的火车上度过，那么你和一辈子都不坐的人，可能几十年下来也就相差几十秒，但是如果v很大，比如达到27万平方公里每秒，那么这个时候t'=1.43t了，也就是你过的一秒，就等于别人的1.43秒，你过的一年就等于别人过的1.43年。v越大，时间就越慢，当v速度达到光速时，t'就等于0，这个时候时间就静止了。需要注意的是，速度越快时间越慢是被无数客观实验证明的客观事实，而绝对不是观测问题。有些对相对论不理解的人，脑子里还是牛顿绝对时空观那一套东西，认为时间和速度是没有关系的（不管速度怎么变时间都不变），他们搞出一些事实而非的东西来胡乱解释相对论，比如说什么如果你用光速运动，然后就观测不到时钟时间变化了（因为时钟走动的影响永远也达不到眼睛，所以给人的感觉就是时间相对停止了，这绝对是对相对论的误读！！！！）。这些人连相对论基本概念都没搞清楚，满脑子还是绝对时空观那一套东西。另外，根据相对论质能公式，任何有质量的问题，都不可能达到光速，更别说超越了，所以t'不会是负数，时间也不可能倒流的。

作用在下面移动物体上的力是要写力的种类还是方向？
宇宙中存在着四种基本力，他们分别是引力、电磁力、只在微观世界里才出现的强作用力和弱作用力。
但是这四种基本力究竟是什么样的力？长期以来科学家们希望能用一个理论统一四种力的到底是什么东西？
左上：引力（Gravity）右上：电磁力（Electromagnetism）左下：强作用力（Strong）右下：弱作用力（Wea
两颗粒子要产生互动，则必须先要让对方知道自己的存在，但要如何做到这一点？有个办法，就是在两者之间“传递”第三种粒子，这个“第三者”（不）被我们称为“媒介子” 。
所以，我们不妨把这几种力比作像羽毛球和网球这样的运动竞赛，这些竞赛的规则都很类似，有两个或两个以上的球员站在球网的两侧，然后把一颗球打过来挥过去，目标一致皆为：努力让对手接不到球。
而我们人类的目标，则是要设法了解这些竞赛的规则，了解那几颗球究竟是怎么回事。我们的希望则是，最后发现，这所有看似不同的球赛，到最后组成了一个就像十项全能运动一样的超级运动竞赛。
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超级运动竞赛：大统一理论
Chapter1 引力
早在牛顿于1687年“发现”重力以前，人类其实就早已意识到重力的存在，仔细想想，若是没有重力，哈利法克斯的断头台上的刀片就会不时飞走。
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哈利法克斯的断头台
人类对引力有着更深一步的认识，是在牛顿的《自然哲学的数学原理》发表后。
牛顿仅仅通过几道简单的算式，就能精准推测苹果落地的时间，行星绕行的轨道等等，
根据他的定律，宇宙中的一切事物之间都会产生相互吸引的力，而且距离越远，这种力便越弱。
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《自然哲学的数学原理》
尽管如此，牛顿并未窥得引力的全貌，直到1916年，爱因斯坦发表著名的广义相对论之后，我们才能真正了解引力。
引力是指具有质量的物体之间加速靠近的趋势，其来源于物体自身质量对于时空的弯曲。
爱因斯坦的广义相对论认为万有引力是由于时空弯曲而产生，具有质量的物体周围的空间是弯曲的。
根据数学定理，两点之间线段最短，然而，在被弯曲的四维时空里，短程线也被弯曲了。因此受到引力作用，行星沿短程线向太阳靠近，从而周而复始的绕太阳按椭圆轨道公转。
其中，构成天体系统的主要原因是质量所引起的时空扭曲。
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大质量的天体导致时空扭曲，使小质量的天体围绕着它椭圆运动
引力就好像是羽毛球赛，羽毛球的比赛场地很大（整个宇宙），但冲击力道并不大，被羽毛球打到并不会很痛，相较之下，如果是足球或者是篮球，被打倒可能会痛得哭天喊地。
羽毛球是个不错的入门球赛，安全而又老少皆宜，更重要的是，每个人都有资格参加。宇宙中的所有粒子，无论质量大小都会创造出自己的“羽毛球拍”（重力场），也会对其他粒子产生引力。
然而这颗“羽毛球”----重力子，人类从未探测到它的存在，甚至还无法设计出实验来探究它是否存在，尽管如此，我们可以确知的是，重力子如果真的存在，它应该必须永远相吸、作用范围无限远。
Chapter2 电磁力
电磁力是在带电荷的粒子之间引起的力。电场与磁场都是电荷产生的，其大小和方向都与距离电荷的远近有关，也都与电荷的大小有关，所不同的是，磁场还与电荷的运动速度有关。另外，电磁与磁场能够互相产生对方（磁生电，电生磁）。
电场和磁场结合起来才能满足狭义相对论，因此电场和磁场本质上是同一种东西，在不同的参考系里有不同的表现形式。（1864年，麦克斯韦将磁学与电学用麦克斯韦方程统一起来，并将磁力与电力统称为电磁力）
学习相对论在平常生活中有什么用
一句话：在平常生活中有毛用。相信我没错的。
维度的本质是什么？世界到底有多少维度呢？
多维空间只是一种科学设想，目前还没有可靠的证据，能证明多维空间的存在。
二十世纪以前的物理学，描述世界由三维空间和一维时间组成，空间维度和时间维度完全独立，既所谓的绝对空间和绝对时间。
进入二十世纪后，狭义相对论把空间和时间统一起来，称为四维时空，时间和空间再也不是独立的事物，而是在某些情况下，时间维度和空间维度可以被压缩或者拉长，甚至相互转化。
随着科学理论的发展，科学家开始思考，在四维时空之外，是否还存在更高的维度，由于时间维度和空间维度存在本质区别，所以一般情况下我们称多维空间，而不是多维时空。在很多小说和影视作品中，也引用多维空间的概念。
多维空间的模型，在数学上进行描述相对容易，最简单的就是增加维度变量，但是要引用到物理概念上却很难；比如著名卡拉比—丘成桐空间，就是数学家丘成桐从数学上证明存在的六维空间。
卡拉比—丘成桐空间是蜷缩的高维空间，物理上预言，该空间存在于普朗克尺度，所以当前物理手段无法探测该空间的存在；不过该六维空间在三维空间中的投影，可以用计算机模拟出来，如下图所示：
其投影就如攥成一团的纸团，实际的卡拉比—丘成桐空间要复杂很多，如果一个三维人进入六维的卡拉比—丘成桐空间中，那么他能从各个方向看到自己的样子，甚至还能看到自己的后脑勺。
一些相对前沿的物理理论，比如超弦理论，就提出宇宙由十维空间加一维时间组成，在138亿年前的宇宙大爆炸中，有七个维度的空间蜷缩在普朗克尺度，只有三个维度的空间被展开。
这一设想非常新颖，因为以往的任何科学理论，包括经典力学、量子力学和相对论，都没有对宇宙的维度做出限制，比如相对论和量子力学，可以很容易推广到任何更高的维度。
而在超弦理论中，要求宇宙至少有十一个维度，如果少于十一维度，超弦理论的数学结构就会不完备，这是非常有意思的事。
关于高维空间的相关理论，还有膜理论、平行宇宙理论等等，都对其有不同的解释，不过目前还没有任何科学证据，能证明高维空间的存在。

广义相对论有什么缺陷呢?
自爱因斯坦1916年提出广义相对，科学家就一直在验证这一理论是否是正确的，尤其是在大质量天体的引力环境下，广义相对论或许存在“瑕疵” 。银河系中典型的强引力环境要数位于银河系中心的超大质量黑洞了，科学家发现假如新的计算方法正确，暗示银河系中心黑洞周围应该存在一个相似土星环的结构，这是一个在强引力环境下的安全“避风港” 。广义相对论描述了时空的几何属性，该理论以为大质量的天体可导致周围时空曲折，假如将质量压缩到史瓦西半径的时空中，那么连光子都无法逃逸。
目前仍然有许多物理学家信任广义相对论存在瑕疵，这是因为该理论与量子力学不兼容，而后者被以为是物理学上的另一个支柱。两个理论一起撑起了物理学的殿堂，量子力学支柱上已经构建起庞大的分支学科，科学家则期望经过引力量子化的思维将两者统一。相对论能够用于描述世界中大标准的现象，而量子力学则主导着世界微小颗粒，有科学家以为相对论在一些标准上或许存在问题，咱们能够在引力最强的世界环境中查验相对论，比方中子星便是一个好地方，此类天体的直径仅20公里左右，却拥有太阳等级的质量。
马克斯·普朗克射电地理研究所科学家已经将相对论用于中子星周围环境的测试，发现一个由中子星和白矮星构成的双星体系，在发出引力波的一起也失去能量，轨道周期以每年8百万分之一秒缩短，而当时的轨道周期为2.46小时。一起，黑洞也是查验广义相对论的场所，银河系中心大质量黑洞拥有数百万倍的太阳质量，咱们只知道黑洞非常细密而且不发光，没有直接依据显示黑洞行为遵守广义相对论。
广义相对论预言了黑洞的存在，时空在极端扭曲的情况下连光都无法逃脱
因为引力透镜的效果，遥远天体形成了四个像，这便是爱因斯坦十字
科学家对银河系中心大质量黑洞的研究中发现，假如广义相对论存在瑕疵，那么黑洞周围应该进行一个稳定的引力场环境，被黑洞引力吸积的物质能够在这里徘徊很长一段时间，而不是直接被黑洞的引力所吸入，越来越多的物质或许气体集合在间隔黑洞非常近的轨道上，形成了一个相似土星环一样的结构，咱们能够从射电波、红外以及X射线波段上发现黑洞的边缘构成。
未来的空间引力波望远镜能够寻觅因为不规则的颗粒轰动形成的能量信号，5到10年内科学家将联合事情视界望远镜与引力波观测站对黑洞进行探索，有望发现位于黑洞周围的神秘物质环。法国巴黎地理台科学家埃里克以为咱们将第一次看到事情视界周围由广义相对论预言的现象。

相对论里的“时间变慢”在哪些情况下有可比性？
但是关于时间变慢，很多网友依然纠结于是否矛盾问题，所以本期再谈相对面的时间变慢问题。
还是以具体场景为例，你静止于地面，一个0.1c的火车在地面运动，火车里也有一个人甲，请问地面的你去看甲会感觉如何？答案就是甲的时间变慢了，具体变慢多少就看火车的速度是多少，速度越快，甲的时间越慢。但是甲看自己的时间并未变慢，因为这时参考系已经不知不觉由地面切换到火车里面了，参考系变了“时间变慢”效果就要重新来分析了。
但是当以甲作为视角，甲可以说地面的人是在以0.1c的速度运动，甲自己没动，所以甲也得出结论：地面的人时间变慢。地面视角看甲：地面人说甲时间慢了，甲的视角看地面：甲说地面人时间变慢。得出矛盾结论？
化解矛盾的一句话就是：时间具有相对性，选的参考系不同，就算看同一个过程得出的时间不一致，也不是矛盾的，是合理的。可是这里是两个不同的物理过程，不是同一个过程哦。第一个过程是地面人看甲，第二个过程是甲看地面，所以“时间具有相对性”似乎无法真正化解这个矛盾，那么到底谁能化解这个矛盾。
其实化解矛盾的关键在于：甲说地面人慢了，地面人说甲慢了，你会问一个：到底谁慢？当你去问这个问题，你的逻辑前提就是存在一个“标准时间”，大家都把自己的时间与这个标准时间比较，从而得出结论。其实地面人和甲都处于两个不同的惯性系，世界上根本不存在“标准时间”，你有你的时间，我也有我的时间，大家的时间都正常的走着，你看对方的时间变慢，这一点都不影响到对方看自己的时间如何如何。只有当哪种条件下，地面人和甲的时间具有可比性？
1、地面人和甲，有一个人处于惯性系，一个人处于非惯性系。
2、地面人和甲，就处于同一个参考系，不管这个参考系是惯性还是非惯性。
只有以上两种情况，地面人的时间和甲的时间，才具有可比性。所以你看看刚刚的场景，压根不属于这两种情况的任意一个，所以去比较两者的时间没有任何意义。
当火车突然从0.1c速度开始减速时，此时地面人看甲的时间得出结论：甲的时间慢了，那么我们才可以马上得出结论：甲看地面人时间变快。这种情况下就不可能出现：地面人看甲慢，甲看地面人慢的情况。因为这种情况属于刚刚说的“时间具有可比性”的第一种情况。
当火车再次静止于地面，地面人的时间和甲的时间会再次同步，大家都不会觉得对方时间变慢，这种情况就属于“时间具有可比性”的第二种情况。
但是当火车从静止开始，突然又加速靠近地面人，地面人看火车里的甲又会发现：甲的时间变慢了，甲会看到地面人时间变快，这又属于“时间具有可比性”的第一种情况。
【相对论怎么理解？：看相对论有什么用】当火车保持某速度不变一直匀速直线运动，此时地面人看甲觉得时间慢，甲看地面人也觉得地面人时间慢，结论虽然冲突，但是却不属于“时间具有可比性”的任何一种情况。