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相对论的困难。 1. 时间困难。参考系平权的话，绝对静止的以太参考系不复存在，不同参考系之间谁的时间更快，谁的时间更慢？ 解决办法：爱因斯坦提出同时不同时概念，拆开不同参考系的时间联系，不允许不同参考系的时间比较。要想比较时间，必须回到同一个参考系。虽然难以理解，最后还是被科学界所接受。 这就诞生了著名的双生子佯缪。大概意思就是说一对双胞胎，哥哥坐宇宙飞船以亚光速旅行，回到地球后，到底是谁更年轻。因为在地球上看，飞船在运动，所以飞船上的时间更慢。而在飞船上看，地球在运动，所以地球上的时间更慢。现代物理学已经给出了标准答案，不允许不同参考系的时间进行直接比较。 不知道下面的情况可不可以比较两个参考系时间呢？
3. 惯性系的定义困难。经典物理理论对惯性系的定义如果S为一惯性系，则任何对于参考系S作等速直线运动的参考系S'都是惯性系。经典物理理论认为存在绝对静止的参考系，所以这一定义没有问题。但是相对论不承认绝对静止的参考系，在定义惯性系时就出现死循环：不受外力的物体，在其保持静止或匀速直线运动状态不变的坐标系是惯性系；但如何判定物体不受外力？回答只能是，当物体保持静止或匀速直线运动状态不变时，物体不受外力。 为了解决这个问题，爱因斯坦在10年后提出广义相对论。让我们先了解一下什么是惯性系。伽利略说：在一艘匀速行驶的船上，封闭的船舱中，不管你是跑，跳，还是其它运动，你感觉不到是在运动的船上，在这个系统中，所有的物理运动规律与地面上是等效的。这就是伽利略等效性原理。爱因斯坦对相对性原理进行扩展，爱因斯坦说：在地球上站在封闭的电梯舱中，与太空中持续固定加速的电梯舱等效。在地球上自由落体运动的电梯舱，与太空中失重的的电梯舱等效。这就是爱因斯坦等效性原理。爱因斯坦说失重的电梯舱才是惯性系，惯性运动是直线运动。地球，月亮及其它所有天体都是做直线运动。那么为什么地球围着大阳转，月亮围着地球转？那是因为空间弯曲了，质量让空间弯曲了！天体不知道这是弯曲的空间，它只知道走最近的路线，所以它就围着弯曲的空间在转圈，它走的就是弯曲的空间中的直线。 大家可以仔细研究一下太阳系中各行星自转轴，例如天王星。行星的自转轴始终保持着绝对的空间方向。在弯曲空间中迷失方向只会转圈的行星，又是如何清楚地知道绝对空间的方向呢？黎曼几何中弯曲空间的方向又是怎么样的呢？ |