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绕不开的参考系:从牛顿力学到相对论

来源:梁希科普网

人们常说,空间的坐标系是参考系的一种,但什么是参考系呢?

参考系是一个用来观察和描述物理现象的参考标准,是所有物理定律的基础。既然参考系那么重要,那么我们就必须学习透它,实际上了解参考系也未尝不是一件有趣的事情。

古典物理学的牛顿理论认为,空间是一个绝对的存在,时间是流逝的,是绝对的。这就是经典物理学的参考系。不过当我们放到运动速度接近光速的情况下,体系变得不再像牛顿力学那样简单了。但是,这并不是说牛顿力学被否定了,相反,牛顿力学依然是解决日常物理问题非常好的工具。

20世纪初,爱因斯坦发表了狭义相对论,打破了牛顿力学的观念,认为没有称为绝对空间和时间的东西,不同的观察者之间的看法是相对的。他提出了光速是自然界中广泛存在的不太寻常的速度,不能被超过。他甚至声称,“关于空间和时间,读者不应该有在牛顿力学中的观念”。因此,在狭义相对论中,就没有一个鬼畜不靠谱的绝对时间和绝对空间参考系可以使用。

相对论中还提出了时空的弯曲,由于星体的引力作用,时空弯曲造成了光线弯曲,就是引力透镜现象。在通用相对论中,爱因斯坦建议可以将公转的物体放在联合的坐标系下去处理。

参考系是科学研究中非常重要的一环。无论是普通的物理学还是相对论物理学,都需要一个相对的想法来完成对物理现象的研究。了解不同的参考系和如何在它们中进行转化,可以帮助我们更好的理解物理世界。

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