爱因斯坦创立的相对论是20世纪物理学最伟大的成就之一,彻底改变了人类对时空和引力的认知,分为狭义相对论(1905年)和广义相对论(1915年)。狭义相对论基于相对性原理和光速不变原理,揭示时间与空间的相对性,提出“钟慢效应”“尺缩效应”及质能方程E=mc²,证明质量与能量可相互转化;广义相对论则将引力解释为时空弯曲,认为质量大的物体会扭曲周围时空,物体在弯曲时空中的运动表现为引力作用。
现实中诸多现象与相对论密切相关:GPS定位需同时考虑狭义相对论(卫星高速运动使时间变慢)和广义相对论(高空引力弱使时间变快),二者叠加每天误差超10公里,需校准后才能精准导航;引力透镜效应,如星系团弯曲背景星光形成“爱因斯坦环”,哈勃望远镜多次观测到这一现象;μ子衰变实验验证时间膨胀,高速μ子寿命比静止时延长,与理论预测一致;黑洞作为广义相对论预言的时空弯曲极端天体,已被事件视界望远镜拍摄到其阴影;此外,水星近日点进动长期无法用牛顿力学完全解释,广义相对论却精准吻合,成为早期重要验证。相对论不仅支撑现代物理学,更深刻影响航天、通讯等科技领域。
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