jkcnr推薦於 2018-01-20

相對論結論是：超過光速，時間倒流，回到過去，也就是穿越時空。

愛因斯坦認為光速不可能達到和超過，因此不會有穿越時空。

普適相對論認為光速可以超過，但不會穿越時空。

相對論（英語：Theory of relativity）是關於時空和引力的理論，主要由愛因斯坦（Albert Einstein）創立，依其研究物件的不同分為狹義相對論（特殊相對論）和廣義相對論（一般相對論）。

基本簡介

相對論（Relativity）的基本假設是相對性原理，即物理定律與參照系的選擇無關。狹義相對論（Special Relativity）和廣義相對論（General Relativity）的區別是，前者討論的是勻速直線運動的參照系（慣性參照系）之間的物理定律，後者則推廣到具有加速度的參照系中（非慣性系），並在等效原理的假設下，廣泛應用於引力場中。相對論和量子力學是現代物理學的兩大基本支柱。經典物理學基礎的經典力學，不適用於高速運動的物體和微觀領域。相對論解決了高速運動問題；量子力學解決了微觀亞原子條件下的問題。相對論顛覆了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念，提出了“時間和空間的相對性”、“四維時空”、“彎曲空間”等全新的概念。狹義相對論提出於1905年，廣義相對論提出於1915年（愛因斯坦在1915年末完成廣義相對論的建立工作，在1916年初正式發表相關論文）。

由於牛頓定律給狹義相對論提出了困難，即任何空間位置的任何物體都要受到力的作用。因此，在整個宇宙中不存在慣性觀測者。愛因斯坦為了解決這一問題又提出了廣義相對論。

狹義相對論最著名的推論是質能公式，它說明了質量隨能量的增加而增加。它也可以用來解釋核反應所釋放的巨大能量，但它不是導致原子彈的誕生的原因。而廣義相對論所預言的引力透鏡和黑洞，與有些天文觀測到的現象符合。

提出過程

絕對時空觀

所謂時空觀，即是有關時間和空間的物理性質的認識。伽利略變換是力學相對論原理的數學描述。它集中反映了經典力學的絕對時空觀。

1．時間間隔與慣性系的選擇無關

若有兩事件先後發生，在兩個不同的慣性系中的觀測者測得的時間間隔相同。

2．空間間隔也與慣性系的選擇無關

空間任意兩點之間的距離與慣性系的選擇無關。

可以看出，在經典力學中，物體的座標和速度是相對的，同一地點也是相對的。但時間、長度和質量這三個物理量是絕對的，同時性也是絕對的。這就是經典力學的絕對時空觀。

以太

十九世紀中葉，麥克斯韋建立了電磁場理論，並預言了以光速C傳播的電磁波的存在。在十九世紀末，實驗完全證實了麥克斯韋理論。整個宇宙空間充滿一種連續介質叫做“以太”，光線和射電訊號是在以太中的波動。完整理論需要的是仔細測量以太的彈性性質，為此，哈佛大學建立了傑弗遜實驗室，整個建築不用任何鐵釘，以免干擾磁測量，然而因策劃者忽視了褐紅色磚頭中所含大量鐵，預計實驗無法如期進行。到世紀之末，開始出現了和穿透一切以太的觀念的偏差，如果認為地球是在一個靜止的以太中運動，那麼根據速度疊加原理，在地球上沿不同方向傳播的光的速度必定不一樣，但是實驗否定了這個結論；如果認為以太被地球帶著走，又明顯與天文學上的一些觀測結果不符。就此，人們發現，這是一個充滿矛盾的理論。

兩個基本假設

1．物理規律在所有慣性系中都具有相同的形式。

2．在所有的慣性系中，光在真空中的傳播速率具有相同的值C。

第一個叫做相對性原理。它是說：如果座標系K‘相對於座標系K作勻速運動而沒有轉動，則相對於這兩個座標系所做的任何物理實驗，都不可能區分哪個是座標系K，哪個是座標系K′。

第二個原理叫光速不變原理，它是說光（在真空中）的速度c是恆定的，它不依賴於發光物體的運動速度。

從表面上看，光速不變似乎與相對性原理衝突。因為按照經典力學速度的合成法則，對於K′和K這兩個做相對勻速運動的座標系，光速應該不一樣。愛因斯坦認為，要承認這兩個假設沒有牴觸，就必須重新分析時間與空間的物理概念。

洛倫茲變換

經典力學中的速度合成法則實際依賴於如下兩個假設：

1．兩個事件發生的時間間隔與測量時間所用的鐘的運動狀態沒有關係。

2．兩點的空間距離與測量距離所用的尺的運動狀態無關。

愛因斯坦發現，如果承認光速不變原理與相對性原理是相容的，那麼這兩條假設都必須摒棄。這時，對一個鐘是同時發生的事件，對另一個鐘不一定是同時的，同時性有了相對性。在兩個有相對運動的座標系中，測量兩個特定點之間的距離得到的數值不再相等，距離也有了相對性。

如果設K座標系中一個事件可以用三個空間座標x、y、z和一個時間座標t來確定，而K′座標系中同一個事件由x′、y′、z′和t′來確定，則愛因斯坦發現，x′、y′、z′和t′可以透過一組方程由x、y、z和t求出來。兩個座標系的相對運動速度和光速c是方程的唯一引數。這個方程最早是由洛侖茲得到的，所以稱為洛侖茲變換。

利用洛侖茲變換很容易證明，鍾會因為運動而變慢，尺在運動時要比靜止時短，速度的相加滿足一個新的法則。相對性原理也被表達為一個明確的數學條件，即在洛侖茲變換下，空時變數x’、y‘、z’、t‘將代替空時變數x、y、z、t，而任何自然定律的表示式仍取與原來完全相同的形式。人們稱之為普遍的自然定律對於洛侖茲變換是協變的。這一點在探索普遍的自然定律方面具有非常重要的作用。

時間與空間的聯絡

此外，在經典物理學中，時間是絕對的。它一直充當著不同於三個空間座標的獨立角色。愛因斯坦的相對論把時間與空間聯絡起來了。認為物理的現實世界是各個事件組成的，每個事件由四個數來描述。這四個數就是它的時空座標t和x、y、z，它們構成一個四維的剛性連續時空，通常稱為明可夫基裡平直時空。在相對論中，用四維方式來考察物理的現實世界是很自然的。狹義相對論導致的另一個重要的結果是關於質量和能量的關係。在愛因斯坦以前，物理學家一直認為質量和能量是截然不同的，它們是分別守恆的量。愛因斯坦發現，在相對論中質量與能量密不可分，兩個守恆定律結合為一個定律。他給出了一個著名的質量-能量公式：E=MC^2，其中c為光速。於是質量可以看作是它的能量的量度。計算表明，微小的質量蘊涵著巨大的能量。在後來的核反應試驗中證明了這一點。