相对论的几个疑问

Question

无法理解相对论中一些实例

比如（1) 巨大引力会引起空间弯曲 光线沿2点间最短光程运动 所以弯曲。

“空间”就是什么都没有 既然没有物质 怎么会受到引力的作用？空间怎么会有“弯曲”一说？
是光本身受到引力影响而弯曲吗？如果不是。是因为空间弯曲，才导致光线弯曲。而光本身未受影响，至始至终遵循沿最短光程运动。那既然引力对光(运动时有质量，实际存在的东西）都不能产生影响，又怎么会对“空间”这个“无”的概念产生影响呢？

（2）光速不变原理
假设A,B都以同样的无限接近光速的速度匀速运动，A,B互相看都是静止的。
这时B加速到光速，根据光速不变原理，对于A来说B是从0速度一下加速到光速。那么A几秒之后就应该渐渐的看不到B了，因为从A看B是以光速在运动 几秒后B已经运动到很远的地方了。但实际上B就在A前方触手可及的地方，A应该能很清晰的看见B的。
究竟应该是一个什么样的情况？？

在网上粗略看了些相对论的东西，感觉很神奇，很迷茫，觉得完全颠覆了常识，很多无法理解。
尤其对爱因斯坦提出相对论的过程感觉有点质疑。比如当狭义相对论的理论无法适用于非惯性参考系时，又提出广义相对论的理论。感觉总是先提出与事实相符合的假设，再用事实来证明这些假设。这种方法不知道从科学和哲学上讲不讲得过去。
小弟知识有限，但对这方面真的很感兴趣 ，望高手不吝赐教，希望多讲道理，公式我看不懂。纯粹复制粘贴什么的就别来了。

Answer 1

1.“巨大引力会引起空间弯曲”是不确切的说法，应该说“物质分布引起时空弯曲，造成引力效应”，物质如何分布，时空就如何弯曲，物质间就会有什么样的引力作用效应。时空的弯曲使得物质的自由惯性运动不再是匀速直线运动，而一般是变速曲线式的短程线运动，就像是受到使时空弯曲的物质的引力作用一样。如地球在太阳周围弯曲时空中的椭圆运动，光线也会沿曲线运动，因为太阳的质量分布使得周围的时空弯曲了，就像形成了引力场一样。
如何理解时空的弯曲呢？现代物理学认为，时间和空间形式是对物质运动的广延性和顺序性的反映，而不是可以脱离物质而存在的先验的“虚空”。时间和空间本身就是通过对物质运动的广延性和顺序性的抽象而得到的认识，脱离物质运动讨论时间和空间概念是不正确的。所以空间并不能单纯的看成是一个物质可以在其中运动的框架——那是牛顿的绝对空间概念，割裂了空间与物质的本质关联，只在局部近似中适用——而应该根据物质运动的规律来判断空间形式。
广义相对论的研究结果是：物质存在的空间总是弯曲的，表现为存在引力；只有物质不存在的“虚空”才有可能是平直的，但却是没有实际意义的，因为物理学研究的本来就是物质运动的规律，物质不存在的地方没有物理学。不过大范围的弯曲在局部看来是近似平直的，就像弯曲的地球表面在局部看来是近乎平面一样。所以人们一般很难觉察到空间的弯曲，经验常识往往使我们难于理解空间弯曲。
于是，所谓引力和时空弯曲实际上就是：物质分布对周围的物质分布产生影响，即存在相互作用，使得其运动按照一定的规律，就像是相互间存在引力一样；物质分布和运动的广延性、顺序性给我们形成了空间和时间的观念，并且由于前面所说的引力效应，表现出弯曲的时空形式，物质沿弯曲的四维短程线运动。如自由落体，虽看似直线，但在时间上是变速的，从四维时空的整体角度来看，是弯曲的四维短程线，投影到三维空间，是变速的直线运动。

2.首先，B不可能加速到光速，因为那需要无限大的能量。再次，假设B加速到光速，或者说B变成了一束光，很明显，A不再能看到B，因为对A来说B以光速逃逸；但对地面参照系来说，A、B之间距离还不是太远，但却不能就此推出A应该能很清晰的看见B，因为这只是在地面参照系的观测结果，并不适用于A参照系。在相对论中，不同参照系间的结果是不同的，具有“相对性”，看似矛盾，实际上并不矛盾，因为它们对不同的参照系适用，不能把一个参照系中的结果直接搬到别的参照系中。

最后，爱因斯坦提出相对论，总是基于一定的事实，如同时的相对性、麦克斯韦电动力学的规律、引力现象等，对于旧理论不能解释的现象，提出创新的理论，并且由之还能预见到新的现象，并借助事实证实新的理论。这其实和牛顿提出引力理论后被加以印证、麦克斯韦提出电磁理论后被证实等的方法相似。不同的是，相对论涉及高速、强引力领域，发现低速、弱引力情形下形成的时空观已经不再适用，需要人们作出观念上的较大变革，不为经验常识所束缚，才能更加切合实际。要知道，所常见的未必就是真相，真相往往潜伏在假象之下。所以，随着知识的进步和认识的深入，你会有更深刻的体会。
希望以上回答能帮助你理解。

Answer 2

科学的方法一般都是先有大量的实验现象，再总结理论的。比如说开普勒三定律的发现是由大量的星体运动数据总结出来的。

偶尔也会反过来，把理论延伸，推出可检验的预言，再被实验证明，叫“大胆设想，小心求证”。比如说有万有引力推出海王星的存在，以及广义相对论对水星进动的计算。

对于具体的问题1和2,等我晚上下班后慢慢给你写。

1）这个比较抽象啊。最好的类比是用纸的平面（二维空间），和一只在上面爬的蚂蚁（光线）。你用力把纸弯一下，蚂蚁爬得最短距离就是曲线了。

>> “空间”就是什么都没有 既然没有物质 怎么会受到引力的作用？
不是因为“力”的作用，而是因为“质量”的存在。

>>空间怎么会有“弯曲”一说？
弯曲是相对于“直”来说的，类比一下，水中的折射也是一种“弯曲”。

>>是光本身受到引力影响而弯曲吗？
不是。就像你用力弯纸，你的力并不是直接作用在蚂蚁上的。

>>如果不是。是因为空间弯曲，才导致光线弯曲。而光本身未受影响，至始至.终遵循沿最短光程运动。那既然引力对光(运动时有质量，实际存在的东西）都不能产生影响，又怎么会对“空间”这个“无”的概念产生影响呢？
因为这是质量的一个性质（注意，严格来说不是“引力”的性质，引力只存在于有质量的物体之间）

（2）光速不变原理
你的假设中有一个漏洞，正确的解释是：从亚光速到光速的实际过程需要无穷长的时间。你说的一下子加速到光速是不可能的。实际上，把有质量的物体加速到光速本身就是不可能的。

迷茫是正常的，不过用三五年习惯了也就明白了。毕竟日常生活中的例子都是低速小质量，相对论的效应非常非常非常得不明显。

Answer 3

解：问题一 在爱因斯坦的《狭义相对论》中讲到了等效原理，即：加速度和万有引力是等效的，加速度可使空间弯曲，即万有引力弯曲了空间。在初中物理中我们知道，“大到天体，小到灰尘之间，都存在着万有引力。”万有引力和质量成正比。则，天体质量很大，他所存在的空间也有所弯曲。例如：（设想有一只弹性很好的弹簧床，上面放着一个很大的铁球，你会发现，弹簧床会向铁球的方向发生一个“塌陷”，你在旁边放上的物体会向“塌陷”滚去。）而这个“塌陷”就是我们所讲的“空间弯曲”。而光就是从这个弯曲的空间中通过的。哦，我补充一点“空间”不是什么也没有。“我们所处的宇宙是承载着星体的空间” 。 但是对于你的第二个问题，我没读懂，特别是第一句和第四句。我建议你修改一下我再解答！