物理学地基扩展:
1.经典物理学时代:

2.经典物理学不能很好的适用于电磁学和光速

3.引出“以太”概念想把光速和电磁学圈进去,结果失败了!

4.爱因斯坦“狭义相对论”成功的将光速和电磁学统一到了圈内(在惯性参考系下适用)

5.广义相对论把非惯性系问题纳入到了物理学地基当中(引力问题,拓展到了非惯性系)
6.整合两大基本框架(微观和宏观),也就是统一四种基本力(强力、弱力、电磁力、引力)(目前人类最前沿的科学难题,未解决)

在谈这个问题之前,我们先静下心思考一下一个非常简单的问题:如何区分自己是处于运动状态还是静止状态。有人也许会说:“简单啊,我坐着不动的时候就是静止状态。我走路、跑步的时候就是运动状态”。这句说说得对也不对。其实我们处于什么状态,是取决于我们拿什么作为参考系。你坐在车上不动,而汽车向前运动。你以车内作为参考系。你感觉你是坐着不动。但得你以车外的行人,或者路面作为参考系。那么你就处于运动状态。因为你在不断向前移动。而我们的物理学地基就是从这个相对性理论开始的!我们人类目前所研究的所有物理定律,自然法则都是在这个相对性原理的前提条件下进行的!后来的惯性参考系、伽利略变换,再到后来牛顿的三大定律、绝对空间、绝对时间等等理论都是基于相对性原理之上拓展出来的。
人类历史上无数科学大牛花费毕生的心血总结出了种种物理定律,这些物理定律在什么条件下适用?什么情况下又不适用?比如说站在地上你手上有一个小球,你用手轻轻往上一抛。不出意外的话它总是会落回你手里,又或者你在一辆匀速前进的车辆中做这个实验,不管试验千百次总是屡试不爽。这是在经典力学框架下又或者说是在惯性参考系下适用的定律。
而当我们换一个实验场景:你在地上一直加速向前跑,然后手上再抛一个小球。此时它就掉不回你手里了,又或者在一辆一直加速的车辆当中做这个实验,小球同样掉不回你手里。在这个场景下,经典力学失效了。因为不管是你自己加速向前跑,还是车辆带着你加速向前跑,它都不属于惯性参考系。
在伽利略变换中,我们知道速度是可以叠加的。也就是说你在一辆每小时60公时的火车上跑步,你在火车上以每小时3公里的速度一直向前跑。那么你相对于地面的速度就是63公里每小时。(实际第三宇宙速度从太阳系中离开的速度16.7km/s是减去了地球绕太阳运行的速度得来的)
伽利略变换在电学和磁学统一之前一直都很好使,直到麦克斯韦统一了电磁理论后。人们发现在伽利略变叠加谁都好使,就是到了约300000km/s的光速面前,伽利略变换就不适用了。人们发现不管横着测竖着测。光在所有参考系中都是光速(就是所谓的光速不变,注意这里说的光速不变不是光在所有介质中速度不变,而是说光在真空中的速度对于所有观察者来说都一样,与光源的运动速度无关,也就是说在太空中,不管光源怎么运动是离你远去还是向你走来,光速都一样是约300000km/s)。
当年麦克斯韦方程组推导出光速的时候,为了将它纳入原有的物理框架,当时的各个物理大能可是费了不少心思。其中比较著名的就是洛仑兹。当年麦克斯韦方程组推导出光速的时候光速它只是一个数学解。不管是真空电容率和真空磁导率甚至是整个麦克斯韦方程组都没有提出参考系的概念。那么我们给光速加一个全局的参考系。光速对于在这个全局背景下是否对于所有参考系就是一样呢? 洛仑兹为了调和经典电动力学同牛顿力学之间的矛盾,洛仑兹拾回了亚里士多德之前所提出的以太学说,基于这个以太说推导出了洛仑兹变换。也许大家不知道洛仑兹变换是个什么东西, 但我要是提出狭义相对论中的慢种和尺缩那你一定不会陌生。实际上狭义相对论的基本方程组,用的就是洛仑兹变换。但值得注意的是洛伦兹变换是基于以太存在的前提的。洛仑兹还是经典力学那种时间和空间独立分开的概念,虽然有慢钟尺缩,但他认为是以太风在吹压缩了以太所以MM实验(迈克尔逊·莫雷实验)测不出两束光的区别。而爱因思坦则是打破了经典物理学绝对时间与绝对空间理论。最先把空间和时间揉合在一起的人。
1.经典物理学时代:

2.经典物理学不能很好的适用于电磁学和光速

3.引出“以太”概念想把光速和电磁学圈进去,结果失败了!

4.爱因斯坦“狭义相对论”成功的将光速和电磁学统一到了圈内(在惯性参考系下适用)

5.广义相对论把非惯性系问题纳入到了物理学地基当中(引力问题,拓展到了非惯性系)

6.整合两大基本框架(微观和宏观),也就是统一四种基本力(强力、弱力、电磁力、引力)(目前人类最前沿的科学难题,未解决)

在谈这个问题之前,我们先静下心思考一下一个非常简单的问题:如何区分自己是处于运动状态还是静止状态。有人也许会说:“简单啊,我坐着不动的时候就是静止状态。我走路、跑步的时候就是运动状态”。这句说说得对也不对。其实我们处于什么状态,是取决于我们拿什么作为参考系。你坐在车上不动,而汽车向前运动。你以车内作为参考系。你感觉你是坐着不动。但得你以车外的行人,或者路面作为参考系。那么你就处于运动状态。因为你在不断向前移动。而我们的物理学地基就是从这个相对性理论开始的!我们人类目前所研究的所有物理定律,自然法则都是在这个相对性原理的前提条件下进行的!后来的惯性参考系、伽利略变换,再到后来牛顿的三大定律、绝对空间、绝对时间等等理论都是基于相对性原理之上拓展出来的。
人类历史上无数科学大牛花费毕生的心血总结出了种种物理定律,这些物理定律在什么条件下适用?什么情况下又不适用?比如说站在地上你手上有一个小球,你用手轻轻往上一抛。不出意外的话它总是会落回你手里,又或者你在一辆匀速前进的车辆中做这个实验,不管试验千百次总是屡试不爽。这是在经典力学框架下又或者说是在惯性参考系下适用的定律。
而当我们换一个实验场景:你在地上一直加速向前跑,然后手上再抛一个小球。此时它就掉不回你手里了,又或者在一辆一直加速的车辆当中做这个实验,小球同样掉不回你手里。在这个场景下,经典力学失效了。因为不管是你自己加速向前跑,还是车辆带着你加速向前跑,它都不属于惯性参考系。
在伽利略变换中,我们知道速度是可以叠加的。也就是说你在一辆每小时60公时的火车上跑步,你在火车上以每小时3公里的速度一直向前跑。那么你相对于地面的速度就是63公里每小时。(实际第三宇宙速度从太阳系中离开的速度16.7km/s是减去了地球绕太阳运行的速度得来的)
伽利略变换在电学和磁学统一之前一直都很好使,直到麦克斯韦统一了电磁理论后。人们发现在伽利略变叠加谁都好使,就是到了约300000km/s的光速面前,伽利略变换就不适用了。人们发现不管横着测竖着测。光在所有参考系中都是光速(就是所谓的光速不变,注意这里说的光速不变不是光在所有介质中速度不变,而是说光在真空中的速度对于所有观察者来说都一样,与光源的运动速度无关,也就是说在太空中,不管光源怎么运动是离你远去还是向你走来,光速都一样是约300000km/s)。
当年麦克斯韦方程组推导出光速的时候,为了将它纳入原有的物理框架,当时的各个物理大能可是费了不少心思。其中比较著名的就是洛仑兹。当年麦克斯韦方程组推导出光速的时候光速它只是一个数学解。不管是真空电容率和真空磁导率甚至是整个麦克斯韦方程组都没有提出参考系的概念。那么我们给光速加一个全局的参考系。光速对于在这个全局背景下是否对于所有参考系就是一样呢? 洛仑兹为了调和经典电动力学同牛顿力学之间的矛盾,洛仑兹拾回了亚里士多德之前所提出的以太学说,基于这个以太说推导出了洛仑兹变换。也许大家不知道洛仑兹变换是个什么东西, 但我要是提出狭义相对论中的慢种和尺缩那你一定不会陌生。实际上狭义相对论的基本方程组,用的就是洛仑兹变换。但值得注意的是洛伦兹变换是基于以太存在的前提的。洛仑兹还是经典力学那种时间和空间独立分开的概念,虽然有慢钟尺缩,但他认为是以太风在吹压缩了以太所以MM实验(迈克尔逊·莫雷实验)测不出两束光的区别。而爱因思坦则是打破了经典物理学绝对时间与绝对空间理论。最先把空间和时间揉合在一起的人。