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相对论目前最大的应用就是电磁学

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有人质疑相对论到底有没有用?有人就举出了许多应用实例,比如什么GPS时钟校偏喽之类的,但让我来说,相对论最大的应用就是我们司空见惯的电磁学了。
得益于麦克斯韦天才般的发现,电磁学方程组早在相对论诞生之前就被创立了。那么,为什么还要说电磁学才是相对论的最大应用呢?这是因为,我们还不知道麦克斯韦方程组成立的条件是什么!
麦克斯韦根据地球上实验室所作的各种电磁学实验,总结得到麦克斯韦方程组,你可以认为,它在地球上是(严格)成立的,可将来我们把实验室搬到月球上去,麦克斯韦方程组还成立么?搬到火星上去呢?
不管怎么说,根据经典力学,如果麦克斯韦方程组在地球上是严格成立的,那么在月球上就不可能严格成立,最多只是近似成立。甚至在地球上,我们也没有根据说麦克斯韦方程组是严格成立的,不是么?(否则地球就应该看作是宇宙中无数星球的一个特殊的怪物,地球中心论也就成立了)。
因此,在相对论问世之前,我们虽然得到了麦克斯韦方程组,却搞不清楚它成立的条件是什么,在地球,月球,火星上应用麦克斯韦方程组精度几何,这一切都一无所知。
事实上,当时的人们不会傻到固执地认为麦克斯韦方程组在地球上严格成立。相反,他们认为麦克斯韦方程组在地球上必是近似的,严格成立只在一个虚构或想像中的“以太”系。因此,为得到麦克斯韦方程组在地球上的近似程度,就必须测量地球相对于“以太系"的速度,这就是麦克迩逊-莫雷实验的意义。而这个实验的零结果让物理学家们沮丧之极,直到相对论的出现。
    所以,相对论虽然对麦克斯韦方程组本身没有任何贡献,但它却指出了麦克斯韦方程组成立的条件,或者说,它指出了在地球上(月球上,火星上)应用麦克斯韦方程组的精度。这难道不是相对论到目前为止的最大应用么?


IP属地:广东1楼2019-01-22 09:14回复
    相对论最大的贡献在量子场论里面。有了狭义相对论,再和量子力学结合起来,人们才能很好地解释自旋的由来,粒子按自旋分类,还有为什么自然界只有整数与半整数自旋的粒子,还有自旋统计的关系,还有反粒子的存在性,也和相对论直接相关。
    所以狭义相对论不只是那种天天讨论钟慢尺缩,车库佯谬的经典理论,我们说他是现代物理学的两大支柱之一不是空口无凭。事实上,和狭义相对论有关系的,不只是经典电动力学,还有当代的整个粒子物理体系,再加上相对论性量子场论,还作为玻色统计与费米统计这样的统计力学的基石……


    2楼2019-01-22 10:24
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      这不是应用,而是描述时空结构和性质的东西。
      经典电磁学当然是相对论协变的。
      目前明确的任何物理理论都是相对论协变的,比如楼上提的量子场论。其实量子场论也是一个理论框架,其具体内容,涉及电磁和弱相互作用的是电弱理论,涉及强相互作用的是QCD,这些玩意儿全都是(狭义)相对论协变的。这些东西既是相对论协变的,又是按照量子场论的方式描述的。
      如果把Higgs相互作用看成第五种相互作用,它也是相对论协变的。
      除非你在时空之外...


      IP属地:德国4楼2019-01-23 04:22
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        相对论对经典电磁学的贡献在于解释了电和磁本质上是一个东西。也就是说,某个电磁现象,在一个静止的观测者看来是电作用,但是在匀速运动的观测者看来则是磁作用。
        正因为如此,麦克斯韦方程才能够从原来的四个向量方程,简化了到了两个张量方程。
        广义相对论的引入可以把麦克斯韦方程从弱引力场推广到强引力场,也就是说,麦克斯韦方程在黑洞附近也是成立的。当然形式上,需要把原来的偏微分变成协变微分。


        IP属地:河北来自Android客户端6楼2019-01-24 12:05
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          从狄拉克开始,相对论早就不是一个人在战斗了。


          IP属地:新加坡来自iPhone客户端7楼2019-01-24 14:39
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