相对论读后感

记得第一次接触相对论是在上大学学大学物理的时候，那时候我们学的是相对论中最粗浅的一些东西，但即使是这样，相对论带给我的感觉是深奥、难懂以及强大的好奇心。

大学毕业后，由于工作的关系，一直没有去看过相对论的相关书籍，直到最近，在网上由于偶然的原因，看到黑洞的报道，才又把深埋在心里十几年的对相对论的强大兴趣激发出来。

最近在网上，看到有网友在读爱因斯坦相对论的时候，因理解了爱因斯坦相对论中的某一方面的问题，就在那儿沾沾自喜，鼓吹如果自己能早些出世有幸与爱因斯坦联播研究相对论的话，相对论就能获得更快更好的发展。其实这位老兄根本都不用沾沾自喜，我想的话，这位老兄看的肯定是《相对论浅说》这一书，如果看爱因斯坦的原作，那真的是叫一个难懂，那里面有的是公式的推导，这里面涉及数学中的多门分支，首先是线性代数，然后是几何学、复变函数、高等数学、拓扑、图形论等等。不仅要有丰富的物理知识，还涉及到广泛的化学知识。

就一个黎曼方程就可以让一个人穷其一生去研究。

当然相对论也并非深奥到完全不能理解。随着人们对观念的逐渐改变，相对论中的很多东西也并不是常人不能理解的。举个例子，相对论中的时空概念。

按照我们的习惯思维，空间中任何一点，我们都可以用三维坐标来确定，意思就是说，任意一点，我们都可以选定一个三维坐标，来确定其在空间的位置。这种坐标系，在相对论中被称为惯性坐标系，也被称为静态坐标系。实际上，宇宙中的任何物质以及宇宙空间都处于不停地运动之中，因此，我们习惯中所理解的三维空间在实际上是不存在的，是一种理想化的空间。

如果说，我们习惯中的三维空间是一种静态空间，那么相对论中的空间，我们就可以理解为动态空间。即空间中某一点的坐标，不仅与三维坐标x、y、z有关，还与我们在确定这一点坐标时的时间有关，即我们在确定该点坐标时，是处于运动中的哪一时刻。下面就相对论中一些敏感的问题提出本人的见解和看法，以便与大家一起分享和共同**。

关于光速不变的假设。

什么是光速不变？意思就是说，光相对于任何一个物体，它的传播速度都是一个常量，即为c。为了能够让大家更好地理解，我们先来举一个例子，在地球表面上，有两个物体a和b，物体a相对地面以u的速度在运动，物体b相对地面以v的速度在运动，那么物体b相对于物体a的运动速度应该为(v-u)。

现在我们再来做类似的'假设，假设真空中有两物体a和b，物体b相对于物体a以v=c/2的速度运动，在物体a上发身一束光，按照上面我们所举的例子，光相对于物体a的传播速度是c，光相对于物体b的传播速度应该是(c-v)，但事实上光相对于物体b的传播速度也是c，这就是光速不变。按照常人的理解，这是不可理喻的。但如果我们从另外的角度去理解，就不难理解光速不变。

平常物体的运动依赖于参考系的运动，即参考系运动状态的改变会导致物体运动的改变，而光的运动不一样，比如说，从物体a上发出一束光，不管物体a的运动状态如何变，而光的运动依然不变，这是因为光的运动不需要依赖任何介质。也就是说，光源只决定光的运动方向，而不能决定光的运动速度。实践证明光速不变是正确，不管你从任何方向，任何参照系去测量光的速度，都是一样的。

说到这里，也许有人会认为光在真空中的传播是一成不变的，实际是并非是这样的，在强大的引力场作用下，光的速度就要发生改变。

关于黑洞。什么是黑洞？“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。

所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。也许这样还不容易理解，举个例子：

地球上的物体，由于地球的引力作用，当其运动速度小于第一宇宙速度时，就不能脱离地球，只能在地球上运动；当其运动超过第一宇宙速度时，它就可以脱离地球。黑洞其时就是这样一种大质量天体，它的质量很大，以致于它产生的引力场连光子(根据现代物理学理论，光是由具有一定质量的光子构成的)都不能逃脱。因此黑洞并不是一种非发光体，而是它发出的光不能逃离它的引力场作用以致于人眼无法观察到。

根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

等恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时，就连垂直表面发射的光都**获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。

实际上黑洞真正是“**”的，等一会儿我们会讲到。

那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。

我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢)，由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。

所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积孝密度大的星体，重新有能力与压力平衡。

质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。

这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径)，正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系――“黑洞”诞生了。

与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？

答案就是――弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。

可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。

在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。

所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。

更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！由于黑洞是研究宇宙的重要天体，因此这里作了比较详细的介绍。

黑洞是人类假想的天体，目前尚不能完全证明它的存在，在这里，我们假设它已经存在，来**以下的问题。

关于宇宙速度。

在爱因斯坦的相对论里，认为真空中的光速是宇宙速度的极限，本人认为这个这个肯定有问题。按照爱因斯坦的相对论，以及科学家的猜想，黑洞是这样一种天体，它的质量是如此之大，以致于产生的引力场，使其表面发出的光都不能逃脱。假设这个猜想成立，那么一束垂直于黑洞表面发射的光，在被吸收回黑洞的过程是一个减速和加速的过程，就跟我们在地球表面往上抛一物体，在地球引力的作用下，先作减速往空中运动，再加速返回地球表面。

因此在真空中传播的光，在引力场的作用下，其传播的速度大小要发生改变，既然是要改变，就应该超光速存在。我本人是这样理解，爱因斯坦的相对论也有其适用范围，在黑洞周围，目前的相对论可能就不适用。

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