爱因斯坦提出的相对论和普朗尼提出的量子论
经典力学,相对论与量子论的关系
经典力学,相对论与量子论的关系经典力学、相对论和量子论是物理学中的三大理论体系，每个理论体系都有自己的适用范围和局限性。
它们之间的关系不仅仅是纯学科关系，更是哲学和科学方法论上的关系。
经典力学是描述大尺度物体运动的理论，其基础是牛顿力学。
通过牛顿定律，可以得出物体在受到力的作用下的加速度以及位置的变化。
经典力学认为物质是连续且具有确定的位置和速度，这种观点在纳米尺度下变得不再成立，因为粒子的行为变得不可预测。
相对论描述了高速物体运动的理论，由爱因斯坦提出。
相对论基于两个基本原理：光速不变原理和等效原理。
相对论中，时间和空间不是绝对的，而是与观察者的运动状态相关。
另外，相对论给出了质能的等价性方程E=mc²，揭示了质量能量的本质统一。
量子论则是描述微观物体运动的理论，其基础是量子力学。
量子力学的基本概念包括波粒二象性以及不确定性原理。
波粒二象性表明了电子、光子等粒子既是波又是粒子，存在于一个综合波函数的描述中，并且粒子运动的轨迹不是具体的，而是具有一定的概率分布。
不确定性原理则说明，测量某个量的精度越高，就会牺牲对另一个量的精度，不能同时得到完全确定的结果。
这三个理论体系之间的关系，可以通过以下几个角度来分析：1. 范畴分明三个理论体系适用的范围不同。
经典力学适用于尺度较大的物体，而相对论适用于高速运动的物体，量子力学适用于微观物体。
它们各自是不同层面上的物理现象的描述，不能用一个理论来解释另一个层面的物理现象。
2. 相互影响三个理论体系之间也存在相互影响。
相对论影响了经典力学的思想，引发了爱因斯坦场方程的提出。
量子力学则影响了相对论的思想，引发了弦理论和量子引力等新理论的涌现。
而经典力学则成为了相对论和量子力学的基础和桥梁，许多经典力学中的概念和方法都被引入到相对论和量子力学中。
3. 哲学思考三个理论体系是不同的哲学思考所导致的。
经典力学源于牛顿对于经验法则的总结，相对论则反映了爱因斯坦对于时间和空间的新的哲学思考，量子力学则涉及了粒子和波的关系等哲学问题。
【名家说第38期】爱因斯坦的量子理论
【名家说第38期】爱因斯坦的量子理论大家好，这里是放眼宇宙世界、纵观物理发展、科技人文共赏，环球物理【名家说】！前面我们已经分享爱因斯坦的生平和他的相对论，今天我们将继续跟大家分享——爱因斯坦和相对论爱因斯坦和相对论来自环球物理00:0008:58这一节我们介绍爱因斯坦的量子理论。
本文节选自北大物理学教授秦克诚先生的《方寸格致》！随着学术声誉的提高，爱因斯坦的境遇有所好转。
1908年兼任伯尔尼大学无公俸讲师，1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授，1911年任布拉格德语大学教授，并被邀出席第一届索耳维物理学会议，1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授。
德国的物理学家们希望爱因斯坦能回到德国工作。
为此，普朗克和能斯特于1913年亲自跑到苏黎世，向爱因斯坦提供优厚的条件，邀请他去柏林担任普鲁士科学院院士、拟建中的威廉皇帝物理研究所所长兼柏林大学教授，有开课的权利，没有讲课的义务。
爱因斯坦在保留瑞士国籍的条件下接受了邀请。
爱因斯坦于1914年4月去了柏林。
到柏林后，同年8月第一次世界大战爆发。
他参加了公开和地下的反战活动。
当时，为了对协约国谴责德国入侵中立国比利时作出反应，德国一些著名学者包括普朗克、伦琴、能斯特在内共93人，发表了一个为德国侵略暴行辩护的《文明世界的宣言》。
爱因斯坦拒绝在这个宣言上签名，而在一个针锋相对的宣言《告欧洲人书》上签了名，是总共4名签名者之一。
他是地下反战组织“新祖国同盟”的创始人之一，并且同著名法国作家、和平主义者罗曼罗兰保持着联系。
连罗曼罗兰也惊讶于爱因斯坦对德国的批判的直率和大胆。
1918年秋，德国战败，爆发了士兵起义和工人罢工，德皇被迫退位，成立了共和国，爱因斯坦为之欢欣鼓舞。
大战期间，爱因斯坦仍然没有间断他的科学研究。
1915年到1917年这3年是爱因斯坦第二个科学创造高峰期。
1916年除完成了广义相对论外，还发表论文《关于辐射的量子理论》，在玻尔的量子跃迁概念的基础上，进一步发展了光量子理论，提出了自发辐射和受激辐射这两种辐射形式和跃迁概率的概念，奠定了激光的理论基础。
爱因斯坦提出光的量子理论
苹果为什么 垂直落地？为什 么不向旁边、不 向上而总是向着 地面落下呢？
牛顿凝视苹果落下的瞬间一直被看成是引 发牛顿导引出万有引力灵感的一刻。但是也有 人认为这不过是后人由于特殊的原因，捏造的 一个故事而已。机你会认只为眷苹顾果那坠些落有的准故备事的是头真脑实。 的吗？为什么？
材料一：我之所以能比别人看得远些，是因为 我站在巨人们的肩上。
史蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking）
1942年1月8日在英国牛津出生，曾先后毕业 于牛津大学和剑桥大学，并获剑桥大学哲学博 士学位。
他在21岁时就不幸患上了会使肌肉萎缩的卢伽 雷氏症，演讲和问答只能通过语音合成器来完 成。
英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授， 当代最重要的广义相对论和宇宙论家，是本世 纪享有国际盛誉的伟人之一，被称为在世的最 伟大的科学家，还被称为“宇宙之王”。
的遗嘱，不发讣造，不举行公开葬礼，不建坟墓，不 立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉 布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地 方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌 德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：
我们全都获益不浅，
全世界都感谢他的教诲； 那专属他个人的东西， 早已传遍广大人群。 他像行将陨灭的彗星， 光华四射， 把无限的光芒同他的光芒永相连结。
这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。
3 广义相对论（1916年提出）
2005世界物理年
红色——代表过去 蓝色——代表未来 黄绿——代表连结 过去到未来
对物理学家而言，这个标 识象征的是光锥；对一般大众 而言常被看成是沙漏，象征着 爱因斯坦在时间相对性上渊博 的见解及洞察力。
爱因斯坦的逝世与葬礼： 1955年4月18日爱因斯坦病逝于普林斯顿。遵照他
爱因斯坦相对论和量子论
爱因斯坦相对论和量子论
爱因斯坦相对论和量子论都是现代物理学中的主要理论之一，它们分别从不同的角度解释了自然界的奥秘。
下面我将简要介绍这两个理论。
爱因斯坦相对论是理论物理学的基础之一，它不仅改变了我们对时间与空间的看法，也开创了现代物理学的新纪元。
相对论中，时间和空间的观念都被重新定义，它们不再是绝对的，而是与观察者的运动状态有关。
相对论中的另一个重要概念就是质量与能量之间的等效性，即著名的质能定理E=mc²。
这个定理表明了质量与能量之间的转化关系，是核能与量子力学领域的重要基础。
量子力学是揭示微观世界奥秘的重要理论，其主要研究对象是微观粒子和其运动状态。
与爱因斯坦相对论相比，量子力学更关注的是粒子之间的相互作用和关系，无论是原子层面的相互作用，还是与光子之间的相互作用，量子力学都可以进行全面的描述。
在量子物理学中，有些奇特的现象颠覆了我们对经典物理学的认识，比如薛定谔方程、波粒二象性和超越奇点等等。
尽管相对论和量子力学都是物理学中非常重要的理论，但它们之间的不兼容性却给科学家们带来挑战。
两个最重要的理论之一不能同时解释同一个物理系统的行为，这意味着我们需要一种新的理论，在解释天体物理学、基本物理学和数学物理等方面发挥作用。
总的来说，爱因斯坦相对论和量子力学是现代物理学中的两个核心理论，它们分别从物理学的不同角度探讨了自然现象。
这两个理论的不兼容性表明物理学仍有许多秘密等待揭示，并且我们需要更多的基础研究来完善这些理论。
量子论和相对论
量子论和相对论
1、爱因斯坦的相对论
提出：
1905年提出“狭义相对论”;1916年提出“广义相对论”，通称相对论。
内容：
两个基本原理是相对性原理和光速不变原理，认为时间、空间、运动、质量不是绝对不变的，而是相对的，可以相互转化。
意义：
①创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域。
②打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辨证地看待世界的途径。
③是物理学领域最伟大的革命，相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。
2、量子论
提出：
1900年普朗克(德国)提出“量子假说”;1905年爱因斯坦提出了光的量子理论;丹麦的玻尔提出了原子的量子理论。
意义：
量子论是20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一;使人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界;在量子论基础上发展起
来的量子力学，极大地促进了原子核物理学等科学的发展，人类从此进入了核能时代。
爱因斯坦的主要贡献
爱因斯坦的主要贡献爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家之一，在物理学领域做出了许多重大贡献。
他的主要贡献涵盖了相对论、光量子说和大爆炸理论。
首先，爱因斯坦最著名的贡献之一是相对论。
相对论是爱因斯坦在1905年提出的理论，包括狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论改变了我们对时空结构和物理规律的理解。
它解释了在高速运动中时间和空间的变化，其中包括时间的相对性和钟慢效应。
同时，狭义相对论还提出了质能等效原理，即著名的E=mc²公式，表明质量和能量之间存在等效关系。
对狭义相对论的贡献使得我们能够更好地理解高速相对运动下的物理现象。
广义相对论是爱因斯坦在1915年提出的理论，进一步深化了相对论的基础。
广义相对论解释了引力是由物质和能量弯曲时空而产生的，这是著名的引力弯曲时空说。
它通过爱因斯坦场方程式描述了引力的运动和变化。
广义相对论在天体物理学和宇宙学中具有广泛的应用，例如黑洞、引力波和宇宙膨胀等现象的解释，既有理论上的推测，也有实验上的验证。
其次，爱因斯坦在光量子说的发展上也做出了重要的贡献。
在20世纪初，物理学界一直认为光是电磁波，遵循波动理论。
然而，爱因斯坦在1905年的论文中提出，光也具有粒子性质，即光量子说。
他解释了光电效应，即当光照射到某些物质表面时，会释放出电子。
这一发现对于量子力学的发展有着重大影响，推动了后来对于微粒子行为的研究。
最后，爱因斯坦对宇宙起源的理解也做出了重要的贡献。
他提出了大爆炸理论，即宇宙起源于一个初始的物质点，然后发生了大爆炸，并不断膨胀至今。
这一理论对于宇宙学的发展有着重大影响，为我们对于宇宙演化的认知提供了基础。
总而言之，爱因斯坦的主要贡献包括相对论、光量子说和大爆炸理论。
他的理论在物理学领域取得了革命性的突破，不仅深刻影响了当时的科学界，而且对于现代物理学的发展产生了持久影响。
他通过自己的工作极大地推动了人类对于宇宙和自然规律的理解。
爱因斯坦的五个认知
爱因斯坦的五个认知
《爱因斯坦的五个认知》
爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家之一，他的思想和成就对整个人类有深远的影响。
在他的一生中，他提出了许多颠覆性的理论和观点，而这些理论和观点也影响了人们的认知方式。
以下是爱因斯坦的五个认知：
1. 相对论：“时间和空间并非象人们过去一样是绝对不变的。
”爱因斯坦的相对论颠覆了牛顿的物理学，揭示了时间和空间的相对性，将人们对于世界的认知推向了一个新的高度。
2. 量子力学：“上帝不会掷骰子。
”爱因斯坦对于量子力学的质疑引发了人们对于微观世界的深刻思考，也使人们认识到物理学的局限性。
3. 等价原理：“加速度和重力一样。
”爱因斯坦提出了等价原理，揭示了加速度和重力之间的等效性，这一原理不仅改变了物理学，也对人们对于自然界的认知产生了深远的影响。
4. 光量子论：“光具有微粒性。
”爱因斯坦的光量子论也颠覆了传统的对于光的认知，将光解释为一种微粒，这一理论对于光电效应的解释和量子力学的发展都产生了深远的影响。
5. 广义相对论：“重力是时空的弯曲。
”爱因斯坦的广义相对论揭示了重力是由时空的弯曲所产生的，这一理论不仅解释了行星运动和宇宙的结构，也对于人们对于宇宙和宇宙学的认知产生了深远的影响。
爱因斯坦的理论和观点不仅颠覆了传统的物理学和自然哲学，也改变了人们对于自然界和宇宙的认知方式。
他的思想和成就将继续影响人们的认知，激发人们对于世界和宇宙的探索。
爱因斯坦的发现和发明
爱因斯坦的发现和发明爱因斯坦是一位著名的理论物理学家，他的成就主要集中在相对论和光量子假设的领域。
以下是一些爱因斯坦的重要发现和发明：1. 狭义相对论（Special Theory of Relativity）：在1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，这一理论在现代物理学中具有重要地位。
狭义相对论包括两个关键观点：一是光速在任何惯性参考系中的速度都是恒定不变的，无论光源是静止的还是运动的；二是时间和空间的测量是相对于观察者的，存在时间膨胀和长度收缩的现象。
2. 引力和广义相对论（General Theory of Relativity）：在1915年，爱因斯坦提出了广义相对论，进一步完善了相对论的理论框架。
广义相对论认为，质量和能量弯曲了时空，物体在时空弯曲区域的运动轨迹是由质量和能量分布决定的。
广义相对论解释了引力的本质，并提出了著名的爱因斯坦场方程。
3. 光电效应（Photoelectric Effect）：在1905年，爱因斯坦发表了关于光电效应的研究，提出了光子假设。
根据他的观点，光是由离散的能量量子组成的，光子具有粒子性质和波动性质，光子的能量与频率成正比。
4. 爱因斯坦系数（Einstein Coefficients）：为了解释原子发射和吸收辐射的过程，爱因斯坦引入了一种系数，即爱因斯坦系数。
爱因斯坦系数描述了原子在不同能级之间发生跃迁的概率。
5. 爱因斯坦冷却定律（Einstein Refrigeration Cycle）：爱因斯坦还提出了一种基于吸收和释放能量的冷却方式。
该冷却循环利用液体在受压力改变时吸热和放热的性质，实现温度的降低。
以上是爱因斯坦的一些重要发现和发明，这些成就对于现代物理学和工程学的发展有着深远的影响。
物理学中的相对论和量子场论
物理学中的相对论和量子场论在物理学的世界中，有两个重要的理论——相对论和量子场论。
这两个理论分别解释了宏观物理和微观物理的现象和规律。
虽然它们的发展历史有所不同，但它们在物理学的基础和应用中起着不可替代的作用。
相对论是指物理学中描述运动物体的各种规律的理论，其中以狭义相对论和广义相对论最为著名。
狭义相对论是由爱因斯坦于1905年提出的，主要讨论了非加速运动的物体，即相对于观测者静止的物体，它们之间的运动规律和现象。
狭义相对论规定了光速度在任何参考系中都是不变的，取代了牛顿时代的绝对时空观念，并揭示了有关质量、能量、时空等物理规律的新定律。
广义相对论是由爱因斯坦于1915年提出的，在狭义相对论的基础上考虑了质量和能量的引力作用，将重力视为质点运动时的曲率和扭曲，揭示了宇宙的结构和演化规律。
广义相对论不仅与实验结果相符合，而且对于宇宙和时空的认识也产生了巨大的影响，成为了现代天文学、宇宙学和引力物理学的基石。
量子场论是指用量子力学的方法来描述场的理论，包括量子电动力学、量子色动力学和量子重力理论。
当物体的尺度越来越小，接近微观世界时，牛顿力学和相对论就不能很好地描述物理现象，而需要使用量子力学的框架。
量子场论则是将电磁场、弱相互作用、强相互作用和重力场都看作是以粒子方式体现的场，粒子的运动和相互作用由场的量子态确定。
量子电动力学是对电磁场的量子化描述，它是理解物质和光的相互作用、模拟微观现象的重要工具，也是研究物质结构、粒子物理学和物理学的基本问题的重要手段。
量子色动力学是描述在极端高能量下发生的强相互作用的理论，揭示了夸克和胶子的性质和结构。
量子重力理论是将爱因斯坦的广义相对论与量子力学相结合，研究引力和量子效应的相互作用，是物理学综合理论的一大重要目标。
相对论和量子场论都是遗留下来的问题，是基础科学和应用科学交叉的重要领域。
它们的研究不仅需要大量的实验数据和思考，也离不开数学和计算机模拟等方法的支持，综合各种手段来解决这些难题，让我们深入了解物理学和自然世界。
量子学说发展历程
量子学说发展历程量子学说是20世纪物理学的重要发展之一，它从经典物理学的基础出发，通过对微观世界的观察和实验现象的解释，逐渐形成了一套独特的理论体系。
以下是量子学说的发展历程。
1. 热辐射问题：19世纪末，物理学家们在研究热辐射时发现了一个难题，即黑体辐射频谱的问题。
经典物理学无法解释黑体辐射的能量分布曲线，这一问题成为量子学说发展的起点。
2. 普朗克量子假设：1900年，德国物理学家普朗克提出了一个大胆的假设，即辐射能量具有量子化的性质。
他认为辐射能量以离散的方式传播，而不是连续的。
这样，普朗克解决了黑体辐射问题，并开启了量子理论的研究。
3. 波粒二象性：根据普朗克的量子假设，爱因斯坦在1905年提出了光的粒子性质，并解释了光电效应。
他认为光是由粒子（光子）组成的，这种观点与经典物理学中的光的波动理论形成了对比。
4. 玻尔原子模型：1913年，丹麦物理学家玻尔提出了玻尔原子模型，成功解释了氢原子光谱的奇异特性。
玻尔认为原子的电子绕核运动具有离散的能级，只有当电子跃向一个能级到另一个能级时，才能发射或吸收特定的光子能量。
5. 德布罗意波：1924年，法国物理学家德布罗意提出了物质波（德布罗意波）的概念，他认为物质具有粒子与波动的性质。
德布罗意的理论被后来的实验证实，为量子力学的发展做出了重要贡献。
6. 海森堡量子力学：1925-1926年，德国物理学家海森堡和英国物理学家狄拉克等人独立发展了矩阵力学，提出了运动量和位置的不确定性原理。
海森堡量子力学通过矩阵运算和波函数描述了微观粒子的性质，成为现代量子力学的基础。
7. 薛定谔方程：1926年，奥地利物理学家薛定谔提出了薛定谔方程，也称为波动力学。
薛定谔方程通过波函数描述了微观粒子的运动规律，成功地解释了氢原子以外的原子和分子的性质。
8. 量子力学的发展：20世纪中叶以后，量子力学得到了广泛的应用和发展。
在量子力学的框架下，德国物理学家狄拉克提出了量子电动力学，并成功地解释了电子的自旋性质。
爱因斯坦四个划时代意义的贡献分别是什么
爱因斯坦四个划时代意义的贡献分别是什么？简述爱因斯坦四个划时代贡献的意义。
1905年爱因斯坦（26岁）在6个月内，在物理学的3个不同领域中，做出了4个划时代意义的贡献：光量子假说、布朗运动理论、狭义相对论以及质—能关系。
全面打开了物理学革命的新局面．四个划时代意义的贡献及其意义提出“光量子”理论，把1900年普朗克创立的量子论大大推进一步，对早已成为定论的光的波动理论提出有力挑战，揭示了微观世界的基本特征：波动—粒子二象性。
他写了3篇关于分子运动论的论文，目的是通过观测液体中悬浮粒子的运动来测定分子的实际大小，以解决半个世纪来科学界和哲学界争论不休的原子是否存在的问题。
他的理论预测得到了两位化学家的实验证实，使各国科学家一致认为，分子和原子的实在性问题已无任何怀疑的余地。
他用五六个星期写出开创物理学新纪元的长篇论文《论动体电动力学》，完整地提出了关于电动力学和力学基础的理论，这是他10年酝酿和反复苦思的结果。
这篇论文解决了19世纪末出现的物理学的一个严重危机。
他大胆地摒弃了对物质不起任何作用的牛顿的绝对空间和绝对时间概念，把伽利略发现的力学运动的相对性提升为“相对性原理”：自然规律与观测者的运动状态无关。
同时，又把光速对于任何观测者都是不变的这一实验事实也提升为原理。
从这两条原理出发，他建立起了一套完整理论，后被人称为“相对论”。
相对论不仅冲击了牛顿以来古典物理学理论体系，改变了传统的空间、时间观念，而且深刻地影响了科学方法论和哲学的认识论，正如普朗克于1910年所说的，由相对论“所带来的物理世界观的革命，在广度和深度上，只有由哥白尼的世界体系的提出所引起的革命可以相比拟”。
并从1925年开始到临终的前一天30年时间里一直致力于统一场论，统一场的思想一直影响至今，导致了弱电统一的诞生，大统一理论也是在此思想下建立的。
1905年爱因斯坦（26岁）在6个月内，在物理学的3个不同领域中，做出了4个划时代意义的贡献：光量子假说、布朗运动理论、狭义相对论以及质—能关系。
爱因斯坦研究的原理有哪些
爱因斯坦研究的原理有哪些
爱因斯坦研究的原理主要有以下几个：
1. 相对论原理：爱因斯坦提出的相对论包括狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论描述了时间与空间的相对性，提出了相对论性质的运动定律，如时间的变化与速度的关系等。
广义相对论则进一步扩展了相对论，引入了引力场概念，将引力看作时空弯曲的结果。
2. 光的粒子性与波动性：爱因斯坦在光电效应的研究中，提出了光既有粒子性又有波动性的假设，即光以量子形式传播，并解释了光电效应的现象。
这为量子力学的发展奠定了基础。
3. 热力学第二定律：爱因斯坦对热力学第二定律的研究，提出了统计物理学的观点。
他将熵的概念引入到热力学中，解释了热力学过程中能量的转化与熵的增加的关系，从而对热力学第二定律作出解释。
4. 波粒二象性：爱因斯坦提出了波粒二象性的观点，即微观粒子既可以表现出波动性，又可以表现出粒子性。
他用实验证实了光子的存在，并提供了对物质粒子（如电子）的波动性的解释，为量子力学的建立作出了贡献。
5. 质能等价原理：爱因斯坦提出质能等价原理，即质量与能量是等价的，质量可以转化为能量，能量也可以转化为质量。
这一原理为质能转化关系的研究提供
了科学依据，并为核能的利用奠定了基础。
这些原理为现代物理学的发展做出了重要贡献，对于我们对世界的认识和科学技术的发展具有深远影响。
爱因斯坦的五个认知
爱因斯坦的五个认知
爱因斯坦的五个认知是指爱因斯坦在他的科学研究和思考中所形成的五个重要认知观点。
这些认知观点包括：
1. 相对论：爱因斯坦提出了狭义相对论和广义相对论，揭示了时间、空间和物质之间的相互关系，改变了我们对宇宙的认知。
2. 光量子假说：爱因斯坦在解释光电效应时提出了光量子假说，认为光是由一系列离散的能量量子组成的，这个观点对量子力学的发展起到了重要作用。
3. 原子论：爱因斯坦支持并发展了原子论，认为物质是由微观粒子组成的，这个观点对现代物理学和化学的发展有着深远的影响。
4. 熵增原理：爱因斯坦提出了熵增原理，指出熵在孤立系统中总是增加的，这个观点对热力学和统计物理学的发展产生了重要影响。
5. 量子力学的概率解释：爱因斯坦对于量子力学的概率解释持怀疑态度，提出了著名的“上帝不掷骰子”的说法，表达了对量子力学的本质和确定性的思考。
相对论和量子论的诞生
马赫批评牛顿对“水桶实验”的解释说，牛顿水桶 实验水面下凹，是它同宇宙远处的大量物质之间 有相对转动密切相关。反过来，如果水不动，而 周围的大量物质对它运动，则水面也同样会下 凹。如果设想把桶壁的厚度增大到几公里甚至几 十公里，让桶壁转动起来，而桶内的水没有通常 意义之下的转动，没有人有资格说出，这实验的 结果如何。马赫自己相信，这一怪桶的旋转将真 地对桶内的水产生一个等效的惯性离心力作用。
武际可:科技史选讲之六 7
2．2 以太面临的难题
以太既然是一种物质，按照经典力学的理论它自己就应当可以有运动、有速 度，它既然包围着地球与别的星球，这些星球运动时以太也应当被带着跑，或 者至少有一部分被带着跑。但是实验事实却和经典力学的这些当然结果相矛 盾。 英国天文学家布莱德雷(J. Bradley,1693－1762)为了看到地球绕太阳 公转所产生的光行差现象，1725年12月到1726年12月间，进行了不间 断的恒星观测。所谓光行差现象是在地球上观察同一颗恒星时，在地球绕 日公转的周期中，望远镜的方向也应当作周期性的改变。这是由于地球以 速度为30公里/秒绕日公转，所以望远镜应当向地球运动的方向倾斜一个 α ， 为地球的运动速度， 角度 ，而且有 tgα = v / c v c为光速。由此可求 出 ，与实际观测的结果完全符合。这说明地球的运动丝毫没有 α = 20.5′′ 带动以太，因为如果地球带动了以太的话，所观察到的角度 应当小或 α 者为零。
武际可:科技史选讲之六 9
1851年法国实验物理学家菲索（Armand-
Hippolyte-Louis Fizeu,1819－1896）设计了一个实 验，用来检验光在运动物体中是否发生变化，即检验运 动的物体是否携带以太前进。他将一束光通过半透明的 反射镜而分为两束，一束是透过反射镜的光让它逆水流 而行，另一束是反射镜反射的光让它顺水流而行，两束 光经过同样长度的流水管后汇合产生干涉。实验先对水 静止时进行，后对水流动时进行，观察两种情况下干涉 条纹的变化。 的，由光行差观测结果说明它不能被行星表面的空气带 动，它却能被透明的水带动。
广义相对论和量子场论的统一进展
广义相对论和量子场论的统一进展近一个世纪以来，广义相对论和量子场论一直是理论物理学两大重要分支。
然而，这两个理论在描述自然界微观和宏观世界的行为时，出现了不一致性的问题。
如何将广义相对论和量子场论统一起来，一直是理论物理学家们努力探索的方向。
本文将对广义相对论和量子场论的统一进展进行探讨。
首先，我们来简要介绍一下广义相对论和量子场论。
广义相对论是爱因斯坦于1915年提出的一种描述引力的理论。
它指出物质和能量会改变时空的几何结构，而物体在时空中的运动路径由它们所受到的引力场决定。
广义相对论在描述宏观物体和大质量物体时非常成功，例如黑洞和宇宙膨胀等现象都可以通过广义相对论解释。
量子场论是描述微观粒子行为的理论，它是量子力学和相对论的结合。
量子场论将粒子看作是场量子化后的激发，它通过场的激发和相互作用来描述粒子之间的相互作用。
量子场论在描述微观粒子行为和基本粒子相互作用时非常成功，例如标准模型就是一个基于量子场论的理论。
广义相对论和量子场论分别描述了宏观和微观的物理现象，但在融合这两个理论时，出现了困难。
首先，广义相对论是一个连续性的理论，而量子场论是一个离散性的理论。
另外，广义相对论的时空是连续变化的，而量子场论的场是离散的。
因此，如何将这两个理论统一成一个更为全面且一致的理论成为了一个重要的问题。
在过去的几十年里，物理学家们提出了一些理论和模型来尝试解决广义相对论和量子场论的统一问题。
例如，弦理论是一种试图统一所有基本粒子和相互作用的理论。
它将粒子看作是维数为超过四维的曲线或曲面上的振动。
弦理论试图将广义相对论和量子场论统一成一个体系，但目前仍面临一些困难，如超对称问题和多重宇宙等。
另一个解决这一问题的尝试是引入超弦场论。
超弦场论是弦理论的一种推广，它包括了超对称性，试图解决弦理论中的一些问题。
超弦场论将物质和能量都看作是不同的弦振动模式，这些振动模式既可以解释粒子的质量和自旋，又可以描述整个宇宙的演化。
爱因斯坦的新看法--空间、时间、相对论和量子
爱因斯坦的新看法----空间、时间、相对论和量子在人们的心目中，阿尔伯特·爱因斯坦（1879—1955）是物理学的化身。
我认为人们的评价是正确的。
而且，如果在本世纪内不再有来预见的重大发现，爱因斯坦还将被认为是二十世纪最伟大的物理学家，有史以来最伟大的人物之一。
要是拉裴尔能起死回生，让他来为现代物理学家描绘一幅雅典学派的画，我认为他会这样来布局画面：爱因斯坦和伽利略、牛顿、麦克斯韦一起面向天空，而法拉第、卢瑟福则朝着地面。
一名出类拔萃的青年1879年3月14问爱因斯坦出生在德国乌尔姆一个思想开明的犹太人的家庭。
他的父亲是一名工程师，但理财很不成功。
阿尔伯特的童年是在苏黎世度过的。
尽管他在家庭中有聪明过人的种种早期表现．但在校学业成绩却并不出色。
上中学的时候，他厌恶德国的教学方法，常和老师发生冲突，受到教师的轮番虐待。
这些早期的经历，使他对德意志帝国的官员产生了一种终生憎恶的情感。
不景气的生意境遇迫使他的家庭于1894年移居米兰，被继续留在慕尼黑求学的爱因斯坦不久也声称有病回到了他在意大利的家。
爱因斯坦对意大利较有好感．在短暂的居住期间，曾由米兰徒步旅行到相距100英里的热那亚。
接着．爱因斯坦请求上苏黎世工业大学，他被拒绝了。
这不仅是因为他没有正式中学毕业文凭，而且入学考试也不及格，尽管他物理和数学非常出色。
为了能进入该校，他到阿劳进了大学预科班学习。
在阿劳，爱因斯坦生活得十分愉快，并深深地爱上了瑞士；随后便加入了瑞士的国籍．直至与世长辞。
当他终于进入苏黎世工业大学的时候，他的数学老师是H．闵可夫斯基和A．赫维茨。
闵可夫斯基和赫维茨都是第一流的学者。
不过，爱因斯坦从他们那里学到的东西却微乎其微，而闵可夫斯基和赫维茨也没有对他予以应有的注意。
然而，爱因斯坦已开始独自深思现代物理学中的重大问题，并通过自学受到启发，积累了知识。
那期间，他同一名叫马塞尔·格罗斯曼的同学结成了朋友。
格罗斯曼是瑞士人。
量子力学发展简史
量子力学与经典力学的差别首先表现在对粒子的状态和力学量的描述及其变化规律上。在量子力学中，粒子的状态用波函数描述，它是坐标和时间的复函数。为了描写微观粒子状态随时间变化的规律，就需要找出波函数所满足的运动方程。这个方程是薛定谔在1926年首先找到的，被称为薛定谔方程。当微观粒子处于某一状态时，它的力学量(如坐标、动量、角动量、能量等)一般不具有确定的数值，而具有一系列可能值，每个可能值以一定的几率出现。当粒子所处的状态确定时，力学量具有某一可能值的几率也就完全确定。这就是1927年，海森伯得出的测不准关系，同时玻尔提出了并协原理，对量子力学给出了进一步的阐释。
不确定性也指量子力学中量子运动的不确定性。由于观测对某些量的干扰,使得与它关联的量(共轭量)不准确。这是不确定性的起源。
不确定性，经济学中关于风险管理的概念，指经济主体对于未来的经济状况（尤其是收益和损失）的分布范围和状态不能确知。
在量子力学中，不确定性指测量物理量的不确定性，由于在一定条件下，一些力学量只能处在它的本征态上，所表现出来的值是分立的，因此在不同的时间测量，就有可能得到不同的值，就会出现不确定值，也就是说，当你测量它时，可能得到这个值，可能得到那个值，得到的值是不确定的。只有在这个力学量的本征态上测量它，才能得到确切的值。
在经典物理学中，可以用质点的位置和动量精确地描述它的运动。同时知道了加速度，甚至可以预言质点接下来任意时刻的位置和动量，从而描绘出轨迹。但在微观物理学中，不确定性告诉我们，如果要更准确地测量质点的位置，那么测得的动量就更不准确。也就是说，不可能同时准确地测得一个粒子的位置和动量，因而也就不能用轨迹来描述粒子的运动。这就是不确定性原理的具体解释。
谈谈相对论、量子论在物理学中的历史意义。
相对论与量子论对物理学的历史意义
相对论与量子论是20世纪量子力学和相对论的建立从根本上改变
了人们对自然界的理解。
这两种理论为现代物理学打下了基础，并且
在科学发展的各个领域推进了前沿研究。
相对论，广义来说，是一种解释、描述自然规律的理论。
狭义的
相对论被爱因斯坦首次提出，改变人们对时间、空间的传统观念和流程，同时也推翻了牛顿力学的经典物理学，提出了光速不变的概念。
在实践应用方面，相对论在GPS系统等高精度测量中起着至关重要的
作用。
量子论是一种描述微观物理现象的理论。
早在20世纪初，就有科
学家根据实验事实提出了量子物理学概念，但直到20世纪20年代，
也就是薛定谔提出波的概念，这个理论才开始真正成形。
从此以后，
量子论成为微观世界的物理学中具有巨大影响的理论和方法。
荧光屏、半导体元器件、激光器、雷达等现代科技中的许多技术都离不开量子
力学。
随着相对论及量子论在物理学中逐渐显现出的应用前景，他们对
人们产生了深远的影响。
尤其是量子力学的研究，深刻理解了微观物
理学现象，为构建全新的物理学体系揭示了方向。
相对论在这个基础
上是实现了更严密的物理学体系，不断完善着对更小、更大、更波的
纪观物理学系统的认识方式。
总之，相对论和量子力学的历史意义在
于推动了物理学领域的进步，为人们创造了各种新颖而又深刻的知识领域。
爱因斯坦与相对论
爱因斯坦与相对论1. 两朵乌云1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言。
在回顾过去岁月之后, 他充满自信地说:物理学的大厦已经建成,未来的物理学家只需要做些修修补补的工作就行了。
只是明朗的天空中还有两朵乌云，一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。
然而, 事隔不到一年(1900年底)，就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论。
经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。
正可谓“山重水复疑无路, 柳暗花明又一村”。
事情还要从19世纪下半叶说起，1870年在“铁血宰相”俾斯麦的领导下，德国(普鲁士) 赢得了普法战争，从法国得到大量战争赔款，同时迫使法国割让了亚尔萨斯和洛林两个省。
当时的德国，急于从一个以农业为主的“土豆王国”，变成一个工业化的“钢铁王国”。
德国的鲁尔区产煤，而紧靠鲁尔区的亚尔萨斯和洛林有丰富的铁矿，再加上大量的赔款，德国发展钢铁工业万事具备，就只欠提高冶炼技术这个东风了。
炼钢的关键是控制炉温，数千度的炉温，任何温度计都会熔化。
于是人们希望从钢水的颜色来辨认温度，这就大大促进了对黑体辐射(热辐射)的研究。
早已完成工业革命的英国，当然也在改进炼钢技术，因此许多英国科学家和德国同行一样，也致力于黑体辐射的研究。
奇怪的是，无论怎么努力，构造什么样的辐射模型，理论算出的黑体辐射曲线都不能与实验曲线一致。
不是在长波波段符合不好，就是在短波波段出现发散，即所谓“紫外光灾难”。
这就是开尔文勋爵在迎接新世纪的庆祝会上所谈的第一朵乌云－黑体辐射困难。
1900年底，德国理论物理学家普朗克发现，只要认为原子吸收或发出辐射时，能量不是连续的，而是一份一份的，就可以克服“紫外光灾难”，使黑体辐射的理论曲线与实验曲线相符。
普朗克简直不敢相信自己的发现，辐射能怎么可能会是一份一份的呢? 以往的物理理论都导不出这一结果。
爱因斯坦的主要成就
爱因斯坦的主要成就
是什么？
爱因斯坦是20世纪最杰出的物理学家之一，他的主要成就包括：
1. 发明了相对论: 相对论是物理学中最重要的理论之一，它打破了以牛顿物理学为基础的传统观念，重新定义了时间、距离和重力等物理概念。
2. 提出“光线折射定律”: 爱因斯坦的发现让光的三原色可以折射分离，并证明光有波浪粒子两种性质，为光学和量子物理学研究提供了基础。
3. 提出“质能公式”: 爱因斯坦将物质的质量和能量联系起来，从而构建了法拉第核能反应的理论模型，并提出了原子弹的概念。
4. 提出“卡梅隆定律”: 爱因斯坦还提出了卡梅隆定律，证明质点之间或者夸克散射时，无论物理状态如何，能量与动量的总和是不变的。
5. 研究凝聚态物理: 爱因斯坦在凝聚态物理中，发现了热传导和热扩散的空间分布规律，并获得了高度的认可。
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史书记载：强光从出现到隐没还不到两年。 矛盾
二、爱因斯坦与相对论
狭义相对论发表100周年， 也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛， 但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变， 这样的改变还将继续下去。
1905 神奇的一年
1905年，爱因斯坦26岁，接连写下4篇改变整个20 世纪物理学面貌的论文： 1、光的量子说（解释光电效应） 2、布朗运动（证明分子的存在） 3、狭义相对论（修正了牛顿力学） 4、质能互换律（E=mc2）
牛顿力学刚刚问世时，曾受到 不少人的怀疑和反对。牛顿力学是 否是科学？只能由实践来检验。牛 顿力学不断被证实，历史上最著名 的有三件事。
第一件，用牛顿力学算出地球 的形状象只桔子。古希腊的亚里士 多德认为地球是个正球体，两千年 来人们对此深信不疑。牛顿却根据 他的力学，说地球是个扁球体，象 只大桔子。此言一出，学界哗然。 地球那么大，牛顿又从不出远门， 他凭什么说地球有点扁？可是法国 科学家经过三次实地测量，终于证 实了牛顿的看法。用力学能算出地 球的形状，真是个奇迹。
寻找本世纪爱因斯坦，再创科学奇迹
为纪念爱因斯坦对物理学的贡献，联合国教科文 组织特选定相对论发表100周年暨爱因斯坦逝世50周 年的05年为世界物理年，许多国家更将2005年定为 爱因斯坦年。并透过展示物理在经济技术文化等方面 的重要作用，争取公众对物理学的理解与支持，期使 物理学能在21世纪得到全新的发展。
1887年，实验结果证明， 不论地球运动的方向同光的 射向一致或相反，测出的光 速都相同，在地球同设想的 “以太”之间没有相对运动。 因而，根本找不到“以太” 或“绝对静止的空间”。
无法解释之例子一：夜空的金牛座上的“蟹状星云”， 是900多年前一次超新星爆发中抛出来的气体壳层。
L（距离） C+V（速度）
第三件，用牛顿力学 算出了一颗未知行星的位 置。1781年天王星被发现， 科学家用牛顿力学计算它 的轨道，可是计算结果总 是同观测纪录不大相符。 经反复核算，观测无误。 那问题是否出现在牛顿力 学上面？法国的勒维列和 英国的亚当斯坚信牛顿力 学的正确，大胆猜想计算 结果之所以不理想，
是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作 用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。 1848年9月23日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒 维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星—海王星。勒维列无需观 测星空，就在笔 尖上发现了新行星。牛顿力学又创造了新的奇迹。
第25课 现代科学革命
导言
科学总是向前发展的，托勒密的 地心说被哥白尼的日心说取代，这就 是一种对权威的挑战以及超越，而最 终的目的是科学的进步。20世纪初， 在牛顿经典物理学达到顶峰，形成一 种权威的时候，也出现了对这种权威 的挑战——爱因斯坦提出的相对论和 普朗尼提出的量子论，而这个挑战引 起了物理学的一场革命，也促进了科 技和经济、社会的飞跃，促进了人类 认识能力和思维模式的发展，也改变 了人们的自然观念。学习本课，你将 了解相对论和量子论的主要内容及其 意义。
有了牛顿力学，秀才不出门，能知地球事，能知天上事。牛顿力学创造 的一次又一次奇迹，使科学享有崇高的威望。
1875年时，普朗克在慕尼黑 大学学物理，物理老师曾劝他不 要学纯理论，因为物理学“是一 门高度发展的、几乎是臻善臻美 的科学”，现在这门科学“看来 很接近于采取最稳定的形式。也 许，在某个角落里还有一粒尘屑 或一个小气泡，对它们可以去进 行研究和分类，但是，作为一个 完整的体系，那是建立得足够牢 固的。而理论物理学正在明显地 接近于几何学在数百年中所已具 有的那样完美的程度。”
第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期。长期以来到，人们 一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛 顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛 顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是75—76 年，由此预言它将在1758年再次出现。哈雷1705年发表这个预言，当 时他已49岁，却要预言53年以后的事，岂非耸人听闻？可是1758年这 颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。牛顿力学剥掉了彗星的 神秘外衣，对它的运行作出了科学预见，这又是一个奇迹。
他们假定整个宇宙空间都充满了“以太”，“以 太”是一种由非常小的弹性球组成的稀薄的、感觉不 到的媒介。“以太”是光、电、磁的共同载体的概念 为人们所普遍接受，形成了一门“以太学”。
2、19世纪末以牛顿力学为基础的经典物理学陷入危机
地球以每秒30公里的速 度绕太阳运动，就必须会遇 到每秒30公里的“以太风” 迎面吹来，同时，它也必须 对光的传播产生影响。这个 问题的产生，引起人们去探 讨“以太风”存在与否。
1916年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创 见也是最伟大的贡献： 5、广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）
爱因斯坦1905年提出的相对论，后来称作狭义相对 论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到“时间” 会因速度快慢而改变的结论。
一、经典物理学的危机
牛顿是一位伟大的科学 家。数学界，他总结出了微积 分；在物理界，他总结出了万 有引力定律以及经典力学的三 大定律；在光学方面，他最早 发现了白光的组成，指出了色 散的本质。
1727年3月20日，伟大 的牛顿逝世，他被埋葬在威斯 敏斯特教堂，在他的墓碑上镌 刻着：
让人们欢呼这样一位多么 伟大的人类荣耀曾经在世界上 存在！
1、17—19世纪牛 顿经典力学日趋 完善、成熟
危机与机遇：“晴空上漂浮着两朵乌云”
“以太”说破灭
水波的传播要有水做媒介，声波的传播要有空气 做媒介，它们离开了介质都不能传播。地球上。光波为什么能在真空中传 播？它的传播介质是什么？物理学家给光找了个传播 介质—“以太”。