爱因斯坦和相对论的创立

美国纽约江边礼拜堂的白石墙上,雕刻着有史以来数百名伟人的象。当初设计者要在数百名雕象中安置14位科学天才,请科学界领袖们推荐。推荐票中的人选据记载颇不一致,唯有一人,而且是当时唯一还活着的人的名字,在每一推荐票中均出现。他就是阿耳伯特·爱因斯坦(Albert Einstein,1879—1955)。他“在活着的时候,就已被认为是人类历史上一个最有创造性才智的人。”爱因斯坦是二十世纪最伟大的物理学家之一,面相对论的创立是他一生中最重要的科学贡献。从牛顿力学到爱因斯坦相对论力学,对自然科学来说是一次大发展;对人类时空观来说是一次大飞跃。     

爱因斯坦奇迹年与2005世界物理年

1905年,爱因斯坦创建了狭义相对论,改变了时间和空间的观念;也是在1905年,爱因斯坦提出了光量子假说,进一步发展了普朗克于1900年提出的能量量子化思想;这一年,他还发表了另外几篇重要的学术论文,因而,1905年成为“爱因斯坦奇迹年”。国际纯粹与应用物理联合会,从2003年即开始筹划在“奇迹年百年”的2005年,举办全球性的“世界物理年”庆祝活动,以提高公众对物理学的了解程度。相对论和量子论从根本上改变了人类的宇宙观,也为20世纪物理学的发展奠定了基础。回顾上个世纪,物理学在半导体、集成电路、激光、磁性、超导等方面的发现是信息革命…     

普朗克之谜与统一性思想

普朗克是20世纪影响最深远的物理学家之一.现代物理学乃至整个现代科学的发轫都与普朗克的伟大贡献密不可分.普朗克1899年5月18日提出的成为主宰微观世界的基本常量h,以及1900年12月14日宣布的辐射量子化概念,是经典物理学终结与现代物理学诞生的最重要的标志之一.普朗克的划时代贡献,加之他长期担任德国物理学界首领的特殊地位、丰富的哲学思想和纯真的科学艺术风格,使普朗克具有特别诱人魅力.从爱因斯坦在本世纪之初的深刻评论开始,曾有无数的科学史家注目于普朗克的成就与思想.然而,作为普朗克评     

现代物质观--量子理论的斑斓结晶

量子理论是与相对论齐名的现代物理理论.随着量子理论百余年的创造性拓展,并偕同相对论的百年辉煌,铸成了内涵丰裕的现代物质观;它与相对论时空观相与并立,同样称得上是现代文明的奇丽瑰宝. 现代物质观乃现代的科学自然观之核心,就其主要理论基础而言,可谓是量子理论的斑斓结晶.量子理论与经典物理理论有本质区别,作为其灵魂的量子概念是现代物理学中最具创新意义的革命性概念,由此而导致人们对于物质及其运动方式的认识发生本质上的极大转变.凭藉量子力学的"哥本哈根诠释",还形成了一个崭新的科学哲学观念;那就是说,包容了互补性思想的现代物质观具有深厚的哲学含义和文化底蕴.并且,出于对量子概念的深入探讨,给予"物理实在"以新的定义,这是量子理论促使"人类思想的基本概念结构"之改变的一项奇特表现(虽然对此尚有异议).无疑,伴随于时空观变革的物质观变革,确是现代文明进步的又一重大标志.     

爱因斯坦三大领域四大贡献

1905年,爱因斯坦一连写出6篇论文,尤其在3月到9月这6个月内,在3个不同领域中,他作出了4个有划时代意义的贡献.1905年,爱因斯坦发表的第一篇论文(写于3月)是关于光的基本性质的,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:波动一粒子二象性.     

新世纪伊始的物理学思考

本文以历史的眼光总结了经典物理、量子物理的六次综合,以及伴随而来的理论创新和凝炼而成的思想精华.着重论述了相对论、量子论及其形式结合对现代科技之发展、现代自然观之变革的深远影响,并且说明了新世纪乃物理学应用的世纪.     

负熵与熵定律的“逆过程”

熵定律曾被爱因斯坦称为自然界最基本的定律。在科学发展史中,熵定律一直以其深刻的内涵而成为后来许多科学理论的“营养基”,这只需举出玻耳兹曼的动力学理论、普朗克提出的量子论和爱因斯坦关于自发辐射的理论等例就足够了,因为这些理论的基础都是熵定律。作为熵定律“无限扩张”后果的“热寂说’确实曾经困扰过一代学者,但自从普里高津学派提出了耗散结构理论后,便打破了经典热力学中的静止观点,一度被视为消极因素或“干扰”因素的不可逆性,已被证明可能成为动态有序的源泉、相干的源泉和组织的源泉。下面提供的大气系统的实例,有力地说明了在非平衡条件下负熵流对动力系统组织化的作用。进一步的分析研究还表明,自然界存在着大量按熵定律的逆     

美哉物理(五)——量子概念 新物理学之灵魂

跨入新的千年纪元，恰逢量子物理的百年诞辰。此新物理学跌宕豪放的世纪史诗，以涵意深邃莫测的“量子”为标题，由被称作“量子论之父”的普朗克和爱因斯坦写就灿若晨星的美妙序篇，经过整整一个世纪众多优秀物理学家的悉心构思和尽情吟唱，已成为科学史上最精彩的华章佳作。 量子概念是一个“伟大的创造性概念”，非常微小的普朗克常数则是其定量标志；此概念突破了经典物理的概念框架，从而导致二十世纪新物理学的概念结构、理论体系和新物质观念的崛起、发展和日益完善。量子概念可谓新物理学之灵魂：它是作为新物理学之基础的首要概念…     

量子场世界图景的产生、发展与现状

引言 1900年人类要庆祝量子论诞生九十周年纪念,量子论是由普朗克在绝对黑体光谱的著名论文中奠基的.过去的几十年令人信服地显示了量子论蕴藏的巨大创造力.它彻底改变了我们的物理实在观念,导致形成一些原则上新的科研标准,推动了科技进步的急     

基础物理学书的十个项级问题

相对论和量子论引发了20世纪物理学的两次重大革命,前者给出了当物体的运动速度很高时的运动规律,给出了全新的时空观念和引力理论(广义相对论),后者给出了微观物体运动应该服从的规律,给出了正确描述原子、分子和其他基本粒子运动的框架.     

索耳未和第一届索耳未会议的始末

本世纪伊始,在德国物理学会的一次会议(1900年12月24日)上,普朗克宣读了他的论文《论正常光谱的能量分布定律的理论》,首次把作用量子的概念引入物理学.这一发现揭示了原子过程中的一种整体性特点,这是完全超出经典物理概念之外的,甚至超越了事物有限可分这一古代学说.但是,在量子论诞生以后的五年里,它一直是普朗克的私人领地.从     

美哉物理(十六)物理学中科学美学旨意的升华(上)

本系列文章已论述过的课题,其要点大多涉及现代(理论)物理中的美学蕴含。其实,它的渊源主要在于以牛顿力学为核心的近代经典物理;甚至可将其追溯到古代以至中世纪的自然哲学和科学文化。一般认为,牛顿是近代经典物理的代表,爱因斯坦是现代物理——包括现代经典物理和量子物理——的代表。从牛顿到爱因斯坦,物理学科由近代物理演进为现代物理,其理论大系从基础到概念、从物理思想到数学表述,都发生了根本性的转变和飞跃,理论水准则一而再地登峰造极。与此同时,由物理学的持续发展而不断锤炼着的科学美学旨意,也一而再地升华。牛顿力学得以构…     

莱布尼茨对真空的研究及其现代价值

莱布尼茨继承笛卡尔关于空间与物质关联的观念,并提出相对时空观以反对牛顿的绝对时空观,从而否认空无一物的真空的存在.莱布尼茨对真空的研究成果在他那个时代并没产生太大的影响,但却为20世纪物理学革命摈弃牛顿的绝对时空提供了思想资源.     

美哉物理(十七)物理学中科学美学旨意的升华(下)

经典场论丰富了科学美学旨意爱因斯坦指出:力学纲领“本质上是原子论的和机械论的,一切事物……完全要被解释为按照牛顿运动定律的质点运动。”然而,18￣19世纪电磁学的发展改变了这样的局面。法拉第针对电、磁现象提出了场概念,并予以美妙的力线图像描绘;麦克斯韦、洛仑兹等人建立并完善了电磁场理论(电动力学)体系。同时,经典场论纲领得以形成;爱因斯坦凭籍其相对论建树而拓展了这个纲领。牛顿崇尚原子论,如上篇所述,表现在牛顿力学以分立的质点为最基本的概念,以不连续的物质粒子为基本的物理实在;质点之间的引力作用是即时的超距作用。…     

DNA单分子力学及相关生物学

1953年DNA分子双螺旋结构的发现不仅为自然科学研究开辟了全新领域,而且对人类的文化、艺术,乃至人类对自身的理解都起到了巨大的推动作用.正如20世纪初的"相对论"和"量子论"带来了原子能时代和信息时代一样,"基因组"在人们社会生活的方方面面发生着深刻影响,生命科学新时代、大科学的研究格局和潮流正由此而逐步形成.     

我们的宇宙与德西特相对论

精确宇宙学揭示,宇宙尺度的物理学应以极小的正宇宙常数为标志.这应受到高度重视. 我们认为,较之爱因斯坦相对论,德西特(W.de Sitter)相对论,包括德西特狭义相对论和以其局域化为基础的德西特引力,才能更好地反映这一特征.     

光子概念的发展史

量子力学发源于对波粒二象性的认识,而后者又从光量子即光子概念的建立开始,但一般往往有一种错觉,似乎普朗克、爱因斯坦等很容易地就导出了这一概念,所以对于普朗克在得出正确的辐射公式后仍企图去和经典观念     

爱因斯坦相对论的古怪逻辑

1905年，当26岁的爱因斯坦还是一个名不见经传的瑞士专利局职员时，他就完成了五篇论文，其中一篇《论动体的电动力学》是关于狭义相对论的。1916年，他又发表了内容更加精深的广义相对论。这些都是划时代的文献，通过它们，爱因斯坦用崭新的相对论“时-空”观替代了牛顿的经典“时-空”观。相对论问世以后，在科学界引起巨大反响，许多著名物理学家和天文学家纷纷研究它、应用它。如今，经过全世界科学家的广泛研究和发掘，相对论得到了巨大的发展，而且还衍生出了许多有趣的故事。本文介绍其中最著名的“孪生子佯谬”、“外祖母佯谬”等，同时也对“时间旅行”和爱因斯坦本人作简要介绍。[编者按]     

爱因斯坦的爱情生活

提起爱因斯坦,人们总是敬仰地想起"相对论",很少有人讨论他的爱情与家庭。但是,爱因斯坦也有他个人生活中的一段美好和辛酸的经历。最近公开的爱因斯坦与其第一个妻子米列娃·玛里奇来往的42封情书,首次向公众揭示了爱因斯坦     

非线性沸腾传热学-Ⅲ：随机理论

经典确定论描述的牛顿力学已经有300多年的发展历史.在20世纪初受到两次大的冲击,在高速运动的情况下被相对论力学取代,在微观粒子世界让位于量子力学.曾一度被认为万能的牛顿力学也有了自己的应用范围;一是速度不能太大,二是质量不能太小.非线性复杂系统具有内在随机性是对牛顿力学的第三次冲击.知道了初始条件和边界条件