我院举行爱因斯坦科学成就报告会

三月十四日,是伟大的物理学家爱因斯坦诞辰一百周年。为纪念这位二十世纪的科学巨匠,我院举行了爱因斯坦科学成就报告会。 报告会上,我院物理教研室陈方培、金百顺同志分别作了《狭义相对论》、《广义相对论》、《布朗运动》、《光子学说》等五篇专题报告。报告中着重讲述了爱因斯坦提出的狭义相对性原理和光速不变原理,并用来取代牛顿在物理学中统治了二百年的绝对空间和绝对时间的概念,创立了狭义相对论。又在推广狭义相对论的同时,把相对性理论从匀速运动引导到加速运动上去,成功地创立了广义相对论,进一步提出了四维时空与物质的统一关…     

关于“相对论”的时空理论

近年来有关“相对论”的讨论,多半集中在它的时空理论上,各种见解针锋相对,这种学术争鸣的空气大有益于“相对论”时空理论的发展.作为一个“场论”的爱好者,对这类讨论当然是很关心的.为此,我们想就以下几点,谈谈我们对“相对论”时空理论的一些不成熟的看法,有不当之处,敬请指点.1.关于相对性原理、时空系与物理定律之间的关系问题.这里,提出了我们对相对性原理的表述,阐述了相对性原理在时空系与物理定律关系问题上所起的作用,以及相对性原理与方程式协变的关系问题.     

基于相对性原理的洛伦兹变换

阐述了相对性原理的物理含义,从真空无源区麦克斯韦方程组基本形式的惯性系选择无关性和惯性系之间坐标变换的对称性出发,推导了洛伦兹变换,从而验证了爱因斯坦相对论中两条基本假定的相容性。讨论了洛伦兹变换的几个重要结论,证明相对性原理和光速不变原理是等价的。     

对伽利略相对性原理的探究

该文介绍了伽利略相对性原理建立的历史背景和过程以及要解决的问题,并以文字和数学表述相结合的方式,详细描述伽利略相对性原理的内容。介绍了伽利略相对性原理的数学表述伽利略变换以及在伽利略变换不适用的情况下的洛伦兹变换,并论述了伽利略变换与经典电磁学理论的矛盾,以及论述了伽利略相对性原理的一些不完美之处,剖析了伽利略相对性原理与爱因斯坦狭义相对论的关系,阐述了它物理学思想史上的重要作用。     

关于时钟佯谬的争论

一、引言 1905年爱因斯坦提出了狭义相对论的基本原理,并进一步预言了运动时钟变慢的效应。爱因斯坦的见解,得到了很多物理学家的赞同,同时也有些人持反对意见,这就引起了一场关于时钟佯谬的争论。二、时钟佯谬的论证爱因斯坦根据光速不变原理和相对性原理认识到不同惯性系测量同一物理事件,所得数据服从洛伦兹变换。如图1,假定时间t=tˊ=0时刻两惯性系K及Kˊ的坐标原点重合,座标轴相互平行,Kˊ系以匀速u沿z轴方向运动,M代表发生的物理事件,按洛伦兹变换:     

相对论中的时空

<正>相对论是狭义相对论和广义相对论的统称。狭义相对论描写的是真空中的《平直)时空结构。狭义相对论的核心方程式是不同惯性系的时空坐标之间的洛伦兹变换;它的一切(运动学)结果和预言都来自洛伦兹变换。狭义相对论中的惯性系同牛顿物理中的惯性系比较,空间坐标的定义没有区别,时间坐标的定义则有原则的区别;牛顿惯性系的时间坐标是绝对不变的,爱因斯坦惯性系的时间坐标是由光速不变原理定义的(也就是用不变的光速同步惯性系中所有空间坐标位置的时钟)。狭义相对论的运算只能在惯性系中进行。     

关于洛仑兹变换为线性变换的证明方法的讨论

洛仑兹变换是线性变换。以往对此结论的证明都是根据时空均匀性的假设,而没有用到狭义相对论本身的两个基本假设—狭义相对性原理和光速不变原理。本文将仅从狭义相对论的两个基本假设出发来推证洛仑兹变换必为线性变换。同时指出,对于证明洛仑兹变换为线性变换来说,狭义相对论的两个基本假设已够,不需要再引入其他的假设了。     

相对性原理_罗_人七_兹变换与不变速度

在相对论前,罗仑兹变换是一个理论,用于解释迈克尔逊、莫莱实验的否定的结果——光速不随惯性系的转换而改变.相对论建立以后,情形反过来,光速不变的实验事实成为导出罗仑兹变换的依据.爱因斯坦的功绩在于,从时空理论的高度着眼,推广伽利略力学相对性原理到包括电磁现象,把光速不变和相对性原理结合起来.可是,它们之间的关系究竟怎样,很少认真考查过.下面的讨论结果表明:仅仅是运动学的相对性原理,加上时空的均匀性、空间的各向同性,就足以导出罗仑兹变换或者伽利略变换,二者必居其一.而在前一场合,有限的、不变速度的存在为必然结论.迈克尔逊、莫莱实验可以看作是一种判定性实验,判定我们的时、空连续体属于罗仑兹变换而不属伽利略变换;同时,证验光速即不变速度.     

从马赫到爱因斯坦

英国著名物理学家汤姆逊先生曾指出,爱因斯坦的相对论是人类思想史上伟大的成就之一;这一发现不只是发现了一个孤岛,而是发现了新的科学思想新大陆.爱因斯坦是如何发现新的科学思想新大陆——创立相对论的?这个问题以前鲜为中国科学界和知识界所重视.其实,他创立相对论是在奥地利伟大物理学家马赫思想基础上继续前进的结果.中国知识界大多数人只知道马赫是唯心主义哲学家、经验批判主义创始人,知道其思想为爱因斯坦相对论思想的主要思想来源者还不甚多.实际上,从一定意义讲来,马赫在近代物理学思想发展史上的历史贡献不亚于爱因斯坦.     

2013-27 读者之声——如何获得认识科学的力量

 20世纪初,爱因斯坦提出“相对论”后,遭到许多人反对。1930年,德国出版一本批判相对论的书——《100位教授出面证明爱因斯坦错了》。有人将这一消息告诉爱因斯坦,他却无动于衷。当那人追问该如何应对时,爱因斯坦耸了耸肩说:“100位,干嘛要这么多人!只要能证明我错了,一人足矣!”科学的发现是以知识为力量的,其力量的大小只取决于是否掌握了真理,而不在于人多人少。那么怎样才能获得这样的力量呢?     

从经典物理推导爱因斯坦质能方程

为找到一条由经典物理学通往狭义相对论的道路,根据相对性原理,洛伦兹力公式在不同惯性系中应具有相同的数学形式,从经典物理学推导出爱因斯坦质能方程。     

爱因斯坦相对论的根本性修正——光速可变的相对论力学(下)

本文从多方面证明爱因斯坦的光速不变假设和洛伦兹的长度收缩假设不成立,基于这两个假设的洛伦兹变换不能赋予麦克斯威电磁场方程及电磁波方程以不变性,不能解释多普勒效应和先行差,不能给出动体的质能当量关系,爱因斯坦力学的动质量公式与动能公式不自洽.他的广义相对论不能解释水星近日点进动.作者立足于相对性原理,不需要其他任何假设,建立了新的相对论.新理论证明:同时性是普适的;光速可变,光速不是速度的极限;多普勒效应、红移和光行差都是光速变化引起的;光子有静质量.新理论还能精确地证明动体的质能当量关系及惯性质量与引力质量等效,并揭示惯性场与引力场的广义对应.新的相对论力学可以准确计算光线经过太阳表面的偏转及水星近日点进动.从而用力学诠释取代了爱因斯坦关于质量使时空扭曲的几何诠释,并消除了他的广义相对论与狭义相对论之间的矛盾.     

简析爱因斯坦创建狭义相对论的思路

回顾20世纪初科学的历史进程，在1905年爱因斯坦的划时代论文——《论动体的电动力学》发表之前，已经有一些科学家（如洛伦兹、庞加莱等人）得到了狭义相对论的一些结论，走到了狭义相对论的边缘，但是他们最终却没能创建一个全新的理论体系，本文主要回顾洛伦兹、庞加莱等人在1905年前得到的关于狭义相对论的一些理论成果，分析爱因斯坦创建狭义相对论的基本思路，以纪念狭义相对论建立100周年。     

爱因斯坦相对论的根本性修正——光速可变的相对论力学(上)

本文从多方面证明爱因斯坦的光速不变假设和洛伦茨的长度收缩假设不成立,基于这两个假设的洛伦茨变换不能赋予麦克斯威电磁场方程及电磁波方程以不变性,不能解释多普勒效应和光行差,不能给出动体的质能当量关系,爱因斯坦力学的动质量公式与动能公式不自洽.他的广义相对论不能解释水星近日点进动.作者立足于相对性原理,不需要其他任何假设,建立了新的相对论.新理论证明:同时性是普适的;光速可变,光速不是速度的极限;多普勒效应、红移和光行差都是光速变化引起的;光子有静质量.新理论还能精确地证明动体的质能当量关系及惯性质量与引力质量等效,并揭示惯性场与引力场的广义对应.新的相对论力学可以准确计算光线经过太阳表面的偏转及水星近日点进动,从而用力学诠释取代了爱因斯坦关于质量使时空扭曲的几何诠释,并消除了他的广义相对论与狭义相对论之间的矛盾.     

时间的操作定义

关于时间是什么？牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中对“绝对时间”给出了一个描述,爱因斯坦没有给“相对论时间”下过定义,所以到目前为止,还没有一个统一的时间定义。无论是牛顿的时间还是爱因斯坦的时间都需要用他们建立的整个理论体系去理解时间的含义,这样的结果导致普通人理解物理时间概念的困难．本文试图给时间下一个操作定义,以弥补关于时间概念在认识论上的不足。并用相关实验说明定义的正确性,最后用新的时间定义重新分析了相对论运动时钟变慢的物理原因。     

革新人类时空观的相对论

正最近,在相对论和宇宙学领域研究获得极大成就的霍金去世了,这件事也重新把相对论带入公众的视野。20世纪发生了三次科学革命,前两次都和爱因斯坦有关:相对论革新了我们的时空观,量子论改变了我们对世界运行规律的认识。第三次则是DNA结构的发现。相对论是爱因斯坦所创立的描述时空和引力的科学理论。它包括两部分:狭义相对论和广义相对论。其中狭义相对论描述的是时空,而广义相对论描述的是引力。狭义相对论有两个基本原理。第一个即     

普遍的质速关系和狭义相对论

依据相对性原理以及动量守恒和能量守恒定律, 无需利用光速不变假设和具体的时空变换关系证明相对论能量必须正比于相对论质量。通过建立和求解质速关系的微分方程, 自动给出极限速度vm, 并得到一种普遍适用的相对论质速关系。该质速关系既适用于具有静质量且运动速度小于极限速度的“慢子”, 又适用于不具有静质量且运动速度大于极限速度的“快子”以及运动速度等于极限速度的“常子”。在此基础上可确定运动学时空变换的广义洛伦兹变换公式以及动力学的质能关系和能量-动量关系, 从而建立一种更为普遍的狭义相对论理论。无论是否存在无静质量的“快子”和“常子”, 无论是否发现超光速现象, 新的相对论理论都是成立并自洽的。极限速度的具体取值可由实验测量确定, 若取vm=c , 就回到传统相对论的公式, 光速不变则成为相对论的一个推论。     

中国学者提出时空新概念

中国一位年轻的物理学爱好者在其新近出版的论著中提出一种新的时空概念,认为时间和空间都是物质的固有属性。此间专家认为,这是对爱因斯坦狭义相对论的时空概念的新发展,打破了人们多年来对时间和空间的狭隘理解,发展了狭义相对论中关于时间、空间同物质运动速度之间的联系的时空观。36岁的张辉,1984年大学毕业后被分配在吉林省吉林市对外经济贸易局工作。十几年来,他经过潜心研究,在物理学领域第一次明确提出了固有时间原理和固有空间原理,认为时间和空间都是物质的固有属性。     

爱因斯坦的相对论及其产生的历史背景

二十世纪最伟大的物理学家爱因斯坦冲破了经典时空观的束缚,建立了崭新的时空理论。创立了《狭义相对论》,对物理学的发展和人类的进步作出了巨大的贡献。回顾相对论产生的背景,可以看出既是历史的必然,也是爱因斯坦独具匠心的创造。可以使我们领略到爱因斯坦敏锐的观察力和天才的想像力。     

发现第1个反粒子“正电子“的人——从狄拉克的正电子预言到赵忠尧的正电子湮没效应

爱因斯坦说:“人只有献身于社会,才能找出那实际上短暂而具有风险的生命的意义.”在构筑理论物理学的精美殿堂中,量子力学是重要基石.科学家们曾经使用最精辟的数学语言‘薛定谔方程’描述了整部量子力学的精彩内涵.然而,薛定谔方程的时间坐标与空间坐标并不平位谐和,具体表现为其对时间的波函数是一阶偏导数,而对空间的波函数则是二阶;于是,这便与1921年爱因斯坦首获诺贝尔奖的‘相对论’产生了矛盾.物理学家一直在努力,希望能找到一种谐和于相对论的模式,均未能获得成效.1928年,英国人狄拉克继续从相对论量子力学的观点出发,他在求解自由电子的相对论波动方程(后来被称为狄拉克方程)时,得出自由电子的解,表明自由电子除了具有正能量之外,还可以具有负能量.但按照爱因斯坦著名的质量和能量关系E=mc2(E表电子的能量,m表质量,c为光速),便会得到电子具有负能量的结论,这是不可以理解的,自然也近乎“胡说”.狄拉克并不灰心,他相信从方程中解出的结果都应能找到它的有用的物理意义,不宜随即抛弃.依据量子力学的概念,在有限范围内自由运动的电子,它所具有的能量是分立的一系列值,每一个值被称为1个能量级(能量台阶).于是,电子的能量变化就只能是以...