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]     

相对论介入爱因斯坦反感的领域

在物理学中 ,量子力学与爱因斯坦的相对论通常是不相容的。然而 ,在最近的一篇论文中它们被出乎意料地结合到了一起——     

量子纠缠之路：从爱因斯坦到2022年诺贝尔物理学奖

文章解读2022年诺贝尔物理学奖的获奖成就以及来龙去脉,详尽梳理贝尔不等式、量子纠缠及其相关研究的主要概念和里程碑,并深入浅出地讲解关键物理思想。     

与爱因斯坦宇宙学常数相关的狭义相对论:评介德西特不变和反德西特不变狭义相对论

通常的狭义相对论是在庞加莱变换下不变的,它的基本度规为闵科夫斯基时空度规,该度规满足没有宇宙学常数L的真空爱因斯坦方程.本文指出:L10时的狭义相对论是德西特/反德西特不变狭义相对论.求解L10的真空爱因斯坦方程,得到这种拓展的狭义相对论的基本度规是陆启铿-邹振隆-郭汉英1974年提出的Beltrami度规;用欧拉-拉格朗日方程证明Beltrami时空的自由粒子运动是惯性运动.本文求出了德西特/反德西特不变狭义相对论的全部凯林(Killing)矢量,证明了Beltrami时空是最大对称性空间,导出来全部守恒量.构造了理论的正则形式,发现了正、负正则能量的色散关系的不对称性;实现了正则量子化,导出了相对论性波方程,从而建立了德西特/反德西特不变的相对论量子力学.简要介绍了通过天文观测原子(或离子)能级劈裂来探测精细结构常数a改变的实验.实验结果在4~5σ置信度内否定了庞加莱不变狭义相对论的预言,发现在z≈{1~3}处ɑ_z≠ɑ_0.由于原子或离子能级的精细结构是相对论量子力学的结果,所以观测实验支持在红移z≥1的狭义相对论量子力学中的L修正不可忽略.这是对德西特/反德西特不变狭义相对论的实验支持,是超出现有物理学标准模型的新物理.     

和爱因斯坦的谈话

在广岛和长崎被毁,成千上万生灵涂炭以后,有一群科学家,他们大部分参与了曼哈顿计划,提出了往后怎样利用原子能的问题。1945年,他们想成立美国科学家联合会,并且很快就在费城建立了一个分会,我当时正在那儿的医学院教书。在我们的第一次集会上,我们讨论了怎样教育公众了解原子能这一能量的新形式,它的危险性和它的可能的优越性。当我建议拍摄一部电影时,同仁们立刻要我把这事儿承担下来。我的剧本在他们挑剔的眼光下改了好几稿,好不     

爱因斯坦和量子力学

相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱。爱因斯坦独自创立相对论已举世公认,但爱因斯坦对量子力学的贡献在流行的观点看来却无甚地位。《爱因斯坦和量子力学》一文从科学史角度阐明,爱因斯坦对作为量子力学基础的矩阵力学、波动力学、测不准关系和几率波解释的建立是作出了巨大贡献的。此文有助于读者了解爱因斯坦对量子力学建立所作出贡献的有关情况,以及爱因斯坦为寻求整个物理学的共同基础所作出的努力。本月14日是爱因斯坦诞生105周年,特刊此文,以志纪念。     

2001年度诺贝尔物理学奖评介实验证实碱金属气体中的玻色-爱因斯坦凝聚

瑞典皇家科学院将2001年诺贝尔物理奖授予美国科学家威曼(C.E.Wieman)、康奈尔(E.A.Comell)和德国科学家克特勒(W.Ketterle),以表彰他们在实现玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)工作中做出的突出贡献.     

光速和相对论

爱因斯坦的狭义相对论学说建立在两个假设的基础上。第一个假设:适用于某一座标系的物理定律,也适用于对该系统作等速运动的任何其他座标系;第二个假设:光速与光源的速度无关。第二个假设曾通过各种实验加以检验。过去所作的最精确的检验,是研究高能核子一核子碰撞中产生的相对论不带电的π介子衰变时     

爱因斯坦和布里奇曼的操作主义

著名美国科学哲学家亨波尔教授来沪讲学时,曾特别提到布里奇曼的操作主义和相对论的关系,认为操作主义在西方科学界有广泛影响。本文评述了爱因斯坦和操作主义的关系,介绍了操作主义的若干基本观点,以供参考。     

2004年诺贝尔物理学奖

2004年的诺贝尔物理学奖授予三位美国物理学家,他们因为证明夸克具有渐近自由的特征,获得诺贝尔奖.本文详细探讨了这三位学者于1973年研究夸克渐近自由时的历史背景和曲折经历.     

诺贝尔物理学奖九十年

著名的诺贝尔物理学奖于1901年首次颁发至今恰好有90年的历史。在这90年间,除1916年因第一次世界大战,1931年和1934年因世界经济大萧条,以及1940年～1942年因第二次世界大战未颁发外,一共授过84次奖。下面让我们通过对获奖人员的国籍和获奖项目的分析,来看一下当代物理学的发展情况。     

《爱因斯坦与相对论——写在“广义相对论”创建100周年之际》

<正>本书为纪念广义相对论创建100周年而作,作者赵峥教授既是卓有成就的天体物理学与引力相对论专家,又是著作等身的著名科普作家。他早年师从著名科学家、诺贝尔奖获得者普利高津教授,于布鲁塞尔自由大学获得博士学位,归国后数十年倾情于天体物理及引力与相对论研究,成就斐然。曾任北京师范大学物理系主任、北京师范大学研究生院副院长、中国引力与相对论天体物理学会理事长。在科研工作之余,多年从事科学普及工作,体现出了高超的     

爱因斯坦和牛顿有自闭症吗

科学家最近对科学巨人爱因斯坦和牛顿是否患有自闭症的问题重新展开了研究,从而进一步探讨如何看待自闭症患者的问题。阿尔伯特·爱因斯坦和依撒克·牛顿无疑是人类史上伟大的天才巨子,但他们也会患有自闭症吗?根据英国自闭症研究专家赛门·巴伦·柯罕的研究结论,爱因斯坦和牛顿这两人都表现出许多自闭症综合征(As-perger syndrome简称AS)的迹象。巴伦·柯罕说,虽然他本人承认,为不再活着的人作出一个肯定的诊断是不可能的,但他希望通过对这二位科学巨人的典型分析可以帮助我们弄清楚,为什么同是患自闭症的人,有的在他们的一生中智力超常,…     

爱因斯坦和量子力学的隐参数问题

爱因斯坦是科学史上罕见的有多方面极重要成就的伟大科学家,他先后在现代物理学中四个极重要领域(狭义相对论、广义相对论、量子力学、统计力学)做出基本性贡献。一些人称道爱因斯坦是现代物理学     

爱因斯坦的里程碑

<正>自阿尔伯特·爱因斯坦提出广义相对论的近一个世纪以来,科学家们基于他的理论取得了喜忧参半的成果。1914年:相对论和第一次世界大战爱因斯坦向科学界投出了一枚重磅炸弹——广义相对论,这枚"炸弹"的威力要远胜于真实的炸弹。第一次世界大战极度地限制了科学家分享想法以及实施对于检验广义相对论的关键性实验。一战时期,当时在俄国前线任职炮兵军官的德国物理学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)就试图尝试对相对论的理论进行检验。史瓦西的工作描