浅谈爱因斯坦

爱因斯坦于1905年提出了狭义相对论,又于1915年创建了划时代的广义相对论,提出时空弯曲的思想,揭示了空间、时间、物质、运动的统一性,几何学和物理学的统一性,发现空间的结构和性质取决于物质的质量及其分布。     

黑洞量子理论的哲学意义

黑洞是爱因斯坦引力理论和时空结构的必然产物,是物理学中的一个奇特概念。1915年爱因斯坦提出广义相对论,为黑洞说的形成奠定了理论基础。其后德国人施瓦茨希尔计算出爱斯坦广义相对论复杂场方程的一个解:对于质量M相当于一个太阳的天体,其半径坍缩到3公里以内时,就会形成黑洞。目前,黑洞已经不仅仅是预言中的纯理论概念了;大多数天文学家和物理学家认为,宇宙中既然存在白矮星、中子星,如     

一个天才引发的“世纪混乱”

<正>从宇宙常数的提出,到发现黑洞;从宇宙暴胀理论,到暗能量的存在……广义相对论引发的"百年混乱"已告一段落。未来,它还将引发哪些争论和谜题,又将带来怎样的惊喜?让我们拭目以待自爱因斯坦提出广义相对论至今,已经有100年了,在过去的一个世纪里,这个伟大的理论颠覆了我们对宇宙景象的认知。现在,就让我们重新回顾一下那些广义相对论里的关键时刻(混乱时刻)吧!"宇宙常数"被证伪?关于广义相对论,故事是从一个     

爱因斯坦对物理学的重要贡献

在20世纪初古典物理学出现危机的关键时刻,爱因斯坦是推动物理学革命思想的一面光辉旗帜。他独自发现了狭义相对论和广义相对论,从根本上改变了传统的绝对时空观念,将时空、物质和作用力通过对称性统一起来。从狭义相对论出发,他提出了质量和能量等价的公式,开辟了原子能的时代。从广义相对论和核能出发,他和一批科学家发展了宇宙构造和起源的模式,他提出的宇宙常数预示了产生排斥力的暗能量的存在。他和普兰克及玻尔一起是量子论的主要奠基人,他提出了集波动性和粒子性于一身的光量子学说,解释了光电效应,促进了量子波动力学的发现。他发展…     

科学家用光学材料验证广义相对论效应

广义相对论是爱因斯坦于1915年建立的引力理论，将引力描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种力的看法。自此观点建立，狭义相对论和万有引力便只是广义相对论在特殊情况下的特例：狭义相对论是在没有重力时的情况；万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。     

待引力波拨动了“天琴”的弦

<正>音乐会中那一承上启下的乐章爱因斯坦堪称物理学界最重要的主角之一。继1915年提出广义相对论后,他成功地将相对性原理推广至一切参考系。广义相对论描述了时空弯曲如何受物质决定,物质运动如何受时空弯曲的影响。它革新了人类对于时空本质的经验认识。要想人们从理性上接受它,必须提供出可靠的证据。爱因斯坦在广义相对论提出之初采用了两种方式:解释当时现有的难题,提出预言供检验。     

从公式E=mc~2谈质量

爱因斯坦在一九○五年发表了狭义相对论,一九一六年又完成了对广义相对论的研究。相对论的原理,改变了当时的人们认为是“天经地义”的经典力学的时空观,描绘出一幅崭新的宇宙图景,在相对论运动学的基础上建立起来的相对论动力学,是物质高速运动的规律,它把经典力学作为低速运动的特例包括在内。     

科学是永无止境的前沿

<正>北京时间3月18日凌晨,来自美国哈佛大学史密森天体物理中心的科学家宣布,架设在南极的宇宙微波背景辐射探测器BICEP2捕捉到了宇宙暴涨时期遗留下来的宇宙原初引力波。这是爱因斯坦提出了相对论以来,人类首次直接探测到的引力波信号。这一发现无疑进一步夯实了爱因斯坦的广义相对论和量子理论这两大现代物理学理论的基础。多年以来,包括欧空局的普朗克卫星在内的全球多个天文台都在寻找原初引力波,然而这一次还是     

寻找宇宙“幽灵”

<正>广义相对论在揭开宇宙奥秘的同时,也引发了无数未解之谜,比如,宇宙"幽灵"暗物质、暗能量以及引力波等,无数科学家因此而踏上了寻找之路爱因斯坦的广义相对论诞生100年来,在揭开宇宙奥秘的同时,也引发了一些至今仍未解开的谜团,其中,暗物质和暗能量这两个宇宙"幽灵",被视为21世纪物理学研究的最重要问题之一。普通物质只占宇宙总质能的4.9%暗物质和暗能量是如何"现形"的?上海交通大学鸿文讲席教授、粒     

弦论:实现爱因斯坦之梦

<正>20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦有一个梦想,他认为我们的世界应该是和谐统一的,所有的基本相互作用都应该统一在一个理论框架之下。20世纪物理学的两大重要进展是相对论和量子力学。1905年,爱因斯坦发表了狭义相对论,成功地解释了困扰人们很长时间的以太问题。狭义相对论成为了物理学的基石之一。爱因斯坦很快意识到狭义相对论与牛顿引力间的不自洽性。经过多年艰苦的努力,在1915年底,爱因斯坦发表了他关于引力的     

爱因斯坦成功之路的启迪

爱因斯坦是一位伟大的物理学家 ,是狭义相对论和广义相对论的创立者。循着他成功的足迹 ,不难发现 ,爱因斯坦的一生是奋斗的一生 ,是努力进取、永不满足的一生 ,他的一生都在深入思考和积极探索中度过 ,他的成功给人类留下了无与伦比的科学的伟大成果 ,他对科学的贡献比任何人更深入到人类思想基本概念的结构中。他无愧于人类宇宙中有头等光辉的一颗巨星这一称号     

爱因斯坦厉害在哪里

正杨振宁认为,狭义相对论、广义相对论和量子力学是20世纪物理学的三大成果,其中"两个半都是爱因斯坦的"。那么,在杨振宁看来,爱因斯坦厉害在哪里呢?一杨振宁说:"爱因斯坦厉害的地方是,一方面,他知道一些数学,对于数学中很妙的地方有直觉的欣赏的能力;另一方面,他对物理中的现象也有他的近距离的了解。他跟所有人     

爱因斯坦成功之路的启迪

爱因斯坦是一位伟大的物理学家，是狭义相对论和广义相对论的创立者。循着他成功的足迹，不难发现，爱因斯坦的一生是奋斗的一生，是努力进取、永不满足的一生，他的一生都在深入思考和积极探索中度过，他的成功给人类留下了无与伦比的科学的伟大成果，他对科学的贡献比任何人更深入到人类思想基本概念的结构中。他无愧于人类宇宙中有头等光辉的一颗巨星这一称号。     

爱因斯坦创建广义相对论思路及方法之分析

本文根据爱因斯坦有关相对论研究的原始文献、评述、回忆及给友人的信件,分析并讨论了爱因斯坦创建广义相对论的思路及方法。 首先,论述了爱因斯坦有关狭义相对论局限性的看法,以此给出爱因斯坦创建广义相对论的原因;继之,分析了爱因斯坦1907～1908年间,提出广义相对论二个基本原理的思路,再次,分析并研究了爱因斯坦1909～1912年间如何克服坐标必须具有直接度规意义这一传统观念从而建立时空“柔性”度规概念的思想演变过程;最后探讨了1912～1917年间爱因斯坦寻找对于“柔性”度规来说满足广义协变性要求的微分方程并最终建立引力场方程的思路及方法。     

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…     

时间箭头--史蒂芬·霍金名著《时间简史》片断撷英

史蒂芬·霍金是20世纪享有国际盛誉的伟人之一。他撰写的《时间简史———从大爆炸到黑洞》一书是一本通俗读物,探讨了我们对天体物理学以及时空本质的认识的外在局限性。此书发人深省,它介绍的当今有关宇宙的最重要的科学思想,读后让人领略到当代一个最富有想象力、影响深远的思想家的智慧。史蒂芬·霍金因患卢伽雷氏症(股萎缩性侧索硬化症)禁锢在一张轮椅上达20年之久,但他身残志坚,开创性地研究了宇宙理论,他对黑洞开创性的研究为我们提供了宇宙源于何时这一难题的线索。霍金教授以其敏锐的风格向我们展现了人类的“世界图景”:从亚里士多德时代开始研究到1915年爱因斯坦的突破进展,一直到今天这些年轻卓越物理学家令人激动的新观点。时间有初始吗?它又将在何地终结呢?宇宙是无限的还是有限的呢?带着这些最根本的问题,霍金回顾了有关宇宙的重大理论———包括所有的疑问、反论以及尚未解决的矛盾。他认真地解释了伽利略和牛顿的发现,紧接着一步一步地将人们引向爱因斯坦的广义相对论(研究宏观问题),然后又将人们引向本世纪其它重要理论———量子力学(研究微观问题)。最后他探讨了世界范围把广义相对论和量子力学结合成重力量子理论这种统一的理论,试图解决尚未解决的全部难题———他告诉人们为什么     

相对论中引力场性质研究

相对论是现代科学的重要基础,是物理学通向宇宙的桥梁.对爱因斯坦建立广义相对论的过程进行了分析,引力问题是自然界乃至整个宇宙世界的一个基本问题.引力场是一种矢量场,广义相对论对引力问题的描述是非常有效的.通过对引力场的分析,得到了引力场的高斯定理,讨论了引力场的环路定理.通过方程,求出了引力场中的势函数,探讨了引力场的基本性质.     

既是创始人又是批判者

提到爱因斯坦，谁都知道他建立了关于时间和空间的基本理论——“狭义相对论”和“广义相对论”。然而，据说他“对量子论的冥思苦想其实超过他为狭义相对论所花精力的百倍”。量子论是描述小如原子的微观世界的一种理论，被认为是同相对论并列的现代物理学的两大支柱理论。爱因斯坦对量子论的诞生也做出过重大贡献，然而不久以后，他便同量子论研究的“主流”分道扬镳，并对量子论发起了批判。爱因斯坦为什么要这样做？本刊前两期刊载的特别策划——《谁都能懂得量子论》大获读者好评，本文续接那个专辑，围绕爱因斯坦，换一个视角来审视量子论世界。[编者按]     

爱因斯坦的升降机

<正>2015年是爱因斯坦(Albert Einstein,1879~1955)完成广义相对论100周年。广义相对论被认为是人类认识大自然的最伟大的成果。玻恩(Max Born,1882~1970)曾说过,广义相对论"把哲学的深奥、物理学的直观和数学的技艺令人惊叹地结合在一起"。一般而言,一个新理论的出现,要么是旧理论遇到实验上的反例,要么与其他理论之间不融洽,但广义相对论的诞生,     

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