爱因斯坦—追寻空间和时间的本质

爱因斯坦—追寻空间和时间的本质

2016-12-05 作者: xuzhiping 浏览: 3324 次

摘要: 爱因斯坦1879年出生于德国,一岁时,随全家迁居慕尼黑,在担任工程师的叔父等人的影响下,他较早地受到科学和哲学的启蒙,1894年,爱因斯坦因厌恶德国学校的军国主义教育而放弃了德国国籍,只身去了意大利的米兰,1896年,爱因斯坦进入大学学习物理学, 1900年毕...

爱因斯坦1879年出生于德国,一岁时,随全家迁居慕尼黑,在担任工程师的叔父等人的影响下,他较早地受到科学和哲学的启蒙,1894年,爱因斯坦因厌恶德国学校的军国主义教育而放弃了德国国籍,只身去了意大利的米兰,1896年,爱因斯坦进入大学学习物理学, 1900年毕业之后便利用业余时间开展科学研究。

爱因斯坦是历史上继牛顿之后最伟大的科学家,被科学界尊崇为天才的他对科学最伟大的贡献,不是来自实验室的成果,而是“思维实验”,他创立的狭义相对论和广义相对论,标志着物理学的重大突破,是在科学发展的道路上矗立起的一座新的里程碑。相对论的例子:一卷录音带,如果在地面上播放需要一个小时;在快速飞行的宇宙飞船里播放,宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员,来测定在宇宙飞船中播放的时间呢?根据牛顿的理论,因为时间是绝对的,所以也是一小时;但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时,因为时间是相对的,在不同速度下测量时间,长度是不一样的。

1905年,26岁的爱因斯坦发表《论动体的电动力学》,提出狭义相对论,其内容是:空间、时间、物质和物质运动,彼此不可分割,它们之间紧密相连;作为物质存在形式的时间和空间,在本质上是统一的,随着物质的运动而变化。狭义相对论的创立,改变了牛顿力学的时空观,揭露了物质和能量的相当性,为原子能的利用奠定了基础,是近代物理学领域的一次伟大革命;在随后的研究中,爱因斯坦发现狭义相对论的理论体系还不完善,它只解释了等速直线运动,不能解 释加速运动和万有引力问题,经过10年的思考,爱因斯坦于1916年3月发表了总结论文《广义相对论基础》,创立了广义相对论,在狭义相对论的基础上揭示了时空结构同物质分布之间的关系,指出物质间所存在的万有引力,是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质分布不均匀(即时空弯曲)引起的,时空的几何性质不是按欧几里得几何学分布的,而是按非欧几何学分布的。1938年,他在广义相对论的运动问题上取得重大进展,导出了物体运动的方程,更进一步揭示了时空、物质、运动和引力之间的统一性。广义相对论改变了人们对宇宙的认识,在这一理论指引下,天体和宇宙演化的观测研究及理论探讨前所未有地蓬勃开展起来。

由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致,甚至有着尖锐的冲突,相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖,当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说,如果给相对论授奖,他们就要退回已获得的奖章,结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖,相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。

爱因斯坦的相对论变革了近三百年来的物理学时空观,而以崭新的时空观建立起全新的物理学知识体系,它不仅把人类对自然的认识提升到一个新的水准,而且也深深地影响了人们的思维方式和世界观。当许多年轻人缠住他,要他说出成功的秘诀时,他信笔写下了一个公式:A=x+y+z,并解释道:“A表示成功,x表示勤奋,y表示正确的方法,那么z呢,则表示务必少说空话。”许多年来,爱因斯坦的这个神奇的成功等式一直被人们传颂着。从爱因斯坦的奋斗历程中,我们不难看出,正是勤奋、正确的方法和少说空话使爱因斯坦由笨头笨脑变为巨人的。

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