第3讲 愛因斯坦与物理学革命 审天地之美,穷万物之理
审天地之美,穷万物之理
一.两朵乌云 二.狭义相对论 三.弯曲的时空一广义相对论 四.相对论的进展 五.爱因斯坦的成就与影响
一. 两朵乌云 二. 狭义相对论 三. 弯曲的时空——广义相对论 四. 相对论的进展 五. 爱因斯坦的成就与影响
一.两朵乌云 1900, 开尔文勋爵: 物理学的大厦已经建成,未来 的物理学家只需要做些修修补补的 工作就行了。但是,明朗的天空还 有两朵乌云:一朵与黑体辐射有关, 另一朵与迈克尔逊实验有关
一 . 两朵乌云 1900,开尔文勋爵: 物理学的大厦已经建成,未来 的物理学家只需要做些修修补补的 工作就行了。但是,明朗的天空还 有两朵乌云:一朵与黑体辐射有关, 另一朵与迈克尔逊实验有关
第一朵乌云:黑体辐射 1900 量子论 第二朵乌云:迈克尔逊实验 195,相对论
第一朵乌云:黑体辐射 量子论 第二朵乌云:迈克尔逊实验 相对论 1900 1905
迈克尔逊:地球就像一艘没有摩擦力 的船穿过海水一样穿过“以太” C:游泳者的速度;V:水流速;L:距离 游泳者往返一次所需时间: L L T C+V c-v L 1-(v1c)2 如果将游泳者换成光,地球的公转速度可以算出, V/c=1/10000.因此在地球上验证地球穿越以太 的实验,其精度起码达到一亿分之一!
迈克尔逊:地球就像一艘没有摩擦力 的船穿过海水一样穿过“以太” 。 w C:游泳者的速度;V:水流速;L:距离 w 游泳者往返一次所需时间: 如果将游泳者换成光,地球的公转速度可以算出, v/c=1/10000.因此在地球上验证地球穿越以太 的实验,其精度起码达到一亿分之一! 2 1 / 1 2 c v c L c v L c v L T
但是,迈克耳逊与莫雷在1881-1887年的实验中没有 发现以太风,于是:要么以太随着地球一起运动(斯 托克斯1846年的以太拖曳,基于1818年菲涅尔发现的 光速在流水中的变化),而这就无法解释布拉德雷 1728年发现的光行差现象(利用以太风理解恒星光的 偏移);要么根本没有以太这种东西。 迈克耳逊他们如实地报道了实验结果,但迈克耳逊没 有意识到他们所做的实验给出的结果具有的重大意义, 他称他的实验是一次没有给出预期结果的大失败。但 是正是这个实验提醒人们必须重新审查被视为“神圣” 的经典物理学的根基。迈克耳逊为此而获得1907年的 诺贝尔物理学奖,他也是获得此奖的第一位美国人
w 但是,迈克耳逊与莫雷在1881-1887年的实验中没有 发现以太风,于是:要么以太随着地球一起运动(斯 托克斯1846年的以太拖曳,基于1818年菲涅尔发现的 光速在流水中的变化),而这就无法解释布拉德雷 1728年发现的光行差现象(利用以太风理解恒星光的 偏移);要么根本没有以太这种东西。 w 迈克耳逊他们如实地报道了实验结果,但迈克耳逊没 有意识到他们所做的实验给出的结果具有的重大意义, 他称他的实验是一次没有给出预期结果的大失败。但 是正是这个实验提醒人们必须重新审查被视为“神圣” 的经典物理学的根基。迈克耳逊为此而获得1907年的 诺贝尔物理学奖,他也是获得此奖的第一位美国人
运动光源实验 ◆观察双星中每颗星的半周期,如果光 速与光源速度有关,则二颗星的半周期不同 S2 B EARTH V A
数学物理当前的危机” 理学的新发现已经推翻了物理学过去 建 立起来的基本原理:放射性和镭的永 子电磁质量随速度而变化的发现,推 了质量守恒定律,“以太漂移”实验 电磁作用以有限速度传播,使电荷体之 间的相互作用违反了牛顿第三定律 ·一彭加勒《科学的价值》
“数学物理当前的危机” w 物理学的新发现已经推翻了物理学过去 建立起来的基本原理:放射性和镭的永 恒发热的发现,推翻了能量守恒定律; 电子电磁质量随速度而变化的发现,推 翻了质量守恒定律, “以太漂移”实验 的否定结果,推翻了伽利略相对性原理; 电磁作用以有限速度传播,使电荷体之 间的相互作用违反了牛顿第三定律。 w —彭加勒《科学的价值》
爱因斯坦生平(I) ◆1879.3.14 诞生于德国乌尔姆 ◆中,小学时代 德国慕尼黑 ◆1895-1896 瑞士阿劳中学一年 ◆1896-1900 苏黎士工业大学学习 ◆1900-1902 艰辛求职,四面碰壁
爱因斯坦生平(Ⅰ) w 1879.3.14 诞生于德国乌尔姆 w 中,小学时代 德国慕尼黑 w 1895-1896 瑞士阿劳中学一年 w 1896-1900 苏黎士工业大学学习 w 1900-1902 艰辛求职,四面碰壁
◆1902-1909 伯尔尼发明专利局工作 初期科研情况:1901---1篇论文 1902--=-2篇论文 1903-=-=-1篇论文 1904--=-1篇论文
w 1902-1909 伯尔尼发明专利局工作 w 初期科研情况: 1901-------1篇论文 1902-------2篇论文 1903-------1篇论文 1904-------1篇论文