第4讲 相对论的历史与哲学
1900年英国物理学家开尔文在瞻望20世冤2。 理学的发展的文章中说到 “在已经基本建成的科学大厦中， 后辈的物理学家只要做一些零碎 的修补工作就行了。 -一开尔文一 开尔文 也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后 辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据 的小数点后面在加几位罢了！ 但开尔文毕尽是一位重视现实和有眼力的 科学家，就在上面提到的文章中他还讲到
1900年英国物理学家开尔文在瞻望20世纪物 理学的发展的文章中说到： 也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后 一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据 的小数点后面在加几位罢了！ 但开尔文毕尽是一位重视现实和有眼力的 科学家，就在上面提到的文章中他还讲到： “在已经基本建成的科学大厦中， 后辈的物理学家只要做一些零碎 的修补工作就行了。 ” --开尔文--
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有 两朵令人不安的鸟云， 99 迈克尔逊 黑体辐射实验 莫雷实验 后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为 一埸革命的风暴，鸟云落地化为場春雨 浇灌着两朵鲜花
黑体辐射实验 迈克尔逊- 莫雷实验 后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为 一埸革命的风暴，乌云落地化为一埸春雨， 浇灌着两朵鲜花。 “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有 两朵令人不安的乌云，----
危机之一：迈克尔逊一莫雷实验 (1881-1887) 迈克尔逊 莫雷 物理学家 化学家
迈克尔逊 莫雷 物理学家 化学家
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 =2Lx 1-v1c2 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！
v C:游泳者的速度；V:水流速；L:距离 v 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
时行材含标有稀 船地止家细 “零结果”！ Bond iahfm
对这个实验结果只有两种可能的解释：要么以太随 着地球 二起运动（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)， 利用以太风理解恒星光的偏移)；要么根本没 以太这种东西。 意识到他们所做的实验给出的结果具有的重天 ，他称他的实验是一次没有给出预期结果的大 败。 但是正是这个实验提醒人们必须重新审查被 ,“神圣”的经典物理学的根基。迈克茸逊为此 一位美国人
v 对这个实验结果只有两种可能的解释：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。 v 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。 B EARTH A
危机之二：“放射性衰变 1895年，德国实验物理学家 伦琴发现X-射线。 (Wilhelm Reontgen, 1845-1923) 左图：伦琴夫人的手一世 界第一张X-照片
1895年，德国实验物理学家 伦琴发现X-射线。 (Wilhelm Reontgen, 1845-1923） v 左图：伦琴夫人的手—世 界第一张X-照片
8吨铀矿=1宽镭 g 1898年7月，玛丽居 里(Marie Curie,1867-1934)夫 妇发现钋 (polonium),12月 发现镭。两次获得诺贝 尔奖！ 元素自行转变这违背了 最基本的原子不变信念。 原子不变性被打破就像 物种不变性被打破一样， 向科学提出了一个大难 题
v 1898年7月，玛丽·居 里（Marie Curie,1867-1934）夫 妇发现钋 （polonium），12月 发现镭。两次获得诺贝 尔奖！ v 元素自行转变这违背了 最基本的原子不变信念。 原子不变性被打破就像 物种不变性被打破一样， 向科学提出了一个大难 题