[理學(xué)]第八章相對論的建立(編輯修改稿)
2025-01-31 18:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 實(shí)在的物理意義。 愛因斯坦發(fā)明的第二個(gè)高峰（ 19151917年）： 1915年 建立了廣義協(xié)變的 引力場方程 ， 1916年 春天，完成總結(jié)性的論文 《 廣義相對論的基礎(chǔ) 》 1916年 提出 引力波理論 ：發(fā)現(xiàn) 一個(gè)力學(xué)體系變化時(shí)必然發(fā)射出以光速傳播的引力波 。 1917年 又開創(chuàng)了 現(xiàn)代宇宙學(xué) ：認(rèn)為， 宇宙在空間上是有限無邊的 。 2021/11/10 15 1925年以后，愛因斯坦全力以赴去探索 統(tǒng)一場論 。 1925年～ 1955年這 30年中，除了關(guān)于量子力學(xué)的完備性問題、引力波以及廣義相對論的運(yùn)動問題以外，愛因斯坦幾乎把他全部的科學(xué)創(chuàng)造精力都用于統(tǒng)一場論的探索。但在統(tǒng)一場理論方面，他始終沒有成功。由于他遠(yuǎn)離了當(dāng)時(shí)物理學(xué)研究的主流，獨(dú)自去進(jìn)攻當(dāng)時(shí)沒有條件解決的難題，因此同 20年代的處境相反，他晚年在物理學(xué)界非常孤立?？墒撬廊粺o所畏懼，毫不動搖地走他自己所認(rèn)定的道路，直到臨終前一天，他還在病床上準(zhǔn)備繼續(xù)他的統(tǒng)一場理論的數(shù)學(xué)計(jì)算。 四種相互作用： 強(qiáng)相互作用， 電磁相互作用，弱相互作用， 萬有引力作用 2021/11/10 16 二 愛因斯坦狹義相對論的探索過程 “追光”思考 4. 電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)的思考： 在 《 論動體的電動力學(xué) 》 中寫到：麥克斯韋電動力學(xué)應(yīng)用到運(yùn)動物體上時(shí)，會引起一些不對稱，而這些不對稱似乎不是現(xiàn)象所固有的。設(shè)想一個(gè)磁體同一個(gè)導(dǎo)體之間的相互作用。我們看到的現(xiàn)象應(yīng)該只與導(dǎo)體和磁體的相對運(yùn)動有關(guān)，可是按照麥克斯韋理論，如果是磁體運(yùn)動，導(dǎo)體靜止，那么在磁體附近就會出現(xiàn)電場，它在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流；如果導(dǎo)體運(yùn)動，磁體靜止，那么磁體附近就沒有電場，只是在導(dǎo)體中產(chǎn)生一電動勢，從而產(chǎn)生電流。 … 我不能接受這是兩種不同情形的思想。 … 唯一可以接受的客觀事實(shí)是完全與觀察者或坐標(biāo)系的相對狀態(tài)無關(guān)的聯(lián)合在一起的電磁場。這個(gè)電磁感應(yīng)現(xiàn)象迫使我假設(shè)狹義相對論原理。 2021/11/10 17 在麥克斯韋理論中，電磁波的傳播速度為 v=1/√εμ，在真空中的速度為 v=1/√ε0μ0是一個(gè)常數(shù)，且等于光速 C。 1890年赫茲在寫出靜止以太參考系中的波動方程時(shí)， 明確指出波速與波源的速度無關(guān)。 愛因斯坦還仔細(xì)研讀了洛侖茲 1895年關(guān)于在一級近似條件下電動力學(xué)問題的文章，這些都最終導(dǎo)致光速不變原理的提出，并給其以公設(shè)的地位。 1905年 6月愛因斯坦完成了 《 論動體的電動力學(xué) 》 。以公設(shè)形式提出了相對性原理和光速不變原理。 2021/11/10 18 三 意義 愛因斯坦 1948年在 《 相對性：相對論的本質(zhì) 》 中所指出的：“狹義相對論導(dǎo)致了對空間和時(shí)間的物理概念的清楚理解，并且由此認(rèn)識到運(yùn)動著的量桿和時(shí)鐘的行為。它在原則上取消了牛頓所理解的那個(gè)即時(shí)的超距作用概念。它指出，在處理同光速相比不是小到可忽略的運(yùn)動時(shí)，運(yùn)動定律必須加以修改。它導(dǎo)致了麥克斯韋電磁場方程的形式上的澄清，特別是導(dǎo)致了對電場和磁場本質(zhì)上的同一性的理解。它把動量守恒和能量守恒這兩條定律統(tǒng)一成一條定律，并且指出了質(zhì)量同能量的等效性?！? 2021/11/10 19 〇 狹義相對論存在的局限性 一 廣義相對論基本原理的提出 二 引力紅移的預(yù)言 三 光線的引力偏折 四 時(shí)空 “ 柔性 ” 度規(guī)概念的建立 五 引力場方程的建立 六 廣義相對論的檢驗(yàn) 七 意義 167。 3 廣義相對論的建立 2021/11/10 20 狹義相對論指出： 對于一切慣性系自然規(guī)律是等效的，那么對于非慣性系是否也都具有等效性呢？ 愛因斯坦創(chuàng)立廣義相對論的目的是要解決下述問題： 一是取消慣性系的優(yōu)越性； 二是將引力理論納入狹義相對論中。 問題 2021/11/10 21 1. 馬赫原理 馬赫在 《 發(fā)展中的力學(xué) 》 中對牛頓的水桶實(shí)驗(yàn)批判說：如果桶壁足夠厚，其質(zhì)量足夠大時(shí)，水桶旋轉(zhuǎn)時(shí)水面又如何呢？ 馬赫認(rèn)為“ 慣性以及慣性力起源于宇宙間物質(zhì)相互作用 ” 這一觀點(diǎn)被愛因斯坦稱之為“馬赫原理”（ 1918年），馬赫因此被尊稱為“相對論的先驅(qū)”。 一 廣義相對論基本原理的提出
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