[理學]第八章相對論的建立(編輯修改稿)
2025-01-31 18:00 本頁面
【文章內容簡介】 實在的物理意義。 愛因斯坦發(fā)明的第二個高峰（ 19151917年）： 1915年 建立了廣義協(xié)變的 引力場方程 ， 1916年 春天，完成總結性的論文 《 廣義相對論的基礎 》 1916年 提出 引力波理論 ：發(fā)現(xiàn) 一個力學體系變化時必然發(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 ：認為， 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，除了關于量子力學的完備性問題、引力波以及廣義相對論的運動問題以外，愛因斯坦幾乎把他全部的科學創(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。由于他遠離了當時物理學研究的主流，獨自去進攻當時沒有條件解決的難題，因此同 20年代的處境相反，他晚年在物理學界非常孤立?？墒撬廊粺o所畏懼，毫不動搖地走他自己所認定的道路，直到臨終前一天，他還在病床上準備繼續(xù)他的統(tǒng)一場理論的數(shù)學計算。 四種相互作用： 強相互作用， 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. 電磁感應實驗的思考： 在 《 論動體的電動力學 》 中寫到：麥克斯韋電動力學應用到運動物體上時，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。設想一個磁體同一個導體之間的相互作用。我們看到的現(xiàn)象應該只與導體和磁體的相對運動有關，可是按照麥克斯韋理論，如果是磁體運動，導體靜止，那么在磁體附近就會出現(xiàn)電場，它在導體內產生電流；如果導體運動，磁體靜止，那么磁體附近就沒有電場，只是在導體中產生一電動勢，從而產生電流。 … 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是完全與觀察者或坐標系的相對狀態(tài)無關的聯(lián)合在一起的電磁場。這個電磁感應現(xiàn)象迫使我假設狹義相對論原理。 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， 明確指出波速與波源的速度無關。 愛因斯坦還仔細研讀了洛侖茲 1895年關于在一級近似條件下電動力學問題的文章，這些都最終導致光速不變原理的提出，并給其以公設的地位。 1905年 6月愛因斯坦完成了 《 論動體的電動力學 》 。以公設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 》 中所指出的：“狹義相對論導致了對空間和時間的物理概念的清楚理解，并且由此認識到運動著的量桿和時鐘的行為。它在原則上取消了牛頓所理解的那個即時的超距作用概念。它指出，在處理同光速相比不是小到可忽略的運動時，運動定律必須加以修改。它導致了麥克斯韋電磁場方程的形式上的澄清，特別是導致了對電場和磁場本質上的同一性的理解。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 引力紅移的預言 三 光線的引力偏折 四 時空 “ 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 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 》 中對牛頓的水桶實驗批判說：如果桶壁足夠厚，其質量足夠大時，水桶旋轉時水面又如何呢？ 馬赫認為“ 慣性以及慣性力起源于宇宙間物質相互作用 ” 這一觀點被愛因斯坦稱之為“馬赫原理”（ 1918年），馬赫因此被尊稱為“相對論的先驅”。 一 廣義相對論基本原理的提出
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