【文章內(nèi)容簡介】 與運(yùn)動的不可分割的聯(lián)系，使牛頓力學(xué)得到推廣，將時(shí)空觀普遍化。 同時(shí)性的相對性 —— 長度收縮與運(yùn)動有關(guān) —— 時(shí)間膨脹效應(yīng) —— 速度變換公式 —— 質(zhì)速關(guān)系 —— 質(zhì)能關(guān)系 —— 能量動量關(guān)系 ，邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)緊，形式完美的物理理論，成為近代物理的支柱。 ΔΔ2cmE ?第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 四、愛因斯坦的研究特色 : 經(jīng)過十年的思索 ,首先看破以太 ,并最終拋棄了以太 ,也就是拋棄了絕對運(yùn)動。 馬赫的真正偉大，就在于他的堅(jiān)不可摧的懷疑態(tài)度和獨(dú)立性。 —— 愛因斯坦 相對論以最勇敢的物理論而名揚(yáng)于世。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 ，好學(xué)進(jìn)取 16歲時(shí) ,愛因斯坦就思考 : “如果我以速度 c追隨一條光線運(yùn)動”，我應(yīng)當(dāng)看到什么現(xiàn)象呢？ 愛因斯坦得知邁克爾遜零結(jié)果，想 :“若零結(jié)果是事實(shí)，那地球相對以太運(yùn)動的想法就是錯(cuò)誤的 !” 愛因斯坦讀了洛侖茲 1895年的論文，認(rèn)為其方程若成立，必然導(dǎo)致光速不變的概念。 電磁感應(yīng)的現(xiàn)象迫使我假設(shè) (狹義 )相對性的原理，必須克服的困難在于真空中光速的不變性 . —— 愛因斯坦 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 愛因斯坦認(rèn)為 :“若光速不變成立，則將出現(xiàn)同時(shí)性的相對性?！? 就這樣，愛因斯坦建立了新的時(shí)空觀，他認(rèn)為時(shí)間與運(yùn)動有關(guān)，而不是割離的，建立了四維空間。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 認(rèn)為科學(xué)理論應(yīng)當(dāng)完備，即不存在矛盾和不一致的地方，比如牛頓運(yùn)動定律與事實(shí)有矛盾，就應(yīng)該改革它。認(rèn)為科學(xué)理論應(yīng)當(dāng)邏輯簡單，概念和假設(shè)應(yīng)當(dāng)盡量地少，理論應(yīng)當(dāng)簡潔。認(rèn)為科學(xué)應(yīng)當(dāng)對稱和諧。 愛因斯坦在總結(jié)回憶時(shí)說：“它象在爬山一樣，越是往上爬，越是得到寬廣的視野，并且越能顯示出我們的出發(fā)點(diǎn)與其周圍廣大地域之間的出乎意外聯(lián)系。” 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 狹義相對論被承認(rèn)的曲折經(jīng)歷 ，不理解 在法國， 1910年幾乎沒有人提到愛因斯坦。 JJ 湯姆遜 1909年：“以太對我們來說，就象我們呼吸空氣一樣不可缺少?！? 馬吉 1911年：“我相信，現(xiàn)在沒有一個(gè)活著的人會斷言，時(shí)間會是速度的函數(shù)?！? 邁克爾遜至死（ 1931年）還念念不忘“可愛的以太”，認(rèn)為相對論是個(gè)怪物。 167。 狹義相對論的遭遇和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 ：“如果相對論是正確的，愛因斯坦就是 20世紀(jì)的哥白尼?！辈l(fā)表了愛因斯坦的文章。所以人們常說，普朗克有兩大發(fā)現(xiàn) ! 1906年，考夫曼得出了否定相對論的結(jié)果，相對論受到考驗(yàn)！但 1907年，愛因斯坦發(fā)表文章，堅(jiān)信相對論是正確的。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 1911年，索爾威會議召開，由于愛因斯坦在固體比熱的研究上有一定影響，人們才注意 愛因斯坦的相對論方面的工作。到了 1919年，愛因斯坦的廣義相對論得到了日全食觀測的證實(shí)，他成為公眾矚目的人物。狹義相對論才開始受到應(yīng)有的重視。 1921年愛因斯坦獲得諾貝爾物理學(xué)獎。不過不是由于他建立了相對論，而是“為了他的理論物理學(xué)研究，特別是光電效應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)”。諾貝爾物理學(xué)獎委員會主席奧利維拉為此專門寫信給他，指明他獲獎的原因不是基于相對論，并在授獎典禮上解釋說：因?yàn)橛行┙Y(jié)論目前還正在經(jīng)受嚴(yán)格的驗(yàn)證。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 支持相對論的物理學(xué)家： 普朗克， 當(dāng)時(shí)作為《物理學(xué)年鑒》的主編，認(rèn)識到愛因斯坦論文的價(jià)值，及時(shí)給予發(fā)表。后人評價(jià)他有兩大發(fā)現(xiàn)：一是量子論，二是愛因斯坦。 普朗克的學(xué)生 勞厄 ，在 1911年就致力于宣傳相對論。 閔可夫斯基 立陶宛出生的德國數(shù)學(xué)家是除愛因斯坦以外，最早注意到時(shí)空觀變革的學(xué)者，他是愛因斯坦大學(xué)時(shí)的老師，因后者不重視正規(guī)課程的學(xué)習(xí)而不太喜歡這個(gè)學(xué)生，但他卻十分贊賞學(xué)生提出的相對論。他以自己精通的幾何學(xué)知識對相對論進(jìn)行了四維格式化，重新處理了相對論的基本方程，把洛侖茲變換看作是坐標(biāo)系在四維空間中的轉(zhuǎn)動，給相對論以更加簡潔的表述。 泡利， 在 1921年受他老師的推薦為《數(shù)學(xué)科學(xué)百科全書》撰寫了一篇關(guān)于相對論的長篇綜述文章，得到了愛因斯坦的高度評價(jià)，至今還是相對論方面的名著之一。 布雪勒， 在 1908年用改進(jìn)的方法測量電子的質(zhì)量，得到的結(jié)果與相對論的理論基本相符。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 狹義相對論有一重要結(jié)果，就是預(yù)言電子質(zhì)量會隨運(yùn)動速度增長。從經(jīng)典電磁理論出發(fā)也可以得到類似的結(jié)論，因?yàn)檫\(yùn)動電荷會產(chǎn)生磁場，電磁場的能量增大，相當(dāng)于質(zhì)量也增大。經(jīng)典電磁理論家阿伯拉罕（ M .Abraham）假設(shè)電子是一個(gè)有確定半徑的鋼性帶電小球，它在運(yùn)動中產(chǎn)生的磁場引起電磁質(zhì)量，由此推出了電子的質(zhì)量公式。 1901年，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家考夫曼用 β 射線的高速電子流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證實(shí)電子的質(zhì)量確實(shí)是隨速度變化的。洛侖茲到1904年則根據(jù)收縮假說也推出了電子質(zhì)量公式。后來證明洛侖茲公式與狹義相對論的結(jié)果一致。 1906年，考夫曼宣布，他的量度結(jié)果證實(shí)了阿伯拉罕的理論公式，而“與洛侖茲 愛因斯坦的基本假定不相容”。這件事一度竟成了否定相對論的重要依據(jù)。在這一事實(shí)面前，洛侖茲失望了，他表示，“不幸我的電子變形假說與考夫曼的新結(jié)果矛盾，我只好放棄它了?！? 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 然而，愛因斯坦卻持另一種態(tài)度，他在 1907年寫文章表示，相信狹義相對論是經(jīng)得起考驗(yàn)的，在他看來那些理論在很大的程度上是由于偶然碰巧與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。果然，一年后布雪勒（ A .H .Bucherer）用改進(jìn)了的方法測電子質(zhì)量，得到的結(jié)果與洛侖茲 愛因斯坦公式符合甚好。以后許多實(shí)驗(yàn)都證明，狹義相對論的結(jié)果是正確的。可是，觀念的改變不是一朝一夕之事。只是到了 1919年，愛因斯坦的廣義相對論得到了日全食觀測的證實(shí)，他成為公眾注目的人物，狹義相對論才開始受到應(yīng)有的重視。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 激烈的爭論沒有停息過。到 20世紀(jì)三十年代末，從激發(fā)氫原子的實(shí)驗(yàn)中，無可置疑地證明了時(shí)間的相對膨脹。后來，在宇宙線的研究過程中再次明確地得到了證實(shí)。這就是說人們在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，的確發(fā)現(xiàn)快速運(yùn)動的參考系中的時(shí)鐘變慢了，特別是宇宙線粒子的速度特別大，這一效應(yīng)的數(shù)值也較大。 第七章 相對論的建立和發(fā)展 物理學(xué)史 1938年，查恩和斯皮斯重新分析了布雪勒實(shí)驗(yàn)，結(jié)論更接近相對論的理論。 1940年，羅吉斯通過實(shí)驗(yàn)再次證明愛因斯坦理論的正確性。 第七章 相對論的建立