151相對(duì)論的誕生1-資料下載頁(yè)
2024-11-17 20:52本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】波動(dòng)說把光解釋成為由以太傳遞的橫向振動(dòng)，解釋了大部分光學(xué)現(xiàn)象。式通過以太傳播的電磁擾動(dòng)。播光的以太的運(yùn)動(dòng)速度的一個(gè)方案。邁克耳遜邁克耳遜（A．A．Michelson，穿過以太的效應(yīng)，程差為-lv2/c2，轉(zhuǎn)動(dòng)前后的總變化為2lv2/c2。于條紋移動(dòng)數(shù)n為2lv2/(λc2)。他們發(fā)現(xiàn)最大的位移不超過1%個(gè)條紋。沒有給出預(yù)期結(jié)果的大失敗。被視為“神圣”的經(jīng)典物理學(xué)的根基。學(xué)獎(jiǎng)，他也是獲得此獎(jiǎng)的第一位美國(guó)人。收縮的量隨物體運(yùn)動(dòng)速率的增加而增加。不僅如此，一切可能的測(cè)量裝置，包。面臨嚴(yán)重威脅時(shí)為了維護(hù)舊傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)觀念而作出的最后一次嘗試。次提出了“洛侖茲變換”的名稱，為相對(duì)論的發(fā)展奠定了良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。彭伽勒于1898年猜測(cè)到光速不變且各向同性，伽勒未考慮到同時(shí)性的相對(duì)性問題，沒有對(duì)時(shí)間的絕對(duì)性問題提出異議。包括物理學(xué)方面三項(xiàng)重要的發(fā)展，
【正文】 解釋的水星近日點(diǎn) 43″的進(jìn)動(dòng) ， 同時(shí)也驗(yàn)證了廣義相對(duì)論 。 引力紅移 根據(jù)廣義相對(duì)論，光在引力場(chǎng)中前進(jìn)時(shí)頻率會(huì)發(fā)生改變，向紅端移動(dòng)。 這是因?yàn)楣庾泳哂幸|(zhì)量，受到恒星的牽引，它在引力場(chǎng)中升高，就要消耗一定的能量， 光子的能量與頻率成正比，如果能量損失，頻率也就降低，頻率降低就是波長(zhǎng)加長(zhǎng)，也就是譜線向紅端移動(dòng)。 強(qiáng)天體引力場(chǎng)的光線紅移 1925年天文學(xué)家亞當(dāng)斯發(fā)現(xiàn)了天狼星伴星的紅移現(xiàn)象。 該恒星是顆大質(zhì)量天體，引力場(chǎng)很強(qiáng)，其引起的紅移量是太陽(yáng)引力場(chǎng)中的 20倍。 亞當(dāng)斯對(duì)天狼星伴星和波江座 40雙星中的白矮星的紅移現(xiàn)象的觀測(cè)值與廣義相對(duì)論的預(yù)言值符合得很好。 本世紀(jì) 60年代在地球引力場(chǎng)中證實(shí)了引力紅移效應(yīng)。 光線彎曲 按照廣義相對(duì)論，在強(qiáng)引力場(chǎng)附近，空間是彎曲的，光線在彎曲空間里走的最短路線不是一般意義上的直線，光的路徑隨著空間的彎曲而彎曲。 在牛頓力學(xué)中，認(rèn)為光子也有重量，那么光線通過太陽(yáng)附近是也會(huì)發(fā)生偏折，根據(jù)牛頓力學(xué)計(jì)算出來的偏折角是 ″，而廣義相對(duì)論預(yù)言的結(jié)果是 ″，正好比牛頓力學(xué)所得出的大一倍。 日全食 太陽(yáng)系引力場(chǎng)最強(qiáng)的地方莫過于太陽(yáng)附近了，所以驗(yàn)證這一點(diǎn)的最好機(jī)會(huì)是觀測(cè)太陽(yáng)邊上的恒星位置，然后在太陽(yáng)不在這個(gè)天區(qū)時(shí)再觀測(cè)恒星的位置，前后比較后，就可以確定結(jié)果了。 而太陽(yáng)附近的恒星只有在發(fā)生日全食的時(shí)候才能觀測(cè)到。 愛丁頓 愛因斯坦提出廣義相對(duì)論的 1915年，第一次世界大戰(zhàn)剛進(jìn)入第二個(gè)年頭，科學(xué)家們也無暇去做天文實(shí)測(cè)。 英國(guó)科學(xué)家愛丁頓在戰(zhàn)時(shí)就通過荷蘭人了解到德國(guó)人愛因斯坦的工作。 等到 1918年大戰(zhàn)一結(jié)束， 1919年 5月 29日有一次絕好的日全食機(jī)會(huì)。 愛丁頓組織了兩支考察隊(duì)，一支到巴西北部，另一支他親自率領(lǐng)到幾內(nèi)亞灣的普林西比島。 “ 星光確實(shí) ?? 發(fā)生偏折” 兩支考察隊(duì)都拍攝了太陽(yáng)附近星空的照片，過了兩個(gè)月后，再拍攝同一星空的對(duì)比照片。 在該年 11月 6日召開的英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)和皇家學(xué)會(huì)聯(lián)合舉行的大會(huì)上，天文學(xué)家羅伊爾宣布： “ 星光確實(shí)按照愛因斯坦引力理論的預(yù)言發(fā)生偏折 ” 。 “ 科學(xué)革命” 第二天即 1919年 11月 7日，歷來謹(jǐn)慎的英國(guó) 《 泰晤士報(bào) 》 赫然出現(xiàn)醒目的標(biāo)題文章： “ 科學(xué)革命 ” ，兩個(gè)副標(biāo)題是 “ 宇宙新理論 ” 、 “ 牛頓觀念的破產(chǎn) ” 。 11月 8日 《 泰晤士報(bào) 》 接著刊登了題為 “ 科學(xué)革命：愛因斯坦戰(zhàn)勝了牛頓、杰出物理學(xué)家的觀點(diǎn) ” 的文章，文中說 “ 這件事成了下議院熱烈討論的話題 ” ；物理學(xué)家、皇家學(xué)會(huì)會(huì)員、劍橋大學(xué)教授約瑟夫 拉摩 “ 受到圍攻，要求對(duì)牛頓是否被擊敗了、劍橋大學(xué)是否垮臺(tái)了作出答復(fù) ” 。 愛因斯坦成了傳奇人物 這項(xiàng)驗(yàn)證的公布引起了強(qiáng)烈反響，愛因斯坦成了傳奇人物。 《 柏林畫報(bào) 》 周刊的封面刊登了愛因斯坦的照片。科學(xué)家、哲學(xué)家和歷史學(xué)家們也紛紛就相對(duì)論發(fā)表評(píng)論。 1921年愛因斯坦去倫敦，負(fù)責(zé)接待的霍爾丹勛爵在皇家學(xué)院以一次熱情洋溢的演講來把愛因斯坦介紹給英國(guó)科學(xué)家，并事先強(qiáng)調(diào)說 “ 愛因斯坦已經(jīng)到過威斯敏斯特大教堂瞻仰了牛頓墓地 ” 。 理解他理論的人了了無幾 人們都知道了愛因斯坦是個(gè)偉大的科學(xué)家，但是真正理解他的理論的人了了無幾，事實(shí)表明，廣義相對(duì)論的發(fā)展史比狹義相對(duì)論還要艱難曲折。 很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期，只有天文學(xué)家，而且只是那些研究宇宙學(xué)的天文學(xué)家對(duì)廣義相對(duì)論感興趣，物理學(xué)家則不然。 1920年關(guān)于是否存在河外星系的 “ 大辯論 ”組織者 Abbot拒絕相對(duì)論作為一個(gè)可能的話題：“ 我向上帝祈禱，科學(xué)進(jìn)步會(huì)把相對(duì)論送到第四維空間之外的某個(gè)地方，從此它永遠(yuǎn)不會(huì)回來折磨我們了。 3. 廣義相對(duì)論的意義 廣義相對(duì)論從物理和幾何的角度揭示了時(shí)間、空間與物質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系，徹底否定了絕對(duì)時(shí)空觀，時(shí)空不再是可以離開物質(zhì)而獨(dú)立存在的實(shí)在客體，它不但由物質(zhì)運(yùn)動(dòng)決定，更要決定于物質(zhì)本身。 ? 思考題 1. 相對(duì)論是在怎樣的科學(xué)背景下誕生的？ 2. 簡(jiǎn)述狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的基本原理及其主要結(jié)論。 3. 相對(duì)論時(shí)空觀在科學(xué)上和哲學(xué)上有什么意義？ 4. 從愛因斯坦的科學(xué)與哲學(xué)思想中受到哪些啟迪？ 本節(jié)主要參考書 [美 ]愛因斯坦著 《 愛因斯坦文集 》 （ 商務(wù)印書館 ） [美 ]伯恩斯坦著 《 阿爾伯特 愛因斯坦 》（ 科學(xué)出版社 ） [美 ]喬治 伽莫夫著 《 物理學(xué)發(fā)展史 》（ 商務(wù)印書館 ） [德 ]勞厄著 《 物理學(xué)史 》 （ 商務(wù)印書館 ） [美 ]愛因斯坦 、 英費(fèi)爾德著 《 物理學(xué)的進(jìn)化 》 （ 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 ）
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