高中物理 第6章 相对论与天体物理 第1节 牛顿眼中的世界 爱因斯坦素材 鲁科版选修3-4（通用）

爱因斯坦 爱因斯坦是德裔美国物理学家（拥有瑞士国籍），思想家及哲学家，犹太人，现代物理学的开创者和奠基人，相对论“质能关系”的提出者，“决定论量子力学诠释”的捍卫者（振动的粒子）不掷骰子的上帝。1999年12月26日，爱因斯坦被美国时代周刊评选为“世纪伟人”。20世纪最伟大的物理学家，思想家和哲学家，爱因斯坦1900年毕业于苏黎世联邦理工学院，入瑞士国籍。1905年获苏黎世大学哲学博士学位。曾在伯尔尼专利局任职，在苏黎世工业大学、布拉格德意志担任大学教授。1913年返德国，任柏林威廉皇帝物理研究所所长和柏林洪堡大学教授，并当选为普鲁士科学院院士。1933年因受纳粹政权迫害，迁居美国，任普林斯顿高级研究所教授，从事理论物理研究，1940年入美国国籍。十九世纪末期是物理学的大变革时期，爱因斯坦从实验事实出发，重新考查了物理学的基本概念，在理论上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推动了天文学的发展。他的广义相对论对天体物理学、特别是理论天体物理学有很大的影响。2020年10月4日，诺贝尔基金会评选“1921年物理学奖得主爱因斯坦”为诺贝尔奖百余年历史上最受尊崇的3位获奖者之一。相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。它否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。它也发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展的一个新的高度。1905年，爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后，并没有立即引起很大的反响。但是德国物理学的权威人士普朗克注意到了他的文章，认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美，正是由于普朗克的推动，相对论很快成为人们研究和讨论的课题，爱因斯坦也受到了学术界的注意。后来爱因斯坦发表了物质不灭定律，说的是物质的质量不灭；能量守恒定律，说的是物质的能量守恒。虽然这两条伟大的定律相继被人们发现了，但是人们以为这是两个风马牛不相关的定律，各自说明了不同的自然规律。甚至有人以为，物质不灭定律是一条化学定律，能量守恒定律是一条物理定律，它们分属于不同的科学范畴。在狭义相对论中，爱因斯坦提出了著名的质能公式：Emc2 （这里的E代表物体的能量，m代表物体的质量，c代表光的速度，即3108m/s）。爱因斯坦的理论，最初受到许多人的反对，就连当时一些著名物理学家也对这位年青人的论文表示怀疑。然而，随着科学的发展，大量的科学实验证明爱因斯坦的理论是正确的，爱因斯坦才一跃而成为世界著名的科学家，成为20世纪世界最伟大的科学家。这样一来，爱因斯坦就从更新的高度，阐明了物质不灭定律和能量守恒定律的实质，指出了两条定律之间的密切关系，使人类对大自然的认识又深了一步。赫兹于1887年发现光电效应，光电效应里，电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关 ,光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产生影响。1905年，爱因斯坦提出光子假设，成功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理奖。爱因斯坦曾经是量子力学的催生者之一，但是他不满意量子力学的后续发展，爱因斯坦始终认为“量子力学不完备”，但苦于没有好的解说样板，也就有了著名的“上帝不掷骰子”的否定式呐喊！爱因斯坦到过世前都没有接受量子力学是一个完备的理论。爱因斯坦在提出相对论的时候，曾将宇宙常数代入他的方程。他认为，有一种反引力，能与引力平衡，促使宇宙有限而静态。当哈勃得意洋洋的在天文望远镜展示给爱因斯坦看时，爱因斯坦惭愧极了，他说：“这是我一生所犯下的最大错误。”宇宙是膨胀着的！那么，爱因斯坦就完全错了吗？不，星系间有一种扭旋的力，促使宇宙不断膨胀，即暗能量。70亿年前，它们“战胜”了暗物质，成为宇宙的主宰。最新研究表明，按质量成份（只算实质量，不算虚物质）计算，暗物质和暗能量约占宇宙96%。看来，宇宙将不断加速膨胀，直至解体死亡。宇宙常数虽存在，但反引力的值远超过引力。也难怪这位倔强的物理学家与波尔在量子力学的争论：“上帝是不掷骰子的！”多年后宇宙常数依然是当今物理学最大的疑问之一。”