相对论发展史ppt课件

1、相对论的建立一. 两朵乌云 1900，开尔文勋爵： 物理学的大厦曾经建成，未来的物理学家只需求做些修修补补的任务就行了。但是，明朗的天空还有两朵乌云：一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。第一朵乌云：黑体辐射 量子论第二朵乌云：迈克尔逊实验 相对论19001905量子论的诞生量子说 光子说爱因斯坦解释光电效应1905爱因斯坦生平1879.3.14 诞生于德国乌尔姆中，小学时代 德国慕尼黑1895-1896 瑞士阿劳中学一年1896-1900 苏黎士工业大学学习1900-1902 艰苦求职，四面碰壁 爱因斯坦对学校教育持批判态度，终身中除了在阿劳中学那一年的补习班外，对学校教育没有好印象

2、。 他高度评价阿劳中学的教学： “这个中学用它的自在精神和那些不仗外界权利的教师的纯朴热情，培育了我的独立精神和发明精神。正是阿劳中学，成为了孕育相对论的土壤1902-1909 伯尔尼发明专利局任务初期科研情况： 1901-1篇论文 1902-2篇论文 1903-1篇论文 1904-1篇论文希尔伯特： 没有比专利局对爱因斯坦更适宜的任务单位了 空闲、宽容爱因斯坦的丰收年26岁1905-5篇 3月 解释光电效应光子说6月 发表 4月 博士论文：测定分子大小的新 方法4月提交 5月 解释布朗运动7月发表6月 “论运动物体的电动力学狭 义相对论9月发表9月 11月发表爱因斯坦生平1909-1914

3、进入大学任务苏黎士，布 拉格等地1914-1933 柏林大学教授，德国物理研 究所所长、院士1915 提出广义相对论36岁1933-1955 美国普林斯顿大学高级研讨 所研讨员1955年4月18日 逝世二.狭义相对论 光波是“以太的弹性振动。 以太相对于地球运动吗？ 光行差景象1728，1810：以太相 对于地球有运动。 迈克尔逊实验1881，1887：没有 测出这一运动。洛伦兹的解释：以太相对于绝对空间静止。洛伦兹收缩：x=x-vty=yz=zt=t伽利略变换洛伦兹变换：相对于绝对空间的变换爱因斯坦的新实际相对性原理 光速不变原理洛伦兹变换不存在绝对空间，一切运动都是相对的洛伦兹变换是恣意两

4、个惯性系之间的变换V是相对速度爱因斯坦：洛伦兹反对爱因斯坦的观念，给爱因斯坦的实际起了个名字： 相对论相对论以为“同时是相对的动尺收缩： 空间是相 对的动钟变慢： 时间是相 对的质能关系： 爱因斯坦的创新之处：1坚持相对性原理2认识到光速是绝对的3时间 能量 空间 动量终究是谁发明了相对论？历史：1892 洛伦兹斐兹杰惹收缩 1892 1889，18931902 彭卡莱否认绝对空间，绝对时间 但仍成认有以太 批判相对于绝对空间的动尺收缩假设， 以为“相对性原理适用于电磁实际1904 洛伦兹部分接受彭卡莱批判 提出地方时间 非真实时间 给出洛伦兹变换 1887 佛格特，1898 拉摩 电子质量公

5、式 1904 彭卡莱 正确表述“相对性原理 提到用光信号对钟，但以为得到的是地方时间，不是真实时间。 推测真空中光速c是常数，且能够是极限速度；1905 爱因斯坦发表相对论 论运动物体的电动力学只需他认识到1必需彻底丢弃绝对空间以太 必需彻底丢弃绝对时间同时的绝对性2“同时是相对的，可以用光来对钟，定义“同时3新实际是一个时空实际杨振宁教授洛伦兹只需近间隔目光，没有远间隔目光洛伦兹只注重解释实验与观测结果部分修正物理实际，不从哲学角度思索彭卡莱只需远间隔目光，没有近间隔目光彭卡莱只从哲学和教学的角度来调查问题, 不从实验和丈量的角度调查爱因斯坦具有自在的目光，既近间隔又远间隔察看问题既注重实验

6、和观测，又注重哲学讨论马赫著作，“奥林匹亚学院洛伦兹是技术型的，彭卡莱是哲学型的，爱因斯坦是物理型的。三.弯曲的时空广义相对论1惯性系无法定义2万有引力定律纳不进相对论体系引力场=惯性场 (局域) 等效原理 广义相对性原理广义相对论 万有引力不是真正的力，而是时空弯曲的表现行星绕日运动是惯性运动伽利略的错误地球上的自在落体是惯性运动 时间 能量 空间 动量 时空曲率物质广义相对论的三个实验验证1 引力红移2 水星进动3 光线偏折水星轨道近日点的进动5600.73 0.41/百年，观测5557.62 0.20/百年，计算43.11/百年的进动无法解释广义相对论的回答：43/百年勒维叶的猜测，火神

7、星勒维叶与亚当斯发现海王星光线偏折广义相对论： =1.75牛顿实际： =0.875实验观测：1915年：爱丁顿 西非普林西比; 巴西，阴雨 =1.98 0.12今天： =1.89引力波 广义相对论预言：有引力波，以光速传 播 J.H.Taylar,R.A.Hulse发现脉动双星PSR1913+16轨道周期每年减少约万 分之一秒，恰好可用引力辐射来解释。由于对脉冲双星研讨的奉献获1993年诺贝尔物理奖，但未明确指明发现引力波。爱因斯坦说： 狭义相对论假设我不发现，五年之内就会有人发现。广义相对论假设我不发现，50年之内也不会有人发现！爱因斯坦与格罗斯曼协作得到场方程：爱因斯坦与希尔伯特讨论后得到

8、正确的场方程：数学家对爱因斯坦的协助四、相对论的进展 现代宇宙学 黑洞 奇性定理 时空隧道与时间机器 规范场现代宇宙学爱因斯坦：有限，无边的静态宇宙模型参与宇宙项 宇宙项暗物质与暗能量物质亮星暗物质暗能量重子热暗物质(中微子)冷暗物质来源于动力学暗能量广义相对论在宇观尺度失效0.5%4%0.3%29%65%黑洞r(视界r=0奇点 t r洞外 时间 空间洞内 空间 时间信息疑问2004年7月21日,霍金 “我输了霍金(S.W.Hawking)索恩(Kip.Throne)普瑞斯基(John Preskill )奇性疑问彭假设斯与霍金的奇性定理: 时间一定有开场和终了 宇宙中的虫洞时空隧道与时间机器规范场：1、爱因斯坦一致场论的思想2、魏尔H.Weyl的尺度变换实际 规范场3、爱因斯坦的反对意见4、福克与伦敦对魏尔实际的修正5、杨振宁对规范场的奉献6、引力规范实际五、爱因斯坦的主要成就1905 狭义相对论受马赫思想启发 光子说1915 广义相对论受马赫思想启发，得 到格罗思曼与希尔伯特的协助 其他成就：分子运动论，量子统计，激光 原理，一致场论，与哥本哈根 学派的论战爱因斯坦是人而不是神他曾经