牛頓與愛因斯坦

1、 ， 我們崇拜的科學(xué)巨星1 同樣的眼神，不同的世界牛頓PK愛因斯坦2 艾薩克牛頓國籍：英格蘭出生地：英格蘭 林肯郡 出生日期：1964年1月4逝世日期：1727年3月31日職業(yè)：科學(xué)家，物理學(xué)家，數(shù)學(xué)家，哲學(xué)家榮譽：英國皇家學(xué)會會長、法國科學(xué)院會員個人簡歷：牛頓1661年進(jìn)入劍橋大學(xué)三一學(xué)院，1665年因鼠疫回到家鄉(xiāng)，1669年任盧卡斯講座教授，1672年，29歲的牛頓當(dāng)選為皇家學(xué)會會員，1689年當(dāng)學(xué)國會中的大學(xué)代表。作為國會議員，牛頓逐漸開始疏遠(yuǎn)給他帶來巨大成就的科學(xué)。1703年擔(dān)任皇家學(xué)會會長，1705年牛頓被封為貴族。 阿爾伯特愛因斯坦 國籍： 美國、瑞士雙重國籍 出生地： 德國烏爾姆

2、市 出生日期： 1879年3月14日 逝世日期： 1955年4月18日 職業(yè)： 物理學(xué)家，思想家，哲學(xué)家 榮譽： 諾貝爾物理學(xué)獎個人簡歷：愛因斯坦1900年畢業(yè)于蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，入瑞士國籍。1905年獲蘇黎世大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。曾在伯爾尼專利局任職，在蘇黎世工業(yè)大學(xué)、布拉格德意志擔(dān)任大學(xué)教授。1913年返德國，任柏林威廉皇帝物理研究所所長和柏林洪堡大學(xué)教授，并當(dāng)選為普魯士科學(xué)院院士。1933年因受納粹政權(quán)迫害，遷居美國，任普林斯頓高級研究所教授，從事理論物理研究，1940年入美國國籍。 3 牛頓的成就 力學(xué)方面的貢獻(xiàn)牛頓在伽利略等人工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究，總結(jié)出了物體運動的三個基本定律（牛

3、頓三大定律）：第一定律（慣性定律）任何一個物體在不受任何外力或受到的力平衡時，總保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。第二定律 物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。第三定律 兩個物體之間的作用力和反作用力，總數(shù)同時在同一條直線上，大小相等方向相反 4這三個非常簡單的物體運動定律，為力學(xué)奠定了堅實的基礎(chǔ)，并對其他學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。第一定律的內(nèi)容伽利略曾提出過，后來R.笛卡兒作過形式上的改進(jìn)，伽利略也曾非正式地提到第二定律的內(nèi)容。第三定律的內(nèi)容則是牛頓在總結(jié)C雷恩、J沃利斯和C惠更斯等人的結(jié)果之后得

4、出的。 牛頓是萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)者。在開普勒行星運動定律以及其他人的研究成果上，他用數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出了萬有引力定律。牛頓把地球上物體的力學(xué)和天體力學(xué)統(tǒng)一到一個基本的力學(xué)體系中，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)理論體系。正確地反映了宏觀物體低速運動的宏觀運動規(guī)律，實現(xiàn)了自然科學(xué)的第一次大統(tǒng)一。5 數(shù)學(xué) 牛頓為解決運動問題，才創(chuàng)立這種和物理概念直接聯(lián)系的數(shù)學(xué)理論的微積分。微積分的創(chuàng)立是牛頓最卓越的數(shù)學(xué)成就 。 與此同時，他還在1676年首次公布了他發(fā)明的二項式展開定理。牛頓利用它還發(fā)現(xiàn)了其他無窮級數(shù)，并用來計算面積、積分、解方程等等。 1707年，牛頓的代數(shù)講義經(jīng)整理后出版，定名為普遍算術(shù)。他主要討論了代數(shù)基礎(chǔ)及其(通

5、過解方程)在解決各類問題中的應(yīng)用。 6 光學(xué) 他用三棱鏡研究日光，得出結(jié)論：白光是由不同顏色(即不同波長)的光混合而成的，不同波長的光有不同的折射率。牛頓的這一重要發(fā)現(xiàn)成為光譜分析的基礎(chǔ)，揭示了光色的秘密。他創(chuàng)立了光的“微粒說”，從一個側(cè)面反映了光的運動性質(zhì) 熱學(xué) 牛頓確定了冷卻定律，即當(dāng)物體表面與周圍有溫差時，單位時間內(nèi)從單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。 天文學(xué) 牛頓1672年創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)鏡。 哲學(xué)牛頓的哲學(xué)思想基本屬于自發(fā)的唯物主義，他承認(rèn)時間、空間的客觀存在 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理牛頓最重要的著作，1687年出版。該書總結(jié)了他一生中許多重要發(fā)現(xiàn)和研究成果，其中包括上述關(guān)于物體運動的定

6、律。他說，該書“所研究的主要是關(guān)于重、輕流體抵抗力及其他吸引運動的力的狀況，所以我們研究的是自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理。” 7 愛因斯坦的成就 相對論 相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一次重大革命。它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。它也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將其概括在相對論力學(xué)之中，推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度。 狹義相對論：狹義相對論所根據(jù)的是兩條原理：相對性原理和光速不變原理。 對于一切慣性系，運用該參照系的空間和時間所表達(dá)的物理規(guī)律，它們的形式都是相同的，這就是相對性原理，嚴(yán)格地說是狹義的相對性原理。 相對論認(rèn)為，光速在所有慣性參考系中不變，它是物體運動的最大速度。 由于相對論

7、效應(yīng)，運動物體的長度會變短，運動物體的時間膨脹。但由于日常生活中所遇到的問題，運動速度都是很低的（與光速相比），看不出相對論效應(yīng)。 愛因斯坦在時空觀的徹底變革的基礎(chǔ)上建立了相對論力學(xué)，指出質(zhì)量隨著速度的增加而增加，當(dāng)速度接近光速時，質(zhì)量趨于無窮大。他并且給出了著名的質(zhì)能關(guān)系式：E=mc2，質(zhì)能關(guān)系式對后來發(fā)展的原子能事業(yè)起到了指導(dǎo)作用。 8廣義相對論 1916年，愛因斯坦完成了長篇論文廣義相對論的基礎(chǔ)，在這篇文章中，愛因斯坦首先將以前適用于慣性系的相對論稱為狹義相對論，將只對于慣性系物理規(guī)律同樣成立的原理稱為狹義相對性原理，并進(jìn)一步表述了廣義相對性原理：物理學(xué)的定律必須對于無論哪種方式運動著的

8、參照系都成立。 愛因斯坦的廣義相對論認(rèn)為，由于有物質(zhì)的存在，空間和時間會發(fā)生彎曲，而引力場實際上是一個彎曲的時空。 廣義相對論的第二大預(yù)言是引力紅移，即在強引力場中光譜向紅端移動，廣義相對論的第三大預(yù)言是引力場使光線偏轉(zhuǎn)。910光電效應(yīng)1905年，愛因斯坦提出光子假設(shè)，成功解釋了光電效應(yīng)，因此獲得1921年諾貝爾物理獎。 光照射到金屬上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。這類光變致電的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)（Photoelectric effect）。 宇宙常數(shù)愛因斯坦在提出相對論的時候，曾將宇宙常數(shù)（為了解釋物質(zhì)密度不為零的靜態(tài)宇宙的存在他在引力場方程中引進(jìn)一個與度規(guī)張量成比例的項用符號 表示。該

9、比例常數(shù)很小在銀河系尺度范圍可忽略不計。只在宇宙尺度下 才可能有意義所以叫作宇宙常數(shù)。即所謂的反引力的固定數(shù)值）代入他的方程。 11 經(jīng)典力學(xué)總結(jié)了低速物體的運動規(guī)律，它反映了牛頓的絕對時空觀。絕對時空觀認(rèn)為時間和空間是兩個獨立的觀念，彼此之間沒有聯(lián)系，分別具有絕對性。絕對時空觀認(rèn)為時間與空間的度量與慣性參照系的運動狀態(tài)無關(guān)。 牛頓認(rèn)為“絕對的、真正的和數(shù)學(xué)的時間自身在流逝著，而a且由于其本性而均勻地、與任何其他外界事物無關(guān)地流逝著”；“絕對的空間，就其本性而言，是與外界任何事物無關(guān)而永遠(yuǎn)是相同的和不動的”。這就是牛頓力學(xué)的“絕對時間”和“絕對空間”。牛頓關(guān)于“絕對空間”和“絕對時間”的概念，

10、為他的運動理論提供了一個有效的時空框架這種絕對時空觀，在承認(rèn)空間和時間的客觀性質(zhì)上是正確的，但由于把空間和時間看做是與物質(zhì)運動無關(guān)的，因而具有很大的局限性。絕對時空觀12在愛因斯坦的相對論中，否定了牛頓的絕對時空觀，提出相對時空觀。在相對時空觀中，時間和空間被聯(lián)系在一起，它們互相聯(lián)系又互相制約，物質(zhì)的運動對時間和空間有一定的影響。愛因斯坦還把時間看作第四維，與三維的空間一起組成了四維空間。相對時空觀的總結(jié)：1.時間，空間有著密切的聯(lián)系，時間、空間和物質(zhì)的運動時不可分割的；2不同慣性系各有自己的時間坐標(biāo)，并互相發(fā)現(xiàn)對方的鐘走慢了；3、不同慣性系各有自己的空間坐標(biāo)，并相互發(fā)現(xiàn)對方的尺縮短了；4作相對運動的兩個慣性坐標(biāo)系中測得的物體運動的速度，不僅在相對運動的方向上的分量不同，而且在垂直于相對運動方向上的分量也不同；5、光在任何慣性坐標(biāo)系中傳播的速度都等于c，并且是任何物體運動速度的最高極限；6、在一個慣性系中的同時發(fā)生的兩件事情，在另一慣性系中可能是不同時的。相對時空/p>