相對論發(fā)展史

相對論發(fā)展史第一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三一.兩朵烏云

1900，開爾文勛爵：物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，未來的物理學(xué)家只需要做些修修補(bǔ)補(bǔ)的工作就行了。但是，明朗的天空還有兩朵烏云：一朵與黑體輻射有關(guān)，另一朵與邁克爾遜實(shí)驗(yàn)有關(guān)。第二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三第一朵烏云：黑體輻射量子論第二朵烏云：邁克爾遜實(shí)驗(yàn)相對論19001905第三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三量子論的誕生第四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三量子說光子說愛因斯坦解釋光電效應(yīng)1905第五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三愛因斯坦生平（Ⅰ）1879.3.14誕生于德國烏爾姆中，小學(xué)時(shí)代德國慕尼黑1895-1896瑞士阿勞中學(xué)一年1896-1900蘇黎士工業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)1900-1902艱辛求職，四面碰壁第六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三

愛因斯坦對學(xué)校教育持批評態(tài)度，一生中除了在阿勞中學(xué)那一年的補(bǔ)習(xí)班外，對學(xué)校教育沒有好印象。他高度評價(jià)阿勞中學(xué)的教學(xué)：

“這個(gè)中學(xué)用它的自由精神和那些不仗外界權(quán)勢的教師的純樸熱情，培養(yǎng)了我的獨(dú)立精神和創(chuàng)造精神。正是阿勞中學(xué)，成為了孕育相對論的土壤”第七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三1902-1909伯爾尼發(fā)明專利局工作初期科研情況：1901-------1篇論文

1902-------2篇論文

1903-------1篇論文

1904-------1篇論文第八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三希爾伯特：沒有比專利局對愛因斯坦更適合的工作單位了

空閑、寬容第九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三愛因斯坦的豐收年（26歲）1905-------5篇

3月解釋光電效應(yīng)——光子說（6月發(fā)表）

4月博士論文：測定分子大小的新方法（4月提交）

第十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三5月解釋布朗運(yùn)動(dòng)（7月發(fā)表）6月“論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)”——狹義相對論（9月發(fā)表）9月（11月發(fā)表）第十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三愛因斯坦生平（Ⅱ）1909-1914進(jìn)入大學(xué)工作（蘇黎士，布拉格等地）1914-1933柏林大學(xué)教授，德國物理研究所所長、院士1915提出廣義相對論（36歲）1933-1955美國普林斯頓大學(xué)高級研究所研究員1955年4月18日逝世第十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三二.狹義相對論

光波是“以太”的彈性振動(dòng)。以太相對于地球運(yùn)動(dòng)嗎？光行差現(xiàn)象（1728，1810）：以太相對于地球有運(yùn)動(dòng)。邁克爾遜實(shí)驗(yàn)（1881，1887）：沒有測出這一運(yùn)動(dòng)。第十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三洛倫茲的解釋：以太相對于絕對空間靜止。洛倫茲收縮：第十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三x’=x-vty’=yz’=zt’=t伽利略變換第十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三洛倫茲變換：相對于絕對空間的變換第十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三愛因斯坦的新理論相對性原理光速不變原理洛倫茲變換不存在絕對空間，一切運(yùn)動(dòng)都是相對的洛倫茲變換是任意兩個(gè)慣性系之間的變換V是相對速度愛因斯坦：第十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三洛倫茲反對愛因斯坦的觀點(diǎn)，給愛因斯坦的理論起了個(gè)名字：

相對論第十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三相對論認(rèn)為“同時(shí)”是相對的動(dòng)尺收縮：空間是相對的動(dòng)鐘變慢：時(shí)間是相對的質(zhì)能關(guān)系：第十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三第二十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三

愛因斯坦的創(chuàng)新之處：（1）堅(jiān)持相對性原理（2）認(rèn)識(shí)到光速是絕對的（3）時(shí)間能量

空間動(dòng)量第二十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三究竟是誰創(chuàng)造了相對論？第二十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三歷史：1892洛倫茲－斐茲杰惹收縮（1892）（1889，1893）1902彭卡萊否認(rèn)絕對空間，絕對時(shí)間（但仍承認(rèn)有以太）批評相對于絕對空間的動(dòng)尺收縮假設(shè)，認(rèn)為“相對性原理”適用于電磁理論第二十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三1904洛倫茲部分接受彭卡萊批評提出地方時(shí)間

（非真實(shí)時(shí)間）給出洛倫茲變換（1887佛格特，1898拉摩）

電子質(zhì)量公式

第二十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三1904彭卡萊·

正確表述“相對性原理”·

提到用光信號(hào)對鐘，但認(rèn)為得到的是地方時(shí)間，不是真實(shí)時(shí)間?！?/p>

推測真空中光速c是常數(shù)，且可能是極限速度；第二十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三1905愛因斯坦發(fā)表相對論（論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)）只有他認(rèn)識(shí)到（1）必須徹底拋棄絕對空間（以太）必須徹底拋棄絕對時(shí)間（同時(shí)的絕對性）（2）“同時(shí)”是相對的，可以用光來對鐘，定義“同時(shí)”（3）新理論是一個(gè)時(shí)空理論第二十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三楊振寧教授洛倫茲只有近距離眼光，沒有遠(yuǎn)距離眼光洛倫茲（只重視解釋實(shí)驗(yàn)與觀測結(jié)果）局部修改物理理論，不從哲學(xué)角度考慮彭卡萊只有遠(yuǎn)距離眼光，沒有近距離眼光彭卡萊只從哲學(xué)和教學(xué)的角度來考查問題,不從實(shí)驗(yàn)和測量的角度考查愛因斯坦具有自由的眼光，既近距離又遠(yuǎn)距離觀察問題既重視實(shí)驗(yàn)和觀測，又注重哲學(xué)探討（馬赫著作，“奧林匹亞學(xué)院”）洛倫茲是技術(shù)型的，彭卡萊是哲學(xué)型的，愛因斯坦是物理型的。第二十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三三.彎曲的時(shí)空——廣義相對論（1）慣性系無法定義（2）萬有引力定律納不進(jìn)相對論體系第二十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三第二十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三引力場=慣性場(局域)

等效原理廣義相對性原理廣義相對論第三十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三

萬有引力不是真正的力，而是時(shí)空彎曲的表現(xiàn)行星繞日運(yùn)動(dòng)是慣性運(yùn)動(dòng)（伽利略的錯(cuò)誤）地球上的自由落體是慣性運(yùn)動(dòng)第三十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三第三十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三

時(shí)間能量

空間動(dòng)量

時(shí)空曲率物質(zhì)第三十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三廣義相對論的三個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（1）引力紅移（2）水星進(jìn)動(dòng)（3）光線偏折第三十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三水星軌道近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)5600.730.41"/百年，（觀測）5557.620.20"/百年，（計(jì)算）43.11"/百年的進(jìn)動(dòng)無法解釋廣義相對論的回答：43"/百年勒維葉的猜測，火神星（勒維葉與亞當(dāng)斯發(fā)現(xiàn)海王星）第三十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三第三十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三光線偏折廣義相對論：=1.75"牛頓理論：=0.875"實(shí)驗(yàn)觀測：（1915年：愛丁頓

西非普林西比;

巴西，陰雨）=1.980.12"今天：=1.89"第三十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三第三十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三引力波廣義相對論預(yù)言：有引力波，以光速傳播

J.H.Taylar,R.A.Hulse發(fā)現(xiàn)脈動(dòng)雙星（PSR1913+16）軌道周期每年減少約萬分之一秒，恰好可用引力輻射來解釋。（由于對脈沖雙星研究的貢獻(xiàn)獲1993年諾貝爾物理獎(jiǎng)，但未明確指明發(fā)現(xiàn)引力波。）第三十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三第四十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三愛因斯坦說：

狹義相對論如果我不發(fā)現(xiàn)，五年之內(nèi)就會(huì)有人發(fā)現(xiàn)。廣義相對論如果我不發(fā)現(xiàn)，50年之內(nèi)也不會(huì)有人發(fā)現(xiàn)！第四十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三愛因斯坦與格羅斯曼合作得到場方程：愛因斯坦與希爾伯特討論后得到正確的場方程：數(shù)學(xué)家對愛因斯坦的幫助第四十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三四、相對論的進(jìn)展現(xiàn)代宇宙學(xué)黑洞奇性定理時(shí)空隧道與時(shí)間機(jī)器規(guī)范場第四十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三現(xiàn)代宇宙學(xué)愛因斯坦：有限，無邊的靜態(tài)宇宙模型加入宇宙項(xiàng)

（宇宙項(xiàng)）第四十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三第四十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三暗物質(zhì)與暗能量物質(zhì)亮星暗物質(zhì)暗能量重子熱暗物質(zhì)(中微子)冷暗物質(zhì)起源于λ動(dòng)力學(xué)暗能量廣義相對論在宇觀尺度失效0.5%4%0.3%29%65%第四十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三黑洞r(視界）r=0奇點(diǎn)

tr洞外時(shí)間空間洞內(nèi)空間時(shí)間第四十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三第四十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三第四十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三信息疑難2004年7月21日,霍金“我輸了”霍金(S.W.Hawking)索恩(Kip.Throne)普瑞斯基(JohnPreskill)第五十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三奇性疑難彭若斯與霍金的奇性定理:

時(shí)間一定有開始和結(jié)束

第五十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期三宇宙中的蟲洞時(shí)空隧道與時(shí)間機(jī)器第五十二頁，共五十六頁，編輯于2023年