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爱因Stan发明了何等?爱因Stan相对论

作者: 飞艇计划软件下载免费  发布:2019-05-30

图片 1 爱因斯坦一生致力于物理研究,其中最为人们熟知的就是相对论了,他为核能开发、现代科学技术的发展奠定了良好基础,甚至被评选为“世纪伟人”。 爱因斯坦发明了什么 他一生科研成果卓著,其中最卓著的是他用实验证实了原子的存在,创立了相对论,并发展了普朗克提出的量子假说。德国著名物理学家爱因斯坦,一生为现代物理学发展做出了卓绝贡献。其最卓绝的成就是他突破牛顿经典物理学的框架,创立了适用于微观高速运动领域的相对论。 1916年,爱因斯坦又经过10年探索,进一步完成了广义相对论创立工作。广义相对论是一种没有引力的新引力理论,是适用于所有参照系的物理定律。它与狭义相对论不同,狭义相对论仅仅适用于不存在引力的物理过程。研究的是直线、匀速相对运动的参照系;而广义相对论研究的是作任何运动的参照系,既适应直线、匀速运动的参照系,又适应加速运动和旋转运动的参照系,因而它是相对论大厦的第二层楼房。广义相对论进一步表明,时间和空间并不是孤立的,物质的分布和运动也反过来决定时间和空间的结构。它们之间也相互影响,是对立统一体。爱因斯坦的相对论,是近代科学技术在幻世纪取得的最重大成果,它导致了古老物理学的彻底革命,完成了物理学第三次理论大综合,进一步奠定了现代物理学发展的基石。 光电效应 赫兹于1887年发现光电效应,爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应(金属表面在光辐照作用下发射电子的效应,发射出来的电子叫做光电子)。光波长小于某一临界值时方能发射电子,即极限波长,对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关,这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,光子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位所组成。 能量守恒 爱因斯坦认为,物质的质量是惯性的量度,能量是运动的量度;能量与质量并不是彼此孤立的,而是互相联系的,不可分割的。物体质量的改变,会使能量发生相应的改变;而物体能量的改变,也会使质量发生相应的改变。 在狭义相对论中,爱因斯坦提出了著名的质能公式:E=mc^2(这里的E代表能量,m代表多少质量,c代表光的速度,近似值为3×10^8m/s,这说明能量可以用减少质量的方法创造)。 爱因斯坦的质能关系公式,正确地解释了各种原子核反应:就拿氦4来说,它的原子核是由2个质子和2个中子组成的。照理,氦4原子核的质量就等于2个质子和2个中子质量之和。实际上,这样的算术并不成立,氦核的质量比2个质子、2个中子质量之和少了0.0302u!这是为什么呢?因为当2个氘[dao]核(每个氘核都含有1个质子、1个中子)聚合成1个氦4原子核时,释放出大量的原子能。生成1克氦4原子时,大约放出2.7×10^12焦耳的原子能。正因为这样,氦4原子核的质量减少了。 宇宙常数 爱因斯坦在提出相对论的时候,曾将宇宙常数(为了解释物质密度不为零的静态宇宙的存在,他在引力场方程中引进一个与度规张量成比例的项,用符号Λ表示。该比例常数很小,在银河系尺度范围可忽略不计。只在宇宙尺度下,Λ才可能有意义,所以叫作宇宙常数。即所谓的反引力的固定数值)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。当哈勃将膨胀宇宙的天文观测结果展示给爱因斯坦看时,爱因斯坦说:“这是我一生所犯下的最大错误。” 宇宙是膨胀着的。哈勃等认为,反引力是不存在的,由于星系间的引力,促使膨胀速度越来越慢。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。(也有其它说法,争议不休)。宇宙常数虽存在,但反引力的值远超过引力。林德饶有风趣的说:“我终于明白,为什么他这么喜欢这个理论,多年后依然研究宇宙常数,宇宙常数依然是当今物理学最大的疑问之一。” 爱因斯坦相对论 相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由阿尔伯特·爱因斯坦创立,依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关。 狭义相对论和广义相对的区别是,前者讨论的是匀速直线运动的参照系之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中,并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。相对论极大地改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。它发展了牛顿力学,推动物理学发展到一个新的高度。 狭义相对性原理是相对论的两个基本假定,在目前实验的观测下,物体的运动与相对论是吻合很好的,所以目前普遍认为相对论是正确的理论。 1915年,爱因斯坦把狭义相对论发展成广义相对论。广义相对论认为,没有物质的时空是平坦的,有物质存在的时空就变得弯曲了,两点之间的距离因物质的存在而被拉伸或挤压。一个直观的比喻是,水平抻开的一块布应该是平坦的,当你在布上放置一个铅球后,布面就变得弯曲了,这时再放置一个小玻璃球在布上,它就会滚向中央的铅球。同理,星球的质量使周围的时空弯曲,星球上的“引力”实际上是一个时空被弯曲的现象。根据广义相对论,1939年美国物理学家奥本海默证明,假如星体质量聚集到一个足够小的球状区域里,引力的强烈挤压会使那个天体的密度无限增大,然后产生灾难性的坍塌,使那里的时空变得无限弯曲,这就是人们常听说的黑洞。 理论催生原子弹:作为相对论的一个推论,爱因斯坦提出了著名的质能关系式:能量等于质量乘以光速的平方。在这一理论的指导下,1939年,科学家找到了通过裂变把质量转化为能量,释放巨大原子能的中子链式反应,进而制造了原子弹,后来又利用核聚变发明了氢弹。而可以控制反应剧烈程度的核反应堆的和平利用,比如核电站、可控核反应堆供暖系统等极大地改善了人们的生活。 全球卫星定位系统也依赖于爱因斯坦的相对论。爱因斯坦指出:传统的时间概念只能在简单的条件下才能确定,当多种因素暂时联系起来的时候,传统的计时方法就失去作用。全球定位卫星发出的信号,由于处在不同的参照系上,时空无法和地面同步,只有根据卫星和地面的原子钟不断调整时间,才能保证定位系统的精确。 1976年,物理学家维索特和列文向太空发射了一枚载有时钟的火箭。他们观察到,这个时钟与放置在地球上的时钟相比,多获得了1/10微秒。他们认为,为了在未来时光中旅行,就需要利用那些强度远高于地球重力的引力场,比如中子星引力场。如果让飞船到达一颗中子星上,就会在未来的时光中迈出一大步。

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