登陆注册
6553800000002

第2章 爱因斯坦发明相对论

阿尔伯特·爱因斯坦(1879~1955),犹太人,出生在德国。他是20世纪最伟大的物理学家。

1896年,爱因斯坦考入瑞士的苏黎士联邦大学,并从此开始了终其一生的物理学研究。他获得了多方面开拓性的研究成果,并获得诺贝尔物理学奖。爱因斯坦在物理学的量子论、宇宙学、相对论三个不同领域取得了历史性成就。特别是他相对论中的狭义相对论更是具有伟大的科学意义。

在爱因斯坦不足16岁的时候,有一次乘坐马车,当他看到马车在地面上经过时,忽然产生了一个奇怪的念头:如果有人以光速和光线一齐前进,那么,是不是将看到光线乃是静止在空间中的电磁波呢?

就像我们坐在一辆匀速行驶的汽车上,观察与我们以同样的速度、同样的方向,一块儿前进的另一辆汽车一样,感觉那辆汽车似乎是不动的。

可是,爱因斯坦却凭着推理和想像,认为那是不可能的。

火车上的乘客,相对于火车没有运动,相对于地面却以每秒几十米的速度飞驰而过。火车相对于地面运动、地球相对于太阳运动,这些都是相对运动。但是,如果按此继续推导下去,太阳相对于银河系中心运动,那银河系又相对于什么运动呢?

根据经典物理学的解释,除去相对运动外,还有绝对运动,即相对于绝对空间的运动。

牛顿把它解释为:“是和外界任何事物无关,而永远是相同的和不动的。”

既然绝对空间和外界毫无关系,那它又是如何存在和被人所了解的呢?

对于这个问题,爱因斯坦决定从“以太之谜”入手进行研究。

“以太”这个词,是古希腊人的创造。他们认为空气中充满着以太这种物质,它是肉眼看不见的,但无处不在。

牛顿借用以太一词,把它作为万有引力的传播媒介。

但光的“波动说”却认为以太是光波的传播媒介,就像空气是声波的媒介一样。

“波动说”还认为,以太无所不在,不但充满宇宙空间,而且渗透于气体、水和一切物体之中。它没有一点摩擦阻力,不影响一切物体的运动。

19世纪末,以太又被人们说成是电磁场的承担者和电磁波的传播者。还有人干脆把这样看不见摸不着、说不清道不明的以太,说成是牛顿的绝对空间!

这种说法可靠吗?“难道光只有借助传播媒介才能传播吗?而这种传播媒介又只能是以太吗?”

“既然没有任何东西,能够证明绝对空间和绝对时间的存在,那么,它们就是不存在的。”

在狭义相对论中,爱因斯坦提出了两个基本原理:

一、光的速度是不变的。

二、当物体运动的速度接近或达到光速时,相对该物体来说,时间将减慢。即所谓狭义相对论原理。

爱因斯坦又根据狭义相对论原理,推导出了物体的质量也与运动密切相关,运动速度增加,质量也随之增加,并得出了质能关系式:E=mc2,即物体转化为能量时,能量的总值相当于它的质量与光速的平方的乘积,从而揭示了原子内部蕴藏着巨大能量的秘密!

对于相对论原理,爱因斯坦自己曾经做过简明扼要的说明:

“要点是这样的:早先人们认为,假如由于某种奇迹,一切有形体的事物突然一下子消失了,那么空间和时间仍会留下来。照相对论来说,空间和时间是和一切事物一起消失的。”

时间、长度和质量是力学研究中的三个基本量。在牛顿的力学中,它们是绝对的、不变的。但在相对论中,它们却又变成了和测量者所在的坐标系有关的量。

此外,在牛顿的力学中,质量和能量二者分明,互不相关,各自守恒。而在相对论中,牛顿的守恒定律就变成了质能守恒定律,即E=mc2。

于是,空间和时间统一起来了,物质和运动统一起来了,质量和能量统一起来了。

这是一场真正的物理科学的革命!

同类推荐
  • 青少年应该知道的瓷器(阅读中华国粹)

    青少年应该知道的瓷器(阅读中华国粹)

    《阅读中华国粹:青少年应该知道的木版年画》是一部记录中华国粹经典、普及中华文明的读物,又是一部兼具严肃性和权威性的中华文化典藏之作,可以说是学术性与普及性结合。丛书囊括古今,泛揽百科,不仅有相当的学术资料含量,而且有吸引入的艺术创作风味,是中华传统文化的经典之作。本书分为原始瓷器产生与发展;唐五代瓷器;粤菜;唐五代瓷器;元代的瓷器等内容。
  • 风雨征程:浙江高校后勤改革30年

    风雨征程:浙江高校后勤改革30年

    《风雨征程:浙江高校后勤改革30年》作为浙江省教育厅、浙江省高校后勤管理研究会“浙江高校后勤改革历程和发展模式研究”课题之成果,在研究过程中曾赴杭州、金华、温州、台州、宁波、绍兴、嘉兴等地方的高校后勤进行实地调查、访谈,搜集了大量第一手资料,历时两年才完稿。全书分共八章:历程,将浙江高校后勤30年改革历程划分为传统管理、社会化改革探索、社会化改革全面推进三个发展阶段,用纪实的手法对改革全过程进行回顾;成果,介绍了浙江高校后勤改革基本模式、管理服务特色、主要成果、改革经验,提炼了改革精神;展望,分析阐述现阶段持续推进浙江高校后勤改革的社会经济基础、环境要素和时空背景。
  • 开阔眼界的战争故事

    开阔眼界的战争故事

    生活中不乏充满聪明机智的事情,只要睁开自己的双眼仔细观察、认真思考,就能从中得到有益的经验,并将之转化为自己的人生阅历,解决处理生活中的难题,为自己的生活增光添彩。
  • 学校特色与特色学校建设

    学校特色与特色学校建设

    任何一项有社会价值的研究,都是应时代实践的要求而确立的。学校特色与特色学校建设的研究也是如此。随着国内建设有中国特色社会主义理论的提出和国际教育改革浪潮的影响,一度被忽略的学校特色与学校建设特色研究再度受到重视。《中国教育改革和发展纲要》中明确提出中小学校要“办出各自的特色”,这就把学校特色与特色学校建设的理论和实践问题提到了广大教育工作者面前。
  • 春花秋实铸身心(指导学生身心健康发展故事集)

    春花秋实铸身心(指导学生身心健康发展故事集)

    学生时代,是一个充满理想的季节,也是人体发育的转折关键期,这一时期,如何正确认识和对待自己的生理变化,怎样面对生活和生理的各种烦恼,是决定青少年身心是否健康的关键。
热门推荐
  • 穿越之康熙德妃传

    穿越之康熙德妃传

    现代宅女故宫一游穿越成康熙年间护军参领威武之女乌雅氏,成为了身份卑微的包衣之后。由于选秀进宫成了一名宫女,无意间巧遇康熙。她到底有什么魅力,从一名包衣奴才麻雀变凤凰……
  • 豪门盛婚:叶少请节制

    豪门盛婚:叶少请节制

    一次意外,他们相遇了,注定了一生的纠缠。他是翻手为云覆手为雨的叶家继承人,她是三线小明星,对她一见钟情。他全然不顾她有男朋友,强取豪夺,威迫她成为他的妻子。新婚之夜,他喝的酩酊大醉,用枪指着心里仍有前男友的她。他问她,她最爱的是谁。她吓得瑟瑟发抖,只敢回答,她最爱的是他。婚后没多久,她苦苦哀求,我不爱你,你放了我吧。他冷然一笑,起身上前,将她牢牢压在身下,在她耳边沉声说,做多了自然就会爱上,想让我放了你,生生世世都不可能。她身体僵硬,吐出两个字,禽兽!
  • 蛮荒狂情之兽人传说

    蛮荒狂情之兽人传说

    现在有夫妻闯荒野闹得挺火。这本书,也差不多。不过闯的不是荒野,而是莽荒。
  • 文字决

    文字决

    本书不YY,不装逼,前期有点轻微虐主,强大起来再去虐别人!
  • 英雄联盟——我的王者之路

    英雄联盟——我的王者之路

    S5赛季即将结束,S6赛季的钟声即将敲响,你是否还在青铜白银线上苦苦挣扎?不管你是高管白领,还是和我一样的穷无分文的屌丝,请相信我,跟着我的脚步,伴着我一起成长,直到到达王者的那一天吧!
  • 怒斩乾坤

    怒斩乾坤

    一个普普通通的销售员,机缘巧合之下穿越异界。在这里有前世没有的英雄肝胆,绝代风华,在这里你可以泡最美的妞,喝醉烈的酒。
  • 生离死别,撒加的命运之旅

    生离死别,撒加的命运之旅

    在这个白与黑的世界,生存本已不易。不祈求大富大贵;不希冀出人头地;不奢望双亲再聚;只愿陪伴弟弟,守护小小平静的幸福。然而……
  • 火影之乱世行

    火影之乱世行

    这是一个战火纷争的时代,这是一个忍者林立的世界,这是一个强者为尊的乱世,逢于乱世,唯拔刀尔。你不服,我便一刀砍死你,一刀不死,我便两刀砍死你,两刀不死,我便乱刀砍死你。
  • 都市无限之旅

    都市无限之旅

    这是一个恶搞的小故事。王浩是名导游。老王是个神仙。
  • 沧海归

    沧海归

    凡江河之中,必有蛟龙,势穷,则龙潜于底,势升,则扶摇九天!