1. 相對論的創立有什麼意義
相對論的創立,體現了創新才能使社會進步的鐵則。正如印度作家兼社會活動內家泰戈爾(1861~1941)所說:「容世界上使社會變得偉大的人,正是那些有勇氣在生活中嘗試解決新問題的人!那些循規蹈矩的人不能使社會進步,僅能維持現狀。」
2. 愛因斯坦創立的相對論有什麼意義
愛因斯坦創立的相對論是人類對於自然界認識過程中的一次飛躍,對批判牛頓力學的形而上學體系,揭示空間與時間的辯證關系,加深人們對物質和運動的認識,具有劃時代的歷史意義。
3. 相對論產生的背景和意義是什麼
背景:
19世紀後期,隨著電磁學的發展,電、磁技術得到了越來越廣泛的應用,同時對電磁規律的更加深入的探索成了物理學的研究中心,終於導致了麥克斯韋電磁理論的建立。麥克斯韋方程組(見§11-9)不僅完整地反映了電磁運動的普遍規律,而且還預言了電磁波的存在,揭示了光的電磁本質。這是繼牛頓之後經典物理學的又一偉大成就。
但是長期以來,物理學界機械論盛行,認為物理學可以用單一的經典力學圖像加以描述,其突出表現就是「以太假說」。這個假說認為,以太是傳遞包括光波在內的所有電磁波的彈性介質,它充滿整個宇宙。電磁波是以太介質的機械運動狀態,帶電粒子的振動會引起以太的形變,而這種形變以彈性波形式的傳播就是電磁波。如果波速如此之大且為橫波的電磁波真是通過以太傳播的話,那麼以太必須具有極高的剪切模量, 同時宇宙中大大小小的天體在以太中穿行,又不會受到它的任何拖曳力, 這樣的介質真是不可思議。
從麥克斯韋方程組出發,可以立即得到在自由空間傳播的電磁波的波動方程(見§11-11),而且在波動方程中真空光速c是以普適常量的形式出現的。但是從伽利略變換的角度看,速度總是相對於具體的參考系而言的,所以在經典力學的基本方程式中速度是不允許作為普適常量出現的。當時人們普遍認為,既然在電磁波的波動方程中出現了光速c,這說明麥克斯韋方程組只在相對於以太靜止的參考系中成立,在這個參考系中電磁波在真空中沿各個方向的傳播速度都等於恆量c,而在相對於以太運動的慣性系中則一般不等於恆量c。
於是這樣的情況出現了:經典物理學中的經典力學和經典電磁學具有很不相同的性質,前者滿足伽利略相對性原理,所有慣性系都是等價的;而後者不滿足伽利略相對性原理,並存在一個相對於以太靜止的最優參考系。人們把這個最優參考系稱為絕對參考系,而把相對於絕對參考系的運動稱為絕對運動。地球在以太中穿行,測量地球相對於以太的絕對運動,自然就成了當時人們首先關心的問題。最早進行這種測量的就是著名的邁克耳孫-莫雷實驗。
圖 7-1
邁克耳孫-莫雷實驗的裝置是設計精巧的邁克耳孫干涉儀(詳見§13-3),圖7-1是這種儀器的示意圖。從光源S射出的一束單色光,經半透明膜G的透射和反射分解為互相垂直的兩束光,這兩束光各自經歷一定長度(l1和l2)的路徑後分別被平面反射鏡M1和M2反射回半透明膜G,再次經反射和透射合成為一束光並到達望遠鏡O, 在望遠鏡O中可以觀察到兩束光的干涉條紋。如果兩束光的相位差發生變化,望遠鏡中會觀察到干涉條紋的移動。實驗時先讓一條光路沿地球運動的方向,同時觀察干涉條紋,然後緩慢將干涉儀旋轉90°,使另一條光路沿著地球運動的方向,這時應該觀察到干涉條紋的移動,根據「以太假說」計算干涉條紋移動的數目為……
式中l是光的波長,v是地球相對於以太的運動速度。
1881年邁克耳孫首先完成了這一實驗,沒有觀察到預期的條紋移動。1887年邁克耳孫和莫雷改進了實驗裝置,將兩條光路的長度延長到11 m,預期的條紋移動數目為0.4,是最小可觀測量的40倍,但仍未觀察到條紋的移動。邁克耳孫-莫雷實驗的否定結果似乎在告訴篤信以太的人們,地球相對於以太的運動並不存在,作為絕對參考系的以太並不存在。
(圖見:
http://www.nuist.e.cn/courses/wlx/chpt07/section01/topic02/kcnr.htm)
愛因斯坦認為,應該與機械論徹底決裂,應該完全拋棄以太假說,電磁場是獨立的實體,是物質存在的一種基本形態。電磁現象與力學現象一樣,不應該存在某個特殊的最優參考系。相對性原理應該具有普遍意義,不僅經典力學規律,而且經典電磁學規律和其他物理學規律,在所有慣性系中都應該保持不變的數學形式。這樣一來,就必須尋找或建立各慣性系之間的新的變換關系,以代替伽利略變換。
意義:
狹義相對論和廣義相對論建立以來,已經過去了很長時間,它經受住了實踐和歷史的考驗,是人們普遍承認的真理。
相對論對於現代物理學的發展和現代人類思相的發展都有巨大的影響。
相對論從邏輯思想上統一了經典物理學,使經典物理學成為一個完美的科學體系。狹義相對論在狹義相對性原理的基礎上統一了牛頓力學和麥克斯韋電動力學兩個體系,指出它們都服從狹義相對性原理,都是對洛倫茲變換協變的,牛頓力學只不過是物體在低速運動下很好的近似規律。廣義 相對論又在廣義協變的基礎上,通過等效原理,建立了局域慣性長與普遍參照系數之間的關系,得到了所有物理規律的廣義協變形式,並建立了廣義協變的引力理論,而牛頓引力理論只是它的一級近似。這就從根本上解決了以前物理學只限於慣性系數的問題,從邏輯上得到了合理的安排。相對論嚴格地考察了時間、空間、物質和運動這些物理學的基本概念,給出了科學而系統的時空觀和物質觀,從而使物理學在邏輯上成為完美的科學體系。
狹義相對論給出了物體在高速運動下的運動規律,並提示了質量與能量相當,給出了質能關系式。這兩項成果對低速運動的宏觀物體並不明顯,但在研究微觀粒子時卻顯示了極端的重要性。因為微觀粒子的運動速度一般都比較快,有的接近甚至達到光速,所以粒子的物理學離不開相對論。質能關系式不僅為量子理論的建立和發展創造了必要的條件,而且為原子核物理學的發展和應用提供了根據。
廣義相對論建立了完善的引力理論,而引力理論主要涉及的是天體。到現在,相對論宇宙學進一步發展,而引力波物理、緻密天體物理和黑洞物理這些屬於相對論天體物理學的分支學科都有一定的進展,吸引了許多科學家進行研究。
一位法國物理學家曾經這樣評價愛因斯坦:「在我們這一時代的物學家中,愛因斯坦將位於最前列。他現在是、將來也還是人類宇宙中最有光輝的巨星之一」,「按照我的看法,他也許比牛頓更偉大,因為他對於科學的貢獻,更加深入地進入了人類思想基本要領的結構中。」
4. 愛英思坦的相對論的歷史意義
狹義相對論和廣義相對論建立以來,已經過去了很長時間,它經受住了實踐和歷史的考驗,是人們普遍承認的真理。
相對論對於現代物理學的發展和現代人類思相的發展都有巨大的影響。
相對論從邏輯思想上統一了經典物理學,使經典物理學成為一個完美的科學體系。狹義相對論在狹義相對性原理的基礎上統一了牛頓力學和麥克斯韋電動力學兩個體系,指出它們都服從狹義相對性原理,都是對洛倫茲變換協變的,牛頓力學只不過是物體在低速運動下很好的近似規律。廣義 相對論又在廣義協變的基礎上,通過等效原理,建立了局域慣性長與普遍參照系數之間的關系,得到了所有物理規律的廣義協變形式,並建立了廣義協變的引力理論,而牛頓引力理論只是它的一級近似。這就從根本上解決了以前物理學只限於慣性系數的問題,從邏輯上得到了合理的安排。相對論嚴格地考察了時間、空間、物質和運動這些物理學的基本概念,給出了科學而系統的時空觀和物質觀,從而使物理學在邏輯上成為完美的科學體系。
狹義相對論給出了物體在高速運動下的運動規律,並提示了質量與能量相當,給出了質能關系式。這兩項成果對低速運動的宏觀物體並不明顯,但在研究微觀粒子時卻顯示了極端的重要性。因為微觀粒子的運動速度一般都比較快,有的接近甚至達到光速,所以粒子的物理學離不開相對論。質能關系式不僅為量子理論的建立和發展創造了必要的條件,而且為原子核物理學的發展和應用提供了根據。
廣義相對論建立了完善的引力理論,而引力理論主要涉及的是天體。到現在,相對論宇宙學進一步發展,而引力波物理、緻密天體物理和黑洞物理這些屬於相對論天體物理學的分支學科都有一定的進展,吸引了許多科學家進行研究。
一位法國物理學家曾經這樣評價愛因斯坦:「在我們這一時代的物學家中,愛因斯坦將位於最前列。他現在是、將來也還是人類宇宙中最有光輝的巨星之一」,「按照我的看法,他也許比牛頓更偉大,因為他對於科學的貢獻,更加深入地進入了人類思想基本要領的結構中。」
5. 《相對論》的歷史作用
打破了經典力學對物理學一統天下的局面;很好的揭示了微觀力學,及天文學的諸多現象;打破了物理學停滯不前的局面;引領了20世紀物理學的發展和研究。
6. 相對論在科學史上的重大意義
狹義相對論和廣義相對論建立以來,已經過去了很長時間,它經受住了實踐和歷史的考驗,是人們普遍承認的真理。相對論對於現代物理學的發展和現代人類思相的發展都有巨大的影響。 相對論從邏輯思想上統一了經典物理學,使經典物理學成為一個完美的科學體系。狹義相對論在狹義相對性原理的基礎上統一了牛頓力學和麥克斯韋電動力學兩個體系,指出它們都服從狹義相對性原理,都是對洛倫茲變換協變的,牛頓力學只不過是物體在低速運動下很好的近似規律。廣義相對論又在廣義協變的基礎上,通過等效原理,建立了局域慣性長與普遍參照系數之間的關系,得到了所有物理規律的廣義協變形式,並建立了廣義協變的引力理論,而牛頓引力理論只是它的一級近似。這就從根本上解決了以前物理學只限於慣性系數的問題,從邏輯上得到了合理的安排。相對論嚴格地考察了時間、空間、物質和運動這些物理學的基本概念,給出了科學而系統的時空觀和物質觀,從而使物理學在邏輯上成為完美的科學體系。
狹義相對論給出了物體在高速運動下的運動規律,並提示了質量與能量相當,給出了質能關系式。這兩項成果對低速運動的宏觀物體並不明顯,但在研究微觀粒子時卻顯示了極端的重要性。因為微觀粒子的運動速度一般都比較快,有的接近甚至達到光速,所以粒子的物理學離不開相對論。質能關系式不僅為量子理論的建立和發展創造了必要的條件,而且為原子核物理學的發展和應用提供了根據。
廣義相對論建立了完善的引力理論,而引力理論主要涉及的是天體。到現在,相對論宇宙學進一步發展,而引力波物理、緻密天體物理和黑洞物理這些屬於相對論天體物理學的分支學科都有一定的進展,吸引了許多科學家進行研究。
一位法國物理學家曾經這樣評價愛因斯坦:「在我們這一時代的物理學家中,愛因斯坦將位於最前列。他現在是、將來也還是人類宇宙中最有光輝的巨星之一」,「按照我的看法,他也許比牛頓更偉大,因為他對於科學的貢獻,更加深入地進入了人類思想基本要領的結構中。」
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7. 關於相對論的歷史問題
那段歷史問題請不要過多提問,小心被跨省追捕。
實驗問題可以親自動手試一下
8. 廣義相對論的建立和什麼有關系
愛因斯坦把建立廣義相對論看作他畢生最重要的成就。他曾說過,建立狹義相回對論的歷史條件成熟了,答即使不是他,別人也會建立狹義相對論。而建立廣義相對論的情況卻不是這樣。的確,廣義相對論的建立與愛因斯坦本人是一位天才科學家有很大關系。如果沒有他的革命批判精神、敏銳的物理直覺和高超的數學技巧,是不可能建立廣義相對論的。因此,有的科學家評論,沒有愛因斯坦,我們也許還要在黑暗中摸索。