现代物理学是相对于什么而言的(精)

现代物理学是相对于什么而言的？现代物理学的两大支柱是什么？分别是由谁提出的?相对于牛顿的经典物理学(力学)而言的;量子论和相对论是现代物理学的两大支柱;德国理论物理学家普朗克和美籍德国科学家爱因斯坦现代物理学的两大代表人物2005年是爱因斯坦逝世50周年，同时也是他提出狭义相对论100周年。100年前，年仅26岁的爱因斯坦，以他卓越的思考力、非凡的洞察力，提出了狭义相对论，传统经典物理学由此彻底改变。为纪念相对论诞生100周年暨爱因斯坦逝世50周年，联合国大会将2005年确定为“国际物理年”，这是联合国首次为一个学科确定的全球规模的纪念活动。爱因斯坦，这位在许多国度千年人物(1001－2000年)评选中都居榜首的俊杰，绝不仅仅是因为在物理学上的成就。他既是伟大的科学家、现代物理学的开创者和奠基人，更是杰出的思想家，他是一幅视野开阔的思想宽银幕。第5课20世纪的科学伟人爱因斯坦阿尔伯特·爱因斯坦AlbertEinstein生于：1879年3月14日卒于：1955年4月18日著名理论物理学家，相对论的创立者，1921年诺贝尔物理学奖获得者.(量子力学---光电效应)一、成长历程阿尔伯特·爱因斯坦（1879——1955）1879年出生于德国小镇乌尔姆的一个犹太人家庭。1895年到瑞士，1896年考人瑞士苏黎世联邦工业大学师范系理论物理专业学习，1900年毕业。1902——1909年在瑞士伯尔尼专利局任技术员，创立狭义相对论。加入瑞士国籍。1913年任柏林大学教授。1915年创立广义相对论。1933年10月迁居美国，1940年加入美国国籍，1955年逝世于美国普林斯顿。1、童年时代：小时候不愿和其他孩子在一起玩耍，总喜欢一个人玩，并且老是陷在沉思之中，如痴如呆。2、少年时代的爱因斯坦：很少讲话，善于思考。罗盘针的故事“书读得太多，而脑筋用得太少的人，都会落入懒得思考的习惯。”——爱因斯坦“不是我聪明，只是我和问题周旋得比较久。”——爱因斯坦3、中学时代的爱因斯坦“不守纪律、心不在焉、想入非非”“生性孤僻、智力迟钝”中学老师给爱因斯坦的评语：学校也断言：爱因斯坦将“一事无成”并将他赶出学校。爱因斯坦进入慕尼黑的路提波德中学。他喜欢上了数学，并开始自学高等数学。没过多久，数学老师已经不是他的对手了，常常被小爱问得张口结舌。有一次，数学老师公开对他说：“如果班上没有你这个学生，我会非常愉快。”小爱困惑地说：“我并没有做对不起老师的事呀！”“但是，你提的问题经常使我心神不定。”在某次吃晚饭的时候，爱因斯坦打破了沉默，他说“这汤太烫了。”这下他的父母才放心，然后问他为什么之前不说话。爱因斯坦答道：“因为到现在为止一切都很正常。”1896年，爱因斯坦成为一个无国籍的人，并考进了瑞士苏黎世联邦工业大学。大学期间，爱因斯坦迷上了物理学，一方面，他阅读了德国著名物理学家基尔霍夫、赫兹等人的著作，钻研了麦克斯韦的电磁理论和马赫的力学，并经常去理论物理学教授的家中请教。另一方面，他的大部分时间是去物理实验室去做实验，迷恋于直接观察和测量4、大学时代“知识是死的，而学校却要为活人服务。”这是爱因斯坦对于学校教育的基本看法。他反对把学校仅仅看做是传授知识的工具，更反对把学生“当作死的工具来对待”。他认为：“学校的目的始终应当是：青年人在离开学校时，是作为一个和谐的人，而不是作为一个专家。”早期工作瑞士伯尔尼专利局技术员17世纪，牛顿创立经典力学。当德国著名的物理学家普朗克年轻时向他的老师求教，是选择音乐还是物理学作为自己终身的职业时，得到的答复是：“物理学基本是一门已经完成了的科学，因此，对于物理学的研究实际上是不会有多大成果的。”当时许多物理学家认为：物理学的大厦已经落成，人类对自然界的认识已经到了尽头。经典物理学的危机17至18世纪经典物理学已经发展到了完整、系统和成熟阶段，一些科学家还根据万有引力定律计算出了海王星和冥王星的位置，证明了经典物理学的准确性、科学性和可预见性。但是，经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物质为研究对象的，一旦进入光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确。以牛顿力学为代表的经典物理学无法解释19世纪末以来的物理学新发现，如：微观世界，原子，宇宙放射线，高速光学元素的放射性、电子运动、黑体辐射、光电效应等，看来经典物理学的绝对时空观已经不合时宜。这种状况随着20世纪以来科学研究的不断深入而日益显现，如神秘的“以太”一直不能被证明是存在的、高速运动的微观粒子发生的现象非经典力学所能解释等。物理学只有来一番彻底的革命，才能适应科学研究的新形势。在这种背景下，相对论与量子论应运而生。二、主要贡献1、狭义相对论的提出空间、时间、物体、和物体运动四者是统一的，在运动中一切都会发生变化。狭义相对论（1905年提出）狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变的）。爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性运动速度的加快，时间会变慢。使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动（如在喷气式飞机上），随后进行比较，静止的钟表总比另一个稍微快一点。爱因斯坦1905年提出的相对论，后来称作狭义相对论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到“时间”会因速度快慢而改变的结论。相对论的例子：一卷录音带，如果在地面上播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是不一样的。什么是狭义相对论？二、主要贡献1、狭义相对论的提出时间：1905年标志：《论物体的电动力学》基本原理：相对性；光速不变意义:改变了牛顿力学的时空观念，揭露了物质和能量的相当性，为原子能的利用奠定了理论基础，是近代物理学领域的一次伟大革命。二、主要贡献2、广义相对论广义相对论（1915年提出）1915年，爱因斯坦发表了他的广义相对论。他解释了引力作用和加速度作用没有差别的原因。他还解释了引力是如何和时空弯曲联系起来的，利用数学，爱因斯坦指出物体使周围空间、时间弯曲，在物体具有很大的相对质量（例如一颗恒星）时，这种弯曲可使从它旁边经过的任何其它事物，即使是光线，改变路径。地球周围引力场和时空结构拖曳扭曲时的情景。科学家通过分析两枚绕地球轨道的人造卫星11年的运行轨迹，发现由于地球旋转所造成的特异的空间结构，使这些卫星大概每年出现大约2米的轨道偏离的现象。宇宙中黑洞旋转引起的时空扭曲效应，以及黑洞物质猛烈喷发的情景。二、主要贡献2、广义相对论标志-----1916年《广义相对论基础》基本原理：等效原理；广义相对性意义：改变了人们对宇宙的认识，在广义相对论的指引下，天体和宇宙演化的观测研究及理论探讨前所未有地蓬勃开展起来。一个真实的故事1916年，爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》爱因斯坦预言，遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生一点七秒的偏转。1919年5月29日清晨，巴西南部一个叫做索不拉尔的偏僻村庄里。太阳刚刚升起。上帝赐予了当地人永久的宁静，在他们眼中，世界不过是蓝天，麦田，草原，绵羊，仅此而已。甚至刚结束的硝烟弥漫的第一次世界大战仿佛也是天边的传说。但他们还是一大早就被人吵醒了，门口来了一队行装古怪的外国人。有的操着蹩足的葡萄牙语向他们问好，有的打着手势借水喝，更多人在忙着架设天文望远镜和照相机。中午时分，灿烂的阳光慢慢开始变暗，本世纪一次著名的日全食发生了。围观的人群骚动了起来，纷纷在胸口画着十字，有人急忙去找牧师，而那些外国人则胸有成竹地开始进行观测。他们是一支天文观测队，来自遥远的英国，此行的目的是验证一个德国人的奇怪理论。很快数据得到了处理，而且底片也冲出来了。领队的教授是一个标准的英格兰绅士，虽然绅士们最推崇沉着冷静的作风，但是教授的目光明显流露出期待和不安。当他将湿漉漉的底片放在灯下时，很快教授先生的手连同大胡子都激动地抖了起来，宇宙有界还是无界，我们所属的空间平直还是弯曲，牛顿思想胜利还是被颠覆，都取决这几张小小的底片了。他深吸一口气，睁大了眼睛。很快，即使离屋子五十米以外的地方都可以听到一声毫无风度的嚎叫：“我的上帝，难道那个叫爱因斯坦的德国人到底说中了？！“在两张重叠的底片上可以清晰地看到一条笔直的星光在穿过阴影中的太阳时，竟然发生了偏转，偏转角是1.7秒。一个真实的故事:英国皇家学会的大厅里，坐满了英伦三岛的科学精英。他们有的可能意识到这会是个不平凡的日子，特地换上节日才穿的西装。……但是当著名的天文学家爱丁顿勋爵，这次天文测量的总领队出席在会场时，下面顿时静了下来。他满脸风尘，声音低哑而且发言简短，但纵使会场离他最远的人也听清了这样几句，“……铁一般的事实……光线弯曲了……与爱因斯坦博士的计算结果完全一致……”无论是赞成派还是反对派，都清楚这的确是重要的一天，不仅二十世纪物理学的一代巨人就此崛起，而且是他，爱因斯坦，亲手抡起大槌，将牛顿苦心创建，业已竣工百年的经典物理学的大厦砸开第一道裂纹。牛顿也错了？物理学就此混乱？末日就此到来？呵，依撒克•牛顿，我们心中的神祗，我们都是你忠实的追随者，你会怎样指示我们呢？人们纷纷把目光投向大厅正中牛顿的巨幅画像上。牛顿不说话，他只是高深莫测地笑着。由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。想一想:上述现象说明了什么问题?给我们什么启发?说明：象许多事物一样，科学的发展道路也并非一帆风顺，往往会遇到很多阻力。启示：要敢于怀疑常识，勇于创新，因为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律也可能是不科学的。相对论贡献长期不被人所重视，以至于没有给他诺贝尔奖金，而光电效应是他第一次明确地指出光既是波动又是粒子的性质，这个得到了诺贝尔奖金委员会的认可，所以爱因斯坦得到诺贝尔奖金是光电效应，其中没有相对论。3、推动量子力学的发展爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子力学的发展。1921年因光电效应研究获诺贝尔物理学奖。二、重要贡献爱因斯坦相对论的创立是不是意味着牛顿力学的消亡？牛顿力学研究的是宏观下物体低速运动的状态；爱因斯坦相对论研究的是微观世界下物体高速运动的状态．所以相对论对经典力学是修正和互补．三、爱因斯坦的其它贡献1、和平的坚定捍卫者一战时:发起成立反战团体“新祖国同盟”一战后：积极致力于恢复各国人民的相互谅解二战时:建议罗斯福抢在纳粹之前研制原子弹痛心原子弹爆炸引起的大量平民伤害冷战时:发表了反核战的《罗素-爱因斯坦宣言》2、伟大的人格力量平凡简朴的生活作风谦逊善良纯朴的伟大人格不崇拜偶像、漠视奖励的做人准则有高度社会责任感的爱因斯坦：1939年8月2日，爱因斯坦出于对人类命运的极大关注，写信给罗斯福总统，建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹；后来，当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地说，“早知如此，我宁可当个修表匠！”爱因斯坦针对核武器问题的懊悔，代表了人类良知的高度，是人类良心发出的最强音。听爱因斯坦的自责之声，我们明白了人类良知之宝贵！爱因斯坦向电视观众介绍核武器对人类的巨大危害。科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。爱因斯坦在普林斯顿的住所爱因斯坦和夫人拉小提琴的爱因斯坦(1941年)最伟大的科学家的风格淡泊名利简朴无华的生活不修边幅很节俭的人很珍惜时间不摆架子1、成功＝艰苦的劳动＋正确的方法＋少谈空话。2、一个人的价值，应该看他贡献什么，而不应