愛(ài)因斯坦成長(zhǎng)歷程:
兒時(shí)寡言善思,12歲時(shí)自學(xué)幾何,后又自學(xué)高等數(shù)學(xué)。因善思好問(wèn),中學(xué)未畢業(yè)就被趕出校門,但堅(jiān)持自學(xué),后進(jìn)人瑞七蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)師范系主修數(shù)學(xué)、物理,大學(xué)的學(xué)習(xí)為他后來(lái)從事物理學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
相依相對(duì)論的提出:
19世紀(jì)末,由于電磁學(xué)方面的新發(fā)現(xiàn)、新實(shí)驗(yàn)同經(jīng)典物理學(xué)理論發(fā)生了矛盾,物理學(xué)出現(xiàn)了危機(jī)。當(dāng)時(shí)老一輩物理學(xué)家都企圖用修補(bǔ)漏洞的方法來(lái)維護(hù)經(jīng)典理論的框架。20世紀(jì)初科學(xué)界中一個(gè)默默無(wú)聞的小人物愛(ài)因斯坦發(fā)表《論物體的電動(dòng)力學(xué)》,創(chuàng)立了狹義相對(duì)論。
其要點(diǎn)是:第一,否定了牛頓的絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間觀念,指出時(shí)間、空間與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)不是各自孤立存在的,時(shí)間和空間是隨著物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)而變化的,物質(zhì)的質(zhì)量也是隨運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化的。這樣,該理論就揭示了空間、時(shí)間、物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)之間的本質(zhì)上統(tǒng)一性,把牛頓的力學(xué)理論作為一種特殊情況(當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)比光速低的時(shí)候)概括在內(nèi),從而建立了一個(gè)既適用于宏觀、低速度,又適用于微觀、高速的運(yùn)動(dòng)理論。
第二,根據(jù)狹義相對(duì)論的原理,認(rèn)為質(zhì)量和能量之間有密切的關(guān)系,并推導(dǎo)出著名的質(zhì)能關(guān)系式E=mc2,即物體的能量等于其質(zhì)量與光速(每秒鐘30萬(wàn)千米)平方的乘積。這一質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理揭示了原子內(nèi)部所蘊(yùn)藏的巨大能量的秘密,為原子能的利用奠定了理論基礎(chǔ)。
狹義相對(duì)論闡釋:
愛(ài)因斯坦1905年提出的相對(duì)論,后來(lái)稱作狹義相對(duì)論,以光速永不改變、相對(duì)性原則來(lái)推論,得到“時(shí)間”會(huì)因速度快慢而改變的結(jié)論。
相對(duì)論的例子:一卷錄音帶,如果在地面上播放需要一個(gè)小時(shí);在快速飛行的宇宙飛船里播放,宇宙飛船里的人測(cè)定也是一個(gè)小時(shí),但是由地面上的人員,來(lái)測(cè)定在宇宙飛船中播放的時(shí)間呢?根據(jù)牛頓的理論,因?yàn)闀r(shí)間是絕對(duì)的,所以也是一小時(shí);但是愛(ài)因斯坦的理論則認(rèn)為應(yīng)該是一個(gè)多小時(shí),因?yàn)闀r(shí)間是相對(duì)的,在不同速度下測(cè)量時(shí)間,長(zhǎng)度是不一樣的。
狹義相對(duì)論的意義:
否定了牛頓力學(xué)的時(shí)空觀念,揭露了物質(zhì)和能量的相當(dāng)性,為原子能的利用奠定了理論基礎(chǔ),是近代
物理學(xué)領(lǐng)域的一次偉大革命。
理解愛(ài)因斯坦的相對(duì)論與牛頓力學(xué)體系:
(1)牛頓力學(xué)體系概括了物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本定律。但有一個(gè)不容忽視的前提;物體在低速運(yùn)動(dòng)的情況下,這一定律才適用。
(2)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論指出時(shí)間和空間的辯證關(guān)系,即時(shí)間和空間不是絕對(duì)不變的,而是隨著物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)而變化,物質(zhì)質(zhì)量隨運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化.,并提出質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理,奠定了利用原子能的理論基礎(chǔ),加深了人們對(duì)物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí),在哲學(xué)和科學(xué)上都具有重大意義。
(3)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論,從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來(lái)的時(shí)空觀,更深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性;同時(shí)也發(fā)展了牛頓力學(xué),牛頓力學(xué)是相對(duì)論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個(gè)特例。但牛頓力學(xué)并沒(méi)有失去光輝,牛頓提出的關(guān)于運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律,仍是整個(gè)力學(xué)的基礎(chǔ),牛頓所創(chuàng)造的概念,至今仍然指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。