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第二十七章 相对论和量子论(1)

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无论是对非科学家还是对科学家来说,相对论简直就是本世纪科学革命的同义语,而对于那些知情者来说,量子论(尤其是它的发展形式量子力学)是一次更为伟大的革命。我们将看到爱因斯坦作为科学家的伟大之处,他对这两场革命都做出了根本性的贡献。

谈到相对论,我们必须记住有两种不同的相对论理论:一是狭义相对论(1905),它研究时间,空间和同时性问题,由此推导出著名的质能关系式E=mc2。二是广义相对论(1915),它研究引力问题。尽管两种相对论都是革命性的,但对相对论革命的探讨主要集中在狭义相对论的结果上。然而,真正促成全世界对狭义相对论引起重视的事件是1919年广义相对论的一个预言——星光经过太阳附近时,会因太阳引力场的作用而发生偏转——获得了证实。这次验证是在一次日蚀时进行的天文观测完成的,这一事件立即使相对论风靡全世界,而爱因斯坦也一夜之间成了家喻户晓的人物。

狭义相对论

爱因斯坦于1905年首次提出狭义相对论原理,论文发表在《物理学年鉴》上,同年,他对狭义相对论作了重要补充,并为辐射问题建立了最初形式的质能关系式。1907年,爱因斯坦完成了一篇的相对论的综述文章,其中包含一般形式的质能关系式E=m2。他的卓越论文建立了全新的质量,时间和空间概念,并向明显简单的同时性观念提出了挑战。最初,爱因斯坦提出了"相对性原理",并引进了"另一个假设":"在任何给定的惯性系统中,无论发光物体是处于静止状态还是在作匀速运动,光在真空中的传播速度都是一个确定值C"。相对论的伟大意义在于,它抛弃了"绝对"时空观以及空间充满了以太的思想;而在当时,以太被视为是光和其它形态电磁波的传播媒介。

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