牛顿、爱因斯坦与玻尔间的对话
刘源俊
(东吴大学理学院物理学系,台湾台北 11102)
(收稿日期:2008-06-06)
摘 要 本文尝试模仿伽里略对话录的形式,让牛顿、爱因斯坦与玻尔三位物理史上的巨人超越时空进行对话,藉以澄清物理的基础哲学.对话的主要内容环绕相对论、以太说、量子论等.
关键词 理;时空;绝对与相对;以太;二象性;哥本哈根诠释;物理实在
对话人
牛顿(Isaac Newton,英1642 1727)
爱因斯坦(A lbert Einstein,德1879 美1955)
玻尔(Niels Bo hr,丹麦1885 1962)
时间:2005年12月1日
地点:地球
开场白
玻:今年欣逢纪念爱因斯坦发表5篇重要物理论文100周年,国际物理学界定为 世界物理年 (Wor ld Year of Phy sics2005),获得热烈反应.特邀两位物理史上的巨人,一同公开讨论物理的基础(fo undations o f physics).
爱:至感荣幸!
牛:1987年那年适逢本人发表 自然哲学的数学原理 300周年,英国特出邮票纪念,剑桥大学由H aw king教授主办一纪念研讨会.
玻:诗人Pope有言: 天生牛顿,于是长夜得明. ( God said,Let New ton be!A nd all w as lig ht. )请牛顿先开始.因听众学力尚有不足,说理、用语请尽量浅显.
说 理
牛:天道宁简不浮赘(Natur e is pleased w ith simplicity,and affects not the pom p of superfluo us causes.);同果宜归于同因( to the same natural effects w e must,as far as possible, assig n the same causes.);经验推得普适德(T he qualities of bodies, w hich are fo und to belong to all bodies w ithin the reach of our ex periments, ar e to be esteem ed the univ ersal qualities of all bo dies w hatso ev er.);知归纳则近道矣(In ex perimental philoso phy w e are to loo k upo n pro positions inferred by g eneral induction fr om phenom ena as accurately or very nearly true, ) .以上简述本人的物理哲学.
时间是绝对的(A bsolute,tr ue,and mathematical time,of itself,and fr om its ow n natur e,flow s equably w ithout r elation to anything ex ternal.),空间也是绝对的(Absolute space,in its o wn nature,without relation to anything ex ternal,remains alw ays similar and im mov able.),运动则有绝对运动(absolute motion)与相对运动(relative m otio n)之别.
爱:你说绝对时间与绝对空间,是假说么?
牛:我不做假说的(I frame no hypotheses, and hypotheses,w hether metaphysical or physical,w hether of occult qualities or mechanical have no place in ex perimental philosophy.).我的陈述都由经验得来,这就是所谓归纳法.至于时间与空间的性质,其实不必多费唇舌,大家都很明白(I do no t define tim e,space, place and mo tion,as being w ell know n to all.).
作者简介 刘源俊,教授,东吴大学理学院物理学系,E-mail:ytliu@tmu https://www.doczj.com/doc/1912777851.html,.tw.
爱:且慢,这里面有问题.首先,任何理论都是人的发明(T he axiom atic basis of theoretical physics canno t be ex tr acted from ex perience but must be freely inv ented, ),都必须从假设出发;不同的假设自然推出不同的结论,交由实验检证.
再说,你一开始就界定时间与空间的性质,不就是做了假设吗?你安知是对的?
牛:我可不敢说理论是人的 发明 (inventio n)!我提出的运动三律及万有重力律都是 发现 (discov ery).我自认像是一个在沙滩上玩耍的孩子,发现了一些漂亮的石子或贝壳,而真理之大海仍然茫茫(I seem to have been only like a boy playing o n the sea-shore,and div erting myself in now and then finding a smoo ther pebble or a prettier shell than ordinary,w hilst the g reat ocean of truth lay all undiscov er ed before me.).
爱:你提到的 真理 (tr uth),意义不明!我说过,我们必须区分经验里的 实事 、算学里的 陈述 、科学里的 理论 与宗教里的 教义 (It is difficult even to attach a precise meaning to the term scientific truth. T hus the m eaning of the w o rd truth v ar ies accor ding to w hether w e deal w ith a fact of exper ience,a mathematical proposition,o r a scientific theory. relig ious truth co nveys nothing clear to me at all.)!我还是要强调,虽然你不敢用 发明 这一词,但其实你的所有理论都是你的发明.再说,讲 理 就好了,何必曰 真 .
玻:我赞成爱因斯坦.物理学家的任务是实事求是,就象(phenom ena)发理(theo ries),无从言 真 .理论都是从假设出发的.爱因斯坦既然提到这点,请说说看你的假设.
说 相对论
爱:为了解释M ichelson与Mo rley的实验,我必须假设真空中的光速在任一惯性系里恒定.
牛:这岂不违反常识?行进火车中枪弹的速度,从地面上测量,自是不同的.光在以太(aether eal medium)中行进,如果以太也在行走,照理说光速会改变.
玻:你说到以太,以太是什么东西?
牛:以太是传递光的介质,透明、无质、无阻而有弹性.在我的观念里,光由微粒(corpuscles)组成,各种物质里的以太密度不同,对光微粒有不同影响,因而各种物质里的光速不同.
爱:我必须指出,以太是你的假想,且是多余而制造问题的假想(T he intr oduction o f a L icht ther w ill pro ve to be superfluous )!你一开始不是还说 天道宁简不浮赘 ?我从电动力学(electrody namics)深思过这一问题:如果釜底抽薪,去除以太假设后,一切迎刃而解!
牛:去除以太,光如何行进?
爱:M axw ell说,电场改变形成磁场,磁场改变形成电场;两者互相牵动,就造成电磁波(electr omagnetic w aves).这波的速度恒定,就是光速.光是电磁波,它的传递毋需介质.
牛:姑且听之.你从光速恒定的假设出发,可以得到哪些结论呢?
爱:首先是,两事件的同时性(simultaneity)只能相对于所在的惯性系(inertial system)而定义 此即 相对论 (theo ry of relativity)名词的由来.换言之,我改变了牛顿 绝对时间 的假设.
玻:你既假设光速不因惯性系迁变(transfor matio n)而有所迁易,而你当然也假设了所有自然律(law s of nature)的不迁易性(inv ariance),所以你的理论,其精义实为 绝对性 ,称之为 相对论 不甚妥当.
爱:同意.但是大家已经习用 相对论 这一名词,难以更改.我比较担心的是,许多人文社会学者不明就里,把 相对论 这一词到处沿用.
牛:还有哪些重要的结论?
爱:运动系统里的韵律(rhythm)变慢(tim e dilatio n);运动系统里的长度缩短(leng th contraction);运动物体的质量增大(m ass increm ent);等等 .
牛:有实验支持吗?
爱:相对论的效应要在速度接近光速时才会明显.因为我们无法使运动系统的速度接近光速,所以前两个结论只有间接事证(ev idences),但第三个结论则在高能物理实验里有明确的事证.
说 二象性
玻:请问爱因斯坦.你是在1905年6月首次提出狭义相对论,但同年3月你先提出光量子的
说法.在相对论中你视光为电磁波,在量子论中你又视光为微粒.到底你认为光是什么东西?
爱:这真教人迷惑!我自己一直搞不通.1909年我研究黑体辐射的能量起伏问题时,认为光应兼有波与粒两种性质.但是为什么光有时表现波性,有时表现粒性呢?后来de Brog lie进一步说物质也有时表现粒性,有时表现波性;更是教人迷惑!其中必有奥妙.
牛:我早就发觉其中有蹊跷.所以当我说光是微粒时,我也想到以太里可能有波动.
爱:不要再提以太了!我刚才讲过, 以太说 没必要,而且制造问题.
玻:谈到光与物质的duality问题,我们还是要先理清物理的本质.物理学家 就象说理 ,所以我们只宜说 光与物质可显现波或粒的现象, 或说 光与物质有波性与粒性, 而不可说 光与物质是波或是粒. duality一般在中文里译为 二元性 ,用到物理里就不合适了,应译为 二象性 才好.我认为波与粒的二种现象都只是片面,二者相辅相成(com plementary).
爱:真是众说纷纭!让我们归纳一下各家的说法.我曾想过光或物质 是波亦是粒 ,de Brog lie认为 是粒但有波,波为引导(pilot w aves) ,Schr dinger则认为 有波(w ave functio n)无粒 .至于另外几位就更玄了.Born提出 粒的机率波诠释 (statistical interpretatio n), H eisenberg提出 粒非粒,波非波 的说法(uncertainty principle),你却又提出 波粒相成说 (com plementarity principle).
玻:大家看法如此分歧,可见这一问题的深度.这里隐含了两个层次的问题,一个是语言上的(例如波与粒的定义不明),另一个是物理实在(physical r eality)的问题(到底有没有客观的物理实在?).我是认为没有客观的物理实在,任何现象都是观测主体(the o bser ver)与被观测客体(the observed)间交涉(interactio n)的结果.
说 实在
爱:我绝不能同意 没有客观物理实在 这句话(I(believe)in complete law and o rder in a w o rld w hich objectively ex ists,).我的相对论是建立在 有客观物理实在 的信念(co nv ictio n)之上.时、空是基底(substratum),光与物质在其中运动.反之,光与物质的能量与动量分布又影响到了时空的弯曲(cur vature of space-time).
牛:我也认为有客观物理实在.其实那也就是Go d!虽然我并不相信人格的God(personal Go d),但信God无所不在,他就是客观的实在,客观的秩序(Supreme God ex ists necessarily.H e is omnipresent not vir tually only,but also substantially .).
玻:那也不过是你们的信念!爱因斯坦,你真认为时、空是客观存在的么?
爱:当然,只不过并非牛顿所设想的一维绝对时间与三维绝对空间,而是四维时空连续体(four-dimensional continuum).牛顿踵武Euclid形学(Euclidian geometry),我则采用Riem ann形学(Riemannian geometry).
玻:爱因斯坦,你不是说物理是人的发明吗?时、空不过是你的假设、假借,那你又为什么一定要对 时、空的客观实在 固执成见?
爱:我承认那是我的信念,我择善而固执.此外,我决不能接受机率波及统计诠释这些说法.天道非无常(Gott w r f elt nicht. God does not cast dice.);天道微而不鄙(Raf f inier t ist d er H err Gott,aber boshaf t ist er nicht. God is subtle,but he is no t malicious.).
玻:任何人如果对量子力学不感到震惊,是因为他没懂!(Anyone w ho is not shocked by Quantum M echanics has not understo od it.)我从量子物理(quantum physics)的发展,归纳出一些核心观念:(1)实验本身(仪器及现象)必须用牛顿以来大家熟知的古典物理(classical physics)语言来描述;(2)观测者必然参与(observer-participancy) 知即测(T o know is to measur e.),测即扰(To measur e is to distur b),测量的效果是一种 投射 ;(3)相辅相成原理(complementarity pr inciple);(4)机运观(statistical interpretation);(5)整体观(holistic view).这些观念除了第一项外,截然不同于古典物理,一般称为 哥本哈根诠释 (Copenhagen interpretation).我们两人为此曾在1927年及1930年两度于Solvay Conferences中当面辩论过,又在1935年交手笔战,我知道你不能接受!
爱:我是同意你们这套说法的一致性
(co nsistency),但无法同意其完备性(com pleteness).
玻:要怎样的理论才完备呢?
爱:有些人,例如Bohm,还在致力建构 隐变量理论 (theory of hidden variables),希望作为量子物理的更基础理论.
玻:必须要告诉你,1982年以后Aspect等人所做的一系列 双光子系统的不可分隔性(non-separability of a double-photon system) 实验已经清楚左证Bell不等式(Bell inequalities);换言之,即使有隐变量理论,这些隐变量必有 越地性 (no n-locality).所以你所设想的时空只不过是幻象而已!
爱:匪夷所思!
玻:我还要告诉你,所谓 波粒二象性的迷惑 在量子场论(quantum field theory)中,通过场的算符化(quantization o f field)等手段,已经获得解决.
爱:乐见其成.量子场论里有哪些重要推论?
玻:例如说,真空会在很短的时间里突然生出一对电子与正电子,然后又复合;这叫做真空极化(vacuum polarization).换言之,真空不空.
爱:那么能量就不会守恒啰?
玻:根据不确知原理(uncertainty principle),测量时间愈短,能量愈不确定.我们普通以为真空里空无一物,是长时间测量得到的结果.
牛:我刚刚听你们讲量子物理,不知所云,实在插不上话.但是听到这里,却又引起我的兴趣了.玻尔说一切实验必须用古典物理来描述,使我感到欣慰.他又说到真空里是有东西的,这跟我所说的以太似乎可以扯上关系.
玻:有点道理.W hittaker就主张,既然真空里各种纷乱杂陈, 真空 (v acuum)之名,显然名不符实;不如重新拾回 以太 (aether)的老名.
爱:今天谈了许多,大家都有需要回去重新整理一下思想,是否可就此打住?
结语
玻:好.我们三人的对话,在形式上有点像Galilei两本经典名著(D ialogues Concerning the Tw o Chief Wor ld Sy stems,Dialogues Concer ning Tw o N ew S ciences)中Salviati与Sag redo、Simplicio三人间的对话,当然我们的程度深得多.Jauch有一本通俗书Ar e Quanta R eal?也是邀这三人对话的,可做参考.
最后藉我常引的Schiller谈儒学的诗句(出自Sp r uch des Conf uz ius)作一结束:
惟坚毅致远,惟充实致明,而大理寓隐.
N ur B eharr ung f hr t z um Ziel,
N ur d ie F lle f hr t z ur K larheit,
Und im abgr und w ohnt die W ahrheit.
(上接第23页)
充电量为4 0a ,但由于q的影响,电源对它的总充电量为q +q = 4 0a-a
d
q.或者,可以理解为由于q的斥力作用,使得电源对它的充电变得困难,于是导体球上不能获得U=4 0a 那么多的电量.总的说来,这第4例与上面3个例子类似,它相当于一个带有一定电量的绝缘导体球与q的相互感应问题.
同样,像电荷q 和q 只有对球外空间才有意义.q和导体球间的相互作用力就是q分别与q 和q 之间的作用力之和,按库仑定律,这个作用大小为
F=1
4 0
d-b2
+1
4 0
d2
=-1
4 0
adq2
d2-a22
+qa
d2
参 考 文 献
[1] 张玉峰.用电像法研究带电导体球与点电荷作用的场强.洛
阳大学学报,2005,(6):108~109
[2] 张三慧.大学物理学 第3册 电磁学.北京:清华大学出版
社,1999.93~107
[3] 郭硕鸿.电动力学 第二版.北京:高等教育出版社,1995
[4] 腾香,杨玉强,方明.两带电导体球间作用力的深入讨论.渤
海大学学报(自然科学版),2004,25(4):322~323
答案为up自己选的，题号前带*号为up做错后修改的答案，不保证一定正确。 1布匿战争是罗马人和迦太基人之间发生的帝国主义争霸战争。战争中迦太基出现了一位伟大的军事统帅,他是几乎百战百胜的（1.0分） 汉尼拔 2霍金的博士导师是().（1.0分） 斯亚玛 3中国最伟大的反封建文化作品是（1.0分） 曹雪芹的《红楼梦》 4马拉松比赛起源于希腊人在反侵略的希波战争中的胜利。这场战斗发生在（1.0分） 前1050年 *5哪位科学家指出同时具有传递性的条件是时间轴与三个空间轴都正交。()（1.0分） 朗道 6太阳中心温度为1500万度,表面温度为()。（1.0分） 6000度 7大量的银河系可以聚集成星系团,星系团的直径约为()。（1.0分） 1000万光年 8我们的太阳是一颗主序星,它的半径是70万公里,密度为1.4克每立方厘米,它将来会演化成().（1.0分） 半径1万公里，密度为1吨每立方厘米的白矮星。 9第一次预报日全食是泰勒斯作出的,那是在（1.0分） 前584年 10埃及法老体质通常不好,是由于()。（1.0分） 兄妹结婚
11提出“道生一,一生二,二生三,三生万物”的人是()。（1.0分） 老子 12球对称黑洞外部,t是时间坐标,r, θ, φ是空间坐标。黑洞内部“t, r, θ, φ”中哪一个是时间坐 标?()（1.0分） r 13研究古埃及历史的重要文物罗塞塔石碑的发现者是()。（1.0分） 拿破仑远征军 14“世界上有喜马拉雅山,也有国民公会。一切伟大的东西都有一种神圣的威力。在离的太近 去看的时候,是会使人惊骇的。人们看见深渊却不看见崇高的境界。到了今天,国民公会已经 有相当距离了,因此法国大革命的侧影,像一幅高高悬在天空中的画一样,轮廓是格外鲜明了。” 这段话的作者是（1.0分） 雨果 15人类诞生于()。（1.0分） 100万年前 16《三国志》的作者陈寿原来是()。（1.0分） 蜀国人 17选拔人才的科举制是哪个朝代建立的?（1.0分） 隋朝 *18、目前观测到的引力波,产生于().（1.0分） 几十亿年前 *19黎曼几何适用于().（1.0分） 正曲率空间 20毕达哥拉斯在前500多年提出了第一个宇宙模型。（1.0分） 中心火模型 21银河系直径是()。（1.0分） 十万光年 22夏商周断代工程确定的武王克商之年为()。（1.0分）
5、爱因斯坦头脑最清晰的时候在什么时候？ ?A．青年 ?B．中年 ?C．老年 7、提出了浮力定律、杠杆原理、重心概念的人是谁？(20.0分) ?A．亚里士多德 ?B．阿基米德 ?C．欧几里得 8、提出惯性定律、相对性原理、自由落体定律的科学家是谁？(20.0分) ?A．牛顿 ?B．伽利略 ?C．哥白尼 1、原子论的提出者是谁？(35.0分) ?A．伽利略 ?B．毕达哥拉斯 ?C．德谟克利特 2、托马斯·杨发现了散光的原因，转而研究光学，完成了双缝干涉实验，认识到光是波动，并提出什么？(35.0分) ?A．三原色原理 ?B．波动方程 ?C．光谱 1、下列不是热力学第一定律发现者的是？(35.0分) ?A．焦耳 ?B．赫姆霍兹 ?C．普朗克 2、克劳修斯、开尔文发现了什么，从而认为热永远都只能由热处转到冷 处？(35.0分) ?A．热力学第一定律 ?B．热力学第二定律 ?C．热力学第三定律 /1、爱因斯坦在哪里的学d 校补习？(35.0分)
?A．德国 ?B．荷兰 ?C．苏黎世 2、哪位女子以前曾帮爱因斯坦他抄笔记？(35.0分) ?A．米列娃 ?B．米加娃 ?C．米卡娃 1、1933年，爱因斯坦离开德国去了哪里？(35.0分) ?A．瑞士 ?B．荷兰 ?C．美国 2、迈克尔逊做迈克尔逊试验想要测量以太相对于地球的什么？(35.0分) ?A．移动速度 ?B．漂移速度 ?C．旋转速度 8、爱因斯坦掌握的试验是什么而对对绝对空间理论产生怀疑？(35.0分) ?A．迈克尔逊试验 ?B．双缝干涉实验 ?C．斐索实验 5、光速不变原理认为什么中的光速在任何时候都是相同的？(35.0分) ?A．介质 ?B．空气 ?C．真空 1、双生子佯谬的问题是谁提出来的？(35.0分) ?A．郎之万 ?B．费兹杰惹 ?C．爱因斯坦 2、什么公式不是爱因斯坦最先得到的，而是洛伦兹1904年得到的？(35.0分) ?A．光子质量 ?B．电子质量 ?C．质子质量
《小爱和大牛的事》 大家晚上好，我是xx，来自物理学院，众所周知，物理学起来比较晦涩难懂，很是伤脑筋。可能有很多同学当年就是因为受不了物理而弃理从文的。当然，我今晚并不是来对大家发牢骚，而是通过几个有趣的小故事来给大家介绍两位物理学史上的奇才：小爱和大牛。 第一个故事是“天堂躲猫猫”。正式讲这个故事之前我要介绍一个公式P=F/S,这个公式大家初中物理上都应该接触过吧，P（压强）的单位是帕斯卡，F（力）的单位是牛顿，而S （面积）的单位是平方米。也就是说帕斯卡=牛顿每平方米。 话说有一次天堂里的众多物理学家闲来无事就聚在一起玩起了躲猫猫的游戏。轮到小爱找人了，所有的物理学家都藏了起来，但是除了大牛，只见大牛很淡定的在小爱的面前画了一个边长为1的正方形，然后就站在正方形的中间，等到小爱睁开眼开眼睛，他就看到了悠闲自得的大牛，马上就喊出来：“Newton ，Out！”。但是大牛却胸有成竹的摆摆手，说到：no ，no ! 以前我确实是牛顿，但是现在我站在一平方米的正方形中间，也就是说我现在是牛顿每平方米，所以我是帕斯卡而不仅仅是牛顿。小爱听的目瞪口呆，没想到牛顿跟他玩起了IQ.故事到这里就结束了，看来在这场小爱VS大牛的PK赛中，小爱稍逊一筹，败下阵来。这却也应了两句熟语：狭路相逢勇者胜。最危险的地方就是最安全的地方。 接下来给大家简要介绍一下上面故事的主人公小爱和大牛。 大家都知道爱因斯坦被称为“世纪伟人”，拥有世界上最聪明的头脑。他创立了相对论，是现代物理学的奠基人并于1921年获得“诺贝尔物理学奖”。但是童年的爱因斯坦并不活泼，三岁多还不会讲话（一般人一岁的时候就会讲话了），到了九岁的时候讲话还是很不利索，每讲一句话都要经过很长时间的思考。而且由于他的举止缓慢，不爱同人交往，他的老师同学都很讨厌他，甚至为了提高升学率想要撵他出校门。但是他有着惊人的数学天赋，再他的同学还在为简单的几何图形咬笔杆时，他已经通过自学进入极限的世界，遨游在大学数学的天堂里。爱因斯坦深受世人尊敬，他不仅在学术上颇有造诣，而且在生活上一直很简朴随意，我这里也有一个小故事。有一天爱因斯坦在纽约的街道遇见了一位朋友。“爱因斯坦先生”，这位朋友说：“你似乎有必要添置一件新大衣了。瞧你身上这件多旧啊！”“这有什么关系？反正在纽约谁也不认识我。”爱因斯坦无所谓的说。几年以后，他们又偶然相遇，这时的爱因斯坦已经誉满天下，却还是穿着那件旧大衣，他的朋友又建议他去买一件新大衣。“这又何必呢？”爱因斯坦说：“反正这儿的每个人都认识我了。”我想爱因斯坦的卓著成就与他一心专注学术，心无旁骛是分不开的吧。 接下来介绍一下大牛顿先生，关于他，大家最很熟悉的应该是他的三大金牌定律，回忆一下是：第一定律是惯性定律；第二定律是加速度与合外力成正比，与质量成反比；第三定律是作用力与反作用力之间的对应关系。牛顿其实有一个比较悲惨的童年，出生在一个农民家庭，父亲在出生前三个月就去世了，母亲由于受到较大打击，伤了身体，早产了，牛顿出生时只有三磅重，家里人都以为养不活了，可是实际上他活到了85岁的高龄。牛顿少年时也并不是神童，学习成绩一般，但是有很强的都动手能力。特别喜欢自己动手制作一些小玩意。他把老鼠绑在一架有轮子的踏车上，然后在轮子的前面放一粒玉米，刚好那地方是老鼠可望不可即的位置。老鼠想吃玉米就不停地跑动，于是风车就不停地转动。他还制造了一个小水钟，每天清晨，小水钟会自动滴水到他的脸上叫他起床。成名后的牛顿担任了大学教授，每天忙得不可开交，也常常忙得不修边幅，往往领带不结，袜带不系好，连马裤也不系纽扣。他的马虎拖沓，曾经闹出过许多的笑话。有一次，他在向一位心仪的姑娘求婚时思想又开了小差，他的脑海里只剩下无穷项的二次定理，他抓住姑娘的手，错误的把它当成通烟斗的烟条，硬往烟斗里塞，痛得姑娘大叫，自此离他而去，牛顿也因此失去心爱的人而终身未娶。晚年的牛顿，痴迷于炼金术，痴迷于神学，被富裕的物质生活所吸引，去当了皇家造币厂的督办，抛弃了科学探索的艰辛生活。
爱因斯坦与诺贝尔奖 首先我们了解一下诺贝尔奖的由来:诺贝尔奖是以瑞典著名的化学家、硝化甘油炸药的发明人阿尔弗雷德.贝恩哈德.诺贝尔的部分遗产（3100万瑞典克朗）作为基金创立的。诺贝尔奖分设物理、化学、生理或医学、文学、和平五个奖项，以基金每年的利息或投资收益授予前一年世界上在这些领域对人类作出重大贡献的人，1901年首次颁发。诺贝尔奖包括金质奖章、证书和奖金。1968年，在瑞典国家银行成立三百周年之际，该银行捐出大额资金给诺贝尔基金，增设“瑞典国家银行纪念诺贝尔经济科学奖”，1969年首次颁发，人们习惯上称这个额外的奖项为诺贝尔经济学。 诺贝尔奖奖章 那么在了解一下爱因斯坦：爱因斯坦1900年毕业于苏黎世联邦理工学院，入瑞士国籍。1905年获苏黎世大学哲学博士学位。曾在伯尔尼专利局任职，在苏黎世工业大学、布拉格德意志担任大学教授。1913年返德国，任柏林威廉皇帝物理研究所所长和柏林洪堡大学教授，并当选为普鲁士科学院院士。1933年因受纳粹政权迫害，迁居美国，任普林斯顿高级研究所教授，从事理论物理研究，1940年入美国国籍。有一句熟悉的格言是：“任何事都是相对的。”但爱因斯坦的理论不是这一哲学式陈词滥调的重复，而更是一种精确的用数学表述的方法。此方法中，科学的度量是相对的。显而易见，对于时间和空间的主观感受依赖于观测者本身。 那么爱因斯坦与诺贝尔奖有什么关系呢？ 在20世纪700人（次）的诺贝尔奖颁奖历史当中，恐怕爱因斯坦获奖时引起的麻烦最多，而获奖原因更是奇怪得独此一家。很早就不断有人提名他为侯选人，但由于种种几乎无法置信的理由却一直没有成功。1922年，他才终于获得了补发的1921年度的诺贝尔物理学奖。1909年10月，德国著名化学家奥斯特瓦尔德首先提名爱因斯坦为1910年诺贝尔物理学奖候选人，推荐理由是爱因斯坦狭义相对论的伟大贡献。以后他又于1912年、1913年再度提名爱因斯坦。那时反对相对论的势力很强，评奖委员会没有把奖给爱因斯坦情有可原。1912年，德国物理学家普林斯海姆推荐爱因斯坦（推荐理由还是他在相对论方面的成就）为获奖候选人时，写了一句很有分量的话：“我相信诺贝尔奖委员会很少有机会为一件具有类似意义的工作而颁奖。” 从后来物理学的发展来看，普林斯海姆的话非常准确。但令人遗憾和惊讶的是，诺贝尔奖委员会却千真万确地没有因20世纪最伟大的理论之一——相对论而颁奖给爱因斯坦。恐怕无论怎么说，这也是诺贝尔奖颁奖史上的极大缺憾。 1919年11月，英国皇家学会会长J. J.汤姆逊（1906年获诺贝尔物理学奖）就郑重宣称：“（爱因斯坦的引力理论）是牛顿时代以来最重要的进展，是人类思想上最高的成就之一。”
2001年10月 第20卷 第5期绵阳师范高等专科学校学报Journal of Mianyang T eachers ’C ollege Oct.2001V ol.20 N o.5收稿日期:2000209206 从玻尔与爱因斯坦的争论看量子力学中 互补性原理的基础地位 刘国跃 (绵阳师范高等专科学校物理系,四川绵阳 621000) 摘 要:从量子力学的基本问题出发,围绕爱因斯坦和玻尔争论的要点,阐述了互补性 原理在量子力学中的核心基础地位,并以此核心线索上升到哲学高度,来讨论爱因斯坦和玻 尔争论的认识论差异。 关键词:爱因斯坦;玻尔;互补性原理;认识论 中图法分类号 O42O9 O413 文献标识码:A 文章编号:100823901(2001)052 0093204 0 引 言 量子力学是描述微观粒子运动规律的理论,其概念系统和理论体系与研究宏观现象及其规律的经典物理学有很大的不同。量子力学的出现,是人类对物质结构认识日益深化的结果,为将自然规律应用与科技生产开辟了广阔的前景。当今的超导技术、激光技术、纳米技术和量子生物技术等都以量子理论为重要基础,成为现代科技的重要基础之一。 然而与量子力学取得重大成就形成鲜明对比的是,关于量子力学旷日持久的争论至今没有一个结果。从现象上看,以爱因斯坦和玻尔为代表的两个学派对量子物理的根本问题有不同见解,而背后则表现了两个学派在世界观山上的差异。在如何看待科学内容的实在性、认识客体和认识主体之间的物理规律所表现出来的因果关系等方面都表现出非常不同的观点。深刻认识世界观对科学研究的影响,有利于从更深层次把握量子力学理论的实质;有利于开展科研工作。所以,把这些争议上升到哲学高度进行分析理解有重要意义。 1 爱因斯坦和玻尔有关量子力学争论的核心 根据现有资料和笔者自己的思考,认为派争论主要集中在四个方面: (1) 玻尔的互补性原理; (2) 对微观粒子波粒二像性的理解; (3) 测不准关系; (4) 量子力学的完备性问题。 首先,我们要找出哥本哈根学派和维也那学派争论的核心,透过核心来分析各派世界观的特点,那
从爱因斯坦到霍金的宇宙------学习心得 听了赵峥教授的讲课，感觉真的获益匪浅。他用他幽默风趣的语言讲授课程，是不是穿插一些名人轶事，这样的讲课方式深深吸引了我，让我有听下去的渴望。下面谈谈我的一些学习心得。 首先，讲了一些关于爱因斯坦的求学生涯中的一些奇闻异事，让我更加了解了爱因斯坦的人生开端。年轻时期的爱因斯坦受到了普朗克的很多照顾，虽然不是完全赞同爱因斯坦的所有观点，甚至有驳于自己的观点，但依然给予爱因斯坦很多帮助，可见普朗克的深明大义。年轻的爱因斯坦发表狭义相对论时，引发了很大的争议，很多物理学家表示看不懂，不明白，对于爱因斯坦的狭义相对论持偏反对的态度，因为这是对牛顿的经典力学的挑战。不过，虽然如此，依然有部分物理学家支持爱因斯坦的理论。爱因斯坦提出空间和时间不是绝对的，它们和参考系的运动有关，否定了牛顿的绝对空间的说法。 爱因斯坦对于狭义相对论无法引入万有引力定律而思考，感觉到狭义相对论还不够完善，他开始进一步思考，想要进一步解释狭义相对论无法解释的现象。其间，爱因斯坦借助黎曼几何等方面的知识，还有自己的突破性想法，创建了广义相对论，提出了扭曲的时空的说法。广义相对论告诉我们在引力物体的近旁，空间和时间要被扭曲。行星的轨道运动并不是由于什么引力的作用，而是由于这种时空的扭曲。引力就是扭曲时空的表现。牛顿的经典力学可以看成相对论的一个近似，牛顿经典力学只有在引力场很弱的情况下才适用，在地球的
引力场中，牛顿经典力学已经很精确了。但是，在中子星或黑洞附近还有宇宙演化的早期以及整个宇宙的演化过程，都必须用爱因斯坦的广义相对论，牛顿经典力学已经不再适用，而研究白矮星，用牛顿理论就足够了。但是也不能说，哪个对或错，只是适用条件不同而已。 恒星会经历一个演化的过程，恒星会经历红巨星，白矮星，中子星，黑洞的演化过程，不过，某些恒星不一定会经历整个过程，如太阳最终只会演化为白矮星，不会成为中子星和黑洞。黑洞是否有温度曾经饱受争议，霍金在最初也反对这一观点，不过，在后来经过思考，同意了贝根斯坦关于黑洞有温度的观点。利用霍金辐射可以测得黑洞的温度，其温度也只有10的负6次方而已。 霍金对于黑洞研究的主要贡献奇性定理（1970）、面积定理（1972）、霍金辐射（1974）、对信息疑难的探讨（1997~2004）.彭若斯与霍金一致认为物理时空一定有奇点（曲率发散的点），并且，奇点是时间开始或结束的地方，这样的观点也一度收到关注和讨论。霍金用微分几何证明了黑洞表面积的只能随时间增大，不能减少。存在公式：dA>=0,并做出推论：一个黑洞不能分裂成两个，但两个可以合成一个。霍金辐射被成为霍金最卓越的成就，而在最初的时候，霍金并没有想到这个方面，一位叫做贝肯斯坦的研究生提出黑洞有温度，但是，最初，霍金是反对他的这一说法的，不过，在后来，他再次反思时，想到了更多的东西，最终提出了霍金辐射。这使得人类对于黑洞的认识更近了一步。1972年2月霍金报告了，用弯曲时空量子场论证明了：黑洞有热辐射，黑洞的温度是真温度！面积确实是熵。
牛顿、爱因斯坦与玻尔间的对话 刘源俊 (东吴大学理学院物理学系,台湾台北 11102) (收稿日期:2008-06-06) 摘 要 本文尝试模仿伽里略对话录的形式,让牛顿、爱因斯坦与玻尔三位物理史上的巨人超越时空进行对话,藉以澄清物理的基础哲学.对话的主要内容环绕相对论、以太说、量子论等. 关键词 理;时空;绝对与相对;以太;二象性;哥本哈根诠释;物理实在 对话人 牛顿(Isaac Newton,英1642 1727) 爱因斯坦(A lbert Einstein,德1879 美1955) 玻尔(Niels Bo hr,丹麦1885 1962) 时间:2005年12月1日 地点:地球 开场白 玻:今年欣逢纪念爱因斯坦发表5篇重要物理论文100周年,国际物理学界定为 世界物理年 (Wor ld Year of Phy sics2005),获得热烈反应.特邀两位物理史上的巨人,一同公开讨论物理的基础(fo undations o f physics). 爱:至感荣幸! 牛:1987年那年适逢本人发表 自然哲学的数学原理 300周年,英国特出邮票纪念,剑桥大学由H aw king教授主办一纪念研讨会. 玻:诗人Pope有言: 天生牛顿,于是长夜得明. ( God said,Let New ton be!A nd all w as lig ht. )请牛顿先开始.因听众学力尚有不足,说理、用语请尽量浅显. 说 理 牛:天道宁简不浮赘(Natur e is pleased w ith simplicity,and affects not the pom p of superfluo us causes.);同果宜归于同因( to the same natural effects w e must,as far as possible, assig n the same causes.);经验推得普适德(T he qualities of bodies, w hich are fo und to belong to all bodies w ithin the reach of our ex periments, ar e to be esteem ed the univ ersal qualities of all bo dies w hatso ev er.);知归纳则近道矣(In ex perimental philoso phy w e are to loo k upo n pro positions inferred by g eneral induction fr om phenom ena as accurately or very nearly true, ) .以上简述本人的物理哲学. 时间是绝对的(A bsolute,tr ue,and mathematical time,of itself,and fr om its ow n natur e,flow s equably w ithout r elation to anything ex ternal.),空间也是绝对的(Absolute space,in its o wn nature,without relation to anything ex ternal,remains alw ays similar and im mov able.),运动则有绝对运动(absolute motion)与相对运动(relative m otio n)之别. 爱:你说绝对时间与绝对空间,是假说么? 牛:我不做假说的(I frame no hypotheses, and hypotheses,w hether metaphysical or physical,w hether of occult qualities or mechanical have no place in ex perimental philosophy.).我的陈述都由经验得来,这就是所谓归纳法.至于时间与空间的性质,其实不必多费唇舌,大家都很明白(I do no t define tim e,space, place and mo tion,as being w ell know n to all.). 作者简介 刘源俊,教授,东吴大学理学院物理学系,E-mail:ytliu@tmu https://www.doczj.com/doc/1912777851.html,.tw.
波尔互补论微胜爱氏因果论 李富明 年级：2009级；专业：自动化专业；班级：4班；学号：2220092963； 摘要：量子力学建立以后，对于量子力学的物理解释和哲学意义，一直存在着严重的分歧和激烈的争论。许多著名人物都卷入了这场争论。在这其中，以玻尔和爱因斯坦之间的争论最为引人注目。 爱因斯坦对微观现象和宏观现象之间的本质区别注意不够，把经典理论中他认为是最基本的东西绝对化，而玻尔把量子力学的表述形式及其几率诠释看成最后的和不可改变的东西。两人都有偏颇之处。总的来说，玻尔的态度和作法似乎更有说服力些。 关键词：爱因斯坦、波尔、因果论、互补论、量子力学论战 引言：玻尔与爱因斯坦的争论，索尔维会议（量子力学论战）。 量子力学产生以来，正确性以被大量实验验证。然而，量子力学存在一个重大问题没有解决：量子力学是否是完备的，波函数是否精确描写了单个体系的状态。 量子力学建立以后，对于量子力学的物理解释和哲学意义，一直存在着严重的分歧和激烈的争论。许多著名物理学家、哲学家、实验物理学家、数学家等都卷入了这场争论。争论之深刻、广泛，在科学史上是罕见的。在这其中，以玻尔和爱因斯坦之间的争论最为引人注目。 （一）、量子力学的哥本哈根学派互补原理的诠释 1921年玻尔在丹麦哥本哈根创建了理论物理研究所(1965年改名为玻尔研究所)。并很快成为当时国际上公认的物理研究中心。逐渐形成了以玻尔为核心、以哥本哈根的名字命名的学派。对量子力学的创立和发展做出了杰出贡献，代表人物有玻尔、海森堡、泡利和玻恩等。玻尔的“互补原理”成了哥本哈根学派诠释量子力学的两大主要支柱之一。1927年后，逐渐为大多数物理学家所接受。因此被人们称为量子力学的“正统”解释。 互补原理：海森堡认为，测不准关系的存在，表明了位置和动量、时间和能量这些经典概念在微观领域的适用界限；玻尔则认为这一原理并不表明粒子语言和波动语言的不适用性，只是表明同时应用它们既是不可能的，但又必须同等应用它们才能对物理现象提供完备的描述。也就是说，微观粒子具有波粒二相性，正是用经典语言描述微观客体的结果，但经典理论中波和粒子这两种图象却不能同时存在，它们是相互排斥的，并且，无论是那一种图象都不能向我们提供微观客体的完整描述；只有把这两种图象结合起来、相互补充，才能提供微观客体的完整描述。这就是玻尔的互补原理。这种互补概念适用与整个物理学，甚至成为一种哲学原理。 （二）、爱因斯坦的观点 以爱因斯坦为首的另一部分物理学家，如薛定谔、德布罗意等对哥本哈根学派的观点提出了质疑。主要表现在两方面： 1、因果性还是几率波？早在1920年1月27日，爱因斯坦针对泡利反对连续区理论的观点表示了他自己对“完全的因果性”的信念。1924年4月爱因斯坦给玻恩夫妇的信中，他针对玻尔关于辐射的波动在本质上是几率波的假设而评论说：“玻尔关于辐射的意见是很有趣的。但是，我决不愿意被迫放弃严格的因果性，将对它进行更强有力的保卫。我觉得完全不能容忍这样的想法，即认为电子受到辐射的照射，不仅它的跳跃时刻，而且它的方向都由它自己的自由意志去选择。”
从爱因斯坦到霍金的宇宙公选课课后习题一．选择题 1、提出了浮力定律、杠杆原理、重心概念的人是谁？(50分) ?A．亚里士多德 ?B．阿基米德 ?C．欧几里得 2、提出惯性定律、相对性原理、自由落体定律的科学家是谁？(50分) ?A．牛顿 ?B．伽利略 ?C．哥白尼 3、下列不是热力学第一定律发现者的是？(50分) ?A．焦耳 ?B．赫姆霍兹 ?C．普朗克 4、克劳修斯、开尔文发现了什么，从而认为热永远都只能由热处转到冷处？(50分) ?A．热力学第一定律 ?B．热力学第二定律 ?C．热力学第三定律 5、迈克尔逊做迈克尔逊试验想要测量以太相对于地球的什么？(50分) ?A．移动速度 ?B．漂移速度 ?C．旋转速度 6、双生子佯谬的问题是谁提出来的？(50分)
?B．费兹杰惹 ?C．爱因斯坦 7、下列哪一项不属于1904年提出的原子模型？(50分) ?A．汤姆生的西瓜模型 ?B．长冈半太郎的土星模型 ?C．卢瑟福的太阳系模型 8、下列不属于卢瑟福的原子模型缺点的是？(50分) ?A．不能解释光谱线 ?B．不能解释原子构成 ?C．不能解释周期律 9、德布罗意构建了物质波的公式，他认为，既然波是粒子，那么物质粒子应当也是波，这就是？(50分) ?A．水波 ?B．光波 ?C．德布罗意波 10、1930年，普朗克的研究生玻特用阿法粒子，轰击那种铍元素以后，发现有一种看不见的射线，这种射线穿透能力比X射线还强，这种射线是？(50分) ?A．伽马射线 ?B．伦琴射线 ?C．中子 11、在原子核裂变研究中，约里奥夫妇用中子轰击铀，得到了什么？(50分) ?A．镭和铯 ?B．镧和钡
超越牛顿和爱因斯坦 就目前人类在物理学方面的精英牛顿和爱因斯坦以及目前物理学（所有其他学科）的理论，要超越他们也就是一句话的事情，如果多说几句或者几十句话，将会超越牛顿、爱因斯坦以及物理学（所有其它学科）方面的理论很多倍； 爱因斯坦的相对论到现在已经有100多年了，相对论的核心是质能公式E=mcc；100多年来没有人能突破或者超越爱因斯坦的质能公式E=mcc；我说；任何理论的不能被超越都只是暂时的、相对的而不是绝对的，随着时间的拉长，任何理论都是可以被超越的，下面的理论将超越牛顿经典力学的理论及爱因斯坦的质能公式E=mcc很多倍；要超越物理学方面的精英牛顿和爱因斯坦以及目前物理学（其它学科）方面的理论，我们就要找到超越他们的方法；打一个简单的比喻；在中国的古代，要把边界的信息传递到几千里之外皇上的手里，有两种方法，一种方法是每隔一段距离修建一个驿站，从边界到皇宫之间有无数的驿站，最快的传递速度是800里快递，就是这样800里的快递要把信息传递到皇上的手里，也需要几天的时间；另一种方法是在不同的高山上修建很多的烽火台，用点燃狼烟的方法传递，这样的传递方法也是需要很长的时间；这两种传递信息的方法，在古代是比较先进的；可是；这种在古代先进的传递信息的方法能和我们今天的电话、电报、手机传递信息的速度相比较吗？简直就不可同日而语，今天；我们任何一个人都可以用手机和另一个人轻松的完成几千里外的通话、视频，而且是瞬间完成；这在古代人是无法完成的；
是什么原因造成了以上的差别呢？有人会说是科学理论、制造技术造成了这样的差别，没错；回答完全正确；但我这里要用中国的一个成语来回答；“工欲善其事、必先利其器”，要很好地的完成一件事情，必须要有利器，简单的理解利器就是工具；所以；利器（工具）的先进与否直接决定了你完成一件事情的质量、难易程度和轻松程度，甚至严重到了没有先进的利器（工具）有些事情就无法完成的程度，可见利器（工具）的重要性。 同理；我们要研究、探索宇宙，有了先进的理论，利器（工具）也是非常重要的，不可缺少的，人类现在的数学、物理学等等科学理论都是在坐标上进行计算的，现在的笛卡尔坐标、极坐标、球形坐标已经不能满足人类对宇宙研究、探索的需要了；所以；我们要对坐标进行扩展；一个简单的例子就是人类到目前为止都无法突破爱因斯坦的相对论，这就说明了在现有的坐标上已经很难再有所突破了；但是；如果我们转换一下思路，寻找一种利器（工具），我们就可以很轻松的、愉快地超越牛顿、爱因斯坦以及目前物理学（所有其它学科）方面的所有理论；就如同我们可以很轻松的用手机完成和几千里外的人交换信息一样的简单，而且是瞬间完成。 “易经”是大道之源之一（之二之三另行论述）；甚至可以预测不是预测而是肯定人类发现的所有学科和还没有发现的学科都可以在“易经”及“易经”的扩展中寻找到其踪迹；例如；文学、哲学、思想、意识、神学、鬼学、宗教、预测、军事、谋略、阴谋、阳谋、数学、物理、化学等等都可以用“易经”进行解释；
从爱因斯坦到霍金的宇宙2019尔雅满分答案物理学的起源 1 Physics这个词最先是谁想出的?(B) A、柏拉图 B、亚里士多德 C、欧几里得 D、阿基米德 2颐和园宝云阁的“物含妙理总堪寻”是由康熙题词。(X) “物理”一词在中国 1 谁认为“格物致知”中的“格”意思是“变革”?(D) A、朱熹 B、王阳明 C、王艮 D、毛泽东 2王阳明强调人心,良知,冉伟革去外物,良知自存。(对) 物理学的诞生 1 谁首先指出物理学是一门“实验的科学”、“测量的科学”?(B) A、阿基米德 B、伽利略 C、牛顿
2阿基米德的重要发现是(BC)。 A、自由落体定律 B、浮力定律 C、杠杆原理 D、相对性原理 3下列哪些定律是伽利略首先确认的?(ACD) A、相对性原理 B、杠杆原理 C、自由落体定律 D、惯性定律 “1642年”在物理学上的意义 1 牛顿的主要成就是(AB)。 A、力学三定律 B、万有引力定律 C、光的波动说 D、能量守恒定律 2库伦从介质的弹性振动导出了电磁学的基本方程组。(对) 3麦克斯韦从介质的弹性振动导出了电磁学的基本方程组。(对) 热学的发展 1 热力学的哪一条定律说"不能从单一热源吸热做功,而对外界不产生影响"?(B) A、第一定律
C、第三定律 D、第零定律 2开尔文提出不能从单一热源吸热做工而不产生其他影响。对 明朗天空的两朵乌云 1 爱因斯坦提出下列理论中的哪一个,用以解释光电效应?(D) A、量子论 B、光子说 C、波动说 D、光量子论 2瑞利—金斯曲线在短波波段与实验曲线完全符合,在长波波段变得无穷大。X 并非神童的爱因斯坦 1 爱因斯坦在苏黎世工业大学上学期间,其物理教授是(A)。 A、韦伯 B、卢瑟福 C、玻尔 D、狄拉克 求职不顺的爱因斯坦 1爱因斯坦从苏黎世工业大学毕业后曾向著名的物理学家奥斯特瓦尔德求职。对爱因斯坦的丰收年 127岁那年,是爱因斯坦的丰收年,他做出了如下的创新工作(ABD)。 A、光量子说
从相对论到量子力学 ---浅谈爱因斯坦的研究 摘要： 二十世纪，相对论和量子力学是物理学界最伟大的成就。科学家的视野从牛顿的经典中离开，开始转向更为广袤的天地———高速运动和微观粒子的世界。 爱因斯坦是相对论的创立者，是量子力学的催生者之一。毫无疑问，他是伟大的。 但伟人并不意味着完美。 爱因斯坦始终排斥着玻尔的量子系统的概率论。他说，“上帝不掷骰子。” 但实验是铁证。 玻尔说：“我们不能告诉上帝，该做什么。” 霍金评论道，“上帝不仅掷骰子，而且他总是把骰子扔到我们看不到的地方！” 从相对论到统一场理论，爱因斯坦试图用数学统一整个物理。但是，上帝掷了骰子，他还是失败了。 关键词：相对论，量子力学，爱因斯坦，场理论。 引言：作为二十世纪最伟大的物理学家，爱因斯坦以其天才的头脑，提出了相对论。但，作为二十世纪的另一座里程碑——量子力学，爱因斯坦却没有留下过多的贡献。而倾尽毕生之力的场理论，成为了爱因斯坦的遗憾。 是什么原因造成了这样的状况呢？为什么已经登上巅峰的爱因斯坦终究没能攻下另一座堡垒？ 正文：一、爱因斯坦是如何创立相对论的 1、伯尔尼的辉煌记录
1905年，在不到8个星期内，四篇划时代的论文被寄到《物理学杂志》。 这四篇论文分别是《论动体的电动力学》、《关于光的产生和转化的一个启发性的观点》、《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》和《物体的惯性同她所含的能量有关吗？》。相对应的内容是著名的狭义相对论、量子学论文、布朗运动的理论解释和质能转换定律。 就是在远离科学中心的伯尔尼，身为无名小卒的爱因斯坦发表了彻底改变现代物理学和宇宙学的四篇论文，他的1905年的奇迹年（annus mirabilis）总是被庆祝，他如泉水般喷涌的天才引发了令人惊愕的敬意。 2、天才的思考 空间和时间的概念在狭义相对论中扮演着重要的角色，也是最大的突破。因为在牛顿的绝对时空观里，空间和时间是具有绝对的意义的，并且相互独立。 1905年以前的很长一段时间内，爱因斯坦一直思考着一个很困难的问题：麦克斯韦的方程组是正确的，光速是不变的。但光速的不变性又与经典力学的速度相加规则相矛盾。在和朋友的一次谈话之后，这个问题解开了：时间和信号速度之间有着不可分割的联系。 从某个角度来讲，狭义相对论几乎是直接从麦克斯韦的电磁场理论地出来的。麦克斯韦的电磁理论具有一种不对称性。而他认为这种不对称性是值得怀疑的，因为它破坏了物理学中的统一和内在的和谐。而不对称性起源于其理论中少不了的“绝对静止”的以太。方程组推出光速是恒定的，但这是对哪个参考系成立的呢？包括洛伦兹在内的一些物理学家明确承认绝对静止的“以太”的存在。可是所有的以太漂移实验都失败了，经典物理学走入了死胡同。 但爱因斯坦认为，绝对静止的以太是一个错误的概念，这明显破坏了对称性和统一性。爱因斯坦以其惊人的想象力，抛弃了经典力学的速度合成法，肯定了同时性在不同惯性参考系中是相对的，提出了空间和时间的相对性和统一性。不变的不是时间和空间，而是光速。 绝对静止是人类的假想，并不足以成为一个客观规律。自然界的存在和发展并不以人的意志为转移。他认为，好的物理规律是恒定不变的，如果事实无法与方程结合，那么努力让它们统一。用一组方程，用最简洁的表达，阐述真理。 不得不说，爱因斯坦是当之无愧的天才。身体活在低速运动的世界，思想已
从爱因斯坦到霍金的宇宙期末考试题及答案 1“吾爱吾师，吾更爱真理”这句话是谁说的？（） A、苏格拉底 B、柏拉图 C、亚里士多德 D、色诺芬 正确答案： C 2 下列人物中最早使用“物理学”这个词的是谁？（） A、牛顿 B、伽利略 C、爱因斯坦 D、亚里斯多德 正确答案： D 3 “给我一个支点，我就可以耗动地球”这句话是谁说的？（） A、欧几里得 B、阿基米德 C、亚里士多德 D、伽利略 正确答案： B
4 “格物穷理”是由谁提出来的？（） A、张载 B、朱熹 C、陆九渊 D、王阳明 正确答案： B 5 相对论是关于（）的基本理论，分为狭义相对论和广义相对论。 A、时空和引力 B、时空和重力 C、时间和空间 D、引力和重力 正确答案： A 欧洲奴隶社会比中国时间长，中国封建社会比西方时间长。 正确答案：√ 7 阿基米德是欧几里得的学生的学生。 正确答案：√ 8 西方在中世纪有很多创造。 正确答案：×
伽利略与经典物理的诞生 1 以下不属于伽利略的成就的是（） A、重述惯性定律 B、发现万有引力 C、阐述相对性原理 D、自由落体定律 正确答案： B 2 “地恒动而人不知，譬如闭舟而行，不觉舟之运也”体现了什么物理学原理？（） A、相对性原理 B、惯性原理 C、浮力定理 D、杠杆原理 正确答案： A 3 哪位古希腊哲学家认为万物都是由原子构成的 A、亚里士多德 B、毕达哥拉斯 C、色诺芬 D、德谟克利特
正确答案： D 4 惯性定律认为物体在不受任何外力的作用下，会保持下列哪种运动状态？（） A、匀速曲线 B、加速直线 C、匀速直线 D、加速曲线 正确答案： C 5 《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》与《天体运行论》都是伽利略的著作正确答案：× 伽利略是奥地利物理学家，近代实验科学的先驱者。（） 正确答案：× 7 伽利略的逝世和牛顿的出生都是在1642年。（） 正确答案：√ 8 伽利略认为斜面上的运动是冲淡了的自由落体运动。（） 正确答案：√ 经典物理的三大支柱：经典力学、经典电动力学、经典热力学和统计力学
1949年是爱因斯坦七十诞辰之年。这一年，美国出版界组织了一些哲学家和物理学家撰写庆贺爱因斯坦七十寿辰的论文。玻尔也被激参加撰写。玻尔写的论文显得非常奇特，几乎令人感到与"庆贺"极不协调。他在论文中阐述了他和爱因斯坦之间的争论，并证明爱因斯坦每次提出的思想实验都是错误的。当然，玻尔仍然象历来所强调的一样，再次指出爱因斯坦提的问题是极卓越和极宝贵的，它们对量子力学的迅速发展起了极重大的作用。论文集最后一篇文章是爱因斯坦的致答文。在答文中，爱因斯坦仍然坚持自己一贯的观点，并对玻尔的观点又一次进行批驳。这种庆贺文集，在世界上大约是绝无仅有的吧！不过，在文章的末尾、爱因斯坦总算说了几句客气话："我……感到……有点尖锐。不过，下面的说法可作为我的辩解：人们只会同他的兄弟或者亲密的朋友发生真正的争吵；至于别人，那就不会争吵的。" 看来，爱因斯坦和玻尔这两位科学巨擘之间的争论，一定是异乎寻常的激烈，不然的话是决不会在祝寿时都不放过。那么，他们是为什么事情争论呢？结果又是谁是谁非呢？由于牵涉到很古老但又很难回答的哲学问题，所以下面的简略回顾，多半只论及比较具体的科学内容，至于其中隐含的哲学内容，则只能浅涉一点点。 爱因斯坦与玻尔的争论，是物理学史上持续时间最长、争论最激烈和最富有哲学意义的争论之一。他们间的争论开始于1920年4月，这次争论的具体内容在本书有关玻尔那一节曾有过描述。玻尔虽然在争论中因企图放弃能量守恒的普适性而被证明是错误的一方，但玻尔强调要同经典物理观念作彻底决裂的说法，后来被证明是很正确的。 此后，在玻尔身边集结了一批极有才华而又具有极强批判能力的年青人，他们在玻尔的领导下，使量子力学取得了长足的进展。1926年6月，德国物理学家玻恩提出了波函数的统计解释。这一解释的主要精神是说由量子力学波动方程求解，只能得到运动过程一个确定的几率，而不能再象牛顿力学那样给出确定的值。但自从牛顿以来，人们一直习惯于牛顿的理论，这种理论告诉我们，只要知道了粒子在某一时刻的位置和速度，并给出作用于该粒子的力，则根据牛顿第二定律所给出的方程求解，我们就可以精确知道粒子以后任何时刻的位置和速度。例如我们可以精确算出哈雷慧星于85年11月8日将在我国广大地区上空出现，也可以算出几十个世纪以后地球、月亮和太阳之间的精确位置等等。而现在玻恩宣布，我们对基本粒子的了解与经典物理不同，我们只能知道某个粒子出现在某处的可能性或者是三分之一，或者是二分之一。 玻恩的解释还没被大多数物理学家接受，1927年初，德国另一位年轻的物理学家海森堡又提出著名的"测不准原理"。这一原理是说人们不可能同时准确地测定微观粒子的位置和速度，也不能同时准确地测定其能量和时间，如果位置（或能量）测得越精确，则速度（或时间）就测得越不精确。这和牛顿力学又是大相径庭，在牛顿力学里人们是可以同时准确地测定位置和速度、能量和时间的。 微观粒子的这些极为奇异的特性，引起了物理界的激烈的争论。1927年9月，在意大利迷人的科摩湖畔召开了纪念伏打逝世一百周年大会，玻尔参加了这次国际物理学会议。会议上，玻尔以《量子公设和原子论的最新发展》为题作了讲演。玻尔指出微观粒子现象的任何观测，都必然使得粒子和测量仪器间存在"原则上不可控制的相互作用"，因而我们不可能使微观粒子的波动性和粒子性在同一实验中表现出来，因而必然得出测不准关系。这样，粒子性和波动性，位置和速度，以及能量和时间这些概念是互相排斥的，但在描述同一微观现象时，这些互斥的概念又是互相补充，缺一不可的。而且，只有它们互相补充，我们才能够得到隐藏在实验后面的完备的描述。这就是被哥本哈根学派推崇备至的"互补原理"。依照这一原理，玻尔指出："通常意义下的因果性问题不复存在了"。 虽然玻尔小心翼翼地说，相对论改变了空间和时间的观念，现在量子论将改变传统的因果概念；相对论指出同时性的确定离不开参考系的选择，现在量子论则指出在微观领域里不能忽视仪器对微观客体的作用，所以，"在这儿，我们发现自己正同爱因斯坦走着相同的道路"，但玻尔的讲演，仍然使大多数与会者震惊、困扰、愤怒。有一些人极力反对玻尔的理论，另一些人则不习惯、不喜欢玻尔的解释方式。
第六单元第4-5课牛顿和爱因斯坦 【学习目标】 1.了解牛顿、爱因斯坦的成长历程，简述他们的主要科学成就。 2.感受牛顿严谨的科学态度与勤奋的探索精神。理解爱因斯坦的科学成就对科学和人类社会发展的巨大贡献。 【自主学习】 牛顿 一、早期科学发明与创造 1．童年时代：1642年牛顿出生于英国北部一个小村庄，他从小就爱思考，善于观察生活，观察生活中人们的劳动，再根据人们的需要进行一些和。 2．中学时代：他已开始进行与。成绩优异，考入剑桥大学。3．大学时代：牛顿在剑桥大学期间用大量时间自学等人的数学著作，这些著作将牛顿引导到当时数学的最前沿----- 方面。大学毕业前，他就提出了数学上有名的定理以及的初步算法。这些都为牛顿后来在数学领域做出贡献奠定了坚实的基础。 4．黄金时代：1665—1666年，牛顿在家乡居住的两年，是牛顿科学生涯中的黄金岁月，他在、、等领域的研究都取得了重要进展。牛顿在研究了等人的实验结果后，自己制作了一架望远镜，对太阳光进行实验，证明日光即白光由组成，还进一步说明了物体颜色的。牛顿于1668年设计并制作了世界上第一架望远镜，用它考察了行星运动，分析现象，预言地球不是。 1672年，牛顿在提交给英国皇家学会的论文《》中，提出了光的本质是的见解。这在以后的两个世纪中与波兰物理学家惠更斯的“” 构成了关于光的两大基本理论。 二、发现万有引力定律 1．还在大学里，牛顿就已经了解了、和等人在天文学方面的研究成果。但他有新的思考，经过反复思考与实验后，他得出结论：宇宙中一切物体之间，都存在着一种相互吸引的作用，这种相互吸引的作用力，就是。 2．1687年，科学巨著《》出版，在这部著作中，他确定了解决万有引力问题的。此外书中还解释了、地球圆扁形状。是一本重要的力学全书。它用表达方式，把伽利略和开普勒等人提出的零散的理论加以科学整理，从而构成一个完整的力学理论体系。在那以后，牛顿力学就成为。居于统治地位200多年，直到爱因斯坦的提出以及力学的建立才打破了这种权威。 三、勤奋的探索与科学的研究方法 1．牛顿说自己并没有什么特别的方法，只不过对一件事能够用很长时间加以考虑。 2．除了勤奋的探索精神外，牛顿将作为得出科学概念的主要途径。这是近代的科学研究方法，牛顿是第一个充分充分使用这种方法的人。 3．后人将牛顿的研究方法总结为“”法。 爱因斯坦 一、提出狭义相对论 1．1879年，爱因斯坦出生于德国一个犹太血统家庭中。儿时的他很少说话，十分，对自然界的许多现象，总要寻根问底。
关于爱因斯坦一生的20个问题
关于爱因斯坦一生的20个问题 据国外媒体报道，1955年4月18日，理论物理学家、相对论创立者阿尔伯特-爱因斯坦逝世，享年76岁。 1915年，爱因斯坦广义相对论的终审稿出版，这是继狭义相对论之后，近代科学的又一个重大成就。 1921年，爱因斯坦因其1905年发表的论文"光电效应"，即狭义相对论而获得诺贝尔物理奖。他的相对论理论是历史上最重要的科学著作之一。 对于这位伟人，我们究竟知道多少。以下是国外媒体归纳的你该知道的有关爱因斯坦的二十件事。 1 童年的爱因斯坦学习迟钝？ 小的时候，爱因斯坦学说话很慢。事实上，爱
因斯坦把所有的句子都要在脑子里过一遍，然后觉得没问题了才说出来。有记载显示，爱因斯坦直到九岁之后才不继续这么做。因此，爱因斯坦的父母常常觉得自己的孩子智力有问题，甚至还为此咨询过医生。 他还对抗权威，导致一位中小学校长将他开除。他取笑历史，说他从来不需要知道这么多。但这些特点让他成了天才。大多数成人都认为，他对权威的过度轻蔑让他怀疑常规的至理名言。 他说话慢让他对普通事情特好奇，比如时空。他的父亲在他5岁时给了他一个罗盘，以至于让他在晚年时还苦苦思索磁场的自然属性。他更喜欢想图像而不是文字。 2 爱因斯坦学习不行？ 一些研究人员声称发现了爱因斯坦童年时表现出轻微的孤独症症状，也叫艾斯伯格症候。剑桥大学孤独症研究中心的主任西蒙-巴伦-柯洪（Simon Baron-Cohen）就是其中之一。
他在文章中声称，孤独症患者通常"有着很强的系统思维能力，但是情感比较冷淡"，这也可以解释为什么这种类型的人在数学、音乐或者绘画等学科中的系统思维能力突出。 但是这看起来并不可信。爱因斯坦十几岁的时候就有很亲密的朋友，他们之间感情很好，爱因斯坦同样热衷参与大学组织的讨论，有很好的言辞交流，总之对待朋友很热情友爱。 3 爱因斯坦的数学不及格？ 一个广为流传的说法是，爱因斯坦学生时代数学很差，经常不及格。这个说法出现在各种各样的用于激励学习不好的学生的书籍和网站。它通常这样开头，"大家都知道"。如果在Google搜索"爱因斯坦数学很差"的关键词可以得到超过50万的条目。这个说法甚至出现在一个著名的报纸专栏——Ripley 的"信不信由你"。 是的，爱因斯坦童年确实有很多（对传统教育）