1. 试由一维随机行走理论推导表面原子扩散的爱因斯坦公式。
答：一维随机行走理论：被吸附的表面原子扩散的形式为布朗运动（方向随机，各向同性）。
设每次跳跃的距离为d ，温度为T ，在一段时间下扩散净距离为x 。 因为布朗运动的方向随机，因此得到的x 是具有统计意义的值，并且由于各向同性，因此
但
设一段时间t 后，分子跳跃的次数为n （n=ft ，f 为跳跃频率），则 2212)(n d d d x +++=
j i n d d d d d 222221∑++++=
2nd =
2ftd =
扩散系数的定义：设表面距离为x 的两个区域内，分子浓度分别为C 和x dx
dC C ?+
，则单位时间，表面单位距离上扩散与逆向扩散的分子数分别为-xC/2t 和)(21x dx dC C x t ?+?。因为定义为一维扩散，所以方向数为2。相加得dx dC t x N ?=22。定义扩散系数t
x D 22=， 则可得爱因斯坦关系式Dt x 22=。与最初的公式对比可发现，若要使扩散系数为常数，则联立可得2
2fd D =。
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。”
《爱因斯坦与艺术世界》自测题 一、选择训练 1．下列加点字注音全都正确的一项是( ) A．纯粹（ì）领域（lù）清晰（xī）思索（ǒ） B．气氛（fèn）支撑（ē）憾事（hàn）朗诵（sò） C．触及（ù）遐想（ā）朦胧（mé）心弦（án） D．倘若（tǎ）洞察（á）发掘（é）造诣（yì） 2．下列各组没有错别字的一组是( ) A．执著安逸享乐纶理 B．贯注魅力逻辑神蕴 C．拓展深邃阐明梵高 D．怆然推祟酷爱聆听 3．下列各句中，加点成语使用恰当的一句是( ) A．他在影视界有较高的知名度，在社会上也为广大观众所熟悉，堪称炙手可热。 B．参观的人们，在展览厅门前排起了长龙，但一批人进去后约五分钟，后一批人才被允许接踵而至。 C．如果爱因斯坦对艺术的美无动于衷，人们有充分理由可以怀疑他心中是否能树立起科学（真理）的美学标准。 D．战士们正趴在堑壕沿上，紧握钢枪，虎视眈眈地望着敌营。 4．在下面句子中的空白处填上恰当的词语，正确的一组是( ) 平常我们谈论较多的只是作为科学家的爱因斯坦，对艺术家和哲学家的爱因斯坦则较少提到，是对爱因斯坦与艺术的关系，几乎根本就没有触及、发掘。这对美学界、科学界和教育界认识爱因斯坦，是一大憾事。 A．而尤其不论都B．而且尤其即使也 C．而但是无论都D．而且但是即使也 5．下列句子没有语病的一项是( ) A．在专业研究、实验方面有优势的单位，有派出讲学人员、接受访问学者、举办训练班以及对其他协作单位提供帮助的义务。 B．我们能不能培养出跨世纪人才，是关系到我们党和国家前途命运的大事，也是教育工作的根本任务。 C．大家对护林员揭发林业局带头偷运木料的问题，普遍感到非常气愤。 D．有关部门对极少数不尊重环卫工人劳动、无理取闹、甚至殴打侮辱环卫工人的事件，及时进行了批评教育和严肃处理。 6．下列句子没有使用比喻修辞的一项是( ) A．在音乐艺术中，他们同样能奏出扣人心弦的乐曲。 B．在他的心目中，艺术和科学之所以具有永久的魅力，并不是因为它们是两个闪闪发光、可以放在口袋里永远占有的金币，而是两个无限的、永远也没有终点的世界。 C．从此以后，科学、艺术和哲学作为一个整体便成了支撑他一生的三大支柱，成了他的血和肉。 D．在古典音乐的气氛中，人类精神最美丽的花朵之一──理论物理学的思路，如处于春日阳光和雨露之中。 二、填空训练 1．爱因斯坦，物理学家，生于国，是人类历史上最伟大的科学家之一；相对论的创立者，1921年获，世界公认的20世纪最杰出的科学家之一。 2．《爱因斯坦与艺术世界》是一篇、、的文章。通过探讨爱因斯坦与艺术世界的关系，揭示科学与艺术的与，指出造就一个杰出的科学家需要广阔而深邃的文化背景。 3．爱因斯坦最推崇西方古典音乐，对、和的作品，他尤其酷爱。
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/963876040.html,.tw.
《爱因斯坦与艺术世界》练习题答案 1.文章从爱因斯坦回顾往事时的一句话写起，有什么好处？ 2、爱因斯坦高度评价作为艺术家的巴赫和陀斯妥耶夫斯基的原因是什么？ 3、爱因斯坦认为科学和艺术是相通的，其理由是什么？ 4、支撑爱因斯坦一生的三大支柱是什么？由此你受到怎样的启发？ 5、从最后一句话中，你体会到了什么道理？ 6、爱因斯坦与艺术的密切关系表现在哪些地方？ 7、谈谈你对下面四句话的理解。 （1）只有科学的美，没有艺术的美，是残缺的；反之亦然。 （2）科学和艺术是相互补充的。前者能满足我们的理性追求，后者能满足我们感情的渴望。 9.爱因斯坦的认识和做法对我们有什么启发？ 10、. 本文阐述了作者怎样的观点? 参考答案 1、爱因斯坦的话回顾了自己从小爱好音乐的事情，这与文章论述的内容紧密相关，这样写直接给读者造成一种印象：作为物理学家的爱因斯坦原来还十分热爱音乐艺术。为下文的论述打下基础，作了铺垫。 2、艺术家所创作的艺术作品能提高人们的精神境界，因而大艺术家在这方面的作用往往要超过科学家。（意思对即可） 3、①（从认识上说）二者都是没有终点的世界，都需要不断追求；②（从创造上说）二者都是以丰富的想象力为心理背景的。（意思对即可） 4、三大支柱是：科学、艺术、哲学。一个人要在科学上取得重大成就，必须有多方面的知识和技能。 5、提示：一是文中读到了什么，作者向告诉我们什么；二是给你什么启示，要联系自己和社会。这篇课文的主旨是对人文精神的一种呼唤。在市场经济迅猛发展的今天，人文精神正在滑坡，时代需要科学，同样需要人文，需要二者的统一。可以这么说，古往今来任何一位大学者都是科学精神和人文精神二者的高度统一。这篇课文的主旨显然是对人文精神的一种呼唤。 6、他推崇西方古典音乐，达到了如醉如痴的热爱程度。他在研究物理学时每天都拉小提琴。他还能弹一手好钢琴。曾与普朗克合奏。他还推崇文学，文学在他心中占有重要地位。 7、（1）这句话强调了科学与艺术的统一。告诉我们，不论缺少其中的哪一方面，美都是不完全的，都是残缺的。（2）这句话突出了科学与艺术的互补性。对于一个健全的人来说，理性的追求与感情的渴望都是必需的，那么科学与艺术正好从这两个方面给我们提供了满足的途径。 9.启发人们，要正确对待科学学习和艺术学习，尽量将二者结合起来。对于没有定向的中学生来说，既要学好数理化等理科课程，也要学好语文、外语、历史、地理等文科课程，绝不应存有偏科现象。 10、. 本文作者赵鑫珊从自身经历和学习经历出发，高屋建瓴地看待科学、艺术、哲学三者的关系。他以物理学家爱因斯坦与艺术的密切关系为例证，说明科学与艺术是人类智慧的两
5.3 载流子的扩散运动与爱因斯 坦关系式
n 适当波长的光照射样品的一侧，引起非平衡载流子由表面向内部扩散。 n 扩散运动是非平衡载流子的主要运动形式之一。 均匀掺杂的半导体，处于热平衡状态时，不产生扩散运动。
1. 一维平面扩散 空穴扩散系数，表示在单位浓度梯度下，单位时间内通过 单位面积的空穴数目； 反映了非平衡少子扩散能力的强弱； 负号表示扩散由高浓度向低浓度方向进行。 ()()p p d p x S x D dx ?=-扩散流密度空穴扩散流密度： 扩散定律 ——单位时间由于扩散通过垂 直于x 轴单位面积的载流子数。 （1）稳态扩散方程
()()p p τx Δp dx x Δp d D =2 2 空穴的积累率等于复合率： 积累率复合率 稳态扩散方程 在恒定光照下，非平衡载流子的分布不随时间变化，形成稳定分布，这种情况称为稳定扩散。()() ()() 2 p p p p 2 Δx S x S x Δx dS x d Δp x lim D Δx dx dx →-+=- =空穴的积累率为：
p p p τD L =（2）稳态扩散方程的解 ，系数A 和B 要根据边界条件确定。 ()p p L x L x Be Ae x Δp +=-①样品足够厚 Δp (∞)→0 Δp (0)=(Δp )0边界条件： 解出： A=(Δp )0B =0
()()p L x e Δp x Δp -=0空穴扩散长度 非平衡载流子浓度浓度由降低到所经过的距离。()0p ?()e p 0 ?反映了非平衡载流子因扩散而深入样品的平均距离。空穴的扩散流密度： ()()() p p p p D d p x S x D p x dx L ??=-=具有速度的量纲 称为空穴的扩散速度 ()e p 0 ?p L
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
爱因斯坦与艺术世界译文/容士毅平常我们谈论较多的只是作为科学家的爱因斯坦，而对艺术家和哲学家的爱因斯坦则较少提到，尤其是对爱因斯坦与艺术的关系，几乎根本没有触及、发掘。这不论对美学界、科学界和教育界认识爱因斯坦，都是一大憾事。在所有的艺术中，爱因斯坦最推崇西方古典音乐，对巴赫、莫扎特和贝多芬的作品，他尤其酷爱。有一次，有人问他对巴赫有何见解，爱因斯坦则回答说，关于巴赫的作品和生平，我们只有聆听它、演奏它、敬他、爱他，而不要发什么议论！……最意味深长的动人的情景是，他常常同普朗克在一起演奏贝多芬的作品，弹钢琴者是量子论的创始人普朗克，演奏小提琴的，则是相对论的创始人爱因斯坦。量子论和相对论共同构成了本世纪物理学科的两大支柱。在科学上面他们共同描绘了物理学的一幅优美壮丽的图景，在音乐艺术中，他们同样能奏出扣人心弦的和声。在这两位理论物理学大师的心目中，科学的美和艺术的美是相通的，互补的，是精神世界最高最美的两个侧面。只有科学的美，没有艺术的美，是残缺的；反之亦然。除音乐外，爱因斯坦还推崇文学。他热爱莎士比亚、歌德、海涅、陀斯妥耶夫斯基和萧伯纳的作品。在青年时代，他常常同友人在一起朗诵海涅的《哈尔茨山游记》。大家知道，高斯是十八、十九世纪的德国伟大的数学家，可是在爱因斯坦的心目中，陀斯妥耶夫斯基比高斯更重要：“陀斯妥耶夫斯基给予我的东西比任何科学家给予我的都要多，比高斯还多！”这是因为他深深地懂得它们的伦理价值。爱因斯坦认为，文学艺术的最大价值就在于他们能够提高人们的精神境界。他确信：“个人的生命只有当它用来使一切有生命的东西都生活的更高尚、更优美时才有意义。”而大艺术家有这方面的作用往往要胜过科学。在他的心目中，艺术和科学之所以具有永久的魅力，并不是因为他们是两个闪闪发光、可以放在口袋里永远占有的金币，而是两个无限的、永远没有终点的世界。从事艺术、科学的最大乐趣不是占有，而是不断的追求。这些见解无疑充分表述了爱因斯坦同艺术之所以有密切关系的深厚根源。的确，科学和艺术是相互补充的。前者能满足我们的理性追求，后者能满足我们的感情渴望。在爱因斯坦看来，科学和艺术之所以值得追求，还因为它们体现了一种绝对的和谐的美。“三角形的三个高交于一点”，这一几何命题就具有高超的逻辑美，它在人们心中所激起的美感同贝多芬的《田园交响曲》在人们的心中所激起的美感是相通的，等价的。真正追求科学美的人，往往也会极力推崇艺术的美。正因为这样，爱因斯坦才经常把科学的伟大成就比做是“思想领域中最高的音乐神韵”，把美国著名实验物理学家迈克尔逊称之为“艺术家”。在爱因斯坦看来，科学和艺术之所以是相通的，还在于两者都要以丰富的想象力为心理背景。倘若没有诗人般的想象力，爱因斯坦怎能以惊人的洞察力阐明相对论的原理？他自己就一再强调：“想象力比知识更重要。”艺术的想像力，往往会刺激科学所必需的想像力。我想，这也是爱因斯坦左脚踏在科学世界，右脚踏在艺术世界的原因之一。音乐和文学诚然不会直接教你如何去解微分方程，但是却能拓展你的文化背景，丰富你的想象力，提高你的审美感和精神境界，从而有助于你成为爱因斯坦。（摘自《爱因斯坦——一位旷世奇才的一生》，有删节。）22．文章第三段叙述爱因斯坦同普朗克一起演奏的“最意味深长的动人的情景”，这里“意味深长”的实际意思是什么? ______________________________________________________________23．通读全文，谈谈你对下面两句话的理解。（1）真正追求科学美的人，往往也会极力推崇艺术的美。______________________________________________________________（2）“爱因斯坦左脚踏在科学世界，右脚踏在艺术世界。”______________________________________________________________[来源:学。科。网Z。X。X。K]24．爱因斯坦高度评价作为艺术家的巴赫和陀斯妥耶夫斯基的原因是什么?______________________________________________________________25．爱因斯坦认为科学和艺术是相通的，其理由是什么? _____________________________________________________________26．从文章的最后一句
（思考题）1. 使用爱因斯坦方程分析去游离过程中扩散和中和的关系。 答：若半导体中非平衡载流子浓度不均匀，同时又有外加电场的作用，载流子要同时做扩散和漂移运动，类似于去游离过程中带电质点进行扩散和中和运动，迁移率是反映载流子在电场作用下运动难易程度物理量，而扩散系数反映存在浓度梯度时载流子运动难易程度。 电子（空穴）扩散电流密度电子（空穴）漂移电流密度 平衡时，不存在宏观电流，因此电场的方向必然使反抗扩散电流，是平衡时电子的总电流和空穴的总电流分别为0。 Jn=Jn 漂+Jn 扩=0 Jp=Jp 漂+Jp 扩=0 从而得到： 求导得 ???????==q T k D q T k D n n p p μμ（非简并情况下）爱因斯坦关系式 虽然D ，μ的关系是针对平衡载流子推导出来的，但实验证明对非平衡载流子同样成立，因为刚激发的非平衡载流子虽具有和平衡时的载流子不同的速度和能量，但由于晶格的作用，在比寿命短的多的时间内就达到了平衡。 由以上分析可以得到： 1、该关系适合于平衡，非平衡非简并情况； 2、非均匀载流子浓度会引起扩散； 3、由于载流子的扩散会导致自建场； 4、有电场存在则能带发生变化； )exp()(00T k E E N x n F c c --= ?????==ξ μξμp P n n x qp J x qn J dx x dV T k q x n dx x dV T k q T k E x qV E N dx x dn c F c )()()(])(exp[)(00000=-+=
5、非简并情况下 q T K D D p p n n= = μ μ 载流子的迁移率μ是表征载流子在电场作用下加速运动快慢的一个物理量，等于单位电场作用下的漂移速度：μ=vd/E[cm2/V-s]，E为电场[V/cm]，vd为平均漂移速度[cm/s]。载流子迁移率的大小决定于在运动过程中遭受散射的情况：μ=qt/m，t是散射时间（等于散射几率的倒数，在简单情况下就是平均自由时间），m是有效质量，q为电子电荷。注意：由于载流子的平均漂移速度是定向运动，是一它总是小于混乱的热运动速度。（室温下载流子的热运动速度大约为107cm/s）。 浓度为n、迁移率为μ的电子，在电场E作用下，所产生的漂移电流密度为:j=nqμE，即漂移电流密度与载流子浓度成正比。因此，多数载流子对漂移电流的贡献是主要的。 载流子的扩散系数D是表征载流子在浓度梯度驱动下、从高浓度处往低浓度处扩散运动快慢的一个物理量，等于单位浓度梯度作用下的粒子流密度，单位为[cm2/s]。 扩散系数为D的电子，在浓度梯度为dn/dx的驱动下，所产生的扩散电流密度为:j=qD(dn/dx)，即扩散电流密度与载流子浓度梯度成正比，而与载流子浓度本身的大小无关。因此，即使是少数载流子，只要它具有较大的浓度梯度，则也可以尝试较大的电流。 Einstein关系: 因为载流子的迁移率和扩散系数都是表征载流子运动快慢的物理量，所以迁移率和扩散系数之间存在有正比的关系——Einstein关系。载流子按能量分布的规律不同，则将得到不同的Einstein关系。对于非简并半导体，载流子遵从Boltzmann分布，即可得到简单的Einstein 关系：D=(kT/q)μ；但是对于简并半导体，载流子遵从Fermi-Dirac分布，则将得到比较复杂的Einstein关系。 注意：载流子的扩散系数不同于杂质原子的扩散系数。在半导体工艺中杂质原子的扩散因为关系着晶格热缺陷的形成，故与温度的系数很大——指数函数关系。但是载流子的扩散完全是在浓度梯度驱动下、在热运动基础之上的一种定向运动（从高浓度处往低浓度处运动），当然与温度有关，不过与温度的关系较小；根据Einstein关系：D=(kT/q)μ，可见，载流子的扩散系数的温度关系在很大程度上决定于载流子迁移率的温度关系。在室温下、当声学波散射起主要作用时，μ随着温度的升高而作3/2式地下降，这时D则与温度有平方根的反比关系（即D∝1 /√T）。 载流子的扩散系数与掺杂浓度的关系也可按照与温度的关系来进行分析。即基本上也是决定于载流子迁移率的掺杂浓度关系。
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
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）
关于布朗运动的理论 爱因斯坦 1905年12月 在我的论文《热的分子［运动］论所要求的[静］液体中悬浮粒子的运动》发表后不久，（耶那的）西登托普夫（Siedentopf）告诉我：他和别的一些物理学家——首先是（里昂的）古伊（Gouy ）教授先生一一通过直接的观测而得到这样的信念，认为所谓布朗运动是由液体分子的不规则的热运动所引起的。不仅是布朗运动的性质，而且粒子所经历路程的数量级，也都完全符合这个理论的结果。我不想在这里把那些可供我使用的稀少的实验资料去同这个理论的结果进行比较，而把这种比较让给那些丛实验方面掌握这个问题的人去做。 下面的论文是要对我的上述论文中某些论点作些补充。对悬浮粒子是球形的这种最简单的特殊情况，我们在这里不仅要推导出悬浮粒子的平移运动，而且还要推导出它们的旋转运动。我们还要进一步指明，要使那篇论文中所给出的结果保持正确，观测时间最短能短到怎样程度。 要推导这些结果，我们在这里要用一种此较一般的方法，这部分地是为了要说明布朗运动同热的分子［运动］论的基础有怎样的关系，部分地是为了能够通过统一的研究展开平动公式和转动公式。因此，假设α是一个处于温度平衡的物理体系的一个可量度的参数，并且假定这个体系对于α的每一个（可能的）值都是处在所谓随遇平衡中。，
按照把热同别种能量在原则上区别开的古典热力学，α不能自动改变；按照热的分子〔运动］论，却不然。下面我们要研究，按照后一理论所发生的这种改变必须遵循怎么样的定律。然后我们必须把这些定律用于下列特殊情况：—— 1、 α是（不受重力的作用的）均匀液体中一个球形悬浮粒子的重心的 X 坐标。 2、α是确定一个球形粒子位置的旋转角，这个粒子是悬浮在液体中的，可绕直径转动。 §1、热力学平衡的一个情况 假设有一物理体系放在绝对温度为 T 的环境里，这个体系同周围环境有热交换，并且处干温度平衡状态中。这个体系因而也具有绝对温度T ，而且依据热的分子［运动］论，它可由状态变数p p n 1完全地确定下来。在所考查的这个特殊情况中，构成这一特殊体系的所有原子的坐标和速度分量可以被选来作为状态变数p p n 1。 对于状态变数p p n 1在偶然选定的一个时刻处于一个 n 重的 无限小区域（p p n d d 1）中的几率，下列方程成立—— （1） p p e n E RT N d d C dw 1-= 次处C 是一个常数，R 是气体方程的普适常数，N 是一个克分子中实际分子的数目，而E 是能量。假设α是这个体系的可以量度的参数，并且假设每一组值p p n 1都对应一个确定的α值，我们要用 αAd 来表示在偶然选定的一个时刻参数α的值处在α和ααd +之间的几率。于是
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。
为什么爱因斯坦反对《自然辨证法》 爱因斯坦对恩格斯的《自然辨证法》手稿阅读完毕后曾做出这样的评价：“爱德华·伯恩斯坦先生把恩格斯的一部关于自然科学内容的手稿交给我，托付我发表意见，看这部手稿是否应该付印。我的意见如下：要是这部手稿出自一位并非作为一个历史人物而引人注意的作者，那么我就不会建议把它付印，因为不论从当代物理学的观点来看，还是从物理学史方面来说，这部手稿的内容完全就是胡说八道、疯人之作。可是，我可以这样设想：如果考虑到这部著作对于阐明恩格斯的思想的意义是一个有趣的文献，那是可以勉强出版的。” 以上选自《爱因斯坦文集》第一卷，商务印书馆，１９７７年，第２０２页 为什么爱因斯坦这么激烈的反对《自然辨证法》呢?这和爱因斯坦相信“上帝不掷骰子”，反对量子力学有很大的关系。爱因斯坦虽然否定了牛顿力学的绝对时空观，却仍然坚持牛顿力学的机械决定论，认为物质的运动完全是确定的，必然性的，没有偶然性，不确定性。 量子力学是必然性和偶然性的辨证统一,量子力学告诉我们，宏观的必然性是大量微观的偶然性的总和，这就是量子力学的辨证法，必然性是大量偶然性的总和，必然性不能脱离偶然性。 恩格斯说：“力学(当时的牛顿力学)的出发点是惯性，而惯性是运动不灭的反面表现”。因为匀速直线运动没有变化，惯性运动是运动状态不变化的运动，相反,非惯性运动是运动状态变化的运动。 实际上任何物体都不可能作匀速直线运动,而是作不确定的量子运动,位置越确定,动量就越不确定，越是微观的尺度这种不确定的量子运动越激烈，到了10-33厘米的普朗克尺度（普朗克长度最小的长度单位，没有比普朗克长度更短的长度，任何物体的长度都是普朗克长度的整数倍），运动会变得极其激烈,不仅具有极其巨大的动量和能量,而且动量还具有极度的不确定性。 由于位置和动量这对物质固有的基本矛盾，物质不仅永远运动不能静止，而且运动状态也不断变化。这就是量子力学的辨证法。 爱因斯坦的相对论仍然是一经典理论，出发点仍然是牛顿力学的惯性。 爱因斯坦的出发点仍然是牛顿力学的惯性运动，他一直坚持牛顿力学的机械决定论，认为物质的运动完全是确定的，必然性的，没有偶然性，不确定性。一直反对量子力学的偶然性，不确定性，量子力学在他眼里是那样的疯狂，难怪他要说《自然辨证法》是“疯人之言”了。哲学与科学，同样都是对客观事物本质极其运动规律性的认识。科学是对具体事物的认识，而哲学则是对科学认识的再认识。因此哲学较之科学更具有前瞻性和一般性。水位不等促成水流-电位不等促成电流-温度不等促成热流等等，由此哲学总结出了矛盾是推动事物运动的基本规律。无数事实证明任何人的思维都不可能违背这一规律。这或许就是哲学的价值所在。 但是,哲学家的观点往往超前于当时的科学水平，德谟克利特提出原子论，恩格斯著《自然辨证法》，都超前于当时的科学水平，在当时是很难被人们理解的。德谟克利特在道尔顿之前就提出了原子论，恩格斯在爱因斯坦之前就开始质疑绝对时空,在玻尔之前就开始质疑机