在20世纪物理学的发展中，爱因斯坦和玻尔是两位最伟大的科学巨匠，他们都创造了现代物理学的辉煌，然而他们对现代物理学的基本问题却有着自己独特而深刻的见解，由此引起了长期的争论，成为两个最伟大的心灵之间的冲突。
两位科学巨匠争论的问题，主要不在于量子理论本身的内容与形式，而在于量子理论的解释方面，即关于作为量子理论基本特征的不连续性与统计性的说明方面。因此，争论主要发生在1927年哥本哈根学派系统地提出量子力学解释以后，但随着量子理论的不断成熟，两位科学巨匠思想上的差别也不断明显。下面我们将按照争论的不同阶段和特点，讲一讲有关的故事。
第一阶段（1927年以前）。量子力学逐步建立，量子力学的哥本哈根解释还没有提出，但对于量子理论中出现的、引人注目的不连续性与因果性问题，即涉及到是坚持还是放弃经典物理学的信条，爱因斯坦与玻尔的态度却有很大的不同，因而开始个别地、直接或间接地进行了争论。
爱因斯坦虽然提出了光的波粒二象性，但从根本上他不准备放弃连续性和严格因果性，因为这些正是相对论的基本特征。他还坚持相信对于原子过程能够给出连续的机制和直接的原因，而这种原因一旦被得到、被重复，现象即会无一例外地以决定论方式精确地出现。
而玻尔则认为，这一理想并不总被满足，由于观察操作引起的扰动不能任意小，我们只能谈论一种“单元事件体”。例如电子从激发态到基态的某一次跃迁，比这更细微的过程我们便无法认识到。因此，对于经典物理学的连续性和严格因果性必须放弃。
这场争论的开始可以追溯到1920年春天，当时玻尔和爱因斯坦这两位科学巨匠在柏林会晤。虽然玻尔十分赞赏爱因斯坦对相对论的贡献以及对普朗克定律的巧妙的推导，但是他难以接受爱因斯坦的光量子概念。因此在1920年4月他对柏林物理学会所作的关于《光谱理论的现状及其在不久的将来的发展的各种可能性》的讲演中，虽然这个题目同光子理论有密切关系，他却仅仅在一个地方提到“辐射量子”的观念，而且这还可能只是出于对也参加了这个报告会的爱因斯坦的尊重；玻尔立即补充道：“我将不在这里讨论‘光量子假设’在干涉现象上所带来的众所周知的困难了，而辐射的经典理论对于说明干涉现象却是这样合适。”
在玻尔看来，经典物理学和量子理论是不可调和的，虽然它们通过对应原理以渐近的方式联系着。而爱因斯坦则是一切物理现象应该有一个统一的因果理论的坚定信仰者。从他在1919年6月写给玻恩的一封信中，我们可以看出他心目中对玻尔的二分法是颇为反感的：“量子论给我的感觉同你的感觉非常相像。人们实在应当对它的成功感到羞愧，因为它是根据教会的信条‘不可让你的左手知道右手所做的事’而获得的。”
在没有会晤玻尔以前写给玻恩的另一封信中，爱因斯坦写道：“关于因果性的问题也使我很伤脑筋。光的量子吸收和发射是否有朝一日总可以在完全的因果性的意义下去理解呢，还是一定要留下一个统计性的尾巴？我必须承认，在这里我缺乏判决的勇气。无论如何，要放弃完全的因果性，我将是非常、非常难受的……”
1920年3月，爱因斯坦在给玻恩的信中又写道：“我在空暇时总是从相对论的观点来沉思量子论的问题。我认为理论并不见得非得要放弃连续性不可。但是，迄今我未能把我的宝贝想法具体化，这个想法就是用过分确定条件下的微分方程来理解量子的结构。”鉴于这
一段话，我们就不难理解，为什么爱因斯坦后来对薛定谔的波动力学是那样“热情”。
1923年，康普顿效应被发现后，玻尔同爱因斯坦的争论达到了头一次高潮。看来康普顿效应是绝对支持光的粒子说的，因此就要求玻尔一方相应采取断然的步骤。
为了回答这个挑战，玻尔在1924年同克拉默斯和斯莱脱一起写了著名的论文《辐射的量子理论》。这篇文章完全摈弃了爱因斯坦关于辐射的量子结构的观念，而是假设用抽象的几率波来说明实在的电磁波，从而进一步突出了不连续性与统计性的根本性质。
该年4月，爱因斯坦在致玻恩的信中写道：“玻尔关于辐射的意见使我很感兴趣。但是，在有比迄今为止更为有力得多的反对严格的因果性的证据之前，我不想轻易放弃严格的因果性。我不能容忍这样的想法：受到一束光照射的一个电子，会由它自己的自由意志来选择它想要跳开的时刻和方向。如果是那样，我宁可做个补鞋匠或者甚至赌馆里的一名佣人，都比当个物理学家强。不错，我要给量子以明确形式的尝试，一而再、再而三地失败了，但是，我还是不想长远地放弃希望。”
第二阶段（1927～1930年）。在玻尔提出对应原理和哥本哈根学派提出波函数的几率解释的基础上，1927年海森伯提出“测不准关系”。同年9月，玻尔在意大利科摩市召开的纪念伏打逝世100周年的国际物理会议上发表了题为《量子公设和原子理论的最近发展》的讲演，提出著名的“互补原理”，进一步引起了学术界的巨大震动。
互补原理认为“微粒和波的概念是互相补充的，同时又是互相矛盾的，它们是运动过程中互补图像。”玻尔特别指出，观察微观现象的特殊性，由于微观客体中最小作用量子h 要起重要作用，因此微观客体和测量仪器之间的相互作用是不能忽略的。这种相互作用在原则上是不可控制的，是量子现象不可分割的组成部分。这种不可控制的相互作用的数学表示就是测不准关系。由此决定了量子力学的规律只能是几率性的；为了描述微观客体，必须抛弃决定性的因果原理；而量子力学精确地描写了单个粒子体系状态，它是完备的。
一个月以后，在布鲁塞尔举行了第五届索尔维物理学会议。10月24日早晨，在一种满怀期望的心情中，全世界的物理学权威们济济一堂，来对新量子论的意义交换意见。科摩会议的大部分参加者出席了这次会议，此外参加者中引人注目地增加了爱因斯坦、埃伦费斯特和薛定谔。
玻尔在会上又一次阐述了他的互补原理，量子力学的哥本哈根解释为当时许多参加者所接受。但是它也受到来自各方面的批评，特别是爱因斯坦公开的批评。他在会上发言说：“我必须请大家原谅，因为我对量子力学并没有深入的研究。虽然如此，我还是愿意谈一些一般性的看法。”
爱因斯坦认为，波函数不是代表单个电子，而是代表分布在空间中的电子云。|ψ|2表示在被观察的那一部分空间有电子云的一个粒子存在的几率，而不是表示在所考虑时刻的那一瞬间一个特定的粒子存在于所给地方的几率。因此，量子力学只能给出相对来说是无限多个基元过程的集合的知识，而不能完备地描述某些单个过程。
会上进行的争论，在会后的交谈继续进行。会议参加者一般是在早餐以后就在旅馆中见面了，爱因斯坦就开始描述一个理想实验，那是他认为可以通过分析坐标和动量的测量来驳倒测不准关系。于是玻尔、海森伯等就分析这个理想实验，并在晚饭桌上由玻尔把分析的结果告诉爱因斯坦。这样，爱因斯坦又提出了另一个理想实验，但是在玻尔、海森伯这两位擅
长分析理想实验的专家面前，爱因斯坦非但没有驳倒测不准关系，反而被哥本哈根学派抓到了不少把柄。当然，爱因斯坦的挑战还是促使哥本哈根学派去深入地研究量子力学的测量问题。
1930年，第六届索尔维物理学会议又在布鲁塞尔举行。会议原定的主题是讨论“物质的磁性”。可是，会上围绕量子力学基础的讨论却成了主要内容。
在这次会议上，爱因斯坦提出了一个“光子箱”的理想实验，试图通过能量和时间可以同时精确测量，由此来驳倒能量与时间的测不准关系。
设有一个用弹簧秤挂在固定底座上的不透明的箱子，箱子的一个壁上开了一个小孔，小孔上装着一个用计时装置来控制其启闭的快门。通过挂在箱子下面的砝码和装在箱子侧面的指针，可以测定整个箱子的总重量。爱因斯坦设想，快门从时刻t1打开到时刻t2关闭，中间经历的时间△t=t2-t1很短，以至只有单独一个光子从箱子中放出。在t1之前和t2之后，都可以要多准确就多准确地测定箱子的重量，并从而根据质量和能量的关系式E=mc2来推出箱子的发射光子以前和以后的能量之差。另一方面，按照计时装置的读数也可以要多准确就多准确地确定光子的发射时刻及其到达远处屏幕上的时刻。这样，按照爱因斯坦的想法，关于能量和时间的测不准关系似乎是不能成立的了。
爱因斯坦的这种争论方式出乎玻尔的意外，以致使他大吃一惊。据目击者回忆，当时玻尔面色苍白，呆若木鸡。但是，在经过一个不眠之夜的紧张思考之后，他终于找出了问题的症结所在。他发现爱因斯坦在上述论证中，竟忘记他自己发明的效应：在引力场中，时钟会延缓。结果使爱因斯坦否定测不准关系的光子箱实验，反倒成了论证测不准关系的理想仪器。从此以后，爱因斯坦承认量子力学的内在体系是自洽的，但他仍坚持认为量子力学不是微观体系的、完备的、最终的描述。
第三阶段（1930年以后）。量子力学理论体系取得了更加完美的形式，但有关量子理论的完备性的争论仍继续进行着。1935年5月，爱因斯坦同两位年轻的美国物理学家波多耳斯基和罗森在美国《物理评论》47期发表了题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》的论文，在物理学界、哲学界引起了巨大的反响，玻尔则以同样的题目撰文回答。
爱因斯坦等在论文中提出了物理理论体系完备性的判据与著名的以三位作者姓的头一个字母简称的EPR悖论（这一悖论涉及到如何理解微观世界实在的问题），认真地论证了量子力学对物理实在描述的不完备性。
EPR在论文中，首先给物理实在与物理理论的完备性下了定义。如果一个物理理论对物理实在的描述是完备的，那么物理实在的每个要素都必须在其中有它的对应量，即完备性判据。当我们不对体系进行任何干扰，却能确定地预言某个物理量的值时，必定存在着一个物理实在的要素对应于这个物理量，即实在性判据。
EPR在推理过程中还默认了以下两个假设：（1）定域性假设；如果测量时两个体系不再相互作用，那么对第一个体系所能做的无论什么事，都不会使第二个体系发生任何实在的变化；（2）有效性假设：量子力学的统计预示（至少在本论证有关的范围内）已为经验所证实。接着，EPR介绍了物理实在的量子力学描述的一般特征后，认为量子力学不满足上述这些判据，所以是不完备的。
在论文的第二部分，EPR设计了一个理想实验来论证：假设有两个子系统Ⅰ和Ⅱ构成的复合系统，当t＜0时，它们是彼此分离的，状态为已知；在0＜t＜T时，它们接近而发生相互作用；在t＞T以后，它们又彼此分离并停止相互作用。一方面由量子力学可知，当子系统Ⅰ和Ⅱ分离后，据对子系统Ⅱ的动量（或位置）所作的测量，人们便可以在不对子系统Ⅰ进行干扰的情况下确定地预示子系统Ⅰ的动量（或位置）。因此，根据EPR的实在性判据和定域性假设，子系统Ⅰ的动量与位置均对应于物理实在的要素。另一方面，由于动量与位置是一对不对易的共轭变量，人们不可能对子系统Ⅱ的动量与位置同时进行测量，从而不可能对子系统Ⅰ的动量与位置同时作出预示。这样，我们就否定了上面二中择一的两个命题中的第二个命题，从而证明了其中第一个命题，即证明了量子力学并不为物理实在提供一个完备的描述。
玻尔认为，EPR所说“不对体系进行任何干扰”是不确切的。因为在测量过程中虽然没有对子系统Ⅰ施加力学干扰，但由于作用量子的不可分性，微观体系和测量仪器构成了一个不可分割的整体。测量安排是确定一个物理量的必要条件，而对微观体系未来行为所预示的可能类型正是由这些条件所决定的。
这样，玻尔提出的量子现象的整体性特征，引起了人们对EPR所默认的定域实在论的怀疑，意味着把世界看做在空间上分离的、独立存在的各部分组成的看法不一定普遍成立，从而促使量子力学的完备性问题得到了系统的研究。
1949年，为纪念爱因斯坦70大寿，玻尔写了题为《就原子物理学中的认识论问题和爱因斯坦进行的商榷》的论文，爱因斯坦则主要针对论文集《爱因斯坦：哲学家一科学家》中哥本哈根学派各篇论文的意见，写了《对批评的回答》一文作为反批评。这两篇论文，都带有某种总结性质，不过他们各自坚持自己的基本观点不变。
1955年4月18日爱因斯坦逝世以后，玻尔心里也没有忘记和爱因斯坦的论战。据记载，玻尔在逝世（1962年11月18日）前一天的傍晚，在他的工作室的黑板上所画的最后一个图，便是爱因斯坦的光子箱的草图。
对于这场持续了近40年的争论，特别是EPR悖论的争论，从基本观点来说，谁也没有说服谁。后来，有人想将上述EPR理想实验推进到真实实验，以此来证明孰是孰非。50年代，英国物理学家玻姆在EPR悖论启发下提出了隐参量的量子理论。60年代，又一位英国物理学家约翰?贝尔根据隐参量的量子理论从数学上推导出了一个关于远隔粒子量子关联的定量不等式——贝尔不等式。由于贝尔的工作，人们才有可能设计真实实验来检验EPR悖论的争论的谁是谁非。
从1972年至1982年间，物理学家共完成了12个实验，其中10个实验的结果违反贝尔不等式而与量子力学的预言一致。但是，人们如果引入非决定论的随机性，便可导出贝尔不等式。所以，上述实验只是说明了量子理论是超距关联、非定域的，而没有确定量子理论是决定论的还是非决定论的，也就是说微观世界因果律是否成立还没有盖棺论定，EPR悖论的争论还有待于人们进行更深入的研究。
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南京航空航天大学 课程名称：自然辩证法 论文题目：爱因斯坦的相对论及其哲学思想 学生姓名：陆想想 班级学号：SX1203225 学科名称：生物医学工程 2012年12月22日
爱因斯坦的相对论及其哲学思想 陆想想 （南京航空航天大学生物医学工程系，江苏省南京市 210016） 摘要：在物理学的发展史上，曾经出现电磁场理论与牛顿力学经典理论相矛盾的情况，众多物理学家坚持牛顿力学是权威，不可能有错，爱因斯坦则选择修改牛顿力学，最终导致相对论的产生。本文介绍了爱因斯坦创立狭义相对论的历史背景，阐述了相对论的历史意义，以及相对论所展现的哲学思想。 关键词：爱因斯坦；相对论；哲学； 0引言 19世纪下半期，麦克斯韦的电磁场理论(包括光波是电磁波的理论)在实验上得到了确认。当时，在物理学家的思想方法中，力学观点占有统治地位。因而一般认为电磁波(或光波)只有在介质中才能传播，并给传播电磁波（或光波）的介质取名为“以太”。但是以太的引入却使电磁场理论和相对性原 理之间出现了不可弥补的裂缝：力学相对性原理指出,所有的惯性系都是平权的；但是对引进了以太以后的电磁场理论来讲以太惯性系却是一个优越的 惯性系。如何解决相对性原理和电磁场理论之间存在的矛盾，物理学家们进行了积极的探索。 1相对论的创立 1.1物理学发展出现矛盾 1687年，牛顿的绝对时空与运动理论发表，牛顿力学以及伽利略变换统治了物理学两个多世纪。1864年，麦克斯韦建立了统一的电磁场理论——麦克斯韦方程组，由电磁场理论预言了电磁波的存在，并认为光波也是电磁波，提出了光的电磁学说，统一了电磁学和光学。1887年赫兹用实验证实了电磁波的存在，麦克斯韦电磁场理论取得了巨大成功。然而，电磁场的一些规律与牛顿力学理论相矛盾。此时，统治了两个多世纪的牛顿力学与伽利略变换遇到了困难。科学家们纷纷寻求解决困难的方法。 1.2拯救“以太”之路失败 大部分科学家认为，存在一种适用于力学但不适用于电动力学的相对性原理，在电动力学里存在着一个优越的惯性系，即“以太参考系”。相对于以太静止的参照系就是一种较之其它参照系具有 特殊优越性的“绝对参照系”，它对应着牛顿所讲的“绝对空间”。因此，为了拯救“以太”，科学家们进行了一系列探索研究。对双星现象、光行差现象的观察、分析以及斐索实验、迈克尔逊—莫雷实验，得到的结果是否定的，即以太参考系并不存在。 1.3爱因斯坦另辟蹊径 爱因斯坦则要通过修改牛顿力学，以一个既满足力学又满足电动力学的相对性原理来解决矛盾，这样一套理论就是狭义相对论。爱因斯坦在这个理论中，抛弃了以太，抛弃了绝对空间和绝对时间，从根本上改造了经典物理学，建立了一个新的物理学体系。爱因斯坦选择的是一条令其他物理学家望而生畏的道路。在19世纪末，几乎所有物理学家都认为，牛顿力学经受了几百年的考验，已成为全部物理学甚至是整个自然科学的基础，其正确是不容怀疑的。但是爱因斯坦恰恰就敢于把与旧时空观不相容的两个基本假设（相对性原理和光速不变原理）作为新理论的出发点，这充分表明爱因斯坦在科学探索中不迷信权威、敢于创新的精神。也可以说，爱因斯坦选择的是一条反传统的道路。 1.4狭义相对论的创立 1905年9月，爱因斯坦发表了《论动体的电动 力学》论文，标志着爱因斯坦创立了狭义相对论，使电磁场理论和经典力学得到了统一，开创了物理学的新纪元。 对牛顿力学成立的伽利略变换，在电磁学理论中不成立的原因，爱因斯坦认为是牛顿的绝对时间、绝对空间有问题。而且，爱因斯坦认为解决问题的关键是更改时间和同时性的定义。爱因斯坦明确地确定了时间和同时性的定义[1]。 爱因斯坦指出：“借助于某些（假想的）物理经验，对于静止在不同地方的各只钟，规定了什么叫做它们是同步的，从而显然也就获得了‘同时’和‘时间’的定义。一个事件的‘时间’，就是在这事件发生地点静止的一只钟同该事件同时的一
Albert Einstein ( /??lb?rt ?a?nsta?n/; German: [?alb?t ?a?n?ta?n] ( listen); 14 March 1879 – 18 April 1955) was a German-born theoretical physicist who developed the theory of general relativity, effecting a revolution in physics. For this achievement, Einstein is often regarded as the father of modern physics and one of the most prolific（多产的）intellects in human history.[2][3] While best known for his mass–energy equivalence formula E = mc2, he received the 1921 Nobel Prize in Physics "for his services to theoretical physics, and especially for his discovery of the law of the photoelectric effect".[4] The latter was pivotal （关键的）in establishing quantum theory （量子论）within physics. Near the beginning of his career, Einstein thought that Newtonian mechanics was no longer enough to reconcile the laws of classical mechanics with the laws of the electromagnetic field. This led to the development of his special theory of relativity. He realized, however, that the principle of relativity could also be extended to gravitational（重力场）fields, and with his subsequent（后来的）theory of gravitation in 1916, he published a paper on the general theory of relativity. He continued to deal with problems of statistical mechanics and quantum theory, which led to his explanations of particle theory（微粒说）and the motion of molecules. He also investigated the thermal properties（热力性质）of light which laid the foundation of the photon theory of light. In 1917, Einstein applied the general theory of relativity to model the structure of the universe as a whole.[5] He was visiting the United States when Adolf Hitler came to power in 1933, and did not go back to Germany, where he had been a professor at the Berlin Academy of Sciences. He settled in the U.S., becoming a citizen in 1940.[6] On the eve of World War II, he helped alert President Franklin D. Roosevelt that Germany might be developing an atomic weapon, and recommended that the U.S. begin similar research; this eventually led to what would become the Manhattan Project. Einstein was in support of defending the Allied forces, but largely denounced using the new discovery of nuclear fission as a weapon. Later, together with Bertrand Russell, Einstein signed the Russell–Einstein Manifesto（罗素爱因斯坦宣言）, which highlighted the danger of nuclear weapons. Einstein was affiliated with（交往）the Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, until his death in 1955. Einstein published more than 300 scientific papers along with over 150 non-scientific（反科学的）works.[5][7] His great intelligence and originality（创造力）have made the word "Einstein" synonymous（同义词）with genius.[8]
认识的反复性、无限性、上升性 1．2018年8月我国首部《电子商务法》经表决通过。由于电子商务是新生事物，涉及面广、规模大，而且发展日新月异；该法律经过了3次公开征求意见和4次审议，前后共5年的时间才最终出台。这蕴含的认识论道理是( ) ①认识对象的不断发展决定了我们很难取得真理性认识 ②客观事物的复杂性决定了人们要经过多次反复才能完成认识 ③只有那些经过实践反复检验的真理才不会被超越 ④实践产生的新问题推动人们的认识不断向前发展 A．①② B．①③ C．②④ D．③④ 2．著名物理学家霍金曾对“人工智能”多次表达了担忧，而一些科学家却认为，人工智能的研究是要与人类互补，要让人工智能避免犯下道德层面的错误，关键在于人类自己。由此可见( ) ①相对于确定的对象会有多个真理 ②真理性认识会得到多数人认同 ③认识会受立场方法等因素的影响 ④追求真理是一个过程 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 3．下边漫画表明( ) A．真理掌握在少数人的手中 B．真理和谬误往往相伴而行 C．人的认识受主观因素影响 D．追求真理是一个艰辛过程 4．唐代文学家柳宗元有诗云：“乡禽何事亦来此，令我生心忆桑梓。”桑和梓原本是两种树，在古代与人们的生活有密切的关系。人们常在房前屋后栽植桑梓，而后人对父母先辈所栽植的桑树和梓树也心怀敬意。久而久之，“桑梓”便成为祖先崇拜的符号和故乡的代称。由此可见( ) ①文化发展是通过创新实现的 ②人为事物的联系是客观的 ③人的认识是不断变化发展的
④文字是文化发展的基本载体 A．①② B．①④ C．②③ D．③④ 5．根据爱因斯坦的重力理论，黑洞的边界是存在的，只是它与宇宙其他部分的区别并不明显。但霍金在2014 年1月发表的论文中指出，由于找不到黑洞的边界，因此“黑洞是不存在的”，只存在“灰洞”。这告诉我们( ) ①对复杂事物的认识是一个永无定论的过程 ②认识经历多次正误反复过程后更接近真理 ③应在实践中获得认识并检验认识的真理性 ④人类追求真理的过程往往不是一帆风顺的 A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 6．英国学者借助超级计算机和专业软件把哈勃以及其他望远镜的观测图像转换成三维图像，结合新的数学分析方法，推算现有望远镜观测不到的遥远暗淡星系的数量，更准确地估算出了我们的宇宙里存在着至少2万亿个星系，是以前认为的星系数量的10倍左右。从材料中我们可以体会出( ) ①先进认识工具也是人类认识的来源 ②人们对宇宙的认识具有反复性和上升性 ③实践是推动对宇宙的认识发展的动力 ④人们在否定以前认识的过程中接近真理 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 7．睡眠的意义是什么？由于人脑过于复杂，加上科研条件的限制，科学家们对此也是莫衷一是，有人认为，睡眠是节省能量的一种方式，也有人认为睡眠带来了清除大脑废物的机会。这表明( ) A．对同一对象的认识有多个不同的真理 B．认识的发展是波浪式前进的过程 C．认识具有无限性，永远无法获得真理 D．人们的认识受主客观因素的限制 8．目前，互联网金融年化收益率一般为5.0%，而银行一年期存款利率为3.3%，活期存款利率为0.35%。巨大的利差让网民用鼠标投票，开始了银行存款的“搬家”。与任何新生事物一样，互联网金融一方面赢得了鲜花和掌声，一方面也受到审视和质疑。 从认识论角度，分析“鲜花和掌声”“审视和质疑”并存的原因。 答案精析 1．C [认识对象的不断发展决定了人们要经过多次反复才能完成认识，但我们追求真理永无
爱因斯坦与物理学 年级：08电光系 班级：光电信息工程 姓名：朱彬 学号：080402169 【摘要】：爱因斯坦曾说：“我没有什么别的才能，只不过喜欢刨根问底地追究问题罢“时间、空间是什么，别人在很小的时候就搞清楚了，我智力发展迟缓，长大了还没有搞清楚，于是一直揣摩这个问题，结果也就比别人钻研得更深一些。”正是本着这种执着钻研与不懈追求真理的精神，才有了爱因斯坦个人的成就，才有了今天物理学的辉煌。 【关键词】：爱因斯坦狭义相对论广义相对论光电效应诺贝尔奖 一、伟大传奇的一生 爱因斯坦于1879年3月14日诞生在德国乌尔姆的一个殷实的家庭，很晚才学会说话，行动也很木讷不如同龄小孩子灵活，但是在母亲的教导下他会拉一段优美的小提琴。爱因斯坦初中时，全家迁往意大利，留他一个人在慕尼黑学习，他的学习状况并不是很好，也并不喜欢德国的学校教育制度，所以他于1895－1896年到瑞士阿劳中学学习。爱因斯坦一直对学校教育持批评态度，一生中除了在阿劳中学那一年的补习班外，对学校教育没有好印象。1896-1900年爱因斯坦在苏黎士工业大学教育系师资班学习物理学，在这个学习阶段，他仍旧不是很喜欢学校教育的呆板方式，成绩并不是很好，但是他热衷于每天下午做实验检验自己的学习成果。大学毕业后，爱因斯坦在就业中遇到了很多波折，同时他与第一任妻子米列娃的婚姻也走到了尽头，最后在他的同学格罗斯曼帮助下，他于1902年进入到伯尔尼发明专利局工作。在伯尔尼发明专利局工作期间，是爱因斯坦学术研究的黄金时期，他发表了多篇论文，“狭义相对论”也是这个时期的成果。爱因斯坦的后半生也一直为他所热爱的物理事业不断奋斗努力着，1909年应格罗斯曼的邀请，他进入苏黎士大学工作，主要是教授相对论。1914年他到柏林大学教学，成为柏林大学教授，德国物理研究所所长、院士。1915年，他提出广义相对论。1933年，爱因斯坦在美国普林斯顿大学高级研究所做研究员直到1955年4月18日逝世。 二、狭义相对论和广义相对论 关于光波的载体问题，物理学家们选择了亚里士多德的以太作为光波的载体。但是以太是静止的还是运动的？如果接受了以太是运动的，那么以太运动的速度是多少？许多物理学家试图解释以太相对于绝对空间静止这个问题，但都没有给出准确的解释。1905年，爱因斯坦独自得出了洛仑兹变换，他认为，洛伦兹变换是任意两个惯性系之间的变换，不存在绝对空间，一切运动都是相对的，V是相对速度。爱因斯坦的创新之处就在于他坚持相对性原理，认识到光速是绝对的。另一位物理学家彭卡莱于1904 年正确表述了“相对性原理”，并提到用光信号对钟，但认为得到的是地方时间，不是真实时间，他推测真空中光速c是常数，且可能是极限速度。但是都没有达到爱因斯坦的理论的程度，只有爱因斯坦认识到：（1）
《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。
爱因斯坦相对论超级经典通俗理解 (注：摘自百度知道) 达到光速时间停止： 假如有一段足够长的笔直公路，你站在甲地，12：00准时从甲地以光速前进。在你开始前进的那一时刻，甲地发生的一切现象也正好以光速向四面八方传播。10分钟以后，也就是12：10分，你到达了乙地。此时在甲地12：00钟发生的现象也正好传到乙地，那么你回头看甲地还是12：00的现象，不管你前进了多久，回头看到得一直都是甲地12：00的现象。这就是时间停止的现象。 超越光速时间倒流： 假如有一段足够长的笔直公路，你站在甲地，12：00以2倍光速前进，那么10分钟后到达丙地，不难得出光从甲地传播到丙地需要20分钟，意思就是在甲地11：50发生的现象在12：10分正好到达丙地。那么你12：10在丙地看到了甲地在11：50就发生的事情，时间倒流的现象就这样发生了。 相对时间公式： 设从甲地出发，速度为V，前进时间为T1，看到甲地现象的时间为T2=T1V/C。相对时间T=T1-T2=T1（1-V/C）。 公式中可以看出，V=C，T=0。时间停止；V>C，T<0，时间倒流。
光速不可超越理论： 假如有一段足够长的笔直公路，你站在甲地，12：00以2倍光速前进的时候，甲地有一个人在看着你。10分钟后你达到丙地，你达到丙地的现象还要经过20分钟才可以传到甲地。这样一来，甲地的人在12：30分的时候才看到你达到丙地，从而得出你的速度是2/3倍的光速。 设你的速度为V，光速为C，前进距离S，你前进的时间T1=S/V，达到后的现象传回甲地的时间T2=S/C，可以得出甲地的人看你的速度为 V1=S/(T1+T2)=S/(S/V+S/C)=VC/V+C。 从这个公式里就可以看出，不管你的速度V有多大，看起来的速度都不可能达到光速。只有当你的速度是无穷大的时候，看起来才是光速。 接近光速时物体长度变短： 假设一辆长30万千米的火车，车头在A地，车尾在B地，观察者站在B地，火车以光速前进。1秒钟后，车尾到达A地，再过1秒后观察者看到车尾到达A地。得出2秒钟后观察者看到车尾在A 地；从运动开始，0.5秒后车头前进15万千米达到C地，BC距离45万千米，再过1.5秒后，观察者看到车头到达C地，得出2秒钟
爱因斯坦 爱因斯坦（AlbertEinstein,1879～1955）20世纪最伟大的物理学家，科学革命的旗手。1879年3月14日生于德国乌尔姆一个犹太人家庭。父亲和叔父开的电气小工厂和家庭的自由派思想，使他童年就受到科学和哲学的启蒙加上音乐熏陶。他从小脑中就充满许多奇思还想，例如4岁时就奇怪为什么罗盘针总是转向南方？它周围有什么东西推动它？小学时排犹浪潮、军国主义教育方式和宗教礼仪等使他厌恶权威，他说：“我这个教徒在12岁时突然终结了，通过阅读科普书籍，我很快领悟到圣经里的许多故事不是真的。我认为青年被政府用谎言故意地欺骗了”。12岁时他一口气读完《几何学原》本，并练习用自己的方法证明定理。他特别喜欢读《自然科学通俗丛书》中如《力与物质》等书。13岁时读了康德的《纯粹理性批判》，使他的思考转向宇宙、哲学和自然现象中的逻辑。他的数学物理很出色，但其余学业成绩不佳。15岁时，即他中学毕业前一年本已准备“因神经系统状况不佳”休学，学校却以其自由主义思想令其退学。他在辗转意大利和瑞士的高校人学考试中曾因无中学文会和外语、生物课成绩不佳而落榜。1895年在阿。劳人大学预科班，过
了一年愉快的学习生活。他随时将思考记人身边的小本，例如“追光问题”：观察者随光前进时，会不会看见电磁波形成停止的驻波？1896年，他进人瑞士苏黎世工科大学师范系（实即数理系）。他喜欢在物理实验室观察实际现象。读科学原著和思考现代物理学中的重大问题。1900年毕业后失业两年才到瑞士专利局任三级鉴定员，这里的七年是他辉煌的科学创造时期。1902～1905年，他和两个青年朋友每晚阅读和讨论哲学与自然科学著作，戏称为“奥林比亚科学院”。1908年兼任伯尔尼大学编外讲师。1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授。1911年任布拉格德国大学理论物理学教授。1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授。1914年任柏林大学教授和威廉皇帝物理研究所所长。法西斯政权建立后。爱因斯坦受到迫害，被迫离开德国。1933年移居美国任普林斯顿高级研究院教授，直至1945年退休。在美期间，1940年取得美国国籍。 爱因斯坦是人类历史中最具创造性才智的人物之一。他一生中开创了物理学的四个领域：狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论。他是量子理论的主要创建者之一。
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；
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/e52747691.html,.tw.
21世纪科技10大难题 粒子物理学的两个谜 在当代的粒子物理学中有两个谜：一是对称破缺，二是看不见的夸克。 目前我们了解的理论，如量子色动力学、爱因斯坦的普遍相对论，都是来源于对称的。可是在我们的宇宙里，还有不少东西不守恒，这就很奇怪。我们的很多理论是根据对称产生的，可是为什么我们的世界又是不对称的？这表明现有的全部知识是很不全面的，一定另外还有一个力。这个力是推翻对称的。这个力是什么，我们不了解，它的存在是关于粒子物理学的第一个谜。现在我们认为，很可能真空在里面起作用，真空有很复杂的性质。如果我们了解了对称性的来源，很可能就可以了解质量的来源，包括暗物质。 第二个谜即是看不见的夸克。我们知道，所有的物质都由两类基本粒子组成，一类是夸克，一类是轻子。我们现在已经发现有6种夸克和6种轻子。我们有充分的实验证据表明，夸克是存在的，我们知道其质量不大，但就是看不见。所以，为什么一切强作用的物质都是由夸克构成，而夸克却看不见，这是一个很奇怪的事。 生物学难题：生命是怎样开始的？ 1922年，苏联生化学家亚历山大·奥巴林提出一个著名的假说：生命来自闪电。太阳和地球自身的放射性能量作用于大气层中的无机分子，使之变成有机分子；它们在地球湖泊、海洋提供的“原始汤”中“定居”，发展成为原始的生命。 1950年，美国芝加哥大学第一次用实验来验证奥巴林假说。他们模拟“原始汤”，在水中加进甲烷、氨等分子，加热并通以电火花。一个星期之后，甲烷中有5％的碳变成了氨基酸分子，而氨基酸正是构成生物蛋白质的基本单位。
此后，科学家进行了许多类似的实验，不仅从无机物中得到了各种氨基酸，而且得到了核苷酸、磷脂等构成生命的重要有机分子。这样，生命起源第一步——化学无机分子怎样变成有机分子基本上搞清楚了。 然而更困难的是第二步——有机分子怎样组成具有生物繁殖能力的细胞？ 美国迈阿密大学生化学家福克斯对此进行了研究。他相信，细胞起源于一种由类蛋白组成的微球体。他将这种微球体称之为前细胞。他已在实验室里得到了这种微球体。这种由氨基酸分子选择性结合而成的类蛋白微球体，具有类似细胞的功能；能新陈代谢，能自我复制，甚至对光的刺激具有类似神经信息的反应。最近，福克斯还发现，如果微球体中含较多的赖氨酸时，能催化氨基酸链和核苷酸链的形成。 另外一些科学家则相信，生命是从具有遗传密码的核糖核酸自我复制开始的。他们在实验室里模拟这种原始过程。 最近，英国克拉斯哥大学的化学家彻因、史密斯等人提出了生命起源于黏土的理论。他们认为，核糖核酸起源于黏土晶格。在实验中，由硅、氧、铝等元素形成的黏土晶格，能吸引周围游离的晶体，按一定规则排列分层，还能吸收和贮存环境中的能量，并释放出来。这种黏土结构像一种模板，不断复制出相同结构的黏土层。也许正是从这种黏土中，进化产生了原始的脱氧核糖核酸。 看来，我们必须重新考虑生命的概念，因为任何教科书关于生命的定义都是：有高度组织，结构稳定，有适应环境能力，能自我复制。而黏土晶格模板也具有这些特征，黏土是不是具有生命呢？没有人能够回答。从无生命进化到有生命的漫长过程中，还有一大段未知领域。 天文学难题：宇宙高龄几何？ 现代宇宙学理论告诉我们，宇宙起源于“大爆炸”，宇宙中所有的星系均彼此远离，宇宙处于普遍的膨胀之中。因此，如果能够知道宇宙的膨胀速度，便可直接推算出宇宙的年龄。宇宙膨胀速度的大小由一个关键数值决定，这就是“哈
超级成功者的三个秘密 当我想要寻找一个真正能够被长时间热烈掌声打断的演讲者时，我找到了《成功》杂志的出版商达伦．哈迪。达伦曾采访过一些最着名的成功者，找出了他们创造非凡成就的方法，即超级成功者的三个成功的秘密，真是令人大开眼界。 第一个秘密也许会令你大吃一惊。很多人都想知道理查德．布兰森等人成功的原因，但按达伦的说法，他们的成功根本不是因为他们做了些什么，而是因为他们不做什么。 达伦认为，说“是”很容易，但说“不”才是主要技能。达伦在采访沃伦．巴菲特时，问了他一个所有人都希望得到答案的问题：“你的伟大成功是怎样得来的呢？”巴菲特表示，他取得巨大成功的关键是：“如果说我得到过100次巨大机会的话，有99次我会说 ‘不’。” 超级成功者的第二个秘密是学会把重点放在至关重要的少数事情上面。 达伦说：“我们很多人总想掌握很多东西，想在很多方面做得很好，可结果却是我们甚至无法在几件事上面做到最好。请看看奥林匹
克运动员、诺贝尔奖得主或爱因斯坦吧，他们都只是在几件事上堪称世界一流，而在其他方面都是很平庸的。” 达伦指出，工作时间长跟辛勤工作是完全不同的概念。辛勤工作是指做几件难做的事情，但却能取得巨大成就。“我们很多人都有一个这样的误区，认为我们应该介入所有的事情，而且应该擅长做所有的事情。”他补充说，“其实，你只需在一些至关重要的事情上做得出色或优秀，就能够创造巨大成功了。” 什么才是至关重要的事情呢？唯一只有你才能做到的三件至关重要的事情是什么呢？对你工作成功贡献最大的是哪三件事情？如果你花时间把它们写下来，就能迫使你把注意力的重点放在每天都应该做的事情上面。 达伦的个人目标是将他90%的时间花在他认为至关重要的三件事情上面。畅销书作家吉姆．柯林斯也这样说，一个人如果没有三件以上优先考虑的事情，那就是等于他的人生没有目标了。 史蒂夫．乔布斯在管理皮克斯的时候就知道，在一个时间段内只做一件大事，会有巨大能量。当全体员工的注意力都集中到一件事上面的时候，其创造力是巨大的，这就是乔布斯和苹果公司在一个时间段内只做一件事的原因。他们生产了iPad,然后，他们生产了iPhone,
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。