爱因斯坦的错误(温伯格)
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2022感动中国杨振宁人物事迹心得《感动中国》是中央广播电视总台一档精神品牌节目,传播正能量,弘扬社会正气,在观众中口碑极佳,被媒体誉为“中国人的年度精神史诗”。
以下是小编为您整理的2022感动中国杨振宁人物事迹心得【五篇】,衷心希望能为您提供帮助!感动中国杨振宁人物事迹心得1要搞清楚杨振宁的成就,我们就必须从理论物理学的发展说起。
我们都知道,伽利略、牛顿等人被认为是科学的奠基人,尤其是牛顿给科学定下了研究的范式。
牛顿的力学定律和万有引力定律是经典物理学的基石理论,他统一了天上和地上的物理学。
后来,科学家开始了解电磁学领域的物理学现象,并开始着手研究。
最终是麦克斯韦提出了麦克斯韦方程统一了电现象和磁现象,预言了电磁波的存在,且光是一种电磁波。
再后来,由于科技的进步,科学家们可以研究更小尺度的物理学现象和更大尺度的物理学现象。
在大尺度上,爱因斯坦提出了相对论,解释了在接近光速状况下的物理学现象,广义相对论又对引力的本质进行了进一步的诠释。
在小尺度上,也就是微观尺度上,以普朗克、爱因斯坦、波尔、薛定谔、海森堡、狄拉克为首的科学家,他们搞出了一套量子力学。
一般来说,我们把牛顿和麦克斯韦的理论看成是经典物理学的支柱性理论,而把相对论和量子力学看成是现代物理学的支柱性理论。
那么在量子力学之后呢?物理学到底朝着什么方向发展呢?科学家发现,他们在研究理论时,常常把看似完全不同的现象进行统一。
那么问题就来了,是不是所有的物理学现象都可以用一个简单的理论来诠释呢?这种理论被物理学家们称为:大一统理论。
可以说,几乎所有物理学家毕生的梦想都是实现大一统理论,无论是爱因斯坦还是牛顿都尝试过,然后他们都失败了。
不过,自打量子力学发展后,物理学家们就不断往那个方向尝试。
他们希望结合相对论和量子力学,利用“粒子”“场”“四大作用”来诠释,这被称为:标准模型。
这些理论基本上是近几十年才逐渐发展起来,而在这个理论构建的过程中,杨振宁起到了十分关键的作用,他到现在为止,极具开创性的研究成果有十多篇,其中获得诺奖的“宇称不守恒”只能勉强排到第三,公认最好的成果是杨米尔斯理论,是杨振宁和他的研究生助理米尔斯一同做出来的成果。
数学公园游记第七回平行公理生异议平行公理出异议,两千年后创奇迹.数学公理是约定,说真说假皆相宜.上回书我们讨论了1800定理及其应用.此回书,我们再聊聊有关公理体系的话题.在现实生活中,公理是被人们千万次实践活动证明为正确的、简单朴素的、公认的道理.公理有三条基本性质:1.真实性,2. 普遍性,3.简单性.人们常常用“公理何在!”来鸣冤叫屈,实际上是说冤案的制造者违背了公认的,起码的行为准则,有违于公理.公理的性质在“公理何在”四个字中得到彰显.例如:“骄兵必败”,“人人平等”,“好人终有好报”等等可称为公理,因为它们具有上述三条性质.而像“包治百病”,“消费刺激生产”不能称为公理,前者不具备真实性,后者不具备简单性.在现实生活中的公理,有时也出毛病,不一定事事都与之相符,例如,骄兵也有打胜仗的时候,好人也可能遭罪.因此现实生活中的公理的真实性不是绝对的.数学中的公理与世俗的公理有相似之处,更有不同.把“公理”这一概念引进数学,是两千多年前的古希腊数学家欧几里得,他基本上沿用现实生活中公理的含义,把平面几何中正确的、公认的、简单的事实当做公理,作为无须证明也不可以证明的真实性命题.然后以它们为基础,推演出平面几何的全部结论,形成了第一个公理化体系——欧几里得公理体系.作为此体系中的公理、概念,虽然它们从日常生活中来,但必须具有严谨的品性.一是,公理是真实性命题,不能与之发生矛盾(即五矛盾性);二是,公理与公理之间不能发生矛盾(即相容性);三是,公理与公理不能互相推出(即独立性).§1 两千年求证无功而返欧几里得精心选择了九条公理,作为欧氏几何的出发点.这九条公理是:1.等于同量的量,彼此相等:若a=b,a=c,则b=c;2.等量加(减)等量,其和(差)相等:若a=b,c=d,则a c=b d;3.彼此重合的量相等;4.整体大于部分;5.过不同两点,可以连而且只能连一条线段;6.直线段沿两个方向无限延长得到直线;7.以一点为心,过另一点可作一圆;8.凡直角都相等;9.如果同一平面内一条直线与另外两条直线相交,同旁内角之和小于两直角,则此两直线无限延长,必在一侧相交.不过,欧氏将前四条称为公理,适合全部数学.后五条称为公设.最后一条称为“平行公设”,后人谓之“平行公理.”它是欧氏几何的核心.其它公理都是显而易见的,唯独平行公理不那么显然,而且叙述相当复杂,不像一条公理,倒像一个定理.数学家们对此感到很不自在,一直耿耿于怀,希望用其它公理推演出平行公理,从而来去掉这条繁复的家伙.各朝各代的数学家们为此奋斗了两千多年,但没有得到所期盼的结果,只是纷纷得到一些与之等同的命题.这些命题都不能由欧氏的其它公理推出,它们与平行公理处于同样的境地.这类命题有:1.存在一个三角形,其内角和等于两直角;2.在平面内,存在一对直线,处处距离相等;3.存在一对相似而不全等的三角形;4.如果四边形有三个内角为直角,那么,第四个角也为直角;5.过任何不共线的三点,可作一个圆;6.三角形面积无上限;7.在平面上,过直线外一点,可作唯一一条直线与之平行.其中,第七条就是我们日常所称的平行公理,它与第五公设完全等同.这些命题看上去十分简单,十分显然,但没有第五公设,都不能得到证明.数学家们统统陷入了欧氏设置的陷阱而不能自拔,逼得他们不得不另辟蹊径,寻求新的出路.直到十九世纪罗伯切夫斯基等人另辟蹊径,在否定平行公理的基础上,建立了另一套几何学,人称非欧几何.此后人们对公理产生了新的认识:公理仅仅是一种假设,或者说,公理是一种约定,它具有以下性质:1.独立性:在一个系统中,不同公理相互独立,即不能互相推导;2.相容性:在一个系统中,一个公理与其它公理不能相互矛盾.公理的简单性是人们的追求,而不是本质要求.数学与其它门类不同,它可以离开人类的经验,从假设出发.研究命题的相互关系,建立一套形式系统.数学家与别的人群不同,他们可以在一个虚拟的世界中遨游.十九世纪与二十世纪之交,数学大师希尔伯特提出了将数学各重要领域全盘公理化的计划,并亲自整理了更严密的欧几里得公理体系,希望其它的数学家效仿.事隔三十年后,又发现了出人意外的事件.1931年,奥地利25岁的数学家哥德尔严格证明了一个定理,叫做不完全性定理,大意是说:自然数公理系统,存在不可判断的命题,系统的无矛盾性不能在本系统中获得证明.这就彻底摧毁了希尔伯特的计划,断绝了证明一个系统内部无矛盾的全部希望.从此,人们对公理化又有了新的认识,即公理化方法有一定的局限性.经过以上回顾,我们对公理概念的演变,对公理的性质有了一个粗略的认知.数学公理是一种无需证明且不可证明的简单命题.换言之,公理是一种假设或约定,相当于平常所说的游戏规则.各个数学的公理体系都以以下的程序呈现:1.给出几个不加定义的元(如点、直线、平面等);2.定义:为研究对象命名;3.给出几条公理;4.以前三项为基础,演绎出定理,结论和公式.其中公理占有核心地位.例.试由欧几里得第九条公理推出,平面内过直线外一点只能引一条直线与之平行.证明:过P 引直线CD ,使得︒=∠+∠180PEB DPE (图7—1).以下用反证法证明CD ∥AB.假设CD 与AB 交于F ,B 在EF 同侧.如图7—2.在AB 上另取一点G ,G 在F 右边,连接GP 并延长,则EPD EPG ∠>∠.由︒=∠+∠180PEB DPE ︒>∠+∠⇒180EDG PEB .这样PE 截两直线AB 与PG 所得另一侧的两同旁内角之和小于︒180.由第五公设,GP 与AB 必在这一侧相交,于是PG 与AB 有两个交点,矛盾,因此CD ∥AB. 假设过P 还有直线PH ∥AB.CD 与PH 的夹角α>0. 如图 7—3.这样PH,AB 被PE 所截的两对同旁内角必有一对的和小于两直角.有第五公设,PH 必与AB 相交. 这与PH ∥AB 相矛盾.因此过P 只有一条直线与AB 平行.由上述演绎过程可以得出如下结论:1.在平面上,两条直线被第三条直线所截,两直线平行的充要条件是同旁内角互补;2.同位角相等是两直线平行的充要条件;3.内错角相等是两直线平行的充要条件;4.三角形三内角之和等于两直角.由上述演绎过程中可以看出,欧氏几何是逻辑严谨的典范.这是全世界的学生都要学习欧氏几何的主要动因.我国从上世纪五十年代末开始,总有人企图否认欧氏几何的重要性.部分教材为避免证明困难,把一些需要证明的结论当公理,有人甚至谩骂数学公理,说什么“两点间直线距离最短”连狗都知道.须不知,这种说法恰巧说明他对欧氏公理的无知. “两点间直线距离最短”根本不是欧氏公理,原因是这句话太复杂了,什么是距离?与什么距离比较最短?其中蕴含着许多重要的概念,欧氏不可能把如此复杂的的事物当作公理的.他只是把“两点可连唯一一条直线段”作为公理,由此导出,三角形两边之和大于第三边,进而得到两点之间折线段之和大于两点间的直线段长度.有了微积分后,才有了曲线段长度的概念,这时才可以说“两点间直线距离最短”.由此可以看出,欧氏选择公理是非常严谨的!A EBCD P 图7—1 AE DG B P C 图7—2A EBC DP H α 图7—3§2 开天辟地出奇迹十九世纪,由于各国数学家对欧几里得《几何原本》公理9的怀疑和探索,出现了许多不同于“欧氏几何”的几何学.通常把这些称为非欧几何.第一非欧几何——罗巴切夫基几何,就是在对平行公设的研究中诞生的.罗巴切夫斯基是俄国数学家.从1816年起,罗巴切夫斯基开始像他的前人一样尝试证明公理9,但很快发现他的证明无法逃脱循环论证的陷阱.于是他改变了研究方法.罗巴切夫斯基首先提出两个不同的假设:(1)过直线AB外一点P只能作一条直线与AB不相交;(2)过直线AB外一点P不止作一条直线与AB不相交.如采用(1)作公理,可以导出我们熟悉的“欧氏几何学”.罗巴切夫斯基又从(2)出发,推导出一系列前后一贯的命题,构成了逻辑上没有矛盾,但与“欧氏几何学”完全不同的另外一种几何学.罗巴切夫斯称这种新的几何系统为“虚几何学”.1826年2月23日,俄国喀山大学物理—数学系的学术会议上,罗巴切夫斯基宣读了他的论文《几何原理概述及平行线定理的严格证明》,向被称颂为“几何学经典”的欧氏几何发出了挑战:“直到今天为止,几何学中的平行线理论是不完全的.从欧几里得时代以来,两千年徒劳无益的努力,使我怀疑在概念(指公理9)本身之中,并未包含那样的真实情况!”1829—1830年他在《喀山学报》上发表《论几何基础》,这是世界上最早的非欧几何的文献;1837年他用法文发表了《虚几何学》;1840年用德文写出了他影响最大的专著《平行理论的几何研究》.但由于罗巴切夫斯基的新学说背离了几千年的传统思想,动摇了“欧氏几何”神圣不可侵犯的权威,也违反了人们的“常识”,因此,他的学说一发表,就遭到社会上的攻击、侮辱和谩骂.科学院拒绝接受他的论文,大主教宣布他的学说是“邪说”,有人在杂志上谩骂罗巴切夫斯基是“疯子”.大多数的权威们也称罗巴切夫斯基的学说是“荒唐透顶的伪科学”,是一场“笑话”.面对这种种攻击和非难,罗巴切夫斯基毫不畏惧,寸步不让,表现出一个科学家“追求科学需要的特殊勇敢”,并为自己的学说奋斗了一生.在逝世前一年,已双目失明的罗巴切夫斯基,还口授了一部非欧几何的著作《泛几何学》.同时发现非欧几何的还有另外两个人,一是德国数学家高斯,另一个是匈牙利的鲍耶.但作为已出名的数学家高斯,一方面认为新几何是无矛盾的,可应用的;另一方面又囿于自己的地位,怕遭到大家的反对,至死也没有发表他的研究结论.而鲍耶则由于听说高斯已先于自己得出结果,就消沉下去了,所以非欧几何的创建者仍被数学界认为是罗巴切夫斯基.广义的非欧几何还包括黎曼几何,其出发点是将平行公理改为“在平面上过直线外任一点所作直线必定与该直线相交”,也即不存在“平行线”的概念.意大利数学家贝特拉米于1868年发表《非欧几何解释的尝试》,首先证明非欧几何可以在欧氏空间的曲面上实现.两年后,德国数学家克莱因也对非欧几何给出解释,把欧氏几何叫“抛物几何”,罗巴切夫斯基几何叫“双曲几何”,黎曼几何叫“椭圆几何”,三者之间就其空间概念来说,所不同的仅是“曲率”.直到这时,非欧几何的思想才得到数学界的普遍认识.数学家与别的人群不同,他们可以在一个虚拟的世界游弋,去追求无矛盾的“真理”.他们用抽象的思维方式,往往先于其它人群,发现宇宙本来存在的规律.当科学巨匠爱因斯坦苦苦地为其广义相对论寻求数学模型时,有人告诉他,早在十几年前,英年早逝的天才青年数学家伽罗华就已经准备好了“群论”.难怪诺贝尔物理奖获得者温伯格无可奈何地感叹“当一个物理学家得到一个思想时,然后才发现,在他之前,数学家已经发现了!”有人问现代科学泰斗霍金,“为什么数学家总能发现一些宇宙的规律?”霍金回答道 “大概上帝是数学家.” 数学家是人间奇迹的创造者.你想成为数学家吗?思考:你能用欧氏公理证明:“三角形两边之和大于第三边”吗? 思路:延长BA 至点C ',使得AC C A ='.如图7—4于是C AC C '∠='∠(等边对等角),.C C BCA C AC BCA C BC '∠>'∠+∠='∠+∠='∠由此BC C B >'(大角对大边),于是: BA+AC>BC.C C ' A 图7—4。
谈四种基本相互作用及其统一问题一、四种基本相互作用物质处于不断运动变化之中,物质之间的各种相互作用支配着物质的运动和变化。
物质之间的相互作用十分复杂,它们有各种各样的表现形式,但按照目前的认识,它们可以归纳为四种基本相互作用。
最早被人们认识的相互作用是电磁相互作用。
公元前6世纪古希腊的泰勒斯用琥珀和毛皮摩擦,开始认识摩擦生电现象。
公元前3世纪我国《吕氏春秋》中就有关于磁石吸引铁的记载。
但真正对电磁规律作定量描述还是最近二三百年的事情。
麦克斯韦总结了前人一系列发现和实验成果,于1875年提出了描写电磁作用的基本运动方程式,后来称为麦克斯韦方程。
这是第一个完整的电磁理论体系,它把两类作用——电与磁——统一起来了,定量地描述了它们之间的相互影响相互转变的规律。
麦克斯韦方程还揭示了光的电磁本质:光本身是一定频段的电磁波。
1900年瑞利(Rayleigh)和金斯(Jeans)根据经典物理学推导出关于黑体辐射强度的所谓瑞利—金斯公式。
这公式在长波部分与实验符合很好,但在短波部分辐射强度不断增大,称为紫外困难。
这种紫外困难反映了经典物理学的困难。
面对这一困难,普朗克勇敢地放弃了经典物理的能量均分原理,提出了电磁波的能量子假说,电磁波的能量只能不连续地、一份一份地被辐射或吸收。
1905年爱因斯坦从光电效应的分析中提出光量子理论,光不仅在能量组成上是不连续的,而且在结构上也是不连续的。
爱因斯坦第一次把两种对立的观念——粒子和波动——统一了起来:光在传播过程中突出地表现了它们的波动性,它有干涉、衍射和折射等现象;但光在与物质相互作用中突出地表现了它的粒子性,光量子带有一定的能量和动量,可以与其他物质交换,发生相互作用。
列别捷夫的光压实验证实了光量子的能量动量与光的频率波长的关系式。
还是在1905年,爱因斯坦分析了几个与经典物理尖锐对立的光及电磁现象的实验,提出了狭义相对论,从而开始了20世纪物理学的第一场革命。
狭义相对论改变了牛顿的时空观,开始认识到时间空间是物质的存在形式,时间空间与物质不可分隔。
绪论物理学是研究物质的基本结构、物质间相互作用的基本规律的科学,目的在于揭示物质运动的基本规律及物质各层次的内部结构。
物理学是自然科学的一门非常重要的学科,可以用博、大、精、深四个字来概括。
博:物理学涉及的范围广博,大至整个宇宙,小到基本粒子,而且“基本粒子”就是最基本的吗?它有没有新的层次?这也是物理学家在努力探求的工作。
物理学与天文学是既互相合作又相互促进的兄弟学科。
物理是工科院校一门重要的基础课,其研究的领域涉及力学、热学、光学、电学以及20世纪以来发展起来的量子物理。
从宏观到微观,从低速到高速,从物质的固态、液态、气态到等离子态、超导态,时间跨度达140亿年以上,空间跨度达1044m,温度跨度达1010K,不可称为不博。
大:可以说上至天文,下至地理,物理学无处不在。
物理学研究物质间的相互作用,称为力。
自然界中四种基本的作用力都在物理学的研究范围中。
以强相互作用的相对强度为1,四种基本作用的相对强度和范围如下所示:力的种类相对强度作用范围/m力的种类相对强度作用范围/m强相互作用110-15弱相互作用10-12< 10-17电磁相互作用10-2长引力相互作用10-40长爱因斯坦(1879—1955)生前追求统一场论,试图建立一个包括引力场(引力作用)和电磁场(电磁作用)的统一场理论。
建立四个基本作用之间的统一的理论是物理学家们追求的目标。
爱因斯坦为之奋斗了30年,但未能成功,最终带着热切的期望和必定成功的信念离开人世。
这之后,1961年美国物理学家格拉肖首先提出弱相互作用和电磁作用统一的基本模型,1967年美国物理学家温伯格和巴基斯坦物理学家萨拉姆独立地对此模型进行了发展和完善,之后该理论得到实验证实。
物理学向统一场论迈出了坚实的一步。
精:物理学家研究的问题既涉及定性的描述(如力是物体间的相互作用,感应电动势是因回路包围面积的磁通量变化而引起的),还必须有精准的定量的计算。
这就涉及建立物理模型和充分利用数学工具进行运算两方面的问题。
科学名人名言短科学名人名言短在日常学习、工作和生活中,大家都不可避免地会接触到名言吧,名言可以带来警醒和激励,有助于我们学会正确地做人和处事。
还苦于找不到优秀的名言?以下是小编整理的科学名人名言短,仅供参考,欢迎大家阅读。
1、只有先声夺人,出奇制胜,不断创造新的体制、新的产品、新的市场和压倒竞争对手的新形势,企业才能立于不败之地。
——黄汉清2、总有一天,真理会取胜。
即使真理在他一生中未能得到胜利,为了坚持真理也会使他变得更好,更加聪明。
———赫胥黎(英国)3、西来处处挹繁华,杜市阿康是我家。
中德人民常友好,不愁前路有风沙。
――苏步青4、智慧不属于恶毒的心灵,没有良心的科学只是灵魂的毁灭。
——拉伯雷5、科学需要一个人贡献出毕生的精力,假定你们每个人有两次生命,这对你们说来也还是不够的。
——巴甫洛夫6、科学是永无止境的,它是一个永恒之谜。
——爱因斯坦7、有了精神的实验和观测作为研究的依据,想像力便成为自然科学理论的设计师。
——廷德尔8、能正确地提出问题就是迈出了创新的第一步。
——李政道9、科学,是给予青年以养料,是给予老人以慰藉;是她让幸福的生活锦上添花,是她在遭遇不幸的时刻保护着你。
10、饭甑凝尘腹半虚,维摩病榻拥愁居;草堂诗好难驱疟,既典征裘又典书。
――黄子卿11、科学发展的终点是哲学,哲学发展的终点是宗教。
——杨振宁12、科学的事业就是为人民服务。
——托尔斯泰13、科学是到处为家的,不过,在任何不播种的地方,是决不会得到丰收的。
14、在创造家的事业中,每一步都要三思而后行,而不是盲目地瞎碰。
——米丘林15、传播知识就是播种幸福。
科学研究的进展及日益扩大的领域将唤起我们的希望,而存在于人类身心上的细菌也将逐渐消失。
16、最初偏离真理毫厘,到头来就会谬之千里。
——亚里士多德17、在科学研究中,是允许创造任何假说的,而且,如果它说明了大量的、独立的各类事实,它就上升到富有根据的学说的等级。
——达尔文18、我认为,你们必须从一种理想主义中去寻求精神力量。
《时间简史》导读 [单项选择题] 1、《时间简史》首次出版于() A.20世纪70年代 B.20世纪80年代 C.20世纪90年代 D.21世纪初 参考答案:B
[多项选择题] 2、霍金的作品包括() A.《果壳中的宇宙》 B.《统一场论》 C.《大设计》 D.《宇宙的结构》 参考答案:A,C
[多项选择题] 3、霍金的主要贡献包括()。 A.提出黑洞辐射 B.提出量子引力论 C.提出量子宇宙论 D.提出量子论的物理学基础 参考答案:A,B,C
[多项选择题] 4、根据黑洞辐射理论,以下观点正确的是()。 A.黑洞质量越小,辐射温度越高 B.黑洞会因为辐射而渐渐变小 C.黑洞会因为辐射而渐渐变冷 D.因为辐射,黑洞最后会以爆炸告终 参考答案:A,B,D
[单项选择题] 5、根据霍金的观点,对偶性强烈地暗示了()的存在。 A.奇点理论 B.引力理论 C.量子理论 D.统一理论 参考答案:D
[多项选择题] 6、《时间简史》一书探讨的主题包括()。 A.宇宙如何诞生? B.如果宇宙存在开端,那在开端前又发生了什么? C.时间的本质是什么? D.宇宙将如何发展? 参考答案:A,B,C,D
[单项选择题] 7、根据开普勒定律,以太阳为焦点、以椭圆轨道运行的所有行星,其各自椭圆轨道半长轴的()与时间周期的平方之比是一个常量。 A.二次方 B.三次方 C.四次方 D.五次方 参考答案:B
[单项选择题] 8、历史上最早的观测天文学是源于()。 A.哥白尼 B.第谷 C.伽利略 D.哈勃 参考答案:C
[多项选择题] 9、开普勒三定律包括()。 A.椭圆定律 B.面积定律 C.调和定律 D.时间定律 参考答案:A,B,C [单项选择题] 10、哈勃的实验观测表明()。 A.宇宙有一个结束 B.宇宙有一个开端 C.宇宙有界无限 D.宇宙始于无序 参考答案:B
[单项选择题] 11、所谓原初引力波,它和()有关。 A.宇宙振荡 B.星系演化 C.生命体起源 D.宇宙大爆炸 参考答案:D
科学家的名言100句短1.没有科学与艺术,就没有人与人的生活。
——列夫·托尔斯泰2.科学是永无止境的,它是一个永恒之谜。
——爱因斯坦3.科学的每一项巨大成就,都是以大胆的幻想为出发点的。
——杜威4.科学技术的发展和作用是无穷无尽的,科学是了不起的事情。
——邓小平5.科学的存在全靠它的新发现,如果没有新发现,科学便死了。
——李四光6.科学研究的基本特色就是创新,不断地向新的领域,新的高峰攀登,是科学研究的本色。
——袁隆平7.科学是没有国界的,因为它是属于全人类的财富,是照亮世界的火把,但科学家是属于国家的。
——巴斯德8.科学研究之要素,不外两端,即经济与人才。
有充分之设备,及适当之人才,科学研究始有进步。
——竺可桢,引自樊洪业,段异兵编,竺可桢文录。
1999,21。
9.所有的科学实验过程,都是先经过许许多多的错误,才求得真理。
——华尔波尔10.只有有效地继承人类知识,同时把世界最先进的科学技术知识拿到手,我们再向前迈出半步,就是最先进的水平,第一流的科学家。
——温伯格11.科学的任务,就是要穷探宇宙、社会和人生的一切幽微奥妙。
——严北溟12.所有科学的进步,都在乎这好奇心。
好奇心,就是趣。
科学发明,就是靠这个趣字而已。
哥伦布发现新大陆,科学家发现声光化电,都是穷理至尽求知趣味使然的。
13.科学家自己总是想证实他的理论,不想驳倒它。
从科学的进步看,这种愿望很容易使他误入歧途。
——鲍波尔14.书本与电脑很重要,但书本与电脑种不出水稻!——袁隆平15.一个真实的科学家是忠于科学、热爱科学的,不是为名为利,而是求知,爱真理,为国家作贡献,为人民谋福利。
贝时璋,引自卢嘉锡主编。
另一种人生一一当代中国科学家随感下。
16.他们用智慧与实验,将科学的种子播撒在人类文明的田野上,为未来的繁荣辛勤耕耘。
17.科学家不是依赖于个人的思想,而是综合了几千人的智慧。
——[英]卢瑟福引自18.科学的基础是健康的身体。
诺贝尔奖得主科学成就解析诺贝尔奖是全球最高学术荣誉之一,每年由瑞典皇家科学院颁发,表彰在物理学、化学、生理学或医学、文学以及经济学领域中做出突出贡献的个人或团队。
诺贝尔奖的设立旨在鼓励科学、文学和经济领域的研究与创新,因此,获得诺贝尔奖的科学家们的成就无疑是举世公认的杰出贡献。
一、物理学领域的科学成就解析诺贝尔物理学奖被授予在物理学领域做出创新性研究和重大发现的科学家,他们的成就对我们理解自然界以及发展科学技术起到了重要影响。
以下是几位物理学奖得主的科学成就解析:1. 阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)阿尔伯特·爱因斯坦在1905年提出了狭义相对论,改变了我们对时空观念的理解。
他在1915年进一步发展出广义相对论,阐明了引力与时空弯曲之间的关系。
爱因斯坦的理论对于现代宇宙学、引力波研究以及通信技术的发展有着重要意义。
2. 玛丽·居里(Marie Curie)玛丽·居里是第一位获得两次诺贝尔奖的女科学家,她研究了放射现象并发现了镭和钋元素。
她的研究功绩为核物理学的发展打下了重要基础,也为现代医学的放射治疗提供了重要依据。
3. 理查德·费曼(Richard Feynman)理查德·费曼在量子电动力学领域做出了重要贡献。
他提出了费曼图的概念,解释了粒子与辐射之间的相互作用,为现代粒子物理学的发展做出了重要贡献。
二、化学领域的科学成就解析诺贝尔化学奖的获得者通常因对化学领域做出的重要发现、发明新的实验方法或者理论基础的创新有着杰出贡献。
以下是一些化学领域的科学成就解析:1. 斯特凡·温伯格(Stefan W. Hell)斯特凡·温伯格在超分辨显微镜的研究中取得突破性进展。
他与同僚共同发展了一种名为荧光衰减显微镜的技术,使得显微镜的分辨率大幅提高,为细胞和分子水平上的研究提供了新的可能。
2. 亚伦·克列奥瑟(Aaron Ciechanover)亚伦·克列奥瑟等人在细胞内的蛋白质降解机制研究中做出了重要贡献。
国防科技NATIONAL DEFENSE TECHNOLOGY第42卷第2期2021年4月Vol. 42, No. 2Apr. 202]邀请论文大师的学术风格与科学命运——2020年诺贝尔物理学奖启示朱亚宗(国防科技大学文理学院,湖南长沙410072 )[摘 要]杨振宁先生指出,自然科学研究与人文创作一样,也有因人而异的风格,并且这种风格会对研究工作产生重大的彩响。
2020年诺贝尔物理学奖授予了黑洞的理论和观测研究,其中一半授予罗杰•彭罗斯, 奖励他发现黑洞的形成是广义相对论的普遍预言。
与此研究相关的三位科学大师——霍金、彭罗斯与爱因斯坦, 他们独特的研究风格与各自的科学命运息息相关。
本文对他们的学术风格与科学命运进行了分析和解读,以期通过大师的经验为人才学、教育学及我国年轻拔尖人才的培养选拔提供有益启示。
[关键词]学术风格;科学命运;霍金;彭罗斯;爱因斯坦[中图分类号]G312 [文献标志码]A [文章编号]1671-4547 (2021 ) 02-0092-08DOI : 10.13943/j.issn 1671-4547.2021.02.151引言文理兼通的杨振宁先生不仅谙于人文创作 的品味与风格,而且深知科学研究的风格:“一个人在刚接触到物理学的时候,他所接触的方向及其思考的方法,与他自己过去的训练和他的个性结合在一起,会造成一个英文叫做taste,这对 他将来的工作会有十分重要的影响,也许可以说是有决定性的影响。
当然,还有许多别的重要因素在里头,比如说机会也是一个非常重要的因素。
同时都走到一类道路上去的人,后来所做出来的结果往往又是很不一样的,这个不一样的道理,我觉得就是刚才所讲的taste,而这 个taste 的成长基本是在早期。
我认为一个人的 幼年跟青年以及与他刚跟这个学科接触的时候所学到的知识恐怕是决定taste 的基本因素……taste 跟style 是有很密切的关系的。
Style 在中国叫风格,taste 我倒不知道该怎么译法。
国外相对论最好的著作摘要:一、引言- 介绍相对论的基本概念- 简述相对论的重要性- 提及国外相对论著作的概况二、国外相对论著作的评价标准- 学术影响力- 内容的全面性、准确性和易懂性- 创新性和突破性三、推荐的三本国外相对论最好的著作1.《相对论:原理、应用和科学哲学》- 作者:爱因斯坦、勒梅特、哈达玛- 简介:爱因斯坦与勒梅特、哈达玛合著的相对论经典教材,内容涵盖了相对论的基本原理、应用和科学哲学。
2.《相对论简介》- 作者:恩斯特·沃尔夫- 简介:本书是相对论的入门教材,适合初学者,内容简洁明了,易于理解。
3.《相对论:引力与宇宙》- 作者:史蒂文·温伯格- 简介:本书是一本关于相对论的科普读物,内容涉及相对论在引力和宇宙学方面的应用。
四、结论- 总结推荐的三本著作的特点和优点- 强调学习相对论的重要性和价值正文:相对论是现代物理学的基石之一,自爱因斯坦提出以来,已经深刻地影响了我们对宇宙和自然的认识。
在众多的国外相对论著作中,如何选择最好的著作成为了一个问题。
本文将从评价标准出发,为您推荐三本国外相对论最好的著作。
首先,我们需要明确国外相对论著作的评价标准。
一般来说,评价一本相对论著作的好坏,主要看它的学术影响力、内容的全面性、准确性和易懂性,以及是否具有创新性和突破性。
在满足以上评价标准的基础上,我为您推荐以下三本国外相对论最好的著作:1.《相对论:原理、应用和科学哲学》是由爱因斯坦、勒梅特、哈达玛合著的经典教材。
该书系统地阐述了相对论的基本原理,包括狭义相对论和广义相对论,同时详细介绍了相对论在电磁学、引力、宇宙学和量子力学等领域的应用。
此外,书中还涉及了相对论的科学哲学问题,如相对性原理和等效原理等。
2.《相对论简介》是恩斯特·沃尔夫所著的一本入门教材。
该书以简洁明了的方式,向读者介绍了相对论的基本概念、原理和应用。
书中包含大量的实例和练习题,以便读者加深对相对论的理解和掌握。
世界⼗⼤杰出物理学家,天才科学家爱因斯坦排名第⼆世界⼗⼤杰出物理学家天才科学家爱因斯坦排名第⼆今天度哥世界之最⽹要和⼤家聊聊世界⼗⼤杰出物理学家,说到杰出的物理学家,⼤家⼀定会想到被苹果砸到脑袋的⽜顿,发明相对论的爱因斯坦,还有,还有,还有史蒂芬·威廉·霍⾦,就是那个全⾝只有⼿指能动的⽜⼈,估计很多⼈也就知道这么多了,还有的⽐如居⾥夫⼈等等可没有被列⼊过世界⼗⼤杰出物理学家,到底世界⼗⼤杰出物理学家还有谁了,下⾯就让我们来⼀起看看吧。
世界⼗⼤杰出的物理学家有⽜顿、爱因斯坦、麦克斯韦、玻尔、史蒂⽂·温伯格、亨利·卡⽂迪许、理查德德德·费曼、狄拉克、马克斯·普朗克、史蒂芬·威廉·霍⾦等⼗⼤物理学家,其中史蒂⽂·温伯格和史蒂芬·威廉·霍⾦还健在他们具体有哪些贡献呢?1.⽜顿⽜顿爵⼠PRS MP(Sir Isaac Newton,1643年1⽉4⽇-1727年3⽉31⽇,英语发⾳艾萨克·⽜顿[ˈaɪzək ˈnjuːtn])[ 儒略历:1642年12⽉25⽇-1726年3⽉20⽇]是⼀位英格兰物理学家、数学家、天⽂学家、⾃然哲学家和炼⾦术⼠。
1687年他发表《⾃然哲学的数学原理》,阐述了万有引⼒和三⼤运动定律,奠定了此后三个世纪⾥⼒学和天⽂学的基础,并成为了现代⼯程学的基础。
他通过论证开普勒⾏星运动定律与他的引⼒理论间的⼀致性,展⽰了地⾯物体与天体的运动都遵循着相同的⾃然定律;为太阳中⼼学说提供了强有⼒的理论⽀持,并推动了科学⾰命。
在⼒学上,⽜顿阐明了动量和⾓动量守恒的原理。
在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将⽩光发散成可见光谱的观察,发展出了颜⾊理论。
他还系统地表述了冷却定律,并研究了⾳速。
在数学上,⽜顿与⼽特弗⾥德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。
他也证明了⼴义⼆项式定理,提出了“⽜顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究作出了贡献。
继承与创新议论文没有了继承便是无源之水,而没有了创新便是一潭死水,只有在继承的基础上创新,才会真的“清如许”了。
下面给大家分享继承与创新议论文,一起来看看吧!继承与创新议论文1子曰:“三人行,必有我师焉。
择其善者而从之,其不善者而改之。
”对于继承与创新,亦是如此,我们要学会正确看待他们的关系。
以继承之水,浇灌成功之花。
朝阳与落日总是令人感动的,只是因为那一刻把正午的锋芒熔成了光润的辉光。
在历史的海岸上,慢溯着一道道厚重的沟渠。
楚大夫沉吟泽畔,九死不悔;魏武帝扬鞭东指壮心不已;陶渊明悠然南山,饮酒采菊。
他们执著、坚毅、豪壮、遵其本心……这些优秀的品质流传至今,让我们得以继承和发扬。
以创新之光,照亮成功之路。
发光并非太阳的专利,每个人都可以发光。
虽然不是每个人都能创造出水晶教堂,但我们每个人都可以设计自己的梦想。
我国近代铁路专家、有“中国铁路之父”之称的詹天佑在修筑京张铁路时,面对铁路横过八达岭这一难题,他亲自勘察,选定路线,创设了“竖井开凿法”和“人”字形线路,震惊中外。
他大胆创新,不畏艰难,成功地修建了京张铁路,创造了奇迹,有力地回击了藐视中国的帝国主义者。
用继承与创新之美,点缀斑斓人生。
古往今来,历史总是推陈出新中不断发展前进的。
我们不仅要像山一样的在坚守自我中巍峨不动,也要像水一样在山穷水复之时另辟柳暗花明之径。
“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”教会了我们对理想要不断追求并为之努力;“数风流人物,还看今朝”让我们懂得了以史为鉴,敢于拼搏;“苦其心智,劳其筋骨”让我们明白在逆境中开拓创新的重要性。
大树之所以高大,是因为它有落红无私的哺育;大海之所以深邃,是因为它有无数条小溪汇合;花儿之所以明艳,是因为它有清晨雨露的滋养。
因此,我们在继承古典文化的同时也要学会取其精华,去其糟粕,在继承中创新,在创新中进步。
如果你歌颂黎明,那么请不要忘记拥抱黑暗。
如果你赞美太阳,那么请不要忘记欣赏月亮。
如果你敢于继承,那么请不要忘记开拓创新。
统一场论已经取得了相当成就大统一理论并非完全荒唐可笑的梦想,因为在统一物理学家对物质世界的描述方面已经取得了相当成就。
就在19世纪中叶,电和磁还被看成是两种独立的事物,但麦克斯韦研究证明它们实际上是现在叫做电磁现象的同一种基本相互作用的两个方面,可以用同一组方程式加以描述。
到20世纪中叶前,这一描述又改进到包括了量子力学效应,并以量子电动力学(QED)形式成为物理学家提出过的最成功的理论之一,它以极高精度正确预言了诸如电子等带电粒子相互作用的性质。
艰苦的思索和研究地球上的物体不管形状、大小如何,最终总要乖乖地落到地面上,原因是什么?天空中地球围绕太阳转、月亮围着地球转,原因又是什么?科学家牛顿经过艰苦的思索和研究,找出了统一的理论——万有引力。
不论是地球上的物体,还是天空中的天体,都可以用万有引力来解释它们的运动。
关于热现象人们总结出热学理论,关于电磁现象人们也总结出电磁场理论,物理学的各部分内容就是总结各种不同运动形式的规律和理论。
这些规律之间能不能再总结出更基本的规律,解释更广泛的内容,这一直是物理学家关心的问题。
万有引力现在,人们发现微观粒子之间仅存在四种相互作用力,它们是万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。
宇宙间所有现象都可以用这四种作用力来解释。
进一步研究四种作用力之间联系与统一,寻找能统一说明四种相互作用力的理论称为大统一理论。
霍金在他的《时间简史》中坦言,当今世界上可能会有些人在有生之年,发现大统一理论。
但这个大统一理论并不是爱因斯坦最初想的大统一理论,不可能通过一个简单的美妙的公式来描述和预测宇宙中的每一件事情。
因为宇宙是确定性和不确定性相互统一的,量子理论中测不准原理体现了不确定性。
发展历程引力万有引力,乃任何有质体(即有质量之物)之间的相互吸引力。
牛顿发现所有的东西一旦失去支撑必然会坠下,继而他发现任何两物体之间都存在着吸引力,而这引力更与距离的平方成反比,总结出万有引力定律。
关于科学的格言5篇关于科学的格言11.科学精神在于寻求事实,寻求真理——胡适2.科学需要一个人的全部生命。
——朱冼3.科学之兴,实对抗于宗教。
——蔡锷4.进步不是什么事件,而是一种需要。
——斯宾塞5.数理科学是大自然的语言。
——伽利略6.天才跟科学结合,才能产生最大的效果。
——斯宾塞7.自然科学是人们争取自由的一种武器。
——毛泽东8.观察试验分析是科学工作常用的方法。
——李四光9.科学是对狂热和狂言最好的解毒剂。
——亚当斯密10.书本要服从科学,而不是相反。
——培根11.科学家的成要是全人类的财产,而科学是最无私的领域。
——高尔基12.科学就是整理事实,以便从中得出普遍的规律和结论。
——达尔文13.什么知识最有价值?一致的答案就是科学。
——斯宾塞14.科学是人们生活中最重要最美好和最需要的东西。
——契诃夫15.没有科学和艺术,就没有人和人的生活。
——列夫托尔斯泰16.人民需要科学,不发展科学的国家,必将沦为殖民地。
——约里奥居里17.科学是我们时代的神经系统。
——高尔基18.科学是埋葬形形色色褪了色的思想的坟场。
——乌纳穆诺19.生活给科学提出了目标,科学照亮了生活的道路。
——米哈伊洛夫斯基20.进行科学研究时,我一向比较重视对最终结果的预测。
——卢嘉锡21.大胆设想,小心求证。
看来大胆还是必要的,当然大胆要建筑在扎实工作基础上。
——赵金科22.科学世界是无穷的领域,人们应当勇敢去探索。
——童第周23.科学有点儿像你呼吸的空气——它无处不在。
——艾森豪威尔24.科学,你是国力的灵魂;同时又是社会发展的标志。
——徐特立25.前进是生活的法则,不然人就不能称作为人。
——勃郎宁26.自然界是解决科学难题的最好的和最客观的老师。
——道库恰耶夫27.科学技术发展到今天,已是综合的大规模的集体的事业。
——王方定28.科学与艺术属于整个世界,在它们面前,民族的障碍都消失了。
——歌德29.科学工作千万不能固执己见。
关于科学家的名人名言好奇心造就科学家和诗人。
——法国作家法朗士大自然无法躲避科学家的慧眼。
——达宁科学家名言科学没有国境,但科学家有祖国。
——法国科学家巴斯德妓x和科学家是最好的两个职业。
——英国广义相对论和宇宙论家,理论物理学家霍金科学没有国界,科学家却有国界。
——俄国生理学家巴甫洛夫《巴甫洛夫百年诞辰》优秀的科学家必定是某种程度的狂人。
——前苏联物理学家卡皮察科学家和娼妓都是做他们喜欢的事赚钱。
——英国广义相对论和宇宙论家,理论物理学家霍金最有成就的科学家都具有狂热者的热情。
——澳大利亚科学家贝弗里奇真正的科学家比任何人都更不轻易作预言。
——比利时科学史家乔治·萨顿幻想是诗人的翅膀,假设是科学家的天梯。
——德国剧作家、诗人、思想家歌德科学的进步取决于科学家的劳动和他们的发明的价值。
——法国科学家巴斯德1 / 6对科学家来说,不可逾越的原则是为人类文明而工作。
——英国近代生物化学家和科学技术史专家李约瑟当科学家们被权势吓倒,科学就会变成一个软骨病人。
——意大利物理学家、天文学家和哲学家伽利略科学家的成果是全人类的财产,而科学是最无私的领域。
——前苏联作家高尔基热爱科学就是热爱真理,因此,诚实是科学家的主要美德。
——德国哲学家费尔巴哈流氓会武术,谁也挡不住……科学家会武术,流氓也挡不住! ——相声和影视剧演员、电视脱口秀主持人郭德纲真正的科学不知道同情,也不知道厌恶,它的惟一目的就是真理。
——格罗夫一个科学家应该考虑到后世的评论,不必考虑当时的辱骂或称赞。
——法国科学家巴斯德科学的惟一目的是减轻人类生存的苦难,科学家应为大多数人着想。
——意大利物理学家、天文学家和哲学家伽利略学习知识要善于思考,思考,再思考.我就是靠这个方法成为科学家的。
——美籍德国犹太裔,物理学家爱因斯坦真正的科学家应当是个幻想家,谁不是幻想家,谁就只能把自己称为实践家。
——法国作家巴尔扎克科学跟科学家大不相同,科学家像酒,越老越可贵,科学像女人,2 / 6老了便不值钱。
1979年12月10日第七十九届诺贝尔奖颁发。
物理学奖美国科学家格拉肖、温伯格、巴基斯坦科学家萨拉姆因提出亚原子粒子的弱作用的电磁作用的统一理论而共同获得诺贝尔物理学奖。
格拉肖是世界著名的理论物理学家,美国科学院院士。
他1932年12月5日生于纽约,1954年毕业于康奈尔大学,1958年在哈佛大学获得博士学位,1958-1960年在哥本哈根工作。
1966年到哈佛大学任教,1967年起任教授。
主要研究领域是基本粒子和量子场论。
1976年获奥本海默奖,1979年与S.温伯格、A.萨拉姆共同获得诺贝尔物理学奖,1991年获Erice 科学和平奖。
成长经历格拉肖(Glashow,SheldonLee)1932年12月5日出生于美国纽约。
父亲为了躲避沙俄对犹太人的迫害,年轻时从俄国移居到美国,当了一名管钳工。
格拉肖有两个哥哥,比他大十几岁。
父母和哥哥都很喜欢他,给他创造了较好的条件,让他学习科学。
他在家里的地下室有自己的化学实验室,从小就对科学有强烈的兴趣。
1947年格拉肖进纽约的布朗克斯理科中学,温伯格是他的同窗好友。
从这时起就开始了他们之间的共同追求。
格拉肖酷爱读书,并组织了一个科学幻想俱乐部,出版了中学科学幻想杂志。
1950年格拉肖和温伯格一起进入康奈尔大学。
格拉肖对这里的本科教学不大满意,因为有名的教授都去给研究生开课,于是就在三四年级时选修了经典电磁理论、量子场论之类的研究生课程。
他还经常参加学术报告会。
和中学时期一样,他喜欢和同学们讨论问题。
1954年大学毕业,格拉肖来到哈佛大学,选择了著名物理学家施温格当自己的导师。
在施温格的指导下,格拉肖选取了“基本粒子衰变中的矢量介子”作为自己的博士论文题目。
1958年获博士学位。
后得到一笔美国科学基金会资助来到丹麦的理论物理研究所。
在这里做了两年的研究工作,就在这段时期,他发现了关于弱电统一理论的模型。
个人简历格拉肖于1958年在哈佛大学获得博士学位,随后双先后去哥本哈根理论物理研究所、加利福尼亚工学院、斯坦福大学和加利福尼亚大学工作。
爱因斯坦的错误原文:Steven Weinberg翻译:葛韶锋原文网址:/vol-58/iss-11/p31.html 科学和其它追求真理的道路之间的差别在于,科学能够认识到即使是最伟大的参与者有时也是会犯错误的。
阿尔伯特·爱因斯坦是当之无愧的二十世纪最伟大的科学家,是有史以来最伟大的科学家之一。
谈论这样一个伟大人物犯错看起来是十分放肆的,特别是在这纪念他一百年前激情创造的时刻。
但是领袖科学家们所犯的错误比起他们的成功来,常常能够更好地提供对于当时他们所处时代的精神和环境的认识[1]。
同时,对于我们这些犯过科学错误的人来说,认识到即使是爱因斯坦也曾经犯过错误,多少会感到一丝安慰。
而更重要的是,通过展示我们认识到的最伟大科学家所犯的错误,可以给那些沿着其它路径追求真理的人们以警示。
我们认识到,最重要的科学先驱们并非先知者,他们留下的文字不应该被当作绝对正确的指南,他们只是为我们现在获得对自然的更深入理解作了铺垫的伟大的人物而已。
宇宙学常数一提到爱因斯坦所犯的错误,人们大概立即就会想到爱因斯坦引入的宇宙学常数(Cosmological Constant)——这被爱因斯坦自己声称这是他一生中所犯的最大错误(这是在他和伽莫夫的谈话中提出来的)。
当爱因斯坦完成了描述空间、时间和引力的理论——广义相对论(General Relativity)——之后,也就是在1917年,他开始考虑整个宇宙的时空结构。
然后他遇到了一个问题。
爱因斯坦在当时认为,在适当地考虑了许多星体的平均效果之后,宇宙应该是均匀并且是静止的;但是广义相对论的方程看起来似乎并不允许存在这样的一个宇宙解:其中的物质均匀地分布并且不随时间演化。
于是爱因斯坦就修改了他的方程,在方程中引入了新的一项,其中涉及到一个称为宇宙学常数的量。
随后的观测发现,宇宙并不是静态的,而是在不断地膨胀。
由此,爱因斯坦开始后悔他当初不应该在他最初的理论中毫无必要地加入这一项。
他错过了预言宇宙膨胀的绝好机会,这大概也让他十分地懊恼。
实际上,这个故事中涉及到几个错误,它们搅在一起,并不是爱因斯坦当时他认为所犯的那个错误。
首先,我并不认为应该将爱因斯坦假设宇宙是静态的算作是他的错误。
几乎毫无例外地,理论学家们认为世界就是观察者(实验学家)们看到的那样。
在1917年,当时观察到的星体的速度相对较低,这时不可能观测到宇宙的膨胀,从而使得认为宇宙是静态的就变得不可抗拒。
所以当Willem de Sitter于1917年提出替代爱因斯坦方程的替代方程时,他很小心地选择了度规张量(Metric Tensor)不随时间变化的坐标。
然而,这些坐标的物理意义是不明显的,de Sitter的宇宙学得出的宇宙解并不是静态的——也就是说在他的模型中的物质粒子相互之间加速远离——这在当时被认为是理论很大的一个缺陷。
毫无疑问,当Vesto Melvin Slipher于上世纪的最初十年间观测到“漩涡星云”光谱的时候,就已经发现红移(Redshift)占优势,这可以用宇宙膨胀中的多普勒效应(Doppler Effect)来解释,但是当时甚至没有人知道“漩涡星云”是什么;直到Edwin Hubble于1923年发现仙女座星云中暗淡的造父变星(Cepheid Variable),人们才搞清楚“漩涡星云”是遥远的星系——远离我们所处的星系之外的星体集团。
我不知道,到1917的时候爱因斯坦是否听说过Slipher的红移,但是无论如何他至少十分了解其它的一种能造成红移的情况:引力场。
应该得到公认的是,Arthur Eddington——他在第一次世界大战的时候就从de Sitter哪儿了解了广义相对论——在1923年的时候就指出Slipher观测到的红移是因为在de Sitter宇宙模型中的宇宙膨胀(这两位科学家和爱因斯坦以及其他人的合影在图1中)。
总之,宇宙膨胀这一事实并不为大家所接受,直到Hubble于1929年宣布这一观测结果——实际上他直到1931年才公开——遥远星系的红移随着距离的增加而变大,两者成正比,这和均匀膨胀是一致的(参见图2)。
直到这个时候,人们的注意力才投向Alexander Friedman于1922年提出的膨胀宇宙模型,在这个模型中宇宙学常数并没有出现。
正如上面所要阐明的,在1917年的时候,爱因斯坦把宇宙看成是静态的是很正常的一件事情。
在引入宇宙学常数时,爱因斯坦确实犯了一个令人吃惊的愚蠢错误。
虽然这样就可以导致一个不随时间演化的静态宇宙模型,但是这个解并不是稳定的。
宇宙学常数的作用等同于随着距离的增加而增加的排斥力,而通常的引力相互作用力随着距离增加而减弱的时候。
虽然物质的密度存在一个临界点,在这一点引力和排斥力相平衡,但是这种平衡是不稳定的;微弱的膨胀就会导致排斥力的增加以及吸引力的减弱,从而使得加速膨胀。
很难搞明白为什么爱因斯坦没有注意到这个基本的困难。
此外,爱因斯坦一开始的时候就被哲学家马赫(Ernst Mach)的思想给搞糊涂了:惯性(Inertia)现象是由于远处的物质造成的。
为了使得惯性是有限的,爱因斯坦在1917年的时候认为宇宙应该是有限的,他同时还认为宇宙的边界应该是一个三维的球面。
这就是为什么他看到在de Sitter空无一物的宇宙模型中放入的检验粒子(Test Particle)具有全部通常的惯性性质时非常地惊讶。
在广义相对论中,遥远星体的质量并不是惯性的起源,虽然它们确实会影响惯性系(Inertial Frame)的选择。
但是这个错误并不要紧。
正如爱因斯坦在他1917年的文章中指出的那样,是宇宙静态假设而非宇宙是有限导致必须引入宇宙学常数。
出于审美选择的简单性从今天的理论物理学的角度来看,爱因斯坦所犯的更严重的错误是他最后抛弃了宇宙学常数。
当他建立广义相对论的时候,爱因斯坦不仅依赖于一个简单的物理规律——他从1907年到1917年发展起来的引力和惯性等价的等价性定理(Principle of Equivalence)——而且还依赖于“奥卡姆剃刀”(Occam’s Razor),也就是理论的方程不仅应该满足上述等价性定理,而且应该尽量地简单。
就等价性定理而言,方程中可以出现的复杂性几乎不受限制。
爱因斯坦本可以在他的方程中加入四阶的时空导数(Spacetime Derivatives),或是六阶甚至更高阶的时空导数,但是他并没有这么做,只是用到了二阶微分方程(Second-Order Differential Equation)。
这可以从实用的角度来说明这一问题。
从量纲分析不难知道,涉及到高于二阶时空导数的场方程(Field Equation),其中必须出现正比于某一长度正幂次的常数因子。
如果这个长度和基本粒子物理或者原子物理中出现的长度类似的话,这些高阶项的效应在更大的尺度——实际上主要是在这个尺度观察引力现象的——上的效应就可以被忽略。
只存在一种对爱因斯坦广义相对论方程修改的方案具有可观测效应:引入完全不涉及任何时空导数的项,也就是宇宙学常数。
但是爱因斯坦并不是由于上述的理由——或是其它的实用性理由——排除高阶项的,而是由于审美的原因:它们并不需要,所以为什么要包括它们呢?正是这个审美的判断导致他十分懊悔当初引入宇宙学常数。
从爱因斯坦的时代以来,我们就学会了不再相信这种审美判据。
我们在基本粒子物理学领域的经验告诉我们,基本原理允许在物理学场方程中出现的任何一项都是有可能在方程中出现的。
这就像T. H. White写的《The Once and Future King》书中的蚂蚁世界:不被禁止的事情就是必须要做的。
实际上,只要我们计算一下就不难发现,量子涨落(Quantum Fluctuation)本身可以产生无穷大的有效宇宙学常数,所以必须假设在场方程中本来就存在无限大的反号“裸宇宙学常数”(Bare Cosmological Constant),以得到有限的宇宙学常数。
奥卡姆剃刀是一个很好的工具,但是它应用的对象应该是物理学原理而不是方程。
也许爱因斯坦受到了麦克斯韦理论的影响,当他还是苏黎世技术学院(ZürichPolytechnic Institute)的一名学生的时候就通过自学掌握了这个理论。
麦克斯韦为了描述已知的电磁现象而写下这些方程的,这些方程遵守电荷守恒定律;在麦克斯韦方程中,只出现了最低阶的时空导数。
今天,我们知道在描述电磁规律的方程中可以包含任意阶的时空导数,但是这些高阶导数项和广义相对论中的高阶导数项一样,在宏观尺度是没有可观测效应的。
自从1917年以来的天文学家们有时候会看到宇宙学常数存在的迹象,但是他们最终只是给出了一个上限。
这个上限比起量子涨落的贡献要小得多,于是许多物理学家和天文学家们就据此认为宇宙学常数应该是等于0的。
但是,无论我们怎么努力,没有人找到一条合适的物理学定律要求宇宙学常数严格地等于零。
在1998年的时候,由超新星宇宙学项目(Supernova Cosmology Project)和高红移超新星搜寻小组(High-z Supernova Search Team)进行的对超新星红移和距离的测量显示:宇宙的膨胀在加速,这和de Sitter模型得到的结果是一致的(参见Saul Perlmutter发表于《今日物理学: Physics Today》2003年四月号53页的文章)。
正如图3所显示的那样,宇宙中的能量密度大概70%是一种暗能量(Dark Energy),它们充满了整个宇宙。
这在随后的对宇宙微波背景辐射(CMB: Cosmic Microwave Background)各向异性角分布的测量中得到了证实。
由于暗能量的密度并不随着宇宙的膨胀剧烈变化,而且如果确实是不随时间变化的话,就可以确定暗能量就是宇宙学常数导致的效应。
如果这个关系得到确认的话,就很难理解为什么宇宙学常数的大小并不与量子涨落计算中得到的结果一致。
在最近几年中,这个问题是理论物理学家们的主要任务。
考虑到爱因斯坦曾于1917年引入宇宙学常数,他的真正错误在于他后来认为这本身是一个错误。
一位历史学家在读这篇文稿的这个地方的时候说,我可能会被指责运用了“辉格史观”(Whig History)。
辉格史观一词来自历史学家Herbert Butterfield于1931年的一个演讲。
根据Butterfield的观点,辉格史观者相信在历史学中存在演变的逻辑,他们用现在的标准评判过去。
但是在我看来,虽然在政治和历史学领域辉格史观(就是Butterfield讨论的那一种)不被认可,它在科学史领域还是有存在价值的。
科学领域的工作是具有累积性的。
我们比前人们知道的东西要多,而且通过审视他们的错误我们学会了他们当时不能够理解的东西。