从爱因斯坦到霍金的宇宙 知识点与笔记
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从爱因斯坦到霍金的宇宙---学习心得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。
爱因斯坦到霍金的宇宙疑难解释
史蒂夫霍金在他的《时间简史》论文中是怎么解释宇宙诞生的?爱因斯坦的相对论解释宇宙爆炸理论有什么局限性?
宇宙源自于大爆炸奇点:在大约150~200亿年前,宇宙中的所有星系都聚集在一点,这就是所谓的“大爆炸”。
该时刻的宇宙密度及其空间——时间的曲率均为无穷大。
换言之,弗利德曼宇宙模型所依据的广义相对论预言了宇宙中存在大爆炸奇点,在该奇点处,所有的科学定律全部失效——因为数学上无法处理无穷大数。
如果大爆炸时刻前存在着事件,那么它们不会对大爆炸之后的事件造成任何影响,而依据大爆炸前发生的事件对大爆炸后作出判断的科学预见性也不存在。
这就是说,大爆炸形成宇宙之前的时间是没有意义的广义相对论(General Relativity):
爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论,统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律,将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空,以取代传统对于引力是一种力的看法。
因此,狭义相对论和万有引力定律,都只是广义相对论在特殊情况之下的特例。
狭义相对论是在没有重力时的情况;而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。
爱因斯坦的宇宙是静态宇宙模型,当然,不管爱因斯坦还是霍金,其实都用爱因斯坦广义相对论的爱英斯坦方程。
由于爱英斯坦的静态宇宙模型,所以他在计算一个静态宇宙的时候爱因斯坦方程需要有一个常数,其实这个常数就是后来的宇宙学常数,也就是我们这个时代主流宇宙模型中暗能量的来源。
霍金的宇宙模型其实就是代表现代主流宇宙模型。
现代主流宇宙观就是宇宙学的大爆炸理论,即宇宙起源于约138亿年前一个奇点,大爆炸引起极快速膨胀,当然这种膨胀是均匀的、各向同性的。
现在的宇宙之所以成为现在的样子,都源于此。
目前主流宇宙模型认为,我们的宇宙是有约5%的普通物质,即有电磁相互作用的物质,约25%的暗物质,即无电磁相互作用的物质,以及约70%“神秘”的暗能量。
暗能量是导致目前宇宙在加速膨胀的成分。
当然,这种主流的宇宙模型之所以成为主流,是因为跟我们人类对宇宙的实验观测数据相符得比较好,毕竟,物理学是门实验科学。
但最近哈勃望远镜对Ia型超新星爆炸等观测,得到的宇宙膨胀速度比观测宇宙微波背景辐射得到的数据大。
或许在不久的将来现在的主流宇宙模型会发生变化。
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、色诺芬我的答案:C2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、亚里斯多德我的答案:D3“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、伽利略我的答案:B4“格物穷理”是由谁提出来的?()•A、张载•B、朱熹•C、陆九渊•D、王阳明我的答案:B5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、引力和重力我的答案:A6欧洲奴隶社会比中国时间长,中国封建社会比西方时间长。
我的答案:√7阿基米德是欧几里得的学生的学生。
我的答案:对8西方在中世纪有很多创造。
我的答案:错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、自由落体定律我的答案:B2“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、杠杆原理我的答案:A3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、德谟克利特我的答案:D4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、加速曲线我的答案:C5《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》与《天体运行论》都是伽利略的著作我的答案:错6伽利略是奥地利物理学家,近代实验科学的先驱者。
()我的答案:×7伽利略的逝世和牛顿的出生都是在1642年。
()我的答案:√8伽利略认为斜面上的运动是冲淡了的自由落体运动。
()我的答案:√物理学家焦耳是哪个国家的人?()•A、德国•B、奥地利•C、英国•D、意大利我的答案:C2以下哪一项属于经典物理的范畴•A、万有引力定律•B、热质学说•C、量子论•D、狭义相对性原理我的答案:A3谁完成了光的双缝干涉实验,认识到光是横波,并提出了颜色的三色定理?()•A、伽利略•B、牛顿•C、爱因斯坦•D、托马斯·杨我的答案:D4“热力学第三定律”的发现者是谁?()•A、克劳修斯•B、能斯特•C、开尔文•D、焦耳我的答案:B5以下哪个人没有提出“热力学第二定律”?()•A、卡诺•B、克劳修斯•C、迈尔•D、开尔文我的答案:C6以下哪个人不是“热力学第一定律”的发现者?()•A、迈尔•B、焦耳•C、赫姆霍兹•D、能斯特我的答案:D7下面哪项不属于电磁学定律?()•A、库仑定律•B、安培定律•C、能斯特定理•D、电磁感应定律我的答案:C8牛顿的主要著作有《自然哲学的数学原理》和《光学》。
爱因斯坦和量子论与相对论的诞生(九)1897年发现电子西瓜模型:汤姆生土星模型卢瑟福模型(不能解释光谱线和周期律,而且不稳定)卢瑟福培养了11个诺贝尔奖的学生:波尔,查徳威克(发现种子),卡皮察反物质爱因斯坦和量子论与相对论的诞生(十)1925-1926年量子论发展起来海森伯约旦伯恩狄拉克爱因斯坦和量子论与相对论的诞生(十一)薛定谔(波动力学)海森伯(矩阵力学)海森伯测不准关系爱因斯坦和量子论与相对论的诞生(十二)薛定谔对生命科学有贡献,他的《生命是什么》一书,十分有名。
人吸收低熵,排除高熵。
生命在于负熵Epr佯谬(量子信息的传递似乎是超光速的,与相对论矛盾)我们所学的都是哥本哈根的量子理论。
爱因斯坦不相信几率理论(他俏皮地说上帝是不掷骰子的)爱因斯坦和量子论与相对论的诞生(十三)一般能量;狄拉克认为所有的正能态都空着,所有的负能态都被填满。
即能量最低的状态。
赵忠尧试验中拍到了正电子的照片,只是没有辨认出来。
后来安德逊发现了正电子汤姆逊发现了电子(没有被预言到,质子好像是有预言的)狄拉克很聪明,“20世纪最伟大的物理学家是爱因斯坦,狄拉克,朗道”杨振宁说他曾今预言万有引力常数不是常数伽马射线是高能光子,打在核上产生电子和一对正电子规范场(德国数学家威尔提出),由于爱因斯坦想把电子场几何化。
放射性与原子弹(一)内容:X射线不是原子核里的射线,通常是把院子的内层电子打飞,外层的电子一下子跃迁进来之后的能量比较大,一下子放出来的就是X射线,这还不是核反应。
真正的放射性是原子核内部的变化放出来的射线。
卢瑟福的学生查德威克发现了中子,之前有居里夫人的大女儿依琳和女婿约里奥做好了实验,但两人没有发现后来居里夫人的大女儿和女婿发现了人工放射性核哈恩裂变玻尔提出过液滴模型,原子核像水滴一样。
放射性与原子弹(二)链式反应(约里奥居里发现的)费米既能搞理论又能搞实验的物理学家,对统计物理,核物理,粒子物理,相对论都做出了贡献。
从爱因斯坦到霍金的宇宙超星幕课
从爱因斯坦到霍金,宇宙超星幕课研究设计了一些非常伟大的物理学家,他们的理论和工
作深刻地影响了我们对宇宙的理解。
爱因斯坦(Albert Einstein)是20世纪最伟大的理论物理学家之一,他被公认为是世界上最著名的思想者之一。
爱因斯坦发明了相对论,它是一种多方面而又充满活力的理论,提出了时空和能量之间的关系。
他的理论改变了科学界对宇宙的理解,还提出了一种可能的宇宙模型,即宇宙的扩张。
在爱因斯坦之后,物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)发展了一种新颖的理论,即
时间特性理论。
霍金解释了宇宙的背景辐射,也是宇宙学家探索宇宙未知领域的重要工具。
他的“宇宙元素”理论以及其他令人惊叹的成果,令他成为当今的时间和宇宙的物理学界的
领先人物。
在这段旅程中,宇宙超星幕课得到了新的洞察力和理解,他们的研究已成为宇宙学家开拓
新领域的基础。
另外,该课程也给大家带来了全新的视野,使大家对宇宙越发深刻。
因此,宇宙超星幕课给我们带来了很多知识,它挑战了我们对宇宙的想象,改变了我们对
宇宙的理解,也鼓励我们更深入地探索宇宙。
我们应该感激这些伟大的思想家,他们的理论和研究为我们提供了一种对宇宙的新视角,从而让我们更加深入地探索宇宙的神秘。
1、第一个测万有引力常数的人是(30.00 分) 卡文迪什2、牛顿与莱布尼茨的矛盾源于:()(30.00 分) 微积分的发明人1、牛顿和莱布尼茨都是微积分独立的发现者。
(2 0.00 分) 是2、海王星是理论预测后发现的,成功的证明了万有引力定律是正确的。
(20.00 分) 是1、没有反作用力的是(30.00 分) 惯性力2、狭义相对论发表的时代,当时人们所知道的两种力是什么?(30.00 分) 万有引力和电磁力1、牛顿论证过绝对时间。
(20.00 分) 否2、爱因斯坦提出绝对空间不存在。
(20.00 分) 是1、首先提出等效原理的人是(30.00 分) 爱因斯坦2、关于单摆实验说法错误的是:()(3 0.00 分) T=2π(l/g) 1、爱因斯坦认为引力场和惯性场是等效的,这就是等效原理,等效原理是广义相对论的基础。
(20.00 分) 是2、力是维持运动的原因。
(20.00 分) 否1、何时正式提出广义相对论的(30.00 分) 1915 年2、被称为“几何之父”的是(30.00分) 欧几里得1、等效原理是整个相对论的核心。
(20.00 分) 是2、强等效原理认为,狭义相对论在其局域惯性参考系中完全成立。
(20.00 分) 是1、广义相对论证明了:()(30.00 分) 以上都是2、在哪个几何体系中三角形三内角之和大于180 度(30.00 分) 黎曼几何1、球面上两点之间最短的距离是大圆周。
(20.00 分) 是2、在天文观测中看到的行星的轨道是封闭的椭圆。
(20.00 分)否1、离太阳最近的行星是(30.00 分) 水星2、下列说法错误的是?(30.00 分) 非匀速曲线运动属于惯性运动1、行星绕太阳运动是万有引力的作用。
(20.00 分) 否2、爱斯坦的相对论认为万有引力是不存在的,是时空发生弯曲的结果。
(20.00 分) 是1、最先提出暗星概念的人是(30.00 分) 米歇尔2、《宇宙体系论》和《天体力学》的作者是:()(30.00 分) 拉普拉斯1、加尔各答有一个地方叫黑洞。