牛顿与爱因斯坦没有“对”与“错”
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牛顿力学与爱因斯坦力学异同点引言:牛顿力学和爱因斯坦力学都是物理学中的两个重要学科,分别由英国科学家牛顿和德国科学家爱因斯坦创立。
牛顿力学是经典力学的基础,适用于中低速和小质量的物体运动,而爱因斯坦力学则是相对论力学的基础,适用于高速和大质量的物体运动。
本文将对牛顿力学和爱因斯坦力学的异同点进行探讨。
一、牛顿力学和爱因斯坦力学的核心理论1. 牛顿力学核心理论:牛顿力学的核心理论是牛顿三定律,分别是惯性定律、动量定律和作用-反作用定律。
惯性定律指出物体在无外力作用下保持静止或匀速直线运动;动量定律指出物体的动量随时间的变化率等于作用在物体上的力;作用-反作用定律指出两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反。
2. 爱因斯坦力学核心理论:爱因斯坦力学的核心理论是相对论,包括狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论主要研究高速运动物体的时空变换,引入了相对论性的动量和能量概念,弥补了牛顿力学中的不足;广义相对论则是对引力的理论解释,提出了引力是时空弯曲的结果。
二、牛顿力学与爱因斯坦力学在力的描述上的异同1. 牛顿力学的力学描述:牛顿力学中的力是作用在物体上的推动或阻碍物体运动的作用,可以通过质量和加速度的乘积来描述。
牛顿力学中的力是矢量,具有大小、方向和作用点。
力的合成遵循矢量的几何法则,可以通过力的合成和分解来计算物体的运动状态。
2. 爱因斯坦力学的力学描述:爱因斯坦力学中的力并不是直接描述物体的运动状态,而是描述物体在时空中的运动轨迹。
爱因斯坦力学中的力是通过引力场的弯曲来产生的,物体沿着时空的弯曲轨迹运动。
爱因斯坦力学中的力是曲率的结果,物体受到的力与其所处的时空几何有关。
三、牛顿力学与爱因斯坦力学对时间和空间的认识上的异同1. 牛顿力学对时间和空间的认识:牛顿力学中的时间和空间是绝对的,独立于物体的运动状态。
时间是一个普遍的测量尺度,空间是一个三维的欧几里德空间。
牛顿力学中的时间和空间是分离的,物体的运动只与时间和空间的变化有关,而与物体自身无关。
场论中的牛顿万有引力定律与爱因斯坦广义相对论的对比研究牛顿万有引力定律和爱因斯坦广义相对论是两个重要的物理理论,它们对于解释宇宙中的引力现象起到了关键作用。
本文将对这两个理论进行对比研究,探讨它们的异同以及对物理学的影响。
牛顿万有引力定律是牛顿在17世纪提出的一种描述物体间引力相互作用的定律。
根据牛顿的定律,两个物体之间的引力与它们的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
这个定律成功地解释了行星运动、天体轨道等现象,并成为经典物理学的基础之一。
然而,牛顿的引力定律并不适用于所有情况。
在极端的情况下,比如黑洞或高速运动的物体,牛顿的定律无法提供准确的描述。
因此,爱因斯坦在20世纪提出了广义相对论,对牛顿定律进行了修正。
爱因斯坦广义相对论是一种描述引力的几何理论。
根据广义相对论,物质和能量会扭曲时空的几何结构,形成引力场。
物体在引力场中运动时,会沿着弯曲的时空轨迹运动。
广义相对论成功地解释了一些牛顿定律无法解释的现象,如水星轨道的进动和引力透镜效应等。
与牛顿定律相比,广义相对论的描述更加准确和全面。
它提供了对引力现象的更深入理解,解释了黑洞和宇宙膨胀等复杂现象。
广义相对论还预言了引力波的存在,并在2015年被实验观测到,这是对爱因斯坦理论的重要验证。
然而,广义相对论也存在一些问题和局限性。
首先,它无法与量子力学相统一,无法提供对微观世界中引力的准确描述。
其次,广义相对论对于宇宙的起源和结构也无法给出明确的答案。
这些问题仍然是物理学家们研究的热点领域。
尽管广义相对论在某些情况下取代了牛顿定律,但在日常生活中,牛顿定律仍然是我们理解和描述物体运动的重要工具。
牛顿定律简洁而直观,适用于大部分宏观物体的运动。
只有在极端情况下或需要更高精度时,我们才需要使用广义相对论。
总的来说,牛顿万有引力定律和爱因斯坦广义相对论是两个重要的物理理论,它们对于解释引力现象起到了关键作用。
牛顿定律适用于大部分情况,而广义相对论提供了更精确和全面的描述。
同志们,今天我们来讨论一下人类对现实世界的认识中最大的一个错误,也是这个世界给我们制造的一个幻觉。
时间这个概念我们每天都在使用,而且时时刻刻都在运用,但是当物理学发展到现在,我们突然发现这个概念实际上根本不存在。
最初,牛顿曾说过时间是宇宙的一个基本结构,是一个单向且不可逆的维度。
在那个时代,大多数人的基本认知也是如此。
大家普遍认为,自从宇宙形成以来,时间一直以一个恒定不变的速度流逝。
然而,直到爱因斯坦的相对论问世之后,这种观念被彻底颠覆了。
狭义相对论指出,时间的流逝速度并非恒定不变,而是随速度的增加而减慢。
这个结论是如何得出的呢?是因为科学家们发现了另一个颠覆人类认知的事实,即光速是恒定不变的。
假设有一辆小汽车,它以80英里/小时的速度行驶,而我站在原地观察,它就从我身边呼啸而过,速度就是80英里/小时。
如果我也有一辆汽车,我以80英里/小时的速度追赶它,那么在我的视角中,它对于我来说就停止了移动。
然而,光速却不遵循这个规律。
就如同地球在宇宙中高速运行,但无论光是从前方接近、后方追赶还是从各个方向照射过来,它的测量速度始终是每秒300,000公里。
现在存在一个问题,假设有一艘超级快的飞船,它的速度甚至可以达到29.99999万公里/秒,只比光速慢一丁点。
那么,有一天你喝点酒和手电筒比赛,不,你不是要挡住我,今天我只是要把一个电棍插进去,你才不会振动,你凭什么和我比赛呢?然后,你拿出飞船的钥匙准备启动飞船,你一启动,手电筒也打开了,加油向上飞,而我呢,我则用一个高速摄像机在我的视角中观察你,你和手电筒里的光几乎是并行的,然后光速慢慢超过了你,我观察了一个多小时,最后这束光才完全超过了你并飞走了。
但是对于你来说,事情是完全不同的,因为根据光速不变的原理,无论你的速度有多快,你看到的光速还是光速,一开关手电筒,那束光就瞬间消失了。
所以,我们其实观察到的是同一个过程,即光超过了你,但我在那里观察了一个多小时,而对于你来说,只是一瞬间的事情。
高二历史相对论与量子论试题答案及解析1.爱因斯坦创立的相对论与牛顿力学的关系,比较正确的说法是()A.前者完全否定了后者B.前者发展了后者C.前者发展和概括了后者D.前者融化了后者【答案】C【解析】本题主要考查学生运用所学知识解决问题的能力。
尊重材料是做对历史题目的唯一秘籍。
而通过材料不难发现,爱因斯坦创立的相对论与牛顿力学的关系不是否定与否定的关系,而是继承和发展的关系,二者看上去是矛盾的,但是二者研究的领域不同,所以并不矛盾。
所以比较正确的说法是前者发展和概括了后者。
【考点】近代科学技术·经典力学·爱因斯坦创立的相对论与牛顿力学的关系2.牛顿:“我之所以比别人看得更远,是因为我站在巨人的肩膀上。
”20世纪初“站在”牛顿肩膀上观察时空,且比他“看得更远”的科学巨人是 ()A.门捷列夫B.达尔文C.诺贝尔D.爱因斯坦【答案】D【解析】本题主要考查学生阅读材料,抓住关键信息及知识的运用能力,解题时注意题干中的时间限制“20世纪初”,站在“牛顿肩膀”上,而且是“观察时空”,由此联系已学知识可知只能是爱因斯坦。
因为他在经典力学基础上进一步发展了牛顿力学体系,提出相对论。
故选D。
【考点】近代科学技术·经典力学·爱因斯坦3.激光是20世纪以,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一项重大成就,被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”等。
这一发明主要与谁的科学理论有关A.伽利略B.牛顿C.法拉第D.爱因斯坦【答案】D【解析】1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论“光与物质相互作用”,成为激光发明的理论基础。
这是其对物理学的重要贡献之一,故选D。
【考点】近代科学技术••经典力学•爱因斯坦。
4.某一理论“使人们的认识由低速领域扩大到高速领域,由宏观领域延伸到宇宙领域,人们第一次深刻地认识到时间、空间和物质的运动相互依赖”这一理论指的是A.牛顿的经典力学B.达尔文的进化论C.爱因斯坦的相对论D.普朗克的量子论【答案】C【解析】本题主要考查学生准确解读材料信息的能力,材料中文字“使人们的认识由低速领域扩大到高速领域,由宏观领域延伸到宇宙领域,人们第一次深刻地认识到时间、空间和物质的运动相互依赖”描述的是爱因斯坦相对论的特征和作用,所以答案选C,A B D三项理论的特征与上述题意特征不符。
第二十二天:相对论时空观与牛顿力学的局限性相对论时空观与牛顿力学的局限性的内容的考点:1、经典力学的局限性;2、经典相对性原理;3、狭义相对论的两个基本假设;4、“同时”的相对性;5、长度的相对性;6、时间间隔的相对性及其验证;7、相对论速度变换公式;8、相对论质量。
知识点1:相对论时空观与牛顿力学的局限性一、牛顿力学时空观绝对时空观(牛顿力学时空观):时间和空间都是独立于物体及其运动而存在的。
该观点认为时间和空间是相互独立的。
不同参考性系之间的速度变换关系满足伽利略变换,比如河中的水以相对于岸的速度v 水岸流动,河中的船以相对于水的速度v 船水顺流而下,则船相对于岸的速度为v 船岸=v 船水+v 水岸。
二、相对论时空观19世纪,英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在,并证明电磁波的传播速度等于光速c 。
1887年迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明:在不同的参考系中,光的传播速度都是一样的!这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系不符。
爱因斯坦两个假设:在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是相同的;真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
相对论的两个效应:时间延缓效应:如果相对于地面以v 运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ,地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt ,那么两者之间的关系是Δt =Δτ1-(v c )2。
Δt 与Δτ的关系总有Δt >Δτ,即物理过程的快慢(时间进程)与运动状态有关。
长度收缩效应:如果与杆相对静止的人测得杆长是l 0,沿着杆的方向,以v 相对杆运动的人测得杆长是l ,那么两者之间的关系是l =l 01-(v c)2。
l 与l 0的关系总有l <l 0,即运动物体的长度(空间距离)跟物体的运动状态有关。
低速运动:通常所见物体的运动,如投出的篮球、行驶的汽车、发射的导弹等物体皆为低速运动物体。
爱因斯坦》读后感《爱因斯坦》读后感《爱因斯坦》读后感1我特别的喜欢《爱因斯坦的人生方程》里的“广义相对论”诞生这一章。
在这一章中充分的展现了爱因斯坦大胆的这种性格。
爱因斯坦竟然敢对17世纪科学界(牛顿那个时代)的巅峰发起冲击,在爱因斯坦那个年代是没有人敢对牛顿的万有引力的理论做补充,因为大家认为牛顿的万有引力的理论是十分的周全的,但爱因斯坦居然敢对牛顿的理论发起攻击,这可以想象爱因斯坦是如此的大胆。
而且爱因斯坦是个不怕失败的人。
在科学的研究上,是要常常遭遇到失败和因为理论的缺点而遭受别人的嘲讽的,而爱因斯坦却是个不理会这些事情的人,爱因斯坦是不会因为失败而抬不起头,如果自己的理论遭到人们以及其他科学家的否认时,爱因斯坦绝对不会因此而丧去信心的,反而会更加努力的去补充自己理论不足的地方。
爱因斯坦在思考的时候是十分的认真的,绝不容忍有人干扰他的思考。
有一次爱因斯坦的妹妹打扰了正在深思的爱因斯坦,结果爱因斯坦大怒,打了他自己的妹妹,可想而知他的认真劲啊!我真佩服爱因斯坦能这么这么的认真,而且还是在小时候,换是我,我早就跑出去跟别人玩了。
爱因斯坦的认真劲,勤奋劲和不怕失败的精神才造就了爱因斯坦的成功。
《爱因斯坦》读后感2在您十二岁那年,你的叔叔雅布给你画了一个直角三角形,标上a、b、c,并且对他说:“这是著名的毕达哥拉斯定理,在古老的中国中,由人早就证明了,现在看你能不能证明,这个问题深深的把爱因斯坦您深深的吸引了。
整整三个星期,你茶饭不思、简直到了废寝忘食的地步,只要您一有空就绞尽脑汁思考这个问题。
果然,老天不负有心人,您总于有了思考结出的果实,您证明了这条定理,得到叔叔的夸奖。
从这个故事中,我知道只要针对某一个问题,把所有的心思又投入进去,简直到了废寝忘食的地步使中就会有答案了这就是你成功的原因。
从中我联想到,有一次爸爸出了一个问题给我,这个问题真让我绞尽脑汁,晚上时,再当爸爸问我时,我就一笑置之。
牛顿绝对时空观和爱因斯坦相对论时空观的统一殷业上海师范大学信息与机电工程学院,上海200234yinye@摘要:时空观是物理理论的基石,也是自然科学的基石,因为存在的一切都发生在一定的时间和空间之中。
从亚里士多德、伽利略、牛顿到爱因斯坦,每一个伟大的物理学家都对时间和空间是什么做过回答,但这些答案还不是最终答案。
本文分析了历史上存在的各种时空观,从笛卡尔的“物质空间”思想出发重新审视了时间和空间的关系,通过分析说明:不同的“物质空间”中时间是不同的,从而获得了对牛顿绝对时空观和爱因斯坦相对时空观的统一认识。
关键词:虚空;物质空间;绝对时间;相对时间;相对论;牛顿力学中图分类号:O412 文献标识码:A0. 引言时空观是物理理论的基石,也是自然科学的基石,因为存在的一切都发生在一定的时间和空间之中。
从亚里士多德、伽利略、牛顿[1]到爱因斯坦[2],每一个伟大的物理学家都对时间和空间是什么做过回答,但他们的答案还不是最终答案。
以上四位伟人对时空的答案,有一个共同点,就是时间和空间只有一种,但以笛卡尔的“物质空间”思想[3,4,14]为基础的时空观中,时间和空间可分成两种,一种是“虚空”中的时间和空间,对应“牛顿的绝对时间和空间”,另一种是“物质空间”中的时间和空间,对应“爱因斯坦的相对时间和空间”,前一种时间是空间无关的,后一种时间是空间相关的,所以在“物质空间时空观”中牛顿的绝对时空观和爱因斯坦的相对时空观可以得到了统一,下面我们对这两种不同的时间和空间的有关问题进行讨论。
1. 虚空和物质空间牛顿在“原理”[1]中阐述的绝对空间是:“绝对空间就其自身特性与一切外在事物无关,处处均匀,永不移动”。
牛顿的绝对空间有如下几层含义,(1)绝对空间是真实感知空间的抽象;我们可以设想一个玻璃围成的正方体,假设这个玻璃正方体相对绝对空间静止,将玻璃正方体中的所有物质抽去(包括引力场),并让玻璃壁变得无限薄,并最终消失,这样得到的玻璃正方体围成的空间,就是绝对空间。
第一章测试1【单选题】(1分)《道德经》的主要内容是什么?A.怎样在终南山修道成为神仙B.作广告推销仙丹C.图书管理员考试指南D.怎样认识客观规律来指导行动2【单选题】(1分)庄子是什么人?A.古代哲学家,《逍遥游》的作者B.庄园主,农家乐的发明者C.修炼成仙的蝴碟D.古代军事家,逍遥派武功的创始人3【单选题】(1分)关于数学与哲学的关系,如下哪句话不对:A.老子和庄子是数学家B.老子和庄子是哲学家C.哲学可以帮助理解数学D.数学可以帮助理解哲学4【单选题】(1分)中国女子排球队在2016年奥运会荣获冠军,下一届奥运会能否夺冠?如下哪句话比较符合老子“知不知上”的原意?A.由于我们是2016年奥运会冠军,所以下一届一定是冠军。
B.圆的,谁得冠军全靠运气,不必认真训练,只要听天由命C.谁说我们下一届不是冠军,就是给我们抹黑,必须向我们赔礼道歉D.虽然我们上一届是冠军,但还有缺陷需要弥补,下一届才有可能卫冕夺冠5【单选题】(1分)牛顿运动定律奠定了物理学的基础,却又被爱因斯坦修正了.这说明了:A.牛顿被爱因斯坦颠覆了B.牛顿与爱因斯坦谁对谁错,应该由微信群友投票决定C.人类对客观规律的认识只能一步步前进,牛顿前进了一步,爱因斯坦又前进了一步,永无止境D.全世界被牛顿骗了几百年第二章测试1【单选题】(1分)以下哪句话最接近老子说”道可道,非常道”的原意:A.能够说出来的,是人类已经认识到的规律,与真正的规律总是有差距.B.道不能说出来,所以根本不存在.C.永恒不变的客观规律是说不出来的,所以没法学习.D.可以走的道路,经常堵车不畅通2【单选题】(1分)以下哪句话最接近老子说”人法地,地法天,天法道”的原意:A.人制定法律管土地,土地办法管天,天神的法律管所有的道理B.皇帝管地,玉皇大帝管天C.天、地、人的行为都要遵从客观规律D.圣人制定法规管理天、地、人3【单选题】(1分)以下哪件事不体现老子说“有生于无”的道理。
牛顿与爱因斯坦没有“对”与“错”
前几天收到一本朋友寄赠的高端科普杂志,读了其首篇文章开头的一段话,我不禁愕然。
这段话是这样写的:“日食不仅是个壮丽的奇观,也是科学家们的大好观测机会。
1919年5月29日的日全食,是验证牛顿力学与爱因斯坦相对论孰对孰错的‘关键对决’”。
两位杰出的科学家,两个著名的科学理论,“孰对孰错”要“对决”?这词用得够“狠”,但据我看却不够准确,也失之严谨。
恰恰就在这句话之后没几行,作者(据知是位天体物理学博士)又写道:“可以说,牛顿理论是广义相对论的特殊形式,而广义相对论则是牛顿理论向一般情况的推广。
”试问:既然两者有“特殊形式”和“向一般情况的推广”之关联,又何来“孰对孰错”?
事实上,牛顿理论并没有错。
尽管它与爱因斯坦理论有着根本性的区别,但仍是后者相当好的近似,或者说真理的精确近似,只不过需要满足如下条件:物体的运动速度与光速相比很低,并且时空曲率也不大。
而一些小的相关项若被忽略不计,爱因斯坦理论便能简化为牛顿理论。
因此,对于1919年日全食时所观测到的恒星光线在太阳引力场作用下发生的偏转
现象,我们或许可以这样评价:它验证了爱因斯坦那脱离了日
常生活经验的新理论,修正了牛顿的旧理论。
回过头来看,牛顿理论中所存在的奇特而无从解释的一
点内容,一直让物理学家困惑不已,那就是引力质量与惯性质量的同一。
200多年过后,它给爱因斯坦的思考提供了关键性的线索。
1911年,爱因斯坦提出,带有特定能量(由其频率或波长决定)的光子具有等效质量。
因此,像物质粒子一样,光子应当受大天体的引力吸引而发生偏转。
正如他所设想的那样:“据此理论可以得出,从太阳附近通过的光线会受太阳引力
场的作用发生偏转,这导致在太阳和出现在太阳附近的恒星
间视角距几乎增加1角秒。
”
从太阳边缘掠过的光线所产生的极小偏转,大体说来,一半来自牛顿理论的推论,另一半则来自三维空间的曲率。
当物体速度远低于光速时,牛顿理论非常适用,但在描述高速亚原子粒子的行为时,牛顿理论就不太灵光了。
此中,“光速有限”这一设定是关键。
不妨换一种方式来考察:光通过1米的距离需要多长时间?假如光以无穷大的速度传播,那它通过1米所需的时间是0秒。
然而,当光以它的实际速度传播时,则需要0.0000000033秒。
所以,爱因斯坦所修正的,正是0和
0.0000000033之间的差别。
一般而言,一种复杂的事态很少能用一句话就说明其真相,更不能用一个简单的“对”或“错”来回答。
在许多情形下,正确和错误是很模糊的概念,正确和错误常常也是相对的,
没有像1+2=3那样“绝对”的答案。
然而,人们似乎极易在寻求绝对的真相和逻辑的过程中获取安全感――每当我们不得不面对不确定的感知时,几乎都会转而求助于传统逻辑的确定性。
这也很容易养成一种习惯:接受一些可以免除我们思考之劳的简明的论断。
这样就产生了英国逻辑学家L.S.斯泰宾所称的“罐头思维”――它接受起来是容易的,因为形式是压缩的,用起来方便,有味道,也有营养,但对于我们身体的自然发育必不可少的维生素却丢了。
更值得警惕的是,我们在创造人为的二分法(我们/他们,正确/错误,无罪/有罪,文明/野蛮,民主/独裁,朋友/敌人,真/假,善/恶),并习惯于用互相排斥的抽象概念来进行思考的同时,似乎已经很不适应置身于某种“中间状态”了。
而“罐头思维”和极端化的思维方式对中间地带的排斥,不仅使得我们对世界的感知变得固定和僵化,而且往往还会促使我们对论证之点予以不恰当的扩大乃至扭曲――不是民主就是独裁,不是善就是恶,不是黑就是白。
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