爱因斯坦和相对论与量子论的建立.ppt

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1、从爱因斯坦到霍金的宇宙赵峥北京师范大学物理系2011年10月2013年3月修改第一讲爱因斯坦和量子论与相对论的诞生一、物理学的开端二、爱因斯坦的丰收年三、相对论的建立四、狭义相对论物理学（Physics）这个词起源于亚历士多德公元前300多年，古希腊苏格拉底柏拉图亚历士多德一、物理学的开端原天地之美，而达万物之理。——庄子（与诸生歌于天泉桥）其一万里中秋月正晴，四山云霭忽然生。须臾浊雾随风散，依旧青天此月明。肯信良知原不昧，从他外物岂能撄。老夫今夜狂歌发，化作钧天满太清。王阳明《月夜二首》其二处处中秋此月明，不知何处亦群英。须怜绝学经千载，莫负男儿过一生。影响尚疑朱仲晦，支离羞作

2、郑康成。铿然舍瑟春风里，点也虽狂得我情。注：霭（ǎi）昧（mèi）撄（yīng）关于探究式学习*西方的洋学堂*中国的书院物含妙理总堪寻乾隆题颐和园宝云阁（境自远尘皆入咏）阿基米德（亚历山大科学院，前287-前212年）浮力定律杠杆原理“给我支点，我可以撬动地球！”重心的概念1564年米开朗基罗逝世莎士比亚、伽利略出生“物理学”真正开始于伽利略他使物理学成为一门“实验的科学”、“测量的科学”（彭加勒：凡是不能测量的东西都不能算是自然科学）伽利略惯性定律相对性原理自由落体定律惯性定律虚空中运动的原子，由于没有阻力，将一直等速运动下去（公元前400年左右，德谟克利特等古希腊哲学家）亚里士多

3、德：力是维持物体运动的原因伽利略斜面实验：维持运动不需要力重申了惯性定律伽利略的斜面实验相对性原理地恒动而人不知，譬如闭舟而行不觉舟之运也。汉《尚书纬•考灵曜》伽利略《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（1632年）《两门新科学》（1638年）自由落体定律比萨斜塔上的自由落体实验伽利略的斜面实验斜面运动是“减缓了的”或“冲淡了的”自由落体运动。斜面实验惯性定律自由落体定律熟能生巧，举一反三1642年（对物理学重要的一年）1642.1.8伽利略逝世1642的圣诞节之夜牛顿出生（儒略历1642.12.25格利高里历1643.1.4）（1644年李自成进京，清军入关）天主教国家（拉丁语

4、系：意、法、西、葡、拉美）先用新历基督教国家（日耳曼语系：英、德、荷、美）后用新历东正教国家（斯拉夫语系：俄、白、乌）十月革命后才用新历牛顿集经典力学之大成《自然哲学的数学原理》（45岁）《光学》（65岁）牛顿的物理体系绝对时间绝对空间惯性系相对性原理力学三定律万有引力定律自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中上帝说，让牛顿去吧，于是一切成为光明。——波普光学牛顿的微粒说战胜惠更斯的波动说（波动说：笛卡尔、胡克、惠更斯）1801年，托马斯·杨的干涉实验波动说战胜微粒说英国人托马斯﹒杨（ThomasYoung）是历史上有名的神童、才子，2岁就能读书，4岁时将《圣经》通读了2遍，他14岁时已通

5、晓拉丁、希腊、法、意、希伯来、波斯和阿拉伯等多种语言，还会演奏多种乐器。他在物理、化学、生物、医学、天文、哲学、语言、考古等领域都有贡献。托马斯﹒杨先当医生，研究视觉，发现了眼睛散光的原因，转而研究光学，完成了光的双缝干涉实验。他认识到光是横波，并提出了颜色的三色原理。此后他又破译了埃及的拉希德石碑上的一些文字，对考古学做出了重大贡献。法国人商博良（另一位神童）在此基础上进一步努力，终于完全破译了碑上的文字，奠定了研究故埃及文字的历史学基础。波动光学光既是波动就应有载体亚历士多德月上世界月下世界波动光学光是以太的弹性振动电磁学光波是电磁波麦克斯韦从介质的弹性振动导出了电磁学的基本方程

6、组热学热力学第一定律（能量守恒）。迈尔，焦耳，亥姆霍兹热力学第二定律（卡诺定理）。卡诺，克劳修斯卡诺从热质说“导出”了卡诺定理热力学第三定律。能斯特热力学第零定律二、爱因斯坦的丰收年1900，开尔文勋爵：物理学的大厦已经建成，未来的物理学家只需要做些修修补补的工作就行了。但是，明朗的天空还有两朵乌云：一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。黑体辐射迈克耳孙实验量子论（1900年）相对论（1905年）黑体辐射维恩位移定律：量子论的诞生量子论光子论爱因斯坦解释光电效应1905爱因斯坦生平（Ⅰ）1879.3.14诞生于德国乌尔姆中，小学时代德国慕尼黑1895-1896瑞士阿劳中学一年

7、1896-1900苏黎士工业大学学习1900-1902艰辛求职，四面碰壁1902-1909伯尔尼发明专利局工作初期科研情况：1901-------1篇论文1902-------2篇论文1903-------1篇论文1904-------1篇论文（“奥林匹亚科学院”）爱因斯坦的丰收年1905-------5篇3月解释光电效应——光子说（6月发表）4月博士论文：测定分子大小的新方法（4月提交）5月解释布朗运动（7月发表）6月“论运动物体的电动力学”——狭义相对