文档介绍：爱因斯坦的巨大贡献
姓名:张剑
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爱因斯坦(1879-1955),美籍德国犹太人。他创立了代表现代科学的相对论,并为核能开发奠定了理论基础,在现代科学技术和它的深刻影响及广泛应用方面开创了现代科学新纪元,被公认为自伽利略、牛顿以来最伟大的科学家、思想家。1921年诺贝尔物理学奖获得者。现代物理学的开创者和奠基人,相对论——“质能关系”的提出者,“决定论量子力学诠释”的捍卫者(振动的粒子)——不掷骰子的上帝。 1999年12月26日,爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。
建立相对论是爱因斯坦一生最伟大的成就,1900年前后,在人们头脑中“以太”观念占统治地位,大家都认为光波(电磁波)是以太的弹性振动,麦克斯韦(J. CMaxwell)就是从以太的弹性理论导出他的著名的电磁方程组的。一个需要弄清的问题是,地球相对于以太是否运动? 那时候哥白尼的日心说和牛顿的绝对时空观都已被普遍接受。地球不是宇宙的中心,不应该相对于绝对空间静止。比较合理的想法是:以太相对于绝对空间静止,地球相对于以太(即相对于绝对空间)运动。天文学的光行差现象(1728, 1810)支持这一观点。但是,精密的迈克尔逊(A. Michelson, 1881,1887)实验却没有测到这一运动。另外,法国人斐索(A. H. Fizeau, 1851)的流水实验表明:运动介质似乎会部分地带动以太,但又不全带动,即地球相对于以太似乎有一定程度的运动。斐索实验也与光行差现象矛盾。当时物理界的大多数人注意的是迈克尔逊实验与光行差现象的矛盾,而爱因斯坦主要注意的是斐索实验与光行差现象的矛盾。总之,大家都觉得以太理论出现了矛盾。洛伦兹(H. A. Lorentz, 1892)和斐兹杰惹(G·F·Fitzgerad, 1889, 1893)各自独立地注意到,如果假定刚尺在相对以太(绝对空间)运动的方向上会有如下的长度收缩(洛伦兹收缩):
l=l01-v2/c2 (2)
则迈克尔逊实验将测不出地球相对以太的运动速度(他们认为这一速度“实际是存在的”, 只是测不出而已) ,这样,迈克尔逊实验与光行差现象的矛盾就可以消除。式中v是刚尺相对以太的运动速度, c是光速,是刚尺静止时的长度, 则是刚尺相对以太运动时的长度。洛伦兹注意到,从当时公认的伽利略变换:
x'=x –vt (3)
(3)不仅推不出(2)式,而且不能使麦克斯韦方程组在此变换下不变。洛伦兹1904年给出了一个新的惯性系之间的变换关系:
x'=x-vt1-v2c2 , y'=y ,z'=z ,t'=t-(vc2)x1-v2c2 (4)
此关系可以使麦克斯韦电磁理论在坐标变换下不变,而且可以推出洛伦兹收缩的公式(2) 。变换(4)称为洛伦兹变换,此外, 在一些特殊的情况下,质量公式:
m=m01-v2c2 (5)
和质能关系式: (6)
均已有人给出。但是,首先正确阐述相对论,认识到它是一个时空理论,并给出完整理论体系和上述全部结论的是爱因斯坦,而不是别人。这是因为,只有爱因斯坦在两个基本观念(“相对性原理”和“光速的绝对性”)上同时实现了突破。“光速不变原理”不仅是说真空中的光速均匀各向同性,是一个常数c,更重要的是说在任何惯性系中测量,真空