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阿尔伯特·爱因斯坦,阿尔伯特·爱因斯坦简介,阿尔伯特·爱因斯坦资料,阿尔伯特·爱因
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来源:网络共享 作者:佚名 发布时间:2008-05-15
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什么是同时性的(de)相对性?不同地方的(de)两个事件我们何以知道它是同时发生的(de)呢?一般来说,我们会通过信号来确认。为了得知异地事件的(de)同时性我们就得知道信号的(de)传递速度,但如何没出这一速度呢?我们必须测出两地的(de)空间距离以及信号传递所需的(de)时间,空间距离的(de)测量很简单,麻烦在于测量时间,我们必须假定两地各有一只已经对好了的(de)钟,从两个钟的(de)读数可以知道信号传播的(de)时间。但我们如何知道异地的(de)钟对好了呢?答案是还需要一种信号。这个信号能否将钟对好?如果按照先前的(de)思路,它又需要一种新信号,这样无穷后退,异地的(de)同时性实际上无法确认。不过有一点是明确的(de),同时性必与一种信号相联系,否则我们说这两件事同时发生是没有意义的(de)。 光信号可能是用来对时钟最合适的(de)信号,但光速不是无限大,这样就产生一个新奇的(de)结论,对于静止的(de)观察者同时的(de)两件事,对于运动的(de)观察者就不是同时的(de)。我们设想一个高速运行的(de)列车,它的(de)速度接近光速。列车通过站台时,甲站在站台上,有两道闪电在甲眼前闪过,一道在火车前端,一道在后端,并在火车两端及平台的(de)相应部位留下痕迹,通过测量,甲与列车两端的(de)间距相等,得出的(de)结论是,甲是同时看到两道闪电的(de)。因此对甲来说,收到的(de)两个光信号在同一时间间隔内传播同样的(de)距离,并同时到达他所在位置,这两起事件必然在同一时间发生,它们是同时的(de)。但对于在列车内部正中央的(de)乙,情况则不同,因为乙与高速运行的(de)列车一同运动,因此他会先截取向着他传播的(de)前端信号,然后收到从后端传来的(de)光信号。对乙来说,这两起事件是不同时的(de)。也就是说,同时性不是绝对的(de),而取决于观察者的(de)运动状态。这一结论否定了牛顿力学中引以为基础的(de)绝对时间和绝对空间框架。 相对论认为,光速在所有惯性参考系中不变,它是物体运动的(de)最大速度。由于相对论效应,运动物体的(de)长度会变短,运动物体的(de)时间膨胀。但由于日常生活中所遇到的(de)问题,运动速度都是很低的(de)(与光速相比),看不出相对论效应。 爱因斯坦在时空观的(de)彻底变革的(de)基础上建立了相对论力学,指出质量随着速度的(de)增加而增加,当速度接近光速时,质量趋于无穷大。他并且给出了著名的(de)质能关系式:E=mc2,质能关系式对后来发展的(de)原子能事业起到了指导作用。
广义相对论的(de)建立
1905年,爱因斯坦发表了关于狭义相对论的(de)第一篇文章后,并没有立即引起很大的(de)反响。但是德国物理(wuli)学的(de)权威人士普朗克注意到了他的(de)文章,认为爱因斯坦的(de)工作可以与哥白尼相媲美,正是由于普朗克的(de)推动,相对论很快成为人们研究和讨论的(de)课题,爱因斯坦也受到了学术界的(de)注意。 1907年,爱因斯坦听从友人的(de)建议,提交了那篇著名的(de)论文申请联邦工业大学的(de)编外讲师职位,但得到的(de)答复是论文无法理解。虽然在德国物理(wuli)学界爱因斯坦已经很有名气,但在瑞士,他却得不到一个大学的(de)教职,许多有名望的(de)人开始为他鸣不平,1908年,爱因斯坦终于得到了编外讲师的(de)职位,并在第二年当上了副教授。1912年,爱因斯坦当上了教授,1913年,应普朗克之邀担任新成立的(de)威廉皇帝物理(wuli)研究所所长和柏林大学教授。 在此期间,爱因斯坦在考虑将已经建立的(de)相对论推广,对于他来说,有两个问题使他不安。第一个是引力问题,狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的(de)物理(wuli)规律是正确的(de),但是它不能解释引力问题。牛顿的(de)引力理论是超距的(de),两个物体之间的(de)引力作用在瞬间传递,即以无穷大的(de)速度传递,这与相对论依据的(de)场的(de)观点和极限的(de)光速冲突。第二个是非惯性系问题,狭义相对论与以前的(de)物理(wuli)学规律一样,都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的(de)惯性系。从逻辑上说,一切自然规律不应该局限于惯性系,必须考虑非惯性系。狭义相对论很难解释所谓的(de)双生了佯谬,该佯谬说的(de)是,有一对孪生兄弟,哥在宇宙飞船上以接近光速的(de)速度做宇宙航行,根据相对论效应,高速运动的(de)时钟变慢,等哥哥回来,弟弟已经变得很老了,因为地球上已经经历了几十年。而按照相对性原理,飞船相对于地球高速运动,地球相对于飞船也高速运动,弟弟看哥哥变年轻了,哥哥看弟弟也应该年轻了。这个问题简直没法回答。实际上,狭义相对论只处理匀速直线运动,而哥哥要回来必须经过一个变速运动过程,这是相对论无法处理的(de)。正在人们忙于理解相对狭义相对论时,爱因斯坦正在接受完成广义相对论。 1907年,爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的(de)长篇文章《关于相对性原理和由此得出的(de)结论》,在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理,此后,爱因斯坦关于等效原理的(de)思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的(de)自然规律作为等效原理的(de)根据,提出在无限小的(de)体积中均匀的(de)引力场完全可以代替加速运动的(de)参照系。爱因斯坦并且提出了封闭箱的(de)说法:在一封闭箱中的(de)观察者,不管用什么方法也无法确定他究竟是静止于一个引力场中,还是处在没有引力场却在作加速运动的(de)空间中,这是解释等效原理最常用的(de)说法,而惯性质量与引力质量相等是等效原理一个自然的(de)推论。
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