关于相对论的思考

关于相对论的思考
关于相对论的思考

关于相对论的思考

根据相对论有三个理论上的推测,速度慢于光速,时间是向前,达到光速时间会停止,若超过光速,时间便会倒流。并且有很多电影都因为这个理论幻想出现代人类回到过去,或者未来人类来到现在的片段。其实,对于古人因为某种原因获得长生来到现代也许是可能的,但是现代人回到过去,或者未来人来到现代,明显是在讲关于时光倒流的事情。而爱因斯坦的相对论并没有排除快于光速的“时光旅行”,但“时光旅行”必须具备“蠕虫洞”及“负面能源”两大条件。宇宙间不同的时间和空间可通过“蠕虫洞”互通,“负面能源”可以抗拒地心吸力,用来打开“蠕虫洞”并稳定“时光隧道”。

那么,现在我做一个试验,来证明时光倒流的不可能。这个试验很简单,就是找一张纸,写上这样的一段话:“我是你的祖祖……先,不知道是多少代了,不过请你记着我现在的时间是公元2011年12月12日,很遗憾的告诉你,我留给你们的遗产只有这样一个时间代码,但是我想已经足够了。我的后代,你这个时代是不是已经研究出了时光机器?并且可以进行时光旅行呢?我恳请你来到公元2011年12月12日,现在房子都是七八千多元人民币一平方米,尽管现在开始降价了,但是国家开始救市了,要保持房地产健康发展。不知道什么是健康发展,当一个重400公斤的人减肥到350公斤就是健康吗?所以,肯定我的后代们想想办法,查询一下你们时代的百科全书,找找人民币的含义,然后携带一些人民币或者等价的东西到我的时代,给你的祖先救救急。……”总之,就是按照以上口吻写下文字信息,然后把这封信找个保险柜封起来,并且写上纸条,“当能够时光倒流的时候才可以打开”。然后放起来,作为将来你给你后代留下的“珍贵”传家宝。交代他们一代代传下去

好了,实验做完了,你的后代有没有坐时光机过来找你呢?没有吧。因此我用实验证明了时光倒流的不可能性。或许在发明时光机之前已经发生了人类毁灭等其他不可抗拒力因素......

以上只是说个娱乐性质的推想。下面我们用思考更进一步的挑战下相对论。

一、为什么被大家认为是错误的相对论却能占据正统地位长盛不衰?

挑战相对论的人都必须先正视一种现象,思考一个问题。要正视的是,相对论在现代物理学中占有着绝对的正统地位,拥相对论的人是大多数,反相对论的人是绝对的少数;要思考的是,为什么我们眼中是漏洞百出的相对论,却被大多数人奉为神圣不可侵犯的法则。这其中的原因

非常复杂。一方面,是经典物理学当时确实在光速等问题上遇到了前所未有的困难,“以太”问题伤透了物理学家的脑筋。建立在“以太”基础上的各种假说不断招致失败,物理学家们的思想几乎到了绝望的边缘,到了只要能抓到一根稻草也是好的的境地。在这种情绪笼罩下,相对论出台了,时势造英雄,许多人是在稀里糊涂间接受了相对论;另一方面,二次大战的政治气候及舆论造势(如原子弹的出现归功于相对论)为相对论在世界范围崛起起了推波助澜的作用。

目前所谓绝大多数人拥相对论,事实却是绝大多数人不懂相对论,是盲信盲从的结果。但糊涂一时不可能糊涂一世,如果说最初物理学界接受相对论是迷茫之中饥不择食式的选择,那为什么时至今日相对论还长盛不衰呢?恐怕难于用上述两点来解释。物理学家接受相对论的根本原因,是相对论确实“解释和预见”了一些物理现象。就象沈建其常说的,每天都有成千上万的加速器在验证着相对论。正是由于这一点,许多人对相对论确信不疑。

有一点必须指出:实验并不检验理论本身,而是检验理论推出的公式。公式正确就意味着理论正确吗?这一点相对论的支持者们似乎没有考虑过。

二、如何看待相对论

评价相对论之前,先谈谈何为“物理”。所谓“物理”就是“物之理”,即物质运动变化的机理、道理。物理学的使命就是要揭示其中机理,讲明个中道理。我们知道,物质的运动变化,都是物质之间是相互作用和影响的结果。因此,物理学研究必须从物质作用论的思想出发。然而,相对论并不是用物质作用论的观点而是用时空作用论的观点来解释物理现象的,这样必然不可能揭示出物理现象真实的物质作用机理。单凭这一点,我们就可以断定相对论是错误的。再加上相对论理论本身存在的一些逻辑矛盾(如大家常常谈到的双生子佯谬等问题)及实验反例(我书中已论述到),因此我们有充分的理由认为,相对论是错误的。

这样说,是否意味着相对论就一无是处了呢?也不是。因为相对论的许多公式毕竟与许多实验结果相符合,这说明该理论还是有实用价值的。在没有找到新的、更好的理论之前,还只能用相对论的公式指导实践(如加速器内粒子质量的计算)。因此我对相对论的总体看法是:错误但却有实用价值。

为什么一个错误的理论还有实用价值呢?举个例子,控制理论中常碰到不知其物理实质的“黑匣子”,我们虽不能摸清其内部的物理实质,但却可以想方设法构建一套数学方程来描述它。这组方程虽可以“解释和

预见”一些现象,但它毕竟不是不是对该黑匣子“物理解释”,只是一种“数学描述”。相对论或许就是这样,只是它的数学公式正好与宇宙的某些规律符合而已。历史上的地心说就是这样,尽管它的解释是错误的,但它总结出来数学公式却能依然管用。日心说战胜地心说,充分说明了公式正确未必意味着理论正确,这一点请沈先生等人思考。沈先生常说,实验天天在检验着相对论(包括电子反常磁矩11位与实际相符等)。但实验并不检验理论本身,而是检验理论推出的公式。公式得到验证,并不意味着相对论的正确。

三、挑战相对论的策略

目前,挑战相对论的人主要有三类:一是看到了相对论的错误,提出了许多质疑,但还未提出自己理论的人;二是看到了相对论的错误,又提出自己理论,但尚未提出检验方法的人;三是既看到了相对论的错误,又提出了自己理论,同时还提出了可供检验的实验方法的人。可以肯定的是,指出相对论的错误(第一类工作)非常必要也非常重要。但光指出相对论的错误,提不出替代理论不行。就象“烦爱因斯坦”所说的,明知道相对论是把“又钝、又豁又锈的刀”,但没有好刀之前,我们还只能用这把破刀。因此,提出新假说、新理论非常必要。但提出新假说,需注意两个问题。一是不能重蹈相对论的老路,提什么新“时空理论”假说。说句不好听的,所有时空理论都是错误的,因为世界是物质的(我并不反对进行时空理论的研究,但反相对论则不能走这条路)。二是提出的假说要注意全面性,不能只见树木不见森林,只解释一到两个实验结果,对其它众多实验结果却视而不见。当然,提出的假说还必须数学化,必须能解释相对论曾经解释过的实验事实(至少不抵触)。可是,光有这些还不够,那怕你的逻辑再严密、推导再正确、解释再完善,物理学界可能还是不闻不顾,关键看你的理论有没有新的预言,而且这种预言是能够用实验证的。一旦预言被实验证实,那些拥相对论的人倒戈还来不及。

量子力学与狭义相对论之间的不协调

量子力学与狭义相对论之间的不协调 物理规律中,物质的变换总是根据当前状态的各种参数决定的,没有对历史的记忆,而且由于光速最大原理,能影响一个质点运动的信息只能是这个点邻近无穷小范围内的信息,这两个特点决定了微分方程适用于大多数的物理规律描述.用微分来描述瞬时的变化率,实际上是一个极限的过程,能对瞬时变化给出很好的描述.就目前来看,用微分来描述变化率是最好的方法.物理上的“定域性”原则现在已经受到了越来越多的挑战,基本可以认为真实的物理至少在一定程度和能级条件下是不满足定域性原则的,这是一系列物理实验的论证结果.从物理上来说,能用微分方程描述的另一个潜在依据就是不存在稳定的时间与空间最小单元.如果存在最小单元,在这个单元中的一切不可取分,状态不可分辨,那么最后我们要用的就可能是差分函数与差分方程,而不是微分方程. 大量实验证实,非定域性是量子力学的一个基本属性,但是非定域性将意味着超光速传播,这与狭义相对论的基本假设矛盾.当前,量子引力理论中的超弦理论的时空背景相关性,与圈量子引力理论中的时空背景无关性同时存在,是物理学中潜在的对于时空本质不同态度的一次大碰撞,这种困难预示着物理学需要一次概念的变革,首当其冲的就是时空.时空观念是物理学中最基本的也是最重要的概念,不同的时空观念将导致不同的理论研究方向,任何对于时空概念的更新和深化,势必对整个物理学产生巨大的革命性的影响. 作为量子论和狭义相对论的结合的量子电动力学和量子场论更是如此.一方面,量子电动力学取得了巨大成功,可以给出与实验精确符合的微扰论计算结果,例如关于电子反常磁矩的微扰论计算结果与实验结果可以符合到十几位有效数字;格拉肖-温伯格-萨拉姆(Glashow-Weinberg-Salam)的弱电模型在很大程度上统一了微观尺度上的电磁作用和弱作用,在相当于1000倍质子质量的能量尺度下与几乎所有实验符合;包括量子色动力学在内的标准模型对于强作用的一些性质也能给出令人满意的结果等.另一方面,与实验精确符合的微扰论计算在理论上却并不成立,微扰级数本身一定会发散.标准模型中有20几个自由参数需要实验输入,其中包括一些极重要的无量纲参数,如精细结构常数、μ介子与电子质量之比等.为了减少参数的大统一理论或超对称大统一理论,往往会导致质子衰变.可是,实验上一直没有观测到质子衰变现象,也没有观测到超对称粒子,这是为什么?超对称如何破缺?为什么有夸克禁闭和色禁闭?为什么夸克质量谱中存在极大的质量间隙?为什么会有三代夸克-轻子及其质谱?理论上作用极大的“真空”到底是什么?理论上计算的“真空”能量,与宇宙学常数观测值相应的“真空能”相比,高出几十到一百多个数量级,这又是为什

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 — 人教版(2019)高中物理必修第二册学案

第七章第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性 【学习目标】 1.感受牛顿力学在高速世界与事实的矛盾,知道牛顿力学只适用于低速、宏观物体的运动。知道相对论、量子论有助于人类认识高速、微观领域。 2.知道爱因斯坦狭义相对论的基本假设,知道长度相对性和时间间隔相对性的表达式。 3.了解宇宙起源的大爆炸理论,知道科学真理是相对的,未知世界必将在人类不懈的探索中被揭开更多的谜底。 【课前预习】 一、相对论时空观 1.爱因斯坦两个假设: (1)在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是_________的; (2)真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是_________的。 2.时间延缓效应:如果相当于地面以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, 则Δt=____________。由于1?(v c )2<1,所以总有Δt>Δτ,此种情况称为时间延缓效应。 3.长度收缩效应:如果与杆相对静止的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以v相对杆运动的人 测得杆长是l,则l=_________。由于1?(v c )2<1,所以总有l

爱因斯坦相对论-论动体的电动力学(中文版)

论动体的电动力学 大家知道,麦克斯韦电动力学——象现在通常为人们所理解的那样——应用到运动的物体上时,就要引起一些不对称,而这种不对称似乎不是现象所固有的。比如设想一个磁体同一个导体之间的电动力的相互作用。在这里,可观察到的现象只同导休和磁体的相对运动有关,可是按照通常的看法,这两个物体之中,究竟是这个在运动,还是那个在运动,却是截然不同的两回事。如果是磁体在运动,导体静止着,那么在磁体附近就会出现一个具有一定能量的电场,它在导体各部分所在的地方产生一股电流。但是如果磁体是静止的,而导体在运动,那么磁体附近就没有电场,可是在导体中却有一电动势,这种电动势本身虽然并不相当于能量,但是它——假定这里所考虑的两种情况中的相对运动是相等的——却会引起电流,这种电流的大小和路线都同前一情况中由电力所产生的一样。 堵如此类的例子,以及企图证实地球相对于“光煤质”运动的实验的失败,引起了这样一种猜想:绝对静止这概念,不仅在力学中,而且在电动力学中也不符合现象的特性,倒是应当认为,凡是对力学方程适用的一切坐标系,对于上述电动力学和光学的定律也一样适用,对于第一级微量来说,这是已经证明了的。我们要把这个猜想(它的内容以后就称之为“相对性原理”)提升为公设,并且还要引进另一条在表面上看来同它不相容的公设:光在空虚空间里总是以一确定的速度C 传播着,这速度同发射体的运动状态无关。由这两条公设,根据静体的麦克斯韦理论,就足以得到一个简单而又不自相矛盾的动

体电动力学。“光以太”的引用将被证明是多余的,因为按照这里所要阐明的见解,既不需要引进一个共有特殊性质的“绝对静止的空间”,也不需要给发生电磁过程的空虚实间中的每个点规定一个速度矢量。 这里所要闸明的理论——象其他各种电动力学一样——是以刚体的运动学为根据的,因为任何这种理论所讲的,都是关于刚体(坐标系)、时钟和电磁过程之间的关系。对这种情况考虑不足,就是动体电动力学目前所必须克服的那些困难的根源。 一运动学部分 §1、同时性的定义 设有一个牛顿力学方程在其中有效的坐标系。为了使我们的陈述比较严谨,并且便于将这坐标系同以后要引进来的别的坐标系在字面上加以区别,我们叫它“静系”。 如果一个质点相对于这个坐标系是静止的,那么它相对于后者的位置就能够用刚性的量杆按照欧儿里得几何的方法来定出,并且能用笛卡儿坐标来表示。 如果我们要描述一个质点的运动,我们就以时间的函数来给出它的坐标值。现在我们必须记住,这样的数学描述,只有在我们十分清楚地懂得“时间”在这里指的是什么之后才有物理意义。我们应当考虑到:凡是时间在里面起作用的我们的一切判断,总是关于同时的事件的判断。比如我说,“那列火车7点钟到达这里”,这大概是说:“我的表的短针指到7 同火车的到达是同时的事件。”

相对论与量子力学的不协调问题

相对论与量子力学的不协调问题 在“前沿科学”杂志创刊一周年座谈会上,国家外国专家局原局长马俊如发言:“当前科技界存在的最主要问题是对自己发展科学的自信心不够。他说,缺乏自信心表现在多方面。在基础研究方面,表现为独立思考提出来的研究命题很少,大多数或者主要的都是跟着国际风向走。同时,不敢挑战权威,迎合国际观点,做一些验证性的工作。”阿兰德基在《起源》中说:“科学是唯一的自动纠错的人类系统,不过,科学也是只有通过证明自己错误才得以进步的过程。” 物理学最基本的目的是寻求自然界物质运动的统一规律,然而现代物理学拥有一个支离破碎的物理理念世界:超宏观的有天文学的"黑洞","宇宙大爆炸";微观的有微观粒子的波粒二象性;介于其间的有狭义和广义相对论。量子力学的不确定原理,使真空中充满虚实粒子对,它们具有无限大的能量,按照相对论就应该有无限大的质量,进而产生无限大的引力,宇宙就会坍塌成一个点,但实际宇宙并未坍塌。我们的科学被划分成了一个个相对孤立的体系,并不断地进行继续的分化,看起来科学之树越来越枝繁叶茂,但同时也越来越繁琐,越来越孤立。 实验和理论的对立统一作为科学发展的内在动力是根本的,也是显而易见的。但是,世纪之交的物理学革命表明,各理论体系之间的对立统一也是科学发展的一种不可忽视的内在动力,它有时也会导致新概念或新理论的提出。客观世界是统一的,作为反映客观世界运动规律的理论必然具有某种内在的联系。这是从表面上的对立入手,追求本质上统一的理论的客观基础。作为演绎前提的基本概念和基本假设变得愈来愈抽象,愈来愈远离感觉经验。仅仅通过实验,用构造性的努力去发现真实定律是相当困难的,甚至是不可能的。着眼于各理论体系之间的对立统一,往往能创出新路。由于种种条件的限制,有关实验在一定的历史时期内不可能实现或一时难以完成。如果要等实验与现有科学理论发生尖锐矛盾时再立足于实验事实进行研究,势必大大延缓科学发展的进程。在这种情况下,从旧有理论体系之间的矛盾入手,往往能取得突破。实验由于设备复杂、要求精度很高等原因,其他人往往难以重复,这样便难于及时得到科学界的公认和受到应有的重视。科学家(包括实验者本人)对新实验的认识有一个曲折的过程,特别是那些触及传统观念的实验,其深刻意义往往需要很久才能被揭示出来。

经典力学和相对论

牛顿经典力学 牛顿经典力学认为质量和能量各自独立存在,且各自守恒,它只适用于物体运动速度远小于光速的范围。牛顿 力学较多采用直观的几何方法,在解决简单的力学问题 时,比分析力学方便简单。 广义相对论 广义相对论(General Relativity?),是爱因斯坦于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。 广义相对论的相对性原理:所有非惯性系和有引力场存在的惯性系对于描述物理现象都是等价的。 爱因斯坦狭义相对论 相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一,它包括狭义相对论和广义相对论两个部分,狭义相对论颠复了从牛顿以来形成的时空概念,提示了时间与空间的统一性和相对性,建立了新的时空观。广义相对论把相对原理推广到非惯性参照系和弯曲空间,从而建立了新的引力理论。在相对论的建立过程中,爱因斯坦起了主要的作用。 物理经典力学和爱因斯坦的相对论有什么区别物理经典力学是牛顿时期的力学那时候的坐标系是忽略时间的,只有空间

爱因斯坦的相对论时期是考虑了时间的是时间和空间都考虑的 相对论与经典力学的区别与联系。 可以这样高度总结地来看: 经典力学是狭义相对论在低速(v<

相对论和量子论

相对论和量子论 量子论和相对论是二十世纪最伟大的两个改变世界的理论,于今他们仍然深深的影响和改变着我们的世界。量子论是现代物理学的两大基石之一。相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。所以我们就不难确定它们各自的适用范围:量子力学适用于微观亚原子,量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。量子论揭示了微观物质世界的基本规律,为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射等。相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)创立,依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化,共同奠定了近代物理学的基础。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。 相对论分为:狭义相对论和广义相对论,狭义相对论适用于惯性系,广义相对论适用于惯性系和非惯性系。狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论 狭义相对论有两个原理,一是相对性原理:物理规律在所有的惯性系中有相同的表达形式,二是光速不变原理:真空中的光速是常量,于光源或者观测者的运动无关。狭义相对论的结论有:①长度收缩;②时间延续;③相对质量;④相对论多普勒效应。狭义相对论的重要性;①建立了是用于高速运动的更加精确的时空观;②促进了原子能的利用;③导致了广义相对论的建立,在天体观测中有重要应用。广义相对论是爱因斯坦继狭义相对论之后,深入研究引力理论,于1913年提出的引力场的相对论理论。这一理论完全不同于牛顿的引力论,它把引力场归结为物体周围的时空弯曲,把物体受引力作用而运动,归结为物体在弯曲时空中沿短程线的自由运动。因此,广义相对论亦称时空几何动力学,即把引力归结为时空的几何特性。广义相对论的两个基本原理是:一,等效原理:引力与惯性力等效;二,广义相对性原理:等效原理,所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。 量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。量子论揭示了微观物质世界的基本规律,为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射等。 量子论:光电效应、康普顿效应、德布罗意波长、波粒二象性。1923年,德布罗意提出了物质波假说,将波粒二象性运用于电子之类的粒子束,把量子论发展到一个新的高度。 1925年-1926年薛定谔率先沿着物质波概念成功地确立了电子的波动方程,为量子理论找到了一个基本公式,并由此创建了波动力学。 几乎与薛定谔同时,海森伯写出了以“关于运动学和力学关系的量子论的重新解释”为题的论文,创立了解决量子波动理论的矩阵方法。

(2019人教版)高中物理必修第二册:7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 学案

7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 学案 1.了解牛顿力学时空观,初步了解相对论时空观。 2.了解时间延缓效应和长度收缩效应。 3.认识牛顿力学的成就和局限性。 1.相对论时空观 (1)绝对时空观:时间与空间都是□01独立于物体及其运动而存在的,也叫□ 02牛顿力学时空观。 (2)爱因斯坦的两个假设:在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是□ 03相同的;真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是□ 04相同的。 (3)同时的相对性:根据爱因斯坦的假设,如果两个事件在一个参考系中是同时的,但在另一个参考系中□ 05不一定是同时的。 (4)爱因斯坦假设的结果 ①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 =□06Δτ 1-? ????v c 2,由于1-? ????v c 2<1,所以总有Δt □ 07>Δτ。 ②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 =□ 08l 0 1-? ????v c 2,由于1-? ?? ??v c 2<1,所以总有l □ 09

2.牛顿力学的成就与局限性 (1)牛顿力学的成就 牛顿力学的基础是□11牛顿运动定律。牛顿力学在□12宏观、□13低速的广阔领域里与实际相符,显示了牛顿运动定律的正确性和牛顿力学的魅力。 (2)牛顿力学的局限性 ①物体在以接近□14光速运动时所遵从的规律,有些是与牛顿力学的结论并不相同的。 ②电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性,同时还具有□15波动性,它 们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明,而□16量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律。 ③基于实验检验的牛顿力学不会被新的科学成就所否定,而是作为某些条件 下的□17特殊情形,被包括在新的科学成就之中。当物体的运动速度□18远小于光速c时,□19相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别;当另一个重要常数即普朗克常量h可以忽略不计时,□20量子力学和牛顿力学的结论没有区别。相对论与量 子力学都没有否定过去的科学,而只认为过去的科学是自己在□21一定条件下的特殊情形。 判一判 (1)原子的运动能用牛顿力学描述。() (2)长度收缩效应是指物体的实际长度变短了。() 提示:(1)×原子是微观粒子,不能用牛顿力学描述,要用量子力学描述。 (2)×长度收缩效应是因为相对运动引起的观测效应,实际长度不变。 想一想 洲际导弹的飞行速度可达6000 m/s,地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s,这两个速度在相对论中属于高速还是低速? 提示:相对论中的高速是可以与光速相比拟的速度,6000 m/s、3×104 m/s的速度都远远小于光速,都属于相对论中的低速。 课堂任务相对论时空观

相对论简介物理力学答案

第十 相对论简介 12.1迈克尔孙—莫雷实验结果说明什么问题? 答:1865年,英国物理学家麦克斯韦发表了题为“电磁场的动力学理论”的论文,提出了电磁场及电磁波的理论,并将各种电磁现象的本质概括为一组方程——麦克斯韦电磁场方程。该理论提出后,由于经典物理理论在人们头脑中的根深蒂固,因此人们坚定不移地认为:传播电磁波(包括光波)的介质,即以太必然存在,由于参照系的运动必然导致“以太风”的产生,麦克斯韦方程只有在绝对静止以太参照系中成立。 迈克尔孙——莫雷实验的负结果,否认了以太相对于太阳的绝对静止。并进而否定了以太的存在。真空中光速是一个不变值,伽俐略速度合成公式,即伽俐略变换在电磁现象中失败了,这就需要提出一种新的时空观念,即新的坐标变换。 12.2狭义相对论的基本假设是什么?为什么在光速不变原理中强调真空中的光速?洛仑磁变换与伽利略变换有什么不同? 答:狭义相对论中的两个基本假设: 1>.光速不变原理——真空中的光速C 是对任何惯性参照系都适用的普适常数。 2>.狭义相对性原理——对于描述一切物理过程的规律所有惯性系都是等价的。 在麦克斯韦的电磁场方程中要涉及真空中的介电常数0ε,真空中的磁导率0μ而 01 με与真空中的光速完全一样为C ,只有C 在任何参照系中为普适常数,麦克斯韦才具 有普遍意义,故在光速不变原理中必然强调的是在真空中的光速。 伽利略变换与洛仑兹变换的本质不同点体现在时空观,伽利略变换体现了时间和空间是独立的,而洛沦兹变换体现了相对时空观,它们是相互依存的统一体。 12.3 在o '系中o x y '''-坐标面内置一圆盘,在另一惯性参照系O 系中的观察者是否也测到一个圆盘? 答:若O 系相对于o '系有一定的速度,且速度的方向沿o-x 轴,或o-y 轴,则在o 系中测得的是一个椭圆,这是由于洛沦磁收缩的原因。 若O相对于o '系的速度垂直于o x y '''-平面。则在o 系中也测到一个圆盘。 12.4有两个静长度相等的杆分别置于o 系和o '系中且处于静止,从o 系观察,哪根棒较长?从o '系观察的结果又如何?它们的观测结果是否相同?如果不相同,究竟谁正确? 答:设两个棒沿x 轴和x`轴放置,o '系相对于o 系沿x 轴运动,则两系中的观察者观测的棒的静长0L 观测的动长为2 01β -=L L 根据此公式可得o 系的观测者认为置于o 系中的棒比置于o '系中的棒要长一些。 o ' 系的观测者认为置于o '系的棒比置于o 系中的棒要长一些。两个观测者观测的结果均正确。 12.5在相对论中对于两事件同时的理解和在经典力学中有什么不同。 答:在经典力学中,在某一个参照中两个同时发生的事件。那么观察者无论在任何一个其它的参照系上观测,这两个事件也是同时发生。 在相对论中,若在某一个参照系中,两个事件是同时发生的,即21t t =在另一个相对于此参照系以速度V 运动的另一个参照系中,根据洛仑兹变化可得 : 2 2 1 12v t t x )''-=- 若此二事间发生在不同地点,则不足同时发生的,若发生在同一地点,则同时是绝对的。 12.6相对论的质量——速率关系为2 1β-=m m 是否违背质量守恒? 答:在经典力学中,质量守恒定律和能量守恒定律是两个彼此独立的定律,但是在相对论中,它们是统一的,可称为质——能守恒“质能”可以看作是一个统一的物理量。例如:

第十九章 狭义相对论基础(带答案)

狭义相对论基础 学 号 姓 名 一.选择题: 1.(本题3分)4359 (1). 对某观察者来说,发生在某惯性系中同一地点、同一时刻的两个事件,对于相对于该惯性系作匀速直线运动的其它惯生系中的观察者来说,它们是否同时发生? (2)在某惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件,它们在其它惯性系中是否同时发生? 关于上述两个问题的正确答案是: [A] (A)(1)同时, (2)不同时; (B)(1)不同时, (2) 同时; (C )(1)同时, (2) 同时; (D )(1)不同时, (2) 不同时; 2.(本题3分)4352 一火箭的固有长度为L ,相对于地面作匀速直线运动的速度为v 1,火箭上有一个人从火箭的后端向火箭前端上的靶子发射一颗相对于火箭的速度为v 2的子弹,在火箭上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是: [B] (A ) 2 1v v L + (B ) 2 v L (C ) 2 1v v L - (D ) 2 11) /(1c v v L - 3.(本题3分)4351 宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线运动,某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号,经过?t (飞船上的钟)时间后,被尾部的接收器收到,则由此可知飞船的固有长度为 [A ] (A )t c ?? (B) t v ?? (C) 2 )/(1c v t c -??? (D) 2 ) /(1c v t c -?? 4.(本题3分)5355 边长为a 的正方形薄板静止于惯性系K 的XOY 平面内,且两边分别与X 、Y 轴平行,今有惯性系K ˊ以0.8c (c 为真空中光速)的速度相对于K 系沿X 轴作匀速直线运动,则从K '系测得薄板的面积为: [ B ] (A )a 2 (B )0.6a 2 (C )0.8a 2 (D )a 2 /0.6 5.(本题3分)4356 一宇航员要到离地球为5光年的星球去旅行,如果宇航员希望把这路程缩短为3光年,则他所乘的火箭相对于地球的速度应是: [C] (A )(1/2)c (B )(3/5)c (C )(4/5)c (A )(9/10)c 6.(本题3分)5614

相对论与量子力学的矛盾问题

论多维空间中量子力学与相对论的矛盾问题 阿尔伯特·爱因斯坦一生发现了很多东西,最重要的是提出了量子力学和广义的相对论。广义相对论代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平,在天体物理学中有着非常重要的应用,还提出了引力和引力波的存在,是现代宇宙学膨胀宇宙论的理论基础。并且它是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。量子力学是研究原子和次原子等“量子领域”的运动规律的物理学分支学科,基本原理包括量子态的概念,运动方程、理论概念和观测物理量之间的对应规则和物理原理。与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱。不过,仍然有一些问题至今未能解决,典型的即是如何将广义相对论和量子物理的定律统一起来,或者说怎样理解这两大理论的统一? 这个矛盾问题在科学家们提出的多维空间里有了解释。首先我们先来了解一下我们的多维空间。"维"是一种度量,在三维空间坐标上,加上时间,时空互相联系,就构成四维时空。现在科学家的理论认为整个宇宙是十一维的,只是人类的理解只能理解到三维。零维是点,一维是线,二维是面,三维是静态空间,四维是动态空间(因为有了时间)。在这个四维时间线上任何一点都有无限种发展趋势,从四维上的某一点分出无限多的时间线,构成了五维空间。五维空间上两条时间线如同二维空间(如报纸上的两个对角点)不能直接到达,而把报纸对折就可以直接到达报纸上的对角点。五维空间也可以弯曲,产生了六维空间,在六维空间中可以直接到达五维时间线上的任意一点。七维空间包括了从宇宙大爆炸开始到宇宙结束,所有空间维,所有时间维上的所有可能性,以及在任意两点直接到达的可行性。五维空间是某一点产生无限个发展趋势,七维是所有点即无限点上产生无限个时间线。,八维空间中包括了从大爆炸处产生的无限多个宇宙,这些宇宙中有不同的物理定律,不同的引力常数,或许有没有万有引力也说不定,不同的光速。九维空间则是八维空间的弯曲,在八维空间中,不到直接在各个宇宙中到达不同的两点,而九维空间中则可以在八维空间中的两点间直接到达。根据超弦理论,最小粒子不是实体的物质,而是由不同振动频率的超弦形成的物质,不同的频率产生了不同外在表现。在十维空间中,物质已经没有差别,或是已经没有物质。只存在不同振动频率的弦。在十维空间中一切皆有可能。在超弦理论的研究中,发现十维空间还有理论漏洞,新的膜理论就在超弦的线上展拓成超膜,以十一维空间来解释宇宙。 理解了宇宙的空间有更多维存在,再回过来看相对论与量子理论是如何产生矛盾的,我们就很容易理解了:这两个理论在日常的三维空间里是不可能统一的,它们的矛盾是必然的,只有在高维空间里才能得到统一。

相对论与量子力学之间的矛盾

第二,时间地膨胀,对于运动地物体,物体运动地速度越快,时间就走地越慢.第三尺度地缩短,一个刚性杆在运动地时候长度是缩短地,速度越块长度越短.第四光速是所有有质量地物体地极限,也就是说无论你怎么折腾,有质量地物体永远不可能超过光速,只能无限地接近.第五,在万有引力场附近地空间是弯曲地,第七∧.就是著名地爱因斯坦质能方程.能量等于质量乘以光速地平方.也就是广意地质能守恒,爱因斯坦说,质量(也就是有型物质)和能量其实本身就是同一种物质,他们在一定条件下可以相互转化,而物质具有地能量可以被看作是他地质量,运动地物体地质量要大过它静止地时候地质量,这是因为物体由于运动而具有了动能,而这些动能可以通过上面地质能方程换算成物体地质量,只不过一般地情况下我们宏观世界运动地物体速度都太慢了,这个质量增加太不明显,所以你感觉不到质量地变化而已尽而推导下去,会发现当物体地速度很大了地时候质量地增加就会越来越大,当快接近光速地时候质量几乎是无限大,想要让无限大地质量继续加速你需要地推动力就是无限大,所以才有了第五个结论地光速是物体地速度极限.应该把这个推导过程给你写上地,这个公式我会,打了这么多字太累了就不说这个了.上面这六点就是用最通俗直接地语言来说相对论地结论.看起来似乎很荒谬?别怀疑,用霍金地话说,从我们一出生开始,一直到高中,大学,无论是我们地生活经验也好,还是课本上地教材也好都给了我们一个假象,因为我们处于一种低速地状态下,所以很多东西都被忽略了.上面说地光速不变,时间膨胀,空间尺度地压缩,等等都是事实.只是因为我们地速度太低了,感觉不到而已.再和你说说经典力学和相对论地关系吧!因为我们最开始学地先是经典力学,后来才知道地相对论,所以通常在一些应用情况下叫相对论效应,再说其本质,相对论才是真正描述这个世界规律地真理,而经典力学只是相对论地近似而已,在一般地低速情况下还适用,举了例子,一个地物体假如你推了他一把他以地速度前进那么他所具有地动能^ 焦耳他具有了焦耳地动能这个时候由于他地运动而具有地能量使得他质量增加了质量增加了多少呢把能量焦耳代入爱因斯坦质能方程中去*^ *^ 我用计算机算了一下质量增加,这个质量非常小,小到平时我们根本感觉不到,按照经典力学地理解物体运动不运动质量都一样,而由于运动而多出来地这根本不考虑,如果加上这点点质量就叫考虑相对论效应了. 再说量子力学吧!量子力学是一们真正研究原子内部规律地学科,研究地对象是微观尺度地问题,是一门很难学地学科,也是一门超级枯燥地学科,一方面由于我们从一出生开始对于宏观世界规律地惯性,导致了我们经常不觉就把我门从宏观世界总结地规律和经验代入到了微观世界中去,另一方面学习量子力学需要相当好地高等数学基础,他地最基本理论叫"测不准原理",也就是说在微观世界地测不准,拿电子来做例子,他在高速围绕原子核旋转地时候,无论你用什么方法都不可能既同时得到他在某一时刻所在地位置,和他这一时刻地速度地.这个世界上地所有物质其实都是有波和粒两个性质地,只不过宏观物体地波性质很弱,粒子性很强,而微观物体特别是电子,波动性非常大,在很多地情况下,他是被当作有波来看待地,波特有地性质就是衍射,所以不能确定它地具体位置,用宏观世界地经验和相对论都描述不了这原子内部地规律,所以才有地量子力学这个学科.文档收集自网络,仅用于个人学习 相对论是描述超大尺度空间地规律,而量子力学是描述原子内部超级小空间地规律,而两种理论格格不入.所以到目前为止理论物理学领域地最大一个攻关就是找一种理论能把这两种规律统一起来,霍金管这种尚未诞生地理论叫"量子引力论".文档收集自网络,仅用于个人学习在量子力学中,物质都有波粒二象性地属性.有一个利用“电子物质波干涉”形成干涉条纹地实验证明了这一点.在用量子力学对实验进行解释时,说电子以波地形式传播,在到达接收屏地时候,瞬间塌缩为一个粒子.不论波地范围有多远,哪怕有几光年.这就引发出了一个矛盾,就是看上去好像波地坍塌速度超过了光速,相对论否定任何物质地运动速度能超过光速.但是事实上,近代物理观点认为,这两种现象并不存在矛盾.因为电子波地塌缩过程并不存在物质运动.你要知道,相速度是可以大于光速地,德布罗意波(也就是物质波)地相速度就大于光速.在一个电光源地映照下,一个哪怕运动很慢地物体,只要投影范围比较广,影

量子力学与广义相对论无法统一

量子物理实际上包含两个方面。一个是原子层次的物质理论:量子力学,正是它我们才能理解和操纵物质世界;另一个是量子场论,它在科学中起到一个完全不同的作用。 作为一个基本理论,量子力学原则上,应该适用于任何大小的物理系统,也就是说不仅限于微观系统,那么,它应该提供一个过渡到巨观「古典」物理的方法。量子现象的存在提出了一个问题,即怎样从量子力学的观点,解释巨观系统的古典现象。尤其无法直接看出的是,量子力学中的叠加状态,如何应用到巨观世界上来。 在量子力学中,一个物理系统仅通过同时可以被测量的可观察量来定义,是它与古典力学最主要的区别。只有通过彻底地使用这样的状态定义,才能够理论性地描写许多量子物理现象。量子力学与古典力学的另一个主要区别,在于测量过程在理论中的地位。在古典力学中,量子世界除了其线度极其微小之外(10-10~10-15m量级),另一个主要特征是它们所涉及的许多宏观世界所对应的物理量往往不能取连续变化的值,(如:坐标、动量、能量、角动量、自旋),甚至取值不确定。许多实验事实表明,量子世界满足的物理规律不再是经典的牛顿力学,而是量子物理学。 量子力学可以算作是被验证的最严密的物理理论之一了。至今为止,所有的实验数据均无法推翻量子力学。大多数物理学家认为,它「几乎」在所有情况下,正确地描写能量和物质的物理性质。虽然如此,量子力学中,依然存在着概念上的弱点和缺陷,除上述的万有引力的量子理论的缺乏外,至今为止对量子力学的解释存在着争议。 1)微观粒子的基本运动方程(非相对论形式)--薛定谔方程。微观粒子的二象性,由此而引起的描述微观粒子状态的特殊方法--波函数,以及微观粒子不同于经典粒子的基本特征--不确定关系。不过,在今天的理论中,不确定性不是单一粒子的属性,而是一个系综相同的粒子的属性。一个物理系统的位置和动量,可以无限精确地被确定和被预言。至少在理论上,测量对这个系统本身,并没有任何影响,并可以无限精确地进行。在量子力学中,测量过程本身对系统造成影响。要描写一个可观察量的测量,需要将一个系统的状态,线性分解为该可观察量的一组本征态的线性组合。测量过程可以看作是在这些本征态上的一个投影,测量结果是对应于被投影的本征态的本征值。假如,对这个系统的无限多个拷贝,每一个拷贝都进行一次测量的话,我们可以获得所有可能的测量值的机率分布,每个值的机率等于对应的本征态的系数的绝对值平方。量子力学中的测量是不可逆的,测量后系统处于该测量值的一个特征向量上。 2)至今为止,仅仅万有引力无法使用量子力学来描述。因此,在黑洞附近,或者将整个宇宙作为整体来看的话,量子力学可能遇到了其适用边界。目前使用量子力学,或者使用广义相对论,均无法解释,一个粒子到达黑洞的奇点时的物理状况。广义相对论预言,该粒子会被压缩到密度无限大;而量子力学则预言,由于粒子的位置无法被确定,因此,它无法达到密度无限大,而可以逃离黑洞。因此20 世纪最重要的两个新的物理理论,量子力学和广义相对论互相矛盾。寻求解决这个矛盾的答案,是目前理论物理学的一个重要目标(量子重力)。但是至今为止,找到重力的量子理论的问题,显然非常困难。虽然,一些亚古典的近似理论有所成就,比如对霍金辐射的预言,但是至今为止,无法找到一个整体的量子重力的理论。目前,这个方面的研究包括弦理论等。 3)根据量子力学原理建立的场的理论,是微观现象的物理学基本理论。场是物质存在的

牛顿力学、相对论和时间空间

牛顿力学、相对论和时间空间的关系 志勰 对牛顿力学和相对论进行的比较分析,可以说本文是我在探索相对论时间和空间观念结束的一篇总结性的文章。对牛顿力学和相对论的观念进行了确定性比较判断。 关于相对论和时间、空间的关系,在前面的文章中实际上已经结束了。又涉及的概念和说明的方法很杂乱,这里进行系统的整理一下,并对前面一些文章中的看法进行修正一下。为了便于总览整体的轮廓,这里只进行关键性的问题说明,您可以查阅前面的文章。 时间和空间的两种定义方法 牛顿力学中的时间概念来源于人们对物质运动变化的经验感觉,并选定一个统一的定量标准去对物质运动变化进行定量,实际上这是采用一种物质运动变化的度量流程标准去对另一种物质运动变化进行度量。并且对这一度量流程绝对的均匀化,理想化。以至于是可以采用数学化的绝对均匀描述。比如两个时刻之间可以采用任意均匀的间隔进行描述。从物质事件的进程中我们可以向前或者向后无限的延伸。即通常所说的延绵。并且,这样的时间定义于我们所采用的任何参照系是无关的。关于这一问题,您可参见时间的经验感觉。牛顿力学对空间的处理也同样是这样,采用标准距离去定义物体的长度。实际上,牛顿力学已经将时间和空间纯粹的理想化,并采用数学化的方式进行描述。牛顿力学中时间和空间概念是脱离于物质运动的定义的。因此,时间与空间在牛顿力学中是最基本的物理单位。 举个例子来说,热胀冷缩:一个物体发生热胀冷缩,我们不能判断物体所在的空间发生膨胀,而仅将物体这种膨胀属性归因于物体的结构在不同温度下所发生的常规现象,我们知道,实际上,温度的不同,物体分子间的相互作用是不同的。我们不是将这种作用加到空间上,而判断物体发生了空间膨胀,实际上,如果我们将空间的属性判断为物质的属性,那么这样的说法也未尝不可。因此,牛顿力学中的时间和空间是一种绝对理想化的物理量,它不依赖于物质的作用属性。 相对论中的时间观念却不是这样了,它是在处理参照系的问题时而引入的新的概念。

相对论与量子力学之间的矛盾

相对论的研究对象和适用范围是那些大尺度,高速度的宏观物体.爱因斯坦的相对论分为两个阶段,第一个阶段叫狭义相对论,他研究的是物体在惯性系中(也就是我们初中,高中物理中的理想状态)的高速运动状态,第二个阶段叫广义相对论,主要是研究物体在非惯性系(也就是万有引力场)中的运动状态.相对论的推导过程相当复杂,是个超级的数学推导过程,需要相当高的数学工具才可以理解,所以在研究广义相对论的时候爱因斯坦本人也遇到了困难,找了他一个朋友,当时的一位数学家帮他的忙才得到的结论,据说到目前为止全世界能真正理解相对论的原由的人也不到100人,既然楼主说了不要太复杂,要通俗的可以直接理解的话来解释的话,就不谈由来,只谈结果,相对论的几个重要的结论.第一个是光速不变,我们初中,高中所学的物理学都是牛顿的经典力学,牛顿的经典力在我们日常生活当中的低速,小尺度的环境里是适用的,我们的观念里的速度是叠加的,比如当我们骑自行车前进的过程中向前开了一枪,那么这个子弹的速度是自行车的速度和子弹本身的速度相加,而光则不然,光速恒定不变,你骑自行车打手电筒和站在地上打手电桶,光的速度不发生变化,即便是你以很快的速度向着光射出的放行追逐,光速依然不变. 第二,时间的膨胀,对于运动的物体,物体运动的速度越快,时间就走的越慢.第三尺度的缩短,一个刚性杆在运动的时候长度是缩短的,速度越块长度越短.第四光速是所有有质量的物体的极限,也就是说无论你怎么折腾,有质量的物体永远不可能超过光速,只能无限的接近.第五,在万有引力场附近的空间是弯曲的,第七E=MC ∧2.就是著名的爱因斯坦质能方程.能量等于质量乘以光速的平方.也就是广意的质能守恒,爱因斯坦说,质量(也就是有型物质)和能量其实本身就是同一种物质,他们在一定条件下可以相互转化,而物质具有的能量可以被看作是他的质量,运动的物体的质量要大过它静止的时候的质量,这是因为物体由于运动而具有了动能,而这些动能可以通过上面的质能方程换算成物体的质量,只不过一般的情况下我们宏观世界运动的物体速度都太慢了,这个质量增加太不明显,所以你感觉不到质量的变化而已尽而推导下去,会发现当物体的速度很大了的时候质量的增加就会越来越大,当快接近光速的时候质量几乎是无限大,想要让无限大的质量继续加速你需要的推动力就是无限大,所以才有了第五个结论的光速是物体的速度极限.应该把这个推导过程给你写上的,这个公式我会,打了这么多字太累了就不说这个了.上面这六点就是用最通俗直接的语言来说相对论的结论.看起来似乎很荒谬?别怀疑,用霍金的话说,从我们一出生开始,一直到高中,大学,无论是我们的生活经验也好,还是课本上的教材也好都给了我们一个假象,因为我们处于一种低速的状态下,所以很多东西都被忽略了.上面说的光速不变,时间膨胀,空间尺度的压缩,等等都是事实.只是因为我们的速度太低了,感觉不到而已.再和你说说经典力学和相对论的关系吧!因为我们最开始学的先是经典力学,后来才知道的相对论,所以通常在一些应用情况下叫相对论效应,再说其本质,相对论才是真正描述这个世界规律的真理,而经典力学只是相对论的近似而已,在一般的低速情况下还适用,举了例子,一个1kg的物体假如你推了他一把他以1m/s的速度前进那么他所具有的动能mv^2/2 =0.5焦耳他具有了0.5焦耳的动能这个时候由于他的运动而具有的能量使得他质量增加了质量增加了多少呢把能量0.5焦耳代入爱因斯坦质能方程中去E=m*C^2 0.5=m*C^2 我用计算机算了一下质量增加 m=0.0000000000000000055kg,这个质量非常小,小到平时我们根本感觉不到,

浅谈经典力学与相对论力学

浅谈经典力学与相对论力学 电信工1315班0121309341503 周俊亮 CHINA |

浅谈经典力学与相对论力学 周俊亮 (武汉理工大学湖北 430070) 摘要:牛顿经典力学认为质量和能量各自独立存在,且各自守恒,它只适用于物体运动速度远小于光速的范围。狭义相对论颠覆了从牛顿以来形成的时空概念,提示了时间与空间的统一性和相对性,建立了新的时空观。广义相对论把相对原理推广到非惯性参照系和弯曲空间,从而建立了新的引力理论。 关键词:经典力学相对论力学爱伊斯坦 一、经典力学的建立及其局限性 人类从愚昧走向文明,走向科学,认识自我,物理学在这其中起到了绝对重要的作用。而物理学的第一次巅峰时刻就是经典力学的建立。 1543年,波兰的哥白尼发表了《天体运行论》,提出了“日心说”,指出“地心说”是错误的,认识到了地球和其它行星都围绕太阳运动。这一伟大思想改变了当时人类的对宇宙的认识,也动摇了欧洲中世纪的科学基础,揭开了近代自然科学革命的序幕。 17世纪,意大利人伽利略以系统的实验和观察、科学思维结合数学的方法,开创了更具严密逻辑的近代科学,并发明了惯性定律、自由落体定律及伽利略相对性原理,为牛顿经典力学奠定了基础。 随后,法国人笛卡儿又进一步完整了惯性定律。德国的开普勒提出了行星运动三定律,进一步完善、简化了哥白尼学说,推动了对天体动力学的研究。 1687年,牛顿系统地总结了前人的成果,出版了力学经典著作《自然哲学的数学原理》,提出了牛顿力学三定律和万有引力定律,建立起一个完整的经典力学体系,实现了物理学史上第一次大飞跃,物理学从此成为一门成熟的自然科学。经典力学以严格的数学方法和逻辑体系统一了宇宙间的运动,实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。 经典力学又经历了17、18、19世纪的进一步完善。在逻辑上和形式上都进一步优美,日臻完善。到了19世纪,在经典力学的基础上,光学、热力学、电磁学、天体物理学取得了前所未有的成就。当时,人们把以牛顿力学为代表的经典物理学看成是绝对权威的真理,认为一切现象都可以用经典物理学加以说明,而且物理学已经发展到了完整、系统和成熟的阶段,以后的工作只不过是在细节上做些修正和补充,使理论更加完备。 经典力学有两个基本假定:其一是假定时间和空间是绝对的,长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关,物质间相互作用的传递是瞬时到达的;其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。 但是20世纪以来,由于物理学的发展,经典力学的局限性暴露出来。在高速运动或极大质量物体之间,经典力学就“ 心有余而力不足”了。 二、狭义相对论的建立 19世纪末,著名科学家开尔文说过,现在物理学上空飘着两朵乌云,一朵是“黑体辐射”,另一朵是“迈克尔逊――莫雷实验”。其中,第一朵乌云的散去,诞生了量子理论;而另一朵的消失,则孕育了跨时代的狭义相对论。 19世纪,英国的麦克斯韦在系统地总结了前人电磁学理论的基础上,提出了麦克斯韦方程组,建立了完整的电磁场理论体系,电磁学达到了顶峰。麦克斯韦方程组揭示了光速是一个常数。 1887年,迈克尔逊和莫雷作了一个实验,用以测量光速和证明以太的存在,实验结果

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