爱因斯坦提出的相对论和普朗尼提出的量子论
经典力学,相对论与量子论的关系
经典力学,相对论与量子论的关系经典力学、相对论和量子论是物理学中的三大理论体系，每个理论体系都有自己的适用范围和局限性。
它们之间的关系不仅仅是纯学科关系，更是哲学和科学方法论上的关系。
经典力学是描述大尺度物体运动的理论，其基础是牛顿力学。
通过牛顿定律，可以得出物体在受到力的作用下的加速度以及位置的变化。
经典力学认为物质是连续且具有确定的位置和速度，这种观点在纳米尺度下变得不再成立，因为粒子的行为变得不可预测。
相对论描述了高速物体运动的理论，由爱因斯坦提出。
相对论基于两个基本原理：光速不变原理和等效原理。
相对论中，时间和空间不是绝对的，而是与观察者的运动状态相关。
另外，相对论给出了质能的等价性方程E=mc²，揭示了质量能量的本质统一。
量子论则是描述微观物体运动的理论，其基础是量子力学。
量子力学的基本概念包括波粒二象性以及不确定性原理。
波粒二象性表明了电子、光子等粒子既是波又是粒子，存在于一个综合波函数的描述中，并且粒子运动的轨迹不是具体的，而是具有一定的概率分布。
不确定性原理则说明，测量某个量的精度越高，就会牺牲对另一个量的精度，不能同时得到完全确定的结果。
这三个理论体系之间的关系，可以通过以下几个角度来分析：1. 范畴分明三个理论体系适用的范围不同。
经典力学适用于尺度较大的物体，而相对论适用于高速运动的物体，量子力学适用于微观物体。
它们各自是不同层面上的物理现象的描述，不能用一个理论来解释另一个层面的物理现象。
2. 相互影响三个理论体系之间也存在相互影响。
相对论影响了经典力学的思想，引发了爱因斯坦场方程的提出。
量子力学则影响了相对论的思想，引发了弦理论和量子引力等新理论的涌现。
而经典力学则成为了相对论和量子力学的基础和桥梁，许多经典力学中的概念和方法都被引入到相对论和量子力学中。
3. 哲学思考三个理论体系是不同的哲学思考所导致的。
经典力学源于牛顿对于经验法则的总结，相对论则反映了爱因斯坦对于时间和空间的新的哲学思考，量子力学则涉及了粒子和波的关系等哲学问题。
【名家说第38期】爱因斯坦的量子理论
【名家说第38期】爱因斯坦的量子理论大家好，这里是放眼宇宙世界、纵观物理发展、科技人文共赏，环球物理【名家说】！前面我们已经分享爱因斯坦的生平和他的相对论，今天我们将继续跟大家分享——爱因斯坦和相对论爱因斯坦和相对论来自环球物理00:0008:58这一节我们介绍爱因斯坦的量子理论。
本文节选自北大物理学教授秦克诚先生的《方寸格致》！随着学术声誉的提高，爱因斯坦的境遇有所好转。
1908年兼任伯尔尼大学无公俸讲师，1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授，1911年任布拉格德语大学教授，并被邀出席第一届索耳维物理学会议，1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授。
德国的物理学家们希望爱因斯坦能回到德国工作。
为此，普朗克和能斯特于1913年亲自跑到苏黎世，向爱因斯坦提供优厚的条件，邀请他去柏林担任普鲁士科学院院士、拟建中的威廉皇帝物理研究所所长兼柏林大学教授，有开课的权利，没有讲课的义务。
爱因斯坦在保留瑞士国籍的条件下接受了邀请。
爱因斯坦于1914年4月去了柏林。
到柏林后，同年8月第一次世界大战爆发。
他参加了公开和地下的反战活动。
当时，为了对协约国谴责德国入侵中立国比利时作出反应，德国一些著名学者包括普朗克、伦琴、能斯特在内共93人，发表了一个为德国侵略暴行辩护的《文明世界的宣言》。
爱因斯坦拒绝在这个宣言上签名，而在一个针锋相对的宣言《告欧洲人书》上签了名，是总共4名签名者之一。
他是地下反战组织“新祖国同盟”的创始人之一，并且同著名法国作家、和平主义者罗曼罗兰保持着联系。
连罗曼罗兰也惊讶于爱因斯坦对德国的批判的直率和大胆。
1918年秋，德国战败，爆发了士兵起义和工人罢工，德皇被迫退位，成立了共和国，爱因斯坦为之欢欣鼓舞。
大战期间，爱因斯坦仍然没有间断他的科学研究。
1915年到1917年这3年是爱因斯坦第二个科学创造高峰期。
1916年除完成了广义相对论外，还发表论文《关于辐射的量子理论》，在玻尔的量子跃迁概念的基础上，进一步发展了光量子理论，提出了自发辐射和受激辐射这两种辐射形式和跃迁概率的概念，奠定了激光的理论基础。
爱因斯坦提出光的量子理论
苹果为什么 垂直落地？为什 么不向旁边、不 向上而总是向着 地面落下呢？
牛顿凝视苹果落下的瞬间一直被看成是引 发牛顿导引出万有引力灵感的一刻。但是也有 人认为这不过是后人由于特殊的原因，捏造的 一个故事而已。机你会认只为眷苹顾果那坠些落有的准故备事的是头真脑实。 的吗？为什么？
材料一：我之所以能比别人看得远些，是因为 我站在巨人们的肩上。
史蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking）
1942年1月8日在英国牛津出生，曾先后毕业 于牛津大学和剑桥大学，并获剑桥大学哲学博 士学位。
他在21岁时就不幸患上了会使肌肉萎缩的卢伽 雷氏症，演讲和问答只能通过语音合成器来完 成。
英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授， 当代最重要的广义相对论和宇宙论家，是本世 纪享有国际盛誉的伟人之一，被称为在世的最 伟大的科学家，还被称为“宇宙之王”。
的遗嘱，不发讣造，不举行公开葬礼，不建坟墓，不 立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉 布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地 方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌 德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：
我们全都获益不浅，
全世界都感谢他的教诲； 那专属他个人的东西， 早已传遍广大人群。 他像行将陨灭的彗星， 光华四射， 把无限的光芒同他的光芒永相连结。
这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。
3 广义相对论（1916年提出）
2005世界物理年
红色——代表过去 蓝色——代表未来 黄绿——代表连结 过去到未来
对物理学家而言，这个标 识象征的是光锥；对一般大众 而言常被看成是沙漏，象征着 爱因斯坦在时间相对性上渊博 的见解及洞察力。
爱因斯坦的逝世与葬礼： 1955年4月18日爱因斯坦病逝于普林斯顿。遵照他
爱因斯坦相对论和量子论
爱因斯坦相对论和量子论
爱因斯坦相对论和量子论都是现代物理学中的主要理论之一，它们分别从不同的角度解释了自然界的奥秘。
下面我将简要介绍这两个理论。
爱因斯坦相对论是理论物理学的基础之一，它不仅改变了我们对时间与空间的看法，也开创了现代物理学的新纪元。
相对论中，时间和空间的观念都被重新定义，它们不再是绝对的，而是与观察者的运动状态有关。
相对论中的另一个重要概念就是质量与能量之间的等效性，即著名的质能定理E=mc²。
这个定理表明了质量与能量之间的转化关系，是核能与量子力学领域的重要基础。
量子力学是揭示微观世界奥秘的重要理论，其主要研究对象是微观粒子和其运动状态。
与爱因斯坦相对论相比，量子力学更关注的是粒子之间的相互作用和关系，无论是原子层面的相互作用，还是与光子之间的相互作用，量子力学都可以进行全面的描述。
在量子物理学中，有些奇特的现象颠覆了我们对经典物理学的认识，比如薛定谔方程、波粒二象性和超越奇点等等。
尽管相对论和量子力学都是物理学中非常重要的理论，但它们之间的不兼容性却给科学家们带来挑战。
两个最重要的理论之一不能同时解释同一个物理系统的行为，这意味着我们需要一种新的理论，在解释天体物理学、基本物理学和数学物理等方面发挥作用。
总的来说，爱因斯坦相对论和量子力学是现代物理学中的两个核心理论，它们分别从物理学的不同角度探讨了自然现象。
这两个理论的不兼容性表明物理学仍有许多秘密等待揭示，并且我们需要更多的基础研究来完善这些理论。
量子论和相对论
量子论和相对论
1、爱因斯坦的相对论
提出：
1905年提出“狭义相对论”;1916年提出“广义相对论”，通称相对论。
内容：
两个基本原理是相对性原理和光速不变原理，认为时间、空间、运动、质量不是绝对不变的，而是相对的，可以相互转化。
意义：
①创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域。
②打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辨证地看待世界的途径。
③是物理学领域最伟大的革命，相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。
2、量子论
提出：
1900年普朗克(德国)提出“量子假说”;1905年爱因斯坦提出了光的量子理论;丹麦的玻尔提出了原子的量子理论。
意义：
量子论是20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一;使人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界;在量子论基础上发展起
来的量子力学，极大地促进了原子核物理学等科学的发展，人类从此进入了核能时代。
爱因斯坦的主要贡献
爱因斯坦的主要贡献爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家之一，在物理学领域做出了许多重大贡献。
他的主要贡献涵盖了相对论、光量子说和大爆炸理论。
首先，爱因斯坦最著名的贡献之一是相对论。
相对论是爱因斯坦在1905年提出的理论，包括狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论改变了我们对时空结构和物理规律的理解。
它解释了在高速运动中时间和空间的变化，其中包括时间的相对性和钟慢效应。
同时，狭义相对论还提出了质能等效原理，即著名的E=mc²公式，表明质量和能量之间存在等效关系。
对狭义相对论的贡献使得我们能够更好地理解高速相对运动下的物理现象。
广义相对论是爱因斯坦在1915年提出的理论，进一步深化了相对论的基础。
广义相对论解释了引力是由物质和能量弯曲时空而产生的，这是著名的引力弯曲时空说。
它通过爱因斯坦场方程式描述了引力的运动和变化。
广义相对论在天体物理学和宇宙学中具有广泛的应用，例如黑洞、引力波和宇宙膨胀等现象的解释，既有理论上的推测，也有实验上的验证。
其次，爱因斯坦在光量子说的发展上也做出了重要的贡献。
在20世纪初，物理学界一直认为光是电磁波，遵循波动理论。
然而，爱因斯坦在1905年的论文中提出，光也具有粒子性质，即光量子说。
他解释了光电效应，即当光照射到某些物质表面时，会释放出电子。
这一发现对于量子力学的发展有着重大影响，推动了后来对于微粒子行为的研究。
最后，爱因斯坦对宇宙起源的理解也做出了重要的贡献。
他提出了大爆炸理论，即宇宙起源于一个初始的物质点，然后发生了大爆炸，并不断膨胀至今。
这一理论对于宇宙学的发展有着重大影响，为我们对于宇宙演化的认知提供了基础。
总而言之，爱因斯坦的主要贡献包括相对论、光量子说和大爆炸理论。
他的理论在物理学领域取得了革命性的突破，不仅深刻影响了当时的科学界，而且对于现代物理学的发展产生了持久影响。
他通过自己的工作极大地推动了人类对于宇宙和自然规律的理解。
爱因斯坦的五个认知
爱因斯坦的五个认知
《爱因斯坦的五个认知》
爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家之一，他的思想和成就对整个人类有深远的影响。
在他的一生中，他提出了许多颠覆性的理论和观点，而这些理论和观点也影响了人们的认知方式。
以下是爱因斯坦的五个认知：
1. 相对论：“时间和空间并非象人们过去一样是绝对不变的。
”爱因斯坦的相对论颠覆了牛顿的物理学，揭示了时间和空间的相对性，将人们对于世界的认知推向了一个新的高度。
2. 量子力学：“上帝不会掷骰子。
”爱因斯坦对于量子力学的质疑引发了人们对于微观世界的深刻思考，也使人们认识到物理学的局限性。
3. 等价原理：“加速度和重力一样。
”爱因斯坦提出了等价原理，揭示了加速度和重力之间的等效性，这一原理不仅改变了物理学，也对人们对于自然界的认知产生了深远的影响。
4. 光量子论：“光具有微粒性。
”爱因斯坦的光量子论也颠覆了传统的对于光的认知，将光解释为一种微粒，这一理论对于光电效应的解释和量子力学的发展都产生了深远的影响。
5. 广义相对论：“重力是时空的弯曲。
”爱因斯坦的广义相对论揭示了重力是由时空的弯曲所产生的，这一理论不仅解释了行星运动和宇宙的结构，也对于人们对于宇宙和宇宙学的认知产生了深远的影响。
爱因斯坦的理论和观点不仅颠覆了传统的物理学和自然哲学，也改变了人们对于自然界和宇宙的认知方式。
他的思想和成就将继续影响人们的认知，激发人们对于世界和宇宙的探索。
爱因斯坦的发现和发明
爱因斯坦的发现和发明爱因斯坦是一位著名的理论物理学家，他的成就主要集中在相对论和光量子假设的领域。
以下是一些爱因斯坦的重要发现和发明：1. 狭义相对论（Special Theory of Relativity）：在1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，这一理论在现代物理学中具有重要地位。
狭义相对论包括两个关键观点：一是光速在任何惯性参考系中的速度都是恒定不变的，无论光源是静止的还是运动的；二是时间和空间的测量是相对于观察者的，存在时间膨胀和长度收缩的现象。
2. 引力和广义相对论（General Theory of Relativity）：在1915年，爱因斯坦提出了广义相对论，进一步完善了相对论的理论框架。
广义相对论认为，质量和能量弯曲了时空，物体在时空弯曲区域的运动轨迹是由质量和能量分布决定的。
广义相对论解释了引力的本质，并提出了著名的爱因斯坦场方程。
3. 光电效应（Photoelectric Effect）：在1905年，爱因斯坦发表了关于光电效应的研究，提出了光子假设。
根据他的观点，光是由离散的能量量子组成的，光子具有粒子性质和波动性质，光子的能量与频率成正比。
4. 爱因斯坦系数（Einstein Coefficients）：为了解释原子发射和吸收辐射的过程，爱因斯坦引入了一种系数，即爱因斯坦系数。
爱因斯坦系数描述了原子在不同能级之间发生跃迁的概率。
5. 爱因斯坦冷却定律（Einstein Refrigeration Cycle）：爱因斯坦还提出了一种基于吸收和释放能量的冷却方式。
该冷却循环利用液体在受压力改变时吸热和放热的性质，实现温度的降低。
以上是爱因斯坦的一些重要发现和发明，这些成就对于现代物理学和工程学的发展有着深远的影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
史书记载：强光从出现到隐没还不到两年。 矛盾
二、爱因斯坦与相对论
狭义相对论发表100周年， 也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛， 但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变， 这样的改变还将继续下去。
1905 神奇的一年
1905年，爱因斯坦26岁，接连写下4篇改变整个20 世纪物理学面貌的论文： 1、光的量子说（解释光电效应） 2、布朗运动（证明分子的存在） 3、狭义相对论（修正了牛顿力学） 4、质能互换律（E=mc2）
牛顿力学刚刚问世时，曾受到 不少人的怀疑和反对。牛顿力学是 否是科学？只能由实践来检验。牛 顿力学不断被证实，历史上最著名 的有三件事。
第一件，用牛顿力学算出地球 的形状象只桔子。古希腊的亚里士 多德认为地球是个正球体，两千年 来人们对此深信不疑。牛顿却根据 他的力学，说地球是个扁球体，象 只大桔子。此言一出，学界哗然。 地球那么大，牛顿又从不出远门， 他凭什么说地球有点扁？可是法国 科学家经过三次实地测量，终于证 实了牛顿的看法。用力学能算出地 球的形状，真是个奇迹。
寻找本世纪爱因斯坦，再创科学奇迹
为纪念爱因斯坦对物理学的贡献，联合国教科文 组织特选定相对论发表100周年暨爱因斯坦逝世50周 年的05年为世界物理年，许多国家更将2005年定为 爱因斯坦年。并透过展示物理在经济技术文化等方面 的重要作用，争取公众对物理学的理解与支持，期使 物理学能在21世纪得到全新的发展。
1887年，实验结果证明， 不论地球运动的方向同光的 射向一致或相反，测出的光 速都相同，在地球同设想的 “以太”之间没有相对运动。 因而，根本找不到“以太” 或“绝对静止的空间”。
无法解释之例子一：夜空的金牛座上的“蟹状星云”， 是900多年前一次超新星爆发中抛出来的气体壳层。
L（距离） C+V（速度）
第三件，用牛顿力学 算出了一颗未知行星的位 置。1781年天王星被发现， 科学家用牛顿力学计算它 的轨道，可是计算结果总 是同观测纪录不大相符。 经反复核算，观测无误。 那问题是否出现在牛顿力 学上面？法国的勒维列和 英国的亚当斯坚信牛顿力 学的正确，大胆猜想计算 结果之所以不理想，
是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作 用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。 1848年9月23日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒 维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星—海王星。勒维列无需观 测星空，就在笔 尖上发现了新行星。牛顿力学又创造了新的奇迹。
第25课 现代科学革命
导言
科学总是向前发展的，托勒密的 地心说被哥白尼的日心说取代，这就 是一种对权威的挑战以及超越，而最 终的目的是科学的进步。20世纪初， 在牛顿经典物理学达到顶峰，形成一 种权威的时候，也出现了对这种权威 的挑战——爱因斯坦提出的相对论和 普朗尼提出的量子论，而这个挑战引 起了物理学的一场革命，也促进了科 技和经济、社会的飞跃，促进了人类 认识能力和思维模式的发展，也改变 了人们的自然观念。学习本课，你将 了解相对论和量子论的主要内容及其 意义。
有了牛顿力学，秀才不出门，能知地球事，能知天上事。牛顿力学创造 的一次又一次奇迹，使科学享有崇高的威望。
1875年时，普朗克在慕尼黑 大学学物理，物理老师曾劝他不 要学纯理论，因为物理学“是一 门高度发展的、几乎是臻善臻美 的科学”，现在这门科学“看来 很接近于采取最稳定的形式。也 许，在某个角落里还有一粒尘屑 或一个小气泡，对它们可以去进 行研究和分类，但是，作为一个 完整的体系，那是建立得足够牢 固的。而理论物理学正在明显地 接近于几何学在数百年中所已具 有的那样完美的程度。”
第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期。长期以来到，人们 一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛 顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛 顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是75—76 年，由此预言它将在1758年再次出现。哈雷1705年发表这个预言，当 时他已49岁，却要预言53年以后的事，岂非耸人听闻？可是1758年这 颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。牛顿力学剥掉了彗星的 神秘外衣，对它的运行作出了科学预见，这又是一个奇迹。
他们假定整个宇宙空间都充满了“以太”，“以 太”是一种由非常小的弹性球组成的稀薄的、感觉不 到的媒介。“以太”是光、电、磁的共同载体的概念 为人们所普遍接受，形成了一门“以太学”。
2、19世纪末以牛顿力学为基础的经典物理学陷入危机
地球以每秒30公里的速 度绕太阳运动，就必须会遇 到每秒30公里的“以太风” 迎面吹来，同时，它也必须 对光的传播产生影响。这个 问题的产生，引起人们去探 讨“以太风”存在与否。
1916年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创 见也是最伟大的贡献： 5、广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）
爱因斯坦1905年提出的相对论，后来称作狭义相对 论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到“时间” 会因速度快慢而改变的结论。
一、经典物理学的危机
牛顿是一位伟大的科学 家。数学界，他总结出了微积 分；在物理界，他总结出了万 有引力定律以及经典力学的三 大定律；在光学方面，他最早 发现了白光的组成，指出了色 散的本质。
1727年3月20日，伟大 的牛顿逝世，他被埋葬在威斯 敏斯特教堂，在他的墓碑上镌 刻着：
让人们欢呼这样一位多么 伟大的人类荣耀曾经在世界上 存在！
1、17—19世纪牛 顿经典力学日趋 完善、成熟
危机与机遇：“晴空上漂浮着两朵乌云”
“以太”说破灭
水波的传播要有水做媒介，声波的传播要有空气 做媒介，它们离开了介质都不能传播。地球上。光波为什么能在真空中传 播？它的传播介质是什么？物理学家给光找了个传播 介质—“以太”。