空间时间、引力和宇宙理论正在经历变革

 2005年是世界物理年,是年11月份,南开大学物理学院“今日物理”邀请中科院理论物理研究所资深研究员郭汉英老师作了题为《空间时间、引力和宇宙理论正在经历变革--大船、水桶、升降机、橡皮膜和暗宇宙》的讲座。讲座之后,“今日物理”活动组的徐光明、苗荣欣等同学对郭老师进行了专访,几经讨论,内容已经超出原来的讲座。现与郭老师一起整理成文,供大家参考。徐光明:郭老师,您好。非常感谢您在百忙之中来到南开物理系所作的精彩讲座,谢谢您对我们“今日物理”活动的支持!您的演讲深入浅出,使同学们受益匪浅。我们想就这个话题的讨论整理成稿,发表出来,作为世界物理年纪念活动的一部分,您看可以吗?     

由爱因斯坦狭义相对论的基本原理导出洛仑兹变换的一种方法

本文从教学角度讨论了由狭义相对论的两条基本假设严格导出洛仑兹变换的问题,同时指出了某些流行的教材中处理这一内容时的不妥之处,并给出了解决方案。     

由爱因斯坦狭义相对论的基本原理导出洛仑兹变换的一种方法

本文从教学角度讨论了由狭义相对论的两条基本假设严格导出洛仑兹变换的问题，同时指出了某些流行的教材中处理这一内容时的不妥之处，并给出了解决方案．     

相对论问答录之一

<正>问题一、狭义相对论建立在哪两条公理的基础之上?狭义相对论建立在"相对性原理"和"光速不变原理"这两条公理的基础之上。相对性原理是说,物理规律在所有惯性系中都相同。需要强调,这里所说的相对性原理已经是伽利略相对性原理的推广。伽利略相对性原理只针对     

狭义相对论的创立与爱因斯坦的创新思维

 1905年,爱因斯坦(A.Eindtein,1879～1955)发表了具有划时代意义的论文《论动体的电动力学》,创立了狭义相对论。他把力学现象和电磁现象的规律平等统一在相对性原理之下,得到一系列不同于牛顿力学的重要结论,解释了与牛顿理论相矛盾的全部实验现象,从根本上改变了传统的时空观念,解决了许多重要的物理问题。不仅如此,他思考问题、研究问题的创新思维带给人们更多的思考。追溯爱因斯坦狭义相对论思想的发展线索,透视其科学创新思维方法,将有助于我们深入理解他的科学思想,并从认识论、方法论的高度得到提升。     

在现代物理学里感觉到老庄思想的光芒

相对论和量子力学是在本世纪建立起来的物理学理论,是现代物理学的两大基础.由于它们所涉及的多半是我们日常生活经验之外的自然规律,所以其中有些概念很难用我们日常生活中的直观感觉去理解.最近读到关洪教授的新著《量子力学的基本概念》一书[1],看到他引用老子的话来阐明量子力学,感到很有意思.我在近年来的教学中,也常引用庄子的话来阐明狭义相对论.现将这两个例子写出,以就教于读者.一 关洪教授在《量子力学的基本概念》一书中所讲的如下: “道.可道.非常道. 名.可名.非常名.” 篇首所引语录,是《老子》里开宗明义的两句话.近读汤川秀…     

《相对论、宇宙与时空》连载③——爱因斯坦与狭义相对论(下)

7 突破绝对时空观 正当洛伦兹等人忙于研究相对于绝对空间运动的原子,在运动方向上发生收缩时,其内部结构会如何变化,内部的电荷分布会如何改变,内部的作用力会呈现何种状态的时候,爱因斯坦发表了他的相对论(狭义相对论).     

漫谈两个基本假设与相对论时空观

 爱因斯坦是人类历史上最具创造才智的科学家,他一生开创了物理学的四个领域---狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论,他是量子理论的主要创建者之一,有人说爱因斯坦应该拿6个诺贝尔奖,足见他对物理学和对社会的贡献。一、爱因斯坦创立狭义相对论经历了三个阶段爱因斯坦16岁时就提出“追光”假想实验,这是萌发狭义相对论思想的第一个阶段;爱因斯坦对光、麦克斯韦方程、电磁波、以太、地球运动等问题的深入思考,最初起源于消除电磁学理论中的不统一性,可以看作他思想发展的第二阶段;重审、放弃传统的时间观念,在同时性问题上的突破,可看作第三个阶段。     

关于相遇的绝对性和相对性的讨论

本文从一道习题出发,讨论了相遇的绝对性和相对性,便于学生理解狭义相对论时空观,可供教学时参考.     

中国引力与相对论天体物理学会第二届全国会员代表大会暨第四次学术讨论会召开

中国引力与相对论天体物理学会第二届全国会员代表大会于1983年10月19日至22日在南宁举行,到会代表113人.中国科协主席、中国物理学会名誉理事长周培源同志出席了大会并致开幕词.会议传达了中国物理学会第三次全国会员代表大会精神,讨论通过了第一届理事会的工作报告及修改学会章程的报告,通过了新的学会章程,选举了新的理事会.新理事会第一次全体会议,选举方励之、刘辽、邓祖淦、郭汉英、秦荣先组成常务理事会,推选方励之任理事长. 与此同时,举行了第四次全国引力与相对论天体物理学术讨论会.周培源同志作了题为“论爱因斯坦引力理论中坐标…     

不依赖守恒定律推导相对论质速关系

相对性原理要求粒子的动量和能量对于速度的依赖关系在不同的惯性系中具有相同的函数形式,由此无需利用守恒定律和洛伦兹变换公式直接推导出相对论质速关系,证明了守恒定律和洛伦兹变换公式都不是推导相对论质速关系的必要条件.由相对论质速关系进一步可得到惯性系的广义洛伦兹变换公式,从而揭示了质能关系和质速关系是比洛伦兹变换公式适用范围更广的相对论基本公式.     

狄拉克科学贡献中的美学思想

 狄拉克（Ｐ．Ｄｉｒａｃ,１９０２-１９８４）是世界著名的数学物理学家．他的研究工作主要在量子力学的数学和理论两个方面,他最重要的科学贡献是于１９２８年建立了相对论量子力学的狄拉克方程,从而获得了１９３３年诺贝尔物理学奖．其实,狄拉克巨大的科学贡献深受他的美学思想的影响,让我们在此一睹狄拉克科学贡献中的数学美和对称美．一、狄拉克方程──数学美２０世纪２０年代末,量子力学已经建立,用它来研究和处理微观粒子的低速运动问题取得了很大成功．同时,爱因斯坦建立的相对论,虽然能够讨论粒子的高速运动,但在处理微观粒子的波粒二象性上却无能为力．     

相对论与爱因斯坦的直觉思维

本文从爱因斯坦利用直觉思维建立狭义相对论和广义相对论的过程，说明直觉思维在创造科学研究中的作用。     

关于相对论的最近实验

本刊今年第一期刊登“检验相对论的新实验”一文以后,接到几位读者来信指出,这篇文章可能造成相对论被推翻的误解。我们接受这个意见,特选登一篇来稿,以便读者能较全面地了解检验相对论的实验的情况。     

物理问题的相对性

提起相对性问题,容易使人们联想到很高深的相对论。其实在日常生活中许多事情都是相对的,不难理解的。在一些物理问题中也存在相对性。相对二字往往使人们觉得问题复杂、高深、不好理解了,其实不然,下面就物理教学中有关相对性问题,谈谈看法。     

狭义相对论学习中学生的错误理解研究概述

狭义相对论作为经典物理与近代物理的分水岭,对学生认识科学本质具有深远的影响.然而实际教学与研究显示,学生对狭义相对论存在许多错误理解.为了解决这一问题,本文梳理了国内外关于狭义相对论学习的相关研究.根据狭义相对论的知识框架,总结了学生在狭义相对论学习中普遍存在的错误理解,并分析其背后的原因,以期为未来狭义相对论的教学与研究提供借鉴.     

量子场论大范围性质的研究工作介绍——纪念郭汉英研究员

 郭汉英生前是中国科学院理论物理所研究员,著名的理论物理学家,为推动中国理论物理学的发展作出了不可磨灭的贡献。他的不幸去世,是理论物理学界的巨大损失。最近他的论文选集出版了,今天我们举行学术研讨会,回顾他在理论物理学研究中作出的成就,一起学习他在学术上孜孜不倦追求真理的精神。     

浙江近代物理中心在浙大成立

 由国际著名物理学家李政道教授出任中心主任的“浙江近代物理中心”成立典礼,已在浙江大学隆重举行.陈云同志亲笔为浙江近代物理中心题名,中国物理学会理事长冯端教授、中科院理论所研究员郭汉英,北京大学教授高崇寿、中科院高能所研究员黄涛等应邀出席.     

Beltrami-de Sitter时空和de Sitter不变的狭义相对论

分析了在相对论体系中狭义相对性原理和宇宙学原理之间的关系以及Beltrami-de Sitter -陆启铿疑难.指出可以把狭义相对性原理推广到非零常曲率时空，在具有Beltrami度规 的de Sitter/反de Sitter时空中建立狭义相对论的运动学和粒子动力学. 在这类狭义相对 论中,相对于Beltrami坐标同时性，Beltrami坐标系就是惯性坐标系，相应的观测者为惯 性观测者; 对于自由粒子和光讯号, 惯性定律成立;可以定义可观测量,它们不但守恒而且还 满足推广的爱因斯坦关系.除了Beltrami坐标时同时性之外，对于共动观测, 还可以取固 有时同时性;此时，Beltrami度规成为Robertson-Walker型的度规，其3维空间是闭的,对 于平坦的偏离为宇宙学常数的量级.这表明,在这类狭义相对论中,相对性原理与“完美”宇 宙学原理之间存在内在联系,并不存在那些问题.进而,基于最新观测事实，重述了Mach原 理；指出对于Beltrami-de Sitter/反de Sitter时空，宇宙学常数恰恰给出惯性运动的起 源. 关键词： 狭义相对性原理 宇宙学原理 de Sitter不变的狭义相对论 Beltrami-de Sitter时空 同时性 Mach原理     

爱因斯坦的等效原理和广义相对性原理——问题实质和出路

精确宇宙学的观测表明,物理学必须面对以宇宙常数为特征的宇宙尺度。 有关宇宙观测的数据分析,是以广义相对论和宇宙学原理为基础的。然而,分析的结果却向爱因斯坦相对论体系和量子理论,以及以之为基础的现代物理学提出重大疑难。这是对物理学前所未有的、更为严重的全面挑战。