对相对论最硬朗的检验

爱因斯坦相对论的基础是物体的引力质量mc与其惯性质量mt等价，即Δm=mc—mt=0．但检验这一假设很不容易．美国斯坦福大学的Sava Dimopoulos和其同事们建议让两原子束在一引力场内边降落边干涉，     

引力改变了时空——从欧几里得空间到准黎曼空间

 爱因斯坦在1905年所建立的狭义相对论建立了高速运动下的时空变换,这种变换是局限在惯性系之间的,这正是“狭义”的涵义。作为狭义相对论的推广,爱因斯坦从1907年开始努力尝试将相对性理论推广到非惯性系。他在研究了引力场与加速系关系的基础上,于1916年在德国《物理学杂志》上以“广义相对论基础”为题正式发表了广义相对论。广义相对论的诞生进一步更新了我们对空间、宇宙的认识观念。从平直均匀的欧几里得3维空间,到闵可夫斯基的4维空间,再到弯曲的黎曼空间,独立于时间与物质的“绝对空间”概念被彻底地打破了。     

走向统一的自然力爱因斯坦：试图统一电磁力和引力未能如愿(Ⅲ)

狭义相对论具有两个局限性:一是,它只对那些以恒定速度相对运动的惯性坐标系有效;另一是,尽管这个理论与描述电磁场的麦克斯韦方程组是兼容的,但它与牛顿万有引力定律并不兼容。     

爱因斯坦:试图统一电磁力和引力未能如愿(Ⅳ)

狭义相对论是关于时间、空间、物体运动及其相互关系的理论;广义相对论是关于时空性质与物质分布及运动相互关系的理论,因此,它们都是与时空观密切相关的物理理论。     

对广义相对论更精确的实验检验

1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论．10年后，他又基于等效原理建立了广义相对论，认为时、空性质决定于物质的分布．爱因斯坦根据广义相对论解释了天文学中长期未解决的一些问题：如水星近日点进动的剩余量，并预言了日全食时星光在太阳引力场中的偏转以及引力场中的光谱线向红端移动．这些预见在爱因斯坦逝世(1955年4月18日)以前就已为天文观测所证实．     

广义相对论的实验验证

 自1687年《自然哲学的数学原理》问世以来,牛顿力学取得了很大的成功与发展。很少有理论能和万有引力定律的预言的准确性相比拟。但即使如此,牛顿的理论也不是十分完善的。一个例子是水星的近日点的进动。水星轨道长轴的方向在空间不是固定的,在一世纪内会转动5601秒弧度。用牛顿理论计算出所有行星对它的影响后,还差43秒弧度与观测不符,另外,牛顿引力理论有一个很严重的缺陷,就是它认为引力的传播不需要时间。例如,如果太阳表面某处突然爆发日珥(喷出明亮的气团),按牛顿理论,其引力变化在地球上即时即可发现,这一点直接违反了狭义相对论.     

《从零学相对论》连载(14)

第6讲广义相对论初步§6.1引力的实质是时空的弯曲相对性原理要求物理规律在所有惯性系中有相同的数学表达式,用于狭义相对论,就是要求物理规律的数学表达式具有洛伦兹协变性.这是一个管定律的定律.因此,在建立狭义相对论物理学时,原则     

时空巨人爱因斯坦

 19世纪末经典物理学的理论已基本建立完整。许多物理学家认为物理学的理论已足够完美。在这种观点的影响下,物理学的研究工作处于消极状态之中。如果说实验物理学的三大发现---Ｘ射线、电子、放射性的发现动摇了这种观点,普朗克在1900年为解决热辐射中的“紫外灾难”而创建的“量子论”对这种观点提出了挑战。那么爱因斯坦在这方面所作出的贡献却彻底地将这种观点送入了坟墓。下面让我们对爱因斯坦的生平、主要贡献及成功的原因作一简要的回顾。一、爱因斯坦的生平1879年3月14日爱因斯坦出生于德国南部小城乌尔姆一个犹太人家庭。父亲海尔曼·爱因斯坦是一位电气设备制造商。母亲波林·科克是一位富商的女儿。     

简论时间和空间的演化

 在自然科学理论中,空间和时间的概念是基本的和必不可少的,其不仅属于自然科学理论的基本概念亦属于原始概念．此二概念本身来源于人类的社会实践,有其经验上的起源．在不同的自然科学理论中,时间和空间的概念又是各不相同的,说明其意义随着自然科学理论的不同在不断地改变和得到丰富与发展．（一）牛顿的绝对时空观１７世纪法国的哲学家笛卡尔首先创立了坐标系,把代数的方法引入几何学实现了代数学和几何学的统一,因此空间成为一种具有三维性、均匀性、各向同性、连续性和无限性的特征．正是这种经过笛卡尔发展和完善后的欧几里得几何学成为牛顿力学的支柱．     

谈狭义相对论时空理论教学——大学物理课程讲授狭义相对论之我见

依据狭义相对论基本原理和物理事例,导出钟慢、尺缩效应和同时相对性,再以此为据导出洛伦兹变换.     

广义相对论——纯粹理性思维的巅峰之作

相对论的发展是一个长达300余年的思想历程,在爱因斯坦1915年奠立广义相对论的那一刻达到了顶峰。相对论是纯粹理性思维的胜利,是物理现实的内在和谐与数学表达的形式美学之间完美的相互激励。物理规律的变换不变性是相对论的核心思想。沿着朴素相对论、伽利略相对论经由狭义相对论抵达广义相对论,这一条绵密的思想河流上有最激动人心的关于物理学创造的历史画卷。     

爱因斯坦的成功之道

1905年，也就是大学毕业的第五年，26岁的爱因斯坦就连续发表五篇论文，不仅提出了圆满解释光电效应的光量子假说，还全面阐述了彻底改变人们时空观念的狭义相对论．为什么他在26岁就能创造科学“奇迹”，成功的原因是什么?     

《相对论、宇宙与时空》连载⑤——爱因斯坦与狭义相对论(下)

4 广义相对论的实验验证 爱因斯坦发表广义相对论的时候,求出了场方程的一些近似解.他提出了3个检验广义相对论的实验:1)引力红移;2)轨道进动;3)光线偏折[1,2,4-17].     

迎接即将到来的太阳能时代!--纪念伟大的物理学家A.Einstein发现光电效应100周年

今年是联合国大会所确定的“国际物理年”，也是伟大的物理学家爱因斯坦逝世50周年，同时也是爱因斯坦发表他的著名理论，狭义相对论的100周年．狭义相对论深化了牛顿所奠定的牛顿力学，深化了牛顿所提出的时空观，从而影响到当代物理学的各个领域．人们公允地认为这是物理学领域里的大突破，亦即由宏观低速运动领域的突破，进入到宏观高速领域的突破．这一突破的重要的后果之一，     

《相对论、宇宙与时空》连载②——爱因斯坦与狭义相对论(上)

1 两朵乌云 1900年,就是八国联军侵略中国的那一年,东方各国大都处于西方帝国主义的奴役之下,只有日本由于明治维新而走上了富强的道路.那年的4月27日,在英国皇家学会迎接新世纪的年会上,著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言.     

突破绝对时空观人类认识深入到高速与宇观世界（下）——科学发展的人文历程漫话之十四

考察了突破绝对时空观,人类认识深入到宇观世界,建立广义相对论及宇宙图景的曲折过程及思想观念的艰难转变,包括牛顿的宇宙模型及其困难的分析、从狭义相对论到广义相对论的转化、引力场方程的建立、静态宇宙模型的提出及问题、宇宙膨胀的提出及发现、大爆炸宇宙论的提出及不同反应．     

突破绝对时空观 人类认识深入到高速与字观世界（上）——科学发展的人文历程漫话之十三

考察了突破绝对时空观,人类认识深入到高速世界,建立狭义相对论的曲折过程及思想观念的艰难转变,包括牛顿的绝对时空观及其缺陷、狭义相对论建立前的重重迷雾、爱因斯坦创建狭义相对论的思路以及狭义相对论的最终被确认．     

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。     

以质量为例剖析学生的认知策略

 学生的认知过程是一个由浅入深、由易到难的过程。学习是累积性的,较复杂、较高级的学习是建立在基础性学习基础上的,每一类学习都是以前一类学习为前提的,迁移是累积学习模式的一个重要特征。纵向迁移是其中的一种,指的是在某种理智技能的基础上学习更高一级的理智技能。著名心理学家皮亚杰勾画的认识的螺旋图,是一个倒置的圆锥,认识的螺旋沿圆锥内壁不断上升,它是开放性的,而且开口越来越大。但是在教学中我们发现,当学生所学的知识技能不断趋向复杂时,认识的螺旋不再那么理想,甚至会出现断点,特别是当学生由高中进入大学学习时,这种现象尤为明显。