爱因斯坦:试图统一电磁力和引力未能如愿(Ⅰ)

 在牛顿统一了天上力和地上力、麦克斯韦尔统一了电力和磁力之后,电力的库仑公式和磁力的安培公式与牛顿万有引力公式在数学形式上的相似,使人很容易联想到电磁力与引力的统一。爱因斯坦,在1905年创立狭义相对论、1915年创立广义相对论分别改进和完善了麦克斯韦电磁理论和牛顿引力理论之后,试图统一电磁力和引力,花费了后半生近30年的时光去建立统一场论,但至死未能如愿。本讲,我们先介绍爱因斯坦生平;然后介绍他的成功之作:狭义和广义相对论;最后介绍未能完成的统一场论。     

新书推荐

正内容简介:《相对论-少年版》,科学出版社2020年4月出版,由中国科学院物理研究所曹则贤撰写,系作者2017年所著《量子力学-少年版》一书的姊妹篇。该书是作者为自家的少年撰写的一本相对论入门书。全书共15章,按照朴素相对论、伽利略相对论、狭义相对论、广义相对论和整体相对论的顺序,以相对性思想的历史演化为线索,详细介绍了相对论所应包含的数学、物理和哲学内容。本书的一个重要特点是,它尽可能多地收录了相对论的原始文献和重要著作,强调相对论创立过程的细节。此外,本书是一本严肃的书,它还提供了修习相对论所需要的关键数学基础,尽     

庞加莱的狭义相对论之四 庞加莱与洛伦兹和闵可夫斯基

<正>19世纪末洛伦兹的工作奠定了狭义相对论的基础,其后庞加莱与洛伦兹的互动和相互启发,直接催生了狭义相对论的诞生。1902年庞加莱明确指出,洛伦兹的理论意味了同时性的相对性;1904年洛伦兹发现了我们今天以他名字命名的时空变换;1905年庞加莱一锤定音地确立了狭义相对论的赝欧几何结构。事实上,早在1881年庞加莱就发现了2+1维赝欧几何的数学结构;1891年他又意识到,     

推荐一本好书——《从零学相对论》

正梁灿彬教授与曹周键博士合著的《从零学相对论》一书已由高等教育出版社于2013年10月出版.梁灿彬教授是我国著名的相对论专家,做过许多高水平的科研工作.他同时又是一位杰出的教育家,在电磁学以及微分几何和相对论的教学中做出了突出成     

电子相对论径向波函数的基本特征

利用相对论平均自洽场理论,研究了电子相对论径向波函数的基本特征.电子相对论径向波函数大小分量的数量级通常相差悬殊且不"同步",核外电子的径向分布没有严格的零概率点;束缚电子相对论径向波函数大小分量的节点个数为n-l-1、波腹个数为n-l,而自由电子的节点和波腹数则趋于无穷大.电子相对论径向波函数反映了相对论效应的基本特征:相对论效应越强,小分量振幅相对越大,自由电子径向波函数振荡越剧烈.     

同轴辐射相对论磁控管的功率合成研究

同轴辐射相对论磁控管,又称具有衍射输出的相对论磁控管,是目前相对论磁控管在小型化和紧凑化方向发展的重要分支,也是有望成为最紧凑的窄带高功率微波源器件之一.根据同轴辐射相对论磁控管直接轴向辐射准TE11模式的方式和特点,开展了两路同轴辐射相对论磁控管共用一个喇叭的功率合成研究.通过对平行排列结果的分析讨论,提出了一种改善辐射方向性的方法和结构.最终的研究结果表明:当两路同轴辐射相对论磁控管并排靠近放置且夹角为7°,共用喇叭的参数为h=600mm,r=340mm时,π模反射系数为0.31,最大增益21.5dB,辐射模式为TE11模.     

迈克耳孙实验对创立狭义相对论起了决定作用吗?

近年来,我国物理学界对如何评价迈克耳孙实验在创立狭义相时论中的作用,发生了热烈的争论.一种意见倾向于:根据爱因斯坦本人的许多言论,迈克耳孙实验在创立狭义相对论的过程中并未起直接的作用,甚至连1905年以前爱因斯坦是否知道这个实验也还有疑问;另一种意见倾向于:爱因斯坦不仅知道这个实验,而且正如过去多数学者和教科书所说的那样,这个实验对创立狭义相对论起了决定性作用.两种意见都有爱因斯坦本人的言论为据:前者举出他晚年一系列谈话和信件,后者则根据1982年才发现的爱因斯坦1922年在日本所作的《我是怎样创立相对论的?》讲演(发表…     

相对论Birkhoff系统动力学研究

给出相对论系统的Birkhoff函数和Birkhoff函数组、Pfaff作用量、PfaffBirkhoff原理、Birkhoff方程;研究相对论动力学系统的Birkhoff表示方法;根据在无限小变换下相对论Pfaff作用量的不变性和相对论Birkhoff方程的不变性,得到相对论Birkhoff系统的Noether对称性理论和Lie对称性理论;研究相对论Birkhoff系统的代数结构和Poisson积分方法. 关键词： 相对论 Birkhoff系统 Noether对称性 Lie对称性 代数结构 Poisson积分     

类Na离子振子强度的相对论效应

 采用相对论和非相对论原子自洽场方法,计算了类Na离子（原子序数为11~92）的3s-np,3p-ns和3p-nd跃迁过程的激发能和光学振子强度;通过比较相对论与非相对论的结果,研究了M壳层电子的相对论效应随原子序数的变化规律。结果表明：对n=3的跃迁过程,相对论效应主要是影响激发能,对线强度(或跃迁矩阵元)的影响不重要;对于n>3的跃迁过程,相对论效应同时影响线强度和激发能,通常对线强度的影响更大。这些结果对惯性约束聚变和X射线激光研究中需要的不透明度参数计算有重要的参考意义。     

现代物理学及其应用

 现代科学技术是生产力的一个重要因素,而现代物理学则是现代科学技术的基础.19世纪中期电磁感应现象的发现和电磁理论的发展,为电能的开发应用和电气化奠定了基础;19世纪末电磁波和电子的发现和研究,开创了无线电电子学的新时代;20世纪初期量子论、相对论量子力学和原子核物理的创立和发展,不但引起了物理学自身的革命,开始了微观、高速和高能领域的研究,而且也为半导体、激光和原子核能等新技术的开发应用提供了启迪的根据和明确的途径.物理学为什么具有这样的作用呢?物理学的现状和未来又是怎样和将会怎样发展呢?     

硬球势中相对论费米气体的热力学性质

用量子统计与数值模拟相结合的方法,在广义外势中相对论费米系统的热力学量的基础上,研究硬球势中相对论费米气体的热力学性质.得到了考虑相对论效应时系统的内能和热容量的解析表达式,分析了相对论效应对内能和热容量的影响.研究表明:与非相对论比较,相对论费米气体的内能和热容量更高;相对论特征量越大,热容量的转折温度越低;随着温度的升高,特征量越大,内能就越大.     

无线电知识在我国的最早介绍

在欧洲,随着1871年麦克斯韦电磁理论的建立和 1887年赫兹电磁波的发现,1895年,意大利工程师马可尼(G.Marconi,1874—1937)和苏联物理学家波波夫(A.C.　s,1859-1905)各自发明了无线电报。第二年,马可尼赴英国取得了无线电报专利。无线电报开始得到推广使用。从此无线电技术开始了飞速发展.无线电知识也比较及时地传入了我国. 关于无线电知识何时传入我国的问题,一些有关的文献对此未能作出介绍[1].也有人认为无线电知识是由1900年上海出版的译著《无线电报》介绍进我国的[2].但是笔者查得,早在马可尼取得无线电报专利的次年,即1897年,亦即…     

分子H_2X(X=O、S、Se)的全对称群Dirac理论研究

本文应用全对称群的Dirac理论计算了分子H_2X(X=O、S、Se)的结构,并与非相对论的结果比较.对比相对论和非相对论的结果,所得到的分子几何差异不大;而所计算的能量,相对论的比非相对论的要低,并能量随质量增加而降低;相对论值的极化率(A~3)和偶极矩更接近实验值.分子的电性状态为费密子共群的不可约表示E_1,明显地体现不可约表示E1的效应.所以,特别对重元素分子,更要应用相对论方法.     

相对论问答录之三

<正>问题一、狭义相对论遇到什么重要困难?正当全世界为相对论的成功而欢欣鼓舞时,爱因斯坦本人却冷静地看到了自己的理论存在严重缺陷。首先,作为"相对论"基础的惯性系,现在无法定义了。牛顿认为,存在绝对空间,所有相对于     

2005——世界物理年

 1905年,年仅26岁的天才物理学家爱因斯坦连续发表了5篇极具震憾力的物理学论文,论文包括现代物理学中的3项伟大的成就:分子运动论、狭义相对论和光量子假说,从根本上改变了物理学的面貌,并为相对论的建立与发展奠定了基础,这一年被称为“奇迹年”。在这“奇迹年”100周年到来之际,全球物理学界一致呼吁把2005年定为“世界物理年”,这项倡议由欧洲物理学会提出,得到了国际纯粹与应用物理联合会的一致通过。     

自旋不是轨道角动量的相对论效应——与许方官和高春媛商榷

对《大学物理》2000年第11期上发表的《氢原子的磁矩－对自旋的讨论之一》一提出了不同的看法，认为该错把相对论的流密度当成了非相对论的流密度，前不能在非相对论近似下过滤到后，在相对论情况下，自旋和轨道耦合在一起，不能互相独立，在非相对论情况下自旋独立于轨道运动而存在；因而，自旋不是轨道角动量的相对论效应。     

黑体辐射公式的多种推导及其在近代物理构建中的意义(Ⅸ)

<正>说质能关系E=mc²是爱因斯坦的成就是对爱因斯坦的羞辱。——作者17黑体辐射与相对论黑体辐射的学问从一开始就是相对论统计,因为它的对象是光。实际上,1905年狭义相对论甫一问世,普朗克即将之用于在相对论热力学方(接51卷第6期)向上培养博士,     

X波段长脉冲同轴多注相对论速调管放大器的分析与设计

为了提高相对论速调管放大器的工作频率、输出功率以及转换效率, 结合三重轴相对论速调管和多注速调管的特点, 采用三维电磁粒子模拟软件分析与设计了工作在X波段的长脉冲同轴多注相对论速调管放大器, 通过优化设计有效地抑制了X波段长脉冲相对论速调管放大器的自激振荡, 避免了脉冲缩短现象的产生, 使X波段相对论速调管放大器在长脉冲状态下能够稳定工作, 在注入微波功率为70 kW、束压为600 kV、束流为5 kA、轴向引导磁感应强度为0.8 T的条件下, 输出微波功率达到了1.23 GW, 效率为41%, 增益为42 dB.     

S波段相对论Klystron双流放大器的粒子模拟

 相对论双流放大器是一种结构简单、高增益、高效率的高功率微波器件,它的主要作用机制是两个同心环形电子束之间的双流互作用。利用MAGIC粒子模拟程序,对S波段的相对论双流放大器进行了粒子模拟,研究了相对论双流放大器的双流互作用机制,进一步认识了作为相对论双流放大器的放大机制的双流不稳定性,为国内开展类似器件的研究打下了良好的基础。     

水色遥感与水色卫星

 2002年5月15日上午,我国第一颗海洋探测卫星“海洋一号”(同时发射的还有“风云一号D”气象卫星)顺利发射升空,结束了我国没有海洋卫星的历史。那么我国究竟为什么要发展海洋卫星?海洋卫星能够发挥哪些作用和功能呢?