爱因斯坦与物理规律的协变性

爱因斯坦是２０世纪最伟大的物理学家,他毕生从事理论物理学的研究工作,在物理学的六个领域──狭义相对论、广义相对论、分子运动论、量子论、科学宇宙学和统一场论中都作出了巨大贡献．爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家,也是一位富有哲学探索精神的杰出的思想家,从协变性思想出发,建立相对论的过程正是爱因斯坦科学思想的一个体现．本文试图阐明爱因斯坦在建立狭义相对论和广义相对论的过程中,协变性思想起的重要作用,介绍近几十年来,协变性思想对理论物理学发展的推动作用． 一、狭义相对论与洛仑兹协变性 顾名思义,“协变”一词…     

分子和原子--从假设到实在

2004年6月10日，联合国第58次全体会议作出决议将2005年定为“国际物理年”．决议指出：“物理学是认识自然界的基础”，“是当今众多技术发展的基石”，“物理教育为培养人的发展提供了必要的科学基础”；并指出“爱因斯坦在1905年的几项重要发现奠定了现代物理学的基础”；高度评价物理学在认识世界、改造世界和提高人的科学素质等方面的重大作用．这一切都是指近400年来走到正确的认识自然和改造自然道路上的，并以相对真理形式体现绝对真理而不断发展的物理学．贵校同学们邀我来作有关物理学史方面的科普报告．     

2005--世界物理学年

2004年6月10日,联合国第58次大会一致通过了一项决议,宣告2005年为世界物理学年(WorldYearofPhysics2005,简称WYP2005)。决议提到:“联合国大会承认,物理学是了解自然的重要基础;注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的依据;确信物理教育提供了人类发展所必须的根本手段;意识到2005年是爱因斯坦关键性科学发现一百周年,这些发现为现代物理学奠定了基石。”这个决议,充分表明了物理学在自然科学里的突出作用,同时也肯定了爱因斯坦在现代物理学中的崇     

物理學緒論

一、物理学底发展物理学属于自然科学。自然科学的任务在于研究自然,使它服务于人类。在古代,“物理学”一辞的意义就是“自然科学”。到后来,自然科学才分裂成一系列的科学:力学,物理学,化学,天文学,地质学,生物学,植物学等等。在这些科学中,物理学在一定的程度上佔据着首要的位置。因为它所研究的对象,包括物质底一切最基本、最普遍的运动形态。对于自然现象的知识底积累,早在远古的时代就已开始了。在最初这些知识是非常之不完备、不正确的。原始的人类在周围世界的     

邮票上的物理学史(36)——爱因斯坦和相对论(续)

191 9年日食观测的结果使爱因斯坦的声名大噪 ,人们都把他比成哥白尼 授予爱因斯坦诺贝尔奖已不能再回避了 从 1 90 9年奥斯特瓦尔德提名爱因斯坦为1 91 0年诺贝尔奖候选人起 ,几乎年年都有著名科学家提名爱因斯坦 ,而且提名者越来越多 ,但是每次都没有通过 在由于相对论而被提名时 ,评奖委员会的意见是实验证明还不足以判断 ;而在有人提议因爱因斯坦在布朗运动方面的工作授予他诺贝尔奖时 ,委员会又认为爱因斯坦的统计论文不像他在相对论和量子物理学方面的工作那样突出 ,因而“如果爱因斯坦因统计物理学……而不是因为其它主要论文而获…     

物理学和理论物理

值此庆祝世界物理年之际，请允许我谈谈我对物理学和理论物理的理解．2004年6月10日联合国全体会议作出决议将2005年定为“世界物理年”．决议指出：“物理学是认识自然界的基础，物理学是当今众多技术发展的基石，物理教育为培养人的发展提供了必要的科学基础；并指出爱因斯坦在1905年的几项重要发现奠定了现代物理学的基础，它高度评价物理学在认识世界和改造世界以及提高人的科学素质等方面的基础作用．”     

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。     

前进中的我国物理学研究

非常荣幸同我最尊敬的前辈在人民大会堂一起纪念爱因斯坦、一起纪念世界物理年．刚才，前辈们的报告介绍了爱因斯坦对物理学的贡献、探讨了爱因斯坦的人生观和思想体系、表达了对爱因斯坦的怀念和敬仰、阐述了对物理学的精辟认识、论述了物理学发展对人类社会的重要影响，使我深受教益．今天我想在这个纪念大会上主要汇报的是我国物理学工作者特别是青年一代物理学工作者在我国所做的一此工作。     

评爱因斯坦的“光速极限论”

在经典力学中,牛顿提出了所谓“超距作用”,认为物质的运动速度可以无限地提高以至达到无限大,因而远距离物体之间可以不化费任何时间而进行信息传递.根据这种观点,物质的运动只经历空间而不经历时间,时空是互相割裂的,时空和物质运动也是互相割裂的. “超距作用”在科学上和哲学上造成了很大的问题.二十世纪初期,爱因斯坦建立了相对论学说,他在整个物理学领域取消了“超距作用”.这一点,对于物理学的发展具有一定的历史意义,也是当时物理学发展的必然要求.但是,爱因斯坦在取消无限大速度的同时却宣称光速(光在“真空中”的速度.下同)是宇苗…     

物理学教学中的“全人教育”探索——以麦克斯韦方程组为例

"全人教育"强调"知、情、意"相结合:科学与人文艺术,科学精神、科学思想与科学方法,真、善、美和谐统一.物理学本身既是科学,也是文化、艺术;物理学中蕴含科学思想、科学方法、科学精神;物理学是真、善、美的统一.在教学过程中,物理学是进行"全人教育"不可多得的载体!本文以麦克斯韦方程组为例,从科学与艺术;科学思想、科学方法、科学精神;真、善、美和谐统一视角剖析经典电磁学理论在全人教育过程中展示出的教育功能.     

爱因斯坦对实验和技术物理学的影响(1905-2005)

2004年6月,联合国大会宣布将2005年定为世界物理年．之所以选定2005年,是为了纪念爱因斯坦的奇迹之年100周年——1905年,爱因斯坦先后发表了5篇具有划时代意义的论文而被世人称之为奇迹．世界物理年将通过展示物理学在经济、技术、文化等方面的重要作用,进一步增进公众对物理学的理解．因此,简略介绍爱因斯坦的科学工作在物理学中的杰出贡献及其对世界与公众所产生的深远影响,很有必要．由于前面彭桓武先生已经介绍了爱因斯坦对理论物理学的贡献和影响,下面,我就侧重谈谈爱因斯坦对实验物理学和技术物理学的贡献和影响．拟分4个方面来介绍：     

爱因斯坦的科学人文观

爱因斯坦是20世纪伟大的物理学家、思想家和哲学家.他在自然科学特别是物理学方面做出了前无古人、举世无双的巨大贡献,他的量子理论以及相对论开辟了微观物理和宇观物理研究的新纪元,引领着现代科学研究和自然探索的方向.为此,联合国通过大会决议将2005年定为国际物理年,以纪念爱因斯坦在物理学方面为人类做出的贡献,并借此为物理学吸引人才,以及唤起社会对物理学的关注.除此之外,爱因斯坦在人类的和平事业上也做出了不朽的贡献.     

书评和书讯

爱因斯坦在1905年发表了5篇具有划时代意义的论文,为纪念20世纪这一物理学史上的重要里程碑和这位伟大的物理学家,中国物理学会组织开展“世界物理年在中国”系列纪念活动,其中之一是举办主题为“走进物理”的“纪念世界物理年物理学科普图书全国联展”.经过认真筛选,决定推荐13家出版社的68本图书(详细目录附后)参展.其中大约三分之一种是最新出版的优秀著作和译作,还有一些是已经得到很多读者好评的再版书,包括获奖图书和长销不衰的世界名著.这些读物内容涉及中外物理学家传记、物理学发展历程、物理学思想方法、物理学新进展、物理学与社…     

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，     

先谈谈低速运动--"从低速到高速"之一

伽利略的贡献 关于物体运动的科学研究是从17世纪伽利略(1564-1642)开始的．按爱因斯坦的说法：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理的方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端．”     

马赫（Mach，Ernst，1838-1916）奥地利物理学家（Physicist，Austria）

马赫1860年在维也纳大学获得物理博士学位。先后在格拉茨和布拉格任教，1895年回到维也纳。他接受了费希纳“心理物理学”的观点，认为，一切知识无非都是感觉。他还认为，空间、时间不是独立存在的，而是依赖于它里面的物质内容和物质分布（这在今天被称为马赫原理，由爱因斯坦髓首先使用）。他最负盛名的是在1887年进行的气流实验。     

爱因斯坦的另一面

 提到爱因斯坦,总是使人联想到一个前无古人、后无来者的科学巨匠,一个充满传奇色彩的和平主义者和人道主义者。但是提姆·查普曼(TimChapman)在专为纪念世界物理年而出版的PhysicsWorld--Einstein2005特刊上撰文指出,爱因斯坦曾被贴上剽窃者的标签,也有人说他玩弄女性,还是个不负责任的父亲。诸如此类的争议或多或少地反映了爱因斯坦作为普通人的另一面。科学天才和文明使者一直是爱因斯坦留给大众的最深刻印象。他对物理学的杰出贡献以及他那广博的智慧和人文关怀给他带来数不清的荣誉。     

邮票上的物理学史(B36)--爱因斯坦和相对论(续)

1919年日食观测的结果使爱因斯坦的声名大噪,人们都把他比成哥白尼授予爱因斯坦 诺贝 尔奖已不能再回避了从1909年奥斯特瓦尔德提名爱因斯坦为1910年诺贝尔奖候选人起, 几乎年年都有著名科学家提名爱因斯坦,而且提名者越来越多,但是每次都没有通过 在由 于相对论而被提名时,评奖委员会的意见是实验证明还不足以判断;而在有人提议因爱因斯 坦在布朗运动方面的工作授予他诺贝尔奖时,委员会又认为爱因斯坦的统计论文不像他在相 对论和量子物理学方面的工作那样突出,因而"如果爱因斯坦因统计物理学……而不是因 为其它主要论文而获奖,那会让学术界感到奇怪"拖延给爱因斯坦授奖的原因,据派斯分 析,一个原因是在那些年里瑞典科学院的院士中没有一个人能够合格地评价相对论其实还 有一个原因,是当时社会上的一股反相对论的潮流由于爱因斯坦一贯的反战立场和犹太人 出身,也由于他在日食观测后声誉雀起,他成了战败的德国一小撮人仇恨的目标他们建立 了一个组织(爱因斯坦蔑称之为"反相对论公司"),疯狂攻击他们不懂的相对论参与攻击 的 不仅有无名政客和三流物理学家,还有像勒纳德(1905年)和斯塔克(1919年)这样的诺贝尔物 理学奖获奖人他们甚至声称,如果授予爱因斯坦诺贝尔奖,就要退回自己的得奖因此, 瑞典科学院被夹在赞成和反对给爱因斯坦授奖两股巨大压力之中实际上,1921年诺贝尔物 理学奖就因为意见不一暂时没有评出1922年,推荐爱因斯坦的人更多法国物理学家 布里 渊在推荐信里写道："请想一下,如果诺贝尔奖获奖人名单上没有爱因斯坦,自今50年以后 公众将怎么说"这一年,普朗克建议把1921年和1922年的奖分别授予爱因斯坦和玻尔,瑞 典乌普萨拉大学的理论物理学教授奥席恩则因为光电效应而提名爱因斯坦,评奖委员会最后 按这个意见通过了这一提名瑞典科学院秘书在给爱因斯坦的信中还特别声明："王国科学 院决议授予您以去年度的诺贝尔物理学奖,以表彰您在理论物理学中的工作,特别是在光电 效应的规律方面的发现,但是没有考虑您的相对论和引力理论一旦得到证实所应得到的评价 "可以看出,瑞典科学院的这个决定是考虑了各种矛盾之后的一个妥协它避开了相对论 这个热点这样,支持爱因斯坦的人可以说,由于一项较小的成就得奖,更说明爱因斯坦的 伟大,而且并没有排斥以后由于相对论再次授奖;而反对爱因斯坦的人,也可以有一个说法 ：相对论不够得奖资格但是,爱因斯坦1923年7月在瑞典哥特堡"北欧自然科学家会议" 上为答谢诺贝尔奖而作的报告中(这个报告是代替颁奖仪式上的领奖演说的,被收入诺贝尔 基金会编的《诺贝尔奖领奖演说集》爱因斯坦由于远在日本,没有出席诺贝尔奖颁奖仪式 他的奖金是德国驻瑞典大使代领的,而奖章则由瑞士驻德国大使送到他家中,这符合他的 双重国籍身份),谈的仍然是相对论,而60年后瑞典1981年发行的纪念邮票(图8)上印的也是 〖WTBX〗E=mc2这个公式 后来并没有给爱因斯坦再次颁奖但是,不少物理学家认为,爱因斯坦有资格至少得5次诺 贝尔奖他的以下工作都有得奖资格：光量子假说(光电效应理论),布朗运动理论,狭义相 对论,E=mc2,广义相对论,激光理论,凝聚态物理(固体比热理论及磁学) 爱因斯坦是在他去日本访问的途中,在上海由瑞典驻上海领事告知他得奖的消息的他来回 在上海共停留了3天,对中国人民的苦难有深刻的印象由于哲学家罗素1921年在中国讲学 时多次谈到列宁和爱因斯坦是当代最伟大的人物,当时的中国人对爱因斯坦的名字并不陌生 北京大学校长蔡元培曾计划邀请他在从日本返欧途中到北京讲学,但因通讯阻隔、日程安 排等原因,后来未能实现〖JP〗 〖JP3〗1924年,他建立了玻色-爱因斯坦统计,并从玻色-爱因斯坦气体的统计涨落的分析 ,论述了 波与物质的关系不是光所特有的;他热烈支持德布罗意的物质波假说,为波粒二象性的发现 和量子理论作出了重大贡献〖JP〗 爱因斯坦虽然是量子理论的创建者之一,但是,他对后来的量子力学是不满意的他承认量 子力学在解决实际问题中的重要作用,但是他不同意量子力学的概率解释爱因斯坦思想中 有根深蒂固的经典决定论概念,他说："上帝不丢骰子"在他看来,量子力学的概率特征 是其理论不完备的表现,由此开始了他和玻尔之间毕生的争论他也对波粒二象性的图象不 满意,希望用场取代粒子,从而消除物理学中粒子与场并存的二元论情况 〖JP2〗 从1925年以后,他把主要精力用来探索统一场论他的统一场论不但要把电磁场和引力 场统 一起来,而且还要把相对论和量子论统一起来,希望能够从这个理论推出各种量子效应 他 追求的统一场论与今天的量子场论不同,是完全建立在经典场的基础上的,而今天的量子场 论则并不排除粒子图象的合理地位由于各种主客观原因,他在这方面的努力没有成功晚 年他脱离了当代物理学研究的主流,在物理学界显得比较孤立〖JP〗 1933年初,希特勒攫取了德国政权,爱因斯坦是他们在科学界首先要迫害的对象幸好当时 他在美国讲学,免遭毒手,但他在德国的住所被搜查,财产被没收,著作被焚爱因斯坦谴 责纳粹的暴行,声明退出普鲁士科学院,放弃德国国籍,进行了针锋相对的斗争他从美国 回到欧洲,避居比利时他的挚友劳厄来信,劝他在政治斗争上收敛一些,他回信说："要 是布鲁诺、斯宾诺莎、伏尔泰和洪堡也都这样想,这样行事,那么我们的境况会怎样呢?我 对我说过的话一个字也不感到后悔,我相信我的行为是在替人类服务"他改变了他的绝对 和平主义立场,号召各国青年服兵役,与纳粹做殊死斗争10月再赴美国,定居普林斯 顿,应聘为新建立的高等研究所教授 1940年,他取得美国国籍美国后来为爱因斯坦发行了两枚邮票：一枚是1966年发行的(图9 ),杨振宁教授代表普林斯顿高等研究所出席了这枚邮票的首发式并讲话另一枚是1979年 为纪念爱因斯坦诞生100周年而发行的(图10) 作为犹太人,爱因斯坦支持以色列建国但是,爱因斯坦希望犹太人和阿拉伯人和睦相处 1953年以色列第一任总统魏兹曼逝世后,以色列政府曾请爱因斯坦继任总统,他谢绝了 他 对以色列大使说："我这样的人,怎么能当总统呢?对自然,我算是了解一点,而对人,我 几乎一点也不了解"以色列为爱因斯坦发行了两张邮票一张是他去世后不久于1956年发 行的(图11),另一张(图12)是1998年发行的"著名犹太人",同一套票中还有苏联物理学家 兰道、捷克作家卡夫卡等 二战后美国企图通过垄断核武器称霸世界,爱因斯坦对此非常反感,他说："战争是打赢了 ,但和平并未赢得"特别是20世纪50年代初,麦卡锡主义在美国猖獗,侵害公民自由,迫 害进 步人士,更使他痛心疾首去世前5个月,在被问到美国科学家的处境时,他气愤地说：" 如果我重新是个青年人,并且要决定怎样去谋生,那么,我决不想做什么科学家、学者或教 师为了争取在目前环境下还能有的那一点独立性,我宁愿做一个管子工,或沿街叫卖的小 贩"而美国管子工工会就通过决议,授予爱因斯坦荣誉工会会员称号 1955年4月18日,爱因斯坦与世长辞对于这位人类历史上最伟大的物理学家,对于这位社 会责任心极强,为捍卫个人自由、社会正义和世界和平而斗争不息的世界公民,世界各国人 民永志不忘许多国家都为爱因斯坦发行了邮票下面选刊一些有代表性的,大致以发行时间为序比较早的,如图13(波兰1959年),图14(加纳1964年),图15(巴拉圭1965年,全套含     

物理学常数在物理教学中的作用

在我们生活的自然界中,存在很多已被人类所认识和未被人类所认识的物理学常数．每一个物理学常数的发现都标志着人类在物理学领域又前进了一步,每一次物理学常数更精确的测定都标志着物理学家在实验方法上的突破和人类科学技术的进步．在物理教学中,使学生了解物理学常数的由来、实验测定方法和作用,能够大大激发学生了解自然、探索自然的兴趣,对学生学好物理学起着积极的推动和启示作用． 一、最基本的物理常数 物理学是以观察、实验、量度为基础的学科．物理学常数在人类探索自然界、学习物理学中起着非常重要的作用,记住一些重要的…     

爱因斯坦与普朗克纪念光电效应获奖100周年

爱因斯坦是20世纪物理学史上的传奇.1905年对他具有里程碑式的意义,连续发表的5篇论文成为他科学生涯的第一个高峰期.其中一篇题为《关于光的产生与转换的一个启发性观点》的论文,为他摘取了1921年诺贝尔物理学奖桂冠.普朗克非常赏识爱因斯坦的天赋.海尔布隆评价：“普朗克的第二个最重要发现就是爱因斯坦”.