愛因斯坦與諾貝爾獎(jiǎng)-南師PPT課件

.,1,愛因斯坦的學(xué)術(shù)成就,.,2,E=mc2,狹義相對(duì)論,博士論文,獲諾貝爾獎(jiǎng)之作,導(dǎo)致Perrin獲諾貝爾獎(jiǎng),1905,776次,121次,423次,1625次,引用1672次,1905.11,1905.07,1905.06,1905.09,1906.02,.,3,物理,化學(xué),其他,理論物理,實(shí)驗(yàn)物理,相對(duì)論,量子論,統(tǒng)計(jì)物理,愛因斯坦-德哈斯效應(yīng),光化學(xué),單位:愛因斯坦,光電效應(yīng)（1921E）(1923M）固體比熱光子二象性（1927C）（1929B）受激輻射（1964TBP）躍遷幾率EPR，糾纏態(tài),狹義相對(duì)論E=mc2（1951CW）廣義相對(duì)論引力波（1993HT）宇宙學(xué)宇宙常數(shù)（2006MS）運(yùn)動(dòng)問題統(tǒng)一場(chǎng)論,布朗運(yùn)動(dòng)（1926P）漲落理論、臨界乳光玻色愛因斯坦統(tǒng)計(jì)玻色愛因斯坦凝聚（2001CKW）,A.愛因斯坦,和平,原子彈,.,4,0,500,1000,1500,2000,2500,1900,10,20,30,40,50,776-SR,423-PhE,1625-BM,121-Em,1672-Dr,515-BM,294-SH,671-CL,1023-Dr,40-PhC,456-GR,719-LA,78-Cos,111-BE,96-BE,2698-EPR2858,190-GW,315-MO,總引用數(shù)：15641次,愛因斯坦重要論文的引用情況,數(shù)篇推廣相對(duì)論100-146,.,5,愛因斯坦:怎樣獲得諾貝爾獎(jiǎng)？,.,6,.,7,提名Einstein的人,Ostwald、Pringsheim、Schaefer、Wien、Naunyn、Chwolson、Ehrenhaft、Haas、Warburg、Weiss、vonLaue、E.Meyer、S.Meyer、Planck、Arrhenius、Perrin、Svedberg、Gouy、WaldeyerHartz、Ornstein、Julius、Zeeman、Onnes、Bohr、Dllenbach、Eddington、Faffe、Marx、Nordstrm、Walcott、Wiener、Lyman、Oseen、Sommerfeld、Brillouin、deDonder、Emden、Wagner、Langevin、Poulton等人。,.,8,提名Einstein的領(lǐng)域,相對(duì)論；量子論；引力論；布朗運(yùn)動(dòng)；光量子；統(tǒng)計(jì)力學(xué)；臨界乳光；比熱；數(shù)學(xué)物理；光電效應(yīng)；愛因斯坦德哈斯效應(yīng)等。提名最多的領(lǐng)域是相對(duì)論，包括狹義和廣義相對(duì)論。但是，獲獎(jiǎng)的卻是光電效應(yīng)。,.,9,1921光電效應(yīng),得獎(jiǎng)年：1921得獎(jiǎng)人：A.Einstein得獎(jiǎng)項(xiàng)目：forhisservicestotheoreticalphysics,andespeciallyforhisdiscoveryofthelawofthephotoelectriceffect瑞典皇家科學(xué)院秘書的信：“但是沒有考慮您的相對(duì)論和引力理論一旦得到證實(shí)所應(yīng)獲得的評(píng)價(jià)”,.,10,檢驗(yàn)愛因斯坦理論或與愛因斯坦理論密切相關(guān)的研究工作而獲諾貝爾獎(jiǎng)的,.,11,1923單元電荷和光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究,得獎(jiǎng)年：1923得獎(jiǎng)人：R.A.Millikan得獎(jiǎng)項(xiàng)目：forhisworkontheelementarychargeofelectricityandonthephotoelectriceffect說明：實(shí)驗(yàn)證明單元電荷和光電效應(yīng),.,12,1926布朗運(yùn)動(dòng),得獎(jiǎng)年：1926得獎(jiǎng)人：J.B.Perrin得獎(jiǎng)項(xiàng)目：forhisworkonthediscontinuousstructureofmatter,andespeciallyforhisdiscoveryofsedimentationequilibrium說明：首次實(shí)驗(yàn)證明Einstein的布朗運(yùn)動(dòng)理論,.,13,1927康普頓效應(yīng),得獎(jiǎng)年：1927得獎(jiǎng)人：A.H.Compton得獎(jiǎng)項(xiàng)目：forhisdiscoveryoftheeffectnamedafterhim說明：首次證明光子同時(shí)具有能量、動(dòng)量、頻率、波長(zhǎng)“E=h,p=h/”,.,14,1929deBroglie波,得獎(jiǎng)年：1929得獎(jiǎng)人：LouisdeBroglie得獎(jiǎng)項(xiàng)目：forhisdiscoveryofthewavenatureofelectrons說明：首次將愛因斯坦的光子的波粒二象性推廣到電子,.,15,1951E=mc2,得獎(jiǎng)年：1951得獎(jiǎng)人：SirJ.D.Cockcroft&E.T.S.Walton得獎(jiǎng)項(xiàng)目：fortheirpioneerworkonthetransmutationofatomicnucleibyartificiallyacceleratedatomicparticles說明：“averificationwasprovidedbythisanalysisforEinsteinslawconcerningtheequivalenceofmassandenergy”,.,16,1964受激輻射,得獎(jiǎng)年：1964得獎(jiǎng)人：C.H.Townes,N.G.Basov,A.M.Prochorov得獎(jiǎng)項(xiàng)目：forfundamentalworkinthefieldofquantumelectronics,whichhasledtotheconstructionofoscillatorsandamplifiersbasedonthemaser-laserprinciple說明：maserlaserbasedon受激輻射,.,17,1993引力波,得獎(jiǎng)年：1993得獎(jiǎng)人：R.A.Hulse,J.H.Taylor,Jr得獎(jiǎng)項(xiàng)目：forthediscoveryofanewtypeofpulsar,adiscoverythathasopenedupnewpossibilitiesforthestudyofgravitation說明：驗(yàn)證了引力波,.,18,2001BoseEinstein凝聚,得獎(jiǎng)年：2001得獎(jiǎng)人：E.A.Cornell,W.Ketterle,C.E.Wieman得獎(jiǎng)項(xiàng)目：fortheachievementofBose-Einsteincondensationindilutegasesofalkaliatoms,andforearlyfundamentalstudiesofthepropertiesofthecondensates,.,19,2006年度諾貝爾物理獎(jiǎng),JohnC.Mather,GeorgeF.Smoot,獲獎(jiǎng)人：JohnC.Mather,GeorgeF.Smoot獲獎(jiǎng)項(xiàng)目：fortheirdiscoveryoftheblackbodyformandanisotropyofthecosmicmicrowavebackgroundradiation“說明：1990和1992的COBE觀測(cè)結(jié)果,.,20,與愛因斯坦工作間接有關(guān)而獲諾貝爾獎(jiǎng)的項(xiàng)目還有很多，如1967年的恒星能源（H.Bethe）等。,.,21,愛因斯坦提名的人,.,22,Einstein提名的人,1919提名Planck1921提名Masaryk（捷克總統(tǒng)）和平獎(jiǎng)1923提名FranckHertz、LangevinWeiss、SternGerlach、Sommerfeld、Compton、Wilson、Debye1925提名Rondon元帥和平獎(jiǎng)；Compton1927提名Compton1928提名deBroglie、DavissonGermer、Schrdinger、Heisenberg、Born、Jordan,.,23,Einstein提名的人（續(xù)）,1931提名Schrdinger、Heisenberg1932提名Brown和平獎(jiǎng)；Schrdinger1935提名Ossietzky和平獎(jiǎng)1940提名Stern、Rabi1945提名Pauli1947提名Wallenberg和平獎(jiǎng)1951提名Broch文學(xué)獎(jiǎng)；Forster和平獎(jiǎng)1954提名青年阿利亞國(guó)際組織和平獎(jiǎng)；Bothe,.,24,愛因斯坦非常重視量子,愛因斯坦極力推薦和提名量子力學(xué)的創(chuàng)始人為諾貝爾獎(jiǎng)候選人：deBroglie、Schrdinger、Heisenberg、Born、Jordan愛因斯坦曾對(duì)Stern說：“我在量子問題上費(fèi)的心思，100倍于廣義相對(duì)論?！?.,25,愛因斯坦的工作還會(huì)導(dǎo)致哪些諾貝爾獎(jiǎng)？,.,26,量子信息學(xué)與量子糾纏,EPReffectEntanglement量子信息學(xué)量子計(jì)算機(jī),.,27,類星體與引力透鏡效應(yīng),1979：Walsh，Carswell，Weymann發(fā)現(xiàn)了首個(gè)類星體（0957561）的引力透鏡現(xiàn)象。隨后，一大批引力透鏡現(xiàn)象（包括愛因斯坦環(huán)、愛因斯坦弧等）被發(fā)現(xiàn)。,.,28,微波背景輻射各向異性的發(fā)現(xiàn),COBE衛(wèi)星WMAP衛(wèi)星導(dǎo)致精確宇宙學(xué)、和諧宇宙學(xué)的建立,上面是上次報(bào)告的內(nèi)容。最近公布的諾貝爾物理獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單J.C.Mather和G.F.Smoot，正是獎(jiǎng)給COBE這個(gè)項(xiàng)目。,.,29,黑洞物理及其觀測(cè),黑洞物理以及黑洞天體物理黑洞吸積及輻射黑洞觀測(cè)與證認(rèn),.,30,引力波的探測(cè),間接檢驗(yàn)引力波已有HulseTaylor工作（已獲獎(jiǎng)）雙脈沖星觀測(cè)已有許多方案和衛(wèi)星設(shè)計(jì)直接觀測(cè)引力波（很可能會(huì)導(dǎo)致新獎(jiǎng)）,.,31,宇宙學(xué)與宇宙常數(shù),愛因斯坦宇宙宇宙常數(shù)萬有斥力宇宙常數(shù)三起三落宇宙年齡減速因子加速膨脹的發(fā)現(xiàn)暗能量精確宇宙學(xué)、和諧宇宙學(xué)大突破的前夕,.,32,愛因斯坦怎樣看自己？,.,33,老師怎樣看愛因斯坦？,.,34,別人怎樣看愛因斯坦？,.,35,宇宙常數(shù)與暗能量可能是愛因斯坦留給21世紀(jì)的最重要問題,.,36,2006年諾貝爾物理獎(jiǎng)的宇宙學(xué)意義,.,37,1929：哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹,.,38,1946：Gamow提出大爆炸宇宙學(xué),.,39,.,40,宇宙年齡為3分鐘溫度為109K,核合成時(shí)代,.,41,核合成時(shí)代,核合成溫度TS109Kn+pd+TS時(shí):n+pd+4He豐度：(p/n)S基本上是(p/n)D1/0.224，但要作中子衰變等修正。與觀測(cè)結(jié)果相符。,.,42,原初核素成分的演化,.,43,核素豐度的確定Burles,S.etal,astro-ph/99033002.610-10nB/s6.210-10相當(dāng)于B=(1.84.3)10-31(g/cm3)核素豐度可以確定重子物質(zhì)密度（可見物質(zhì)密度）,可見物質(zhì)含量明確,.,44,時(shí)間與效率,宇宙早期許多事情均發(fā)生在極短時(shí)間內(nèi)。重要的是效率，而不是時(shí)間。從物理上看，效率決定于碰撞次數(shù)。宇宙早期，高溫高密，碰撞十分頻繁，正是高效時(shí)期，完全可以理解。例：煤燃燒高溫高效。,.,45,復(fù)合時(shí)代,宇宙年齡為380000歲溫度為3000K,.,46,復(fù)合時(shí)代,復(fù)合溫度Tr3000K(宇宙年齡38萬年)TTr時(shí)：等離子體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為中性原子氣體宇宙變成透明按Z+1=T/T0，復(fù)合時(shí)代的輻射成為今天的2.7K微波背景輻射。,.,47,微波背景輻射是什么？,電視機(jī)屏幕上在沒有節(jié)目時(shí)呈現(xiàn)的雪花噪聲中就包含有微波背景輻射,無處不在！微波背景輻射是宇宙38萬歲時(shí)從3000度的高溫等離子體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為中性氣體而遺留下來的殘留余輝，現(xiàn)在的溫度只有約2.725度。微波背景輻射反映38萬歲時(shí)情形。它是宇宙中最完美的黑體輻射。,.,48,微波背景輻射的意義,38萬年前是等離子體，光子頻繁碰撞；38萬年時(shí)，光子經(jīng)最后散射而脫耦成為背景輻射；微波背景輻射帶著38萬歲時(shí)的宇宙信息。微波背景輻射是可以直接觀測(cè)到的最早、也是最遠(yuǎn)的信息（比如太陽，所有看到的光子均代表太陽表面的信息，不能直接看到太陽內(nèi)部的信息：太陽內(nèi)部的光子要經(jīng)頻繁碰撞后才能在太陽表面處經(jīng)最后一次碰撞而帶著那里的信息跑出來）。,.,49,COBEFIRAS成果（J.Matheretal.1990,ApJL,354,37）,9分鐘內(nèi)即測(cè)得宇宙微波背景輻射的完整的黑體譜：,196465,這張圖涉及兩個(gè)諾貝爾獎(jiǎng),.,50,微波背景輻射高度各向同性19641965,A.A.Penzias，R.W.Wilson：3.51.0(7-cm處),FromScottKayLecture,.,51,19651978,19922006,今日宇宙的局部照片,諾貝爾獎(jiǎng),顏色代表溫度,.,52,宇宙常數(shù),.,53,愛因斯坦為什么要引入宇宙常數(shù)？,1917年：為了得到靜態(tài)宇宙，要求在原來的廣義相對(duì)論引力場(chǎng)方程中做不到。愛因斯坦引入宇宙常數(shù)項(xiàng)，相當(dāng)于斥力項(xiàng)，以平衡引力而達(dá)到靜態(tài)。Hubble發(fā)現(xiàn)膨脹后，是否仍然存在？,.,54,廣義相對(duì)論宇宙動(dòng)力學(xué)方程,.,55,空間,物質(zhì),.,56,比較引力理論,牛頓：廣義相對(duì)論：物態(tài)：w0（非相對(duì)論）；1/3（相對(duì)論）對(duì)于一般物質(zhì)，w不可能是負(fù)的。宇宙常數(shù)相當(dāng)于：w1,.,57,愛因斯坦的宇宙常數(shù),Einstein方程：存在相當(dāng)于作如下變換：提供了正密度(c2/8G)，負(fù)壓強(qiáng)(c4/8G)。,正密度,負(fù)壓強(qiáng),暗能量,代表一種“新物質(zhì)”,.,58,近年的進(jìn)展,1998年，美國(guó)兩個(gè)科研組獨(dú)立發(fā)現(xiàn)宇宙在加速膨脹，表明存在斥力，有暗能量。2003年，WMAP精確地測(cè)定了宇宙微波背景輻射的105量級(jí)的微小各向異性。結(jié)合SDSS等大尺度結(jié)構(gòu)測(cè)量等，定出：重子物質(zhì)4；暗物質(zhì)23；暗能量73。,.,59,18個(gè)Ia型SN的平均峰值絕對(duì)星等：MB=-19.330.25（Y.Wang,2000,ApJ.536.531）,重要發(fā)現(xiàn)：加速膨脹！,.,60,微波背景輻射的各向異性：COBE（上）；WMAP（下）全天圖。WMAP的分辨率和靈敏度遠(yuǎn)高于COBE。Freedman&Turner,2003,astro-ph/0308418,.,61,COBE&WMAP,.,62,CMB功率譜（WMAP）G.Hinshawetal,ApJS,148(2003),135,紅線代表最佳宇宙模型D.N.Spergeletal,ApJS,148(2003),175,功率譜,.,63,1998-2003:和諧宇宙模型,超新星微波背景輻射大尺度結(jié)構(gòu)和諧一致,可以看出，僅有可見物質(zhì)和暗物質(zhì)，不可能得到合理的結(jié)果。,.,64,A.Melchiorri,etal,PRD,2003,68,043509,超新星微波背景輻射各向異性哈勃常數(shù)大尺度結(jié)構(gòu)大爆炸核合成,與宇宙常數(shù)接近,.,65,宇宙成分分配Ostriker&Steinhardt,2003,Science,300,1909,暗能量：73%；暗物質(zhì)：23%；發(fā)光物質(zhì)：0.4%（恒星和發(fā)光氣體0.4%；輻射0.005%）；不可見的普通物質(zhì)：3.7%（星系際氣體3.6%；中微子0.1%；超重黑洞0.04%）,.,66,BeforeWMAP,WMAP,Highprecision,精確宇宙學(xué)的誕生,.,67,成就、評(píng)價(jià)與革命,.,68,宇宙學(xué)引發(fā)重大革命,現(xiàn)今WMAP等的觀測(cè)檢驗(yàn)比較好地支持，或者更確切地說，支持接近于1。即使果然支持宇宙常數(shù)的觀點(diǎn)，觀測(cè)要求相應(yīng)的很小。但從量子的觀點(diǎn)來說，真空能量密度應(yīng)當(dāng)比觀測(cè)值大120個(gè)數(shù)量級(jí)?？梢姶芯康目臻g還是相當(dāng)大的。這些狀況使：普林斯頓大學(xué)的斯坦哈德（PaulSteinhardt）感慨地說：現(xiàn)今宇宙學(xué)正處于一個(gè)重大的革命時(shí)期，正如哥白尼（N.Copernicus）的發(fā)現(xiàn)所帶來的狀況一樣。,.,69,看到了上帝的臉,微波背景輻射高度各向同性的特征強(qiáng)烈支持了宇宙學(xué)原理和大爆炸宇宙學(xué)。在這高度各向同性的背景