愛(ài)因斯坦及其相關(guān)物理學(xué)研究

南京理工大學(xué)紫金學(xué)院論文題目：愛(ài)因斯坦及其相關(guān)物理學(xué)研究班級(jí)：金融一班學(xué)號(hào)：090702135姓名：楊佳佳時(shí)間：2010年11月30日愛(ài)因斯坦及其相關(guān)物理學(xué)研究摘要：愛(ài)因斯坦（AlbertEinstein，1879-1955），舉世聞名的德裔美國(guó)科學(xué)家，現(xiàn)代物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者和奠基人。愛(ài)因斯坦1900年畢業(yè)于蘇黎世工業(yè)大學(xué)，1909年開(kāi)始在大學(xué)任教，1914年任威廉皇家物理研究所所長(zhǎng)兼柏林大學(xué)教授。后被迫移居美國(guó)，1940年入美國(guó)國(guó)籍。十九世紀(jì)末期是物理學(xué)的變革時(shí)期，愛(ài)因斯坦從實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)，從新考查了物理學(xué)的基本念，在理論上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推動(dòng)了天文學(xué)的發(fā)展。他的量子理論對(duì)天體物理學(xué)、特別是理論天體物理學(xué)都有很大的影響。理論天體物理學(xué)的第一個(gè)成熟的方面——恒星大氣理論，就是在量子理論和輻射理論的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論成功地揭示了能量與質(zhì)量之間的關(guān)系，解決了長(zhǎng)期存在的恒星能源來(lái)源的難題。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的高能物理現(xiàn)象，狹義相對(duì)論已成為解釋這種現(xiàn)象的一種最基本的理論工具。其廣義相對(duì)論也解決了一個(gè)天文學(xué)上多年的不解之謎，并推斷出后來(lái)被驗(yàn)證了的光線彎曲現(xiàn)象，還成為后來(lái)許多天文概念的理論基礎(chǔ)。愛(ài)因斯坦對(duì)天文學(xué)最大的貢獻(xiàn)莫過(guò)于他的宇宙學(xué)理論。他創(chuàng)立了相對(duì)論宇宙學(xué)，建立了靜態(tài)有限無(wú)邊的自洽的動(dòng)力學(xué)宇宙模型，并引進(jìn)了宇宙學(xué)原理、彎曲空間等新概念，大大推動(dòng)了現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展。愛(ài)因斯坦在量子論、分子運(yùn)動(dòng)論、相對(duì)論等物理學(xué)的三個(gè)不同領(lǐng)域取得了歷史性成就，特別是狹義相對(duì)論的建立和光量子論的提出，推動(dòng)了物理學(xué)理論的革命，他對(duì)社會(huì)進(jìn)步事業(yè)也有重要貢獻(xiàn)。生平簡(jiǎn)述1879年出生于德國(guó)烏爾姆一個(gè)經(jīng)營(yíng)電器作坊的小業(yè)主家庭。一年后，隨全家遷居慕尼黑。1894年，他的家遷到意大利米蘭。1895年他轉(zhuǎn)學(xué)到瑞士阿勞市的州立中學(xué)。1896年進(jìn)蘇黎世工業(yè)大學(xué)師范系學(xué)習(xí)物理學(xué)，1900年畢業(yè)。1901年取得瑞士國(guó)籍。1902年大學(xué)畢業(yè)后無(wú)法進(jìn)入學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，只在瑞士伯爾尼專利局找到一份做審查員的臨時(shí)工作，被伯爾尼瑞士專利局錄用為技術(shù)員，從事發(fā)明專利申請(qǐng)的技術(shù)鑒定工作。但在那里，愛(ài)因斯坦被正規(guī)教育扼殺的科學(xué)激情終于重新迸發(fā)出來(lái)，輕松的工作讓愛(ài)因斯坦得以繼續(xù)致力于科學(xué)研究。他利用業(yè)余時(shí)間開(kāi)展科學(xué)研究，在1905年，年近26歲的愛(ài)因斯坦連續(xù)發(fā)表了三篇論文（《光量子》、《布朗運(yùn)動(dòng)》和《狹義相對(duì)論》），運(yùn)動(dòng)，首先被R.布朗發(fā)現(xiàn)。3年后，法國(guó)物理學(xué)家J.B.佩蘭以精密的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了愛(ài)因斯坦的理論預(yù)測(cè)，從而解決了半個(gè)多世紀(jì)來(lái)科學(xué)界和哲學(xué)界爭(zhēng)論不休的原子是否存在的問(wèn)題，使原子假說(shuō)成為一種基礎(chǔ)鞏固的科學(xué)理論。

三：相對(duì)論：

作為愛(ài)因斯坦終生事業(yè)的標(biāo)志是他的相對(duì)論。他在1905年發(fā)表的題為《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》的論文中，完整地提出了狹義相對(duì)論，在很大程度上解決了19世紀(jì)末出現(xiàn)的經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)，推動(dòng)了整個(gè)物理學(xué)理論的革命。19世紀(jì)末是物理學(xué)的變革時(shí)期，新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沖擊著伽利略、I.牛頓以來(lái)建立的經(jīng)典物理學(xué)體系。以H.A.洛倫茲為代表的老一代理論物理學(xué)家力圖在原有的理論框架上解決舊理論與新事物之間的矛盾。愛(ài)因斯坦則認(rèn)為出路在于對(duì)整個(gè)理論基礎(chǔ)進(jìn)行根本性的變革。他根據(jù)慣性參考系的相對(duì)性和光速的不變性這兩個(gè)具有普遍意義的概括，改造了經(jīng)典物理學(xué)中的時(shí)間、空間及運(yùn)動(dòng)等基本概念，否定了絕對(duì)靜止空間的存在，否定了同時(shí)概念的絕對(duì)性。在這一體系中，運(yùn)動(dòng)的尺子要縮短，運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘要變慢。狹義相對(duì)論最出色的成就之一是揭示了能量和質(zhì)量之間的聯(lián)系，質(zhì)量(m)和能量(E)的相當(dāng)性：E＝mc2，是作為相對(duì)論的一個(gè)推論。由此可以解釋放射性元素（如鐳）所以能放出大量能量的原因。質(zhì)能相當(dāng)性是原子物理學(xué)和粒子物理學(xué)的理論基礎(chǔ)，滿意地解釋了長(zhǎng)期存在的恒星能源的疑難問(wèn)題。狹義相對(duì)論已成為后來(lái)解釋高能天體物理現(xiàn)象的一種基本的理論工具。

狹義相對(duì)論建立后，愛(ài)因斯坦力圖把相對(duì)性原理的適用范圍擴(kuò)大到非慣性系。他從伽利略發(fā)現(xiàn)的引力場(chǎng)中一切物體都具有同一加速度（即慣性質(zhì)量同引力質(zhì)量相等）的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，于1907年提出了等效原理：“引力場(chǎng)同參照系的相當(dāng)?shù)募铀俣仍谖锢砩贤耆葍r(jià)。”并且由此推論：在引力場(chǎng)中，時(shí)鐘要走快，光波波長(zhǎng)要變化，光線要彎曲。經(jīng)過(guò)多年的努力，終于在1915年建立了本質(zhì)上與牛頓引力理論完全不同的引力理論——廣義相對(duì)論。根據(jù)廣義相對(duì)論，愛(ài)因斯坦推算出水星近日點(diǎn)反常進(jìn)動(dòng)，同觀測(cè)結(jié)果完全一致，解決了60多年來(lái)天文學(xué)一大難題。同時(shí)，他推斷由遙遠(yuǎn)的恒星所發(fā)的光，在經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近會(huì)彎曲（見(jiàn)光線引力偏折）。這一預(yù)言于1919年由A.S.愛(ài)丁通過(guò)日蝕的觀測(cè)而得到證實(shí)。1916年，他預(yù)言引力波的存在。后人通過(guò)對(duì)1974年發(fā)現(xiàn)的射電脈沖雙星PSR1913＋16的周期性變化進(jìn)行了四年的連續(xù)觀測(cè)，1979年宣布間接證實(shí)了引力波的存在，對(duì)廣義相對(duì)論又是一個(gè)有力的證明。

廣義相對(duì)論建立后，愛(ài)因斯坦試圖把廣義相對(duì)論再加以推廣，使它不僅包括引力場(chǎng)，也包括電磁場(chǎng)，就是說(shuō)要尋求一種統(tǒng)一場(chǎng)理論，用場(chǎng)的概念來(lái)解釋物質(zhì)結(jié)構(gòu)和量子現(xiàn)象。由于這是當(dāng)時(shí)沒(méi)有條件解決的難題，他工作了25年之久，至逝世前仍未完成。70年代和80年代一系列實(shí)驗(yàn)有力地支持電弱統(tǒng)一理論，統(tǒng)一場(chǎng)論的思想以新的形式又開(kāi)始活躍起來(lái)。社會(huì)進(jìn)步事業(yè)愛(ài)因斯坦在科學(xué)思想上的貢獻(xiàn)，歷史上只有N.哥白尼、I.牛頓和C.R.達(dá)爾文可以與之媲美。可是愛(ài)因斯坦并不把自己的注意力限于自然科學(xué)領(lǐng)域，以極大的熱忱關(guān)心社會(huì)，關(guān)心政治。在第一次世界大戰(zhàn)期間，他投入公開(kāi)的和地下的反戰(zhàn)活動(dòng)。1933年納粹攫取德國(guó)政權(quán)后，愛(ài)因斯坦是科學(xué)界首要的受迫害對(duì)象，幸而當(dāng)時(shí)他在美國(guó)講學(xué)，未遭毒手。1939年獲悉鈾核裂變及其鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)現(xiàn)，在匈牙利物理學(xué)家L.西拉德的推動(dòng)下，上書(shū)羅斯?？偨y(tǒng)，建議研制原子彈，以防德國(guó)搶先。于是羅斯福決心制造原子彈，于1945年在新墨西哥州試驗(yàn)成功。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前夕，美國(guó)在日本廣島和長(zhǎng)崎上空投擲原子彈，愛(ài)因斯坦對(duì)此強(qiáng)烈不滿。戰(zhàn)后，為開(kāi)展反對(duì)核戰(zhàn)爭(zhēng)的和平運(yùn)動(dòng)和反對(duì)美國(guó)國(guó)內(nèi)法西斯危險(xiǎn)，進(jìn)行了不懈的斗爭(zhēng)。愛(ài)因斯坦對(duì)當(dāng)時(shí)中國(guó)勞動(dòng)人民的苦難寄予深