数学史与科学史--12 相对论的世界

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1、Theimportantthingisnottostopquestioning.Curiosityhasitsownreasonforexisting.Onecannothelpbutbeinawewhenonecontemplatesthemysteriesofeternity...Neverloseaholycuriosity.AlbertEinstein第12讲相对论的世界TheWorldofRelativities第12讲相对论的世界狭义相对论广义相对论相对论前史爱因斯坦AlbertEinstein1879年3月

2、14日生于德国乌尔姆Ulm1896年考入瑞士联邦工业大学1900年进入伯尔尼专利局1905年发表5篇论文母亲Pauline父亲Hermann1889年，慕尼黑在伯尔尼Bern专利局的办公室1905年获得苏黎世大学博士学位1909年获得苏黎世大学物理副教授1921年获得诺贝尔物理学奖1907年申请联邦工业大学讲师失败1913年任柏林大学教授哈比克KonradHabicht索罗文MauriceSolovineWehadawonderfultimeinthosedaysinBerninourcheerful'Academy,'

3、whichwaslesschildishthanthoserespectableoneswhichIlatergottoknowonlytoowell.在犹太人团体的聚会上1932年受到纳粹迫害1933年就任普林斯顿高等研究院1955年4月18日逝于普林斯顿1940年加入美国国籍1903年与第一任妻子Mileva结婚第二任妻子Elsa和女儿“在四位近代物理学创立者的基础上我得以建立自己的理论”伽利略牛顿麦克斯韦洛伦兹狭义相对论广义相对论相对论前史Galileo变换迈克逊-莫雷试验洛伦兹变换惯性定律一个物体，假如没有外力改

4、变它的状态，便会永远保持静止的状态或匀速直线运动的状态。若要放弃惯性定律，必须同时放弃所有的力学定律。惯性系:力学定律在其中有效的坐标系。yzx伽利略变换y’z’x’v光线c光线的速度=c+v乐观的世纪末开尔文（英国）LordWilliamThomsonKelvin,1824~1907Thereisnothingnewtobediscoveredinphysicsnow.Allthatremainsismoreandmoreprecisemeasurement.1900老师：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再

5、有多大的发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。”普朗克（德国）MaxPlank,1858~1947麦克斯韦（英国）JamesClerkMaxwell1831-18791865年麦克斯韦方程组光学、电磁学与力学的统一光速=电磁波的传播速度基本常数1879年，探测以太的方法让光线分别在平行和垂直与地球运动的方向等距离地往返传播验证以太vSvEE假设太阳相对于以太是静止的，地球的速度为v与轨道速度方向垂直的光速:c与光线垂直的方向测出的光速:c±v迈克逊（美国）AlbertA.Michelson1852~1931CIT，19

6、31年密立根RobertMillikan迈克逊干涉仪MichelsoninterferometerWilson山上的小屋1881、87年：无结果试验地球带动着环绕它的以太旋转，以至于总是相对于它是静止的。光的速度与光源的运动无关。不能认定运动的物体带动周围的以太。从根本上放弃牛顿的思想。菲兹杰拉德(爱尔兰)GeorgeFrancisFitzGerald1851~19011889年Science物体在以太风中收缩洛伦兹（荷兰）HendrikLorentz1853-1928将牛顿力学与麦克斯韦的电磁学定律结合起来描述电子运动

7、。1892年，再度提出收缩假说。1894年，致信菲兹杰拉德1895年，以更精确的形式发表收缩假说1904年，发表洛伦兹变换yzx洛伦兹变换y’z’x’v广义相对论相对论前史狭义相对论四个思想试验质能公式一九零五年：论动体的电动力学狭义相对论的两条原理在所有的相互作匀速直线运动的坐标系中，光在真空中的速度都是相同的。2.在所有的相互作匀速直线运动的坐标系中，自然定律都是相同的。爱因斯坦的思想试验Gedankenexperiments原理2涉及所有惯性系的观测者的等价性，已为庞伽莱独立获得。原理1完全是爱因斯坦规定的。如果它

8、是对的，就可以解释迈克逊与莫雷试验的无结果现象。1.同时性SimultaneityOABXLvA与B谁先发出的光脉冲？X经过O的瞬间，同时接收到了A、B发射的光脉冲。牛顿力学ABXLv观测者O:当光线从A、B传播过来时，速度c改变了，正好补偿了所预期的时间延迟。A光速=c+vB光速=c–vA、B同时发出了光脉冲。O发