爱因斯坦与相对论（演示图）

《爱因斯坦与相对论（演示图）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、爱因斯坦和相对论DuanYishi2005.5.181AlbertEinstein1879年3月14日诞生于德国乌尔姆爱因斯坦是二十世纪以来最伟大的科学家1905年建立狭义相对论提出光子概念1915年创建广义相对论2005年是相对论创建一百周年3联合国教科文组织将2005年定为“世界物理年”4光电效应获1921年诺贝尔奖5狭义相对论是建立在光速不变性、相对性原理和四维时空统一理论上的物质高速运动规律认为自然定律的表述对所有惯性系皆相同，物理规律对洛仑兹变换具有协变性6狭义相对论物理效应(1).尺子在运动方向缩短2vLL1=−02(尺缩)c(2).运动时钟变慢TT=0(钟延)221v

2、/c−已由π介子和μ粒子衰变寿命增长所证实7(3).相对论多普勒效应cv−cv+f=ff=f00cv+cv−远离辐射源靠近辐射源(频变)(4).质能公式：E=Mc2质量亏损可转化为能量MM=022运动质量大于静止质量1v/c−(质增8)相对论中质能公式是原子弹和核能利用的理论基础1939年爱因斯坦向罗斯福总统建议研制原子弹9Einstein质能公式有巨大威力E=mc210核裂变核能链式反应1kgU235的释放能=2.310×10千卡1kgU235的原子弹可实现威力~2万吨TNT111945年8月6日美国向日本广岛投下第1颗原子弹121964年10月16日下午三时，中国第一颗原子弹爆

3、炸成功图为原子弹爆炸后升起的蘑菇状烟云13狭义相对论与高能物理和量子场论：A.相对论力学是高能粒子物理动力学和高能加速器设计的重要基础B.狭义相对论与量子力学结合产生了狄拉克方程，论证了一切费米子皆存在反粒子+例如：存在正电子e和反质子!pC.量子场论中引入狭义相对论协变性产生了量子电动力学，这也是以后弱电统一理论的重要基础14广义相对论是建立在广义协变要求和黎曼几何基础上的引力理论和宏观物质运动理论。不仅对牛顿力学和万有引力公式给予了统一和深刻的解释，还预言了新引力效应，并为以后实验所证实。它是现代物理学的重要基石之一。15广义相对论认为时空是弯曲的2µνds=gdxdxµν质点

4、运动规律为短程线方程2λµνdxdxdxλ0+Γ=(1)ds2µνdsds度规gµν满足爱因斯坦引力场方程18πGRgµνµ−=νRTµν(2)42c16弱引力场和低速近似：短程线方程(1)可导出牛顿第二定律爱因斯坦引力场方程(2)可导出牛顿万有引力公式广义相对论对牛顿力学的核心内容(牛顿力学和万有引力公式)给予了统一和深刻的解释17广义相对论预言了牛顿力学所不能解释的新引力效应，皆为以后实验和天文观测所证实：(1).行星轨道的进动(2).光线在太阳附近的偏折(3).雷达回波信号的延迟(4).光波的引力红移(5).引力场中时钟变慢18宇航轨道确定宇宙某一时空范围的引力场（g），由µ

5、ν广义相对论短程线方程可计算宇航轨道（铯原子钟是引力探测器）19相对论与航天和卫星定位(a).多普勒效应(狭义相对论)(b).时钟变慢效应(狭义相对论)(c).雷达回波信号延迟效应(d).光波的引力红移效应(e).引力场中时钟变化效应对宇航技术和地球卫星全球定位系统具有举足轻重的重要性目前已能确定物体位置的精确度达到米。20广义相对论还预言了黑洞的存在：M>3.2M太阳的恒星引力坍缩后将演化为黑洞。已证实宇宙中的确存在黑洞物质落入黑洞后将永不能逃出21迄今为止，天文观测和实验尚未发现与广义相对论时空和引力理论相矛盾的现象。22脉冲星是中子星广义相对论证明星体沿椭圆轨道运动会产生引力

6、辐射，使周期发生变化。由这一理论和对脉冲双星PSR1913＋16的观测证实脉冲星≡中子星M=1.4M在中子星的质量范围太阳23爱因斯坦还有一些间接重要贡献激光理论1916年提出受激辐射理论，这是四十年后激光理论的基础目前，激光理论对激光致冷、激光通讯技术和量子计算的发展以及激光武器的提出都具有十分重要的意义24现代宇宙论与暗能量现代宇宙论是以广义相对论为理论基础，以天文观测为依据建立起来的。现代宇宙论证实:(WMAP信息)1.宇宙年龄为137亿年大爆炸是在137亿年前发生的252.宇宙是均匀和各向同性的3.宇宙不仅膨胀，而且在加速膨胀加速膨胀：要求宇宙存在负压负压存在：要求存在暗能

7、量暗能量是不同于普通物质和暗物质的未知新物质形态264.宇宙物质组分：4%普通原子物质23%暗物质:ν,W±等73%暗能量宇宙中绝大部分“物质”为暗能量。什么是使宇宙膨胀的暗能量？已成为当今物理学中未解决的重大问题。27暗能量1.爱因斯坦早期提出的在引力场方程中加Λg宇宙常数项。µν目前这一理论还不能自圆其说。2.我们提出早期宇宙产生宇宙弦的复标量序参量场是暗能量12φ=+φφi这一理论目前还未出现任何矛盾。28超越相对论的额外维流形近代超弦与M理论认为时空不是四维，