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1、1996年第3期广东教育学院学报从爱因斯坦的科学发现中得到思维方法的启示戴文琪,摘要本文介绍了爱因斯坦相对论的要义并提出在思维方法上应得到的。启示关键词直觉狭义相对论广义相对论.:1爱因斯坦用直觉思维揭示了一个奇妙的新世界.:11直觉和灵感直觉是西方哲学和心理学中提出与使用的概念,它的本意是表述人的思维心理机制中有一种洞察力。其确切含义是指对感性经验和已有知识进行思考时,不受固定的逻辑规律的约束而直接领悟事物本质的思维方式。它表现为通过认识的非逻辑的飞跃而直接认识真理。灵感与直觉既有联系又有区别。两者的共性在于,它们都是非逻辑性、无固,;定推理程序的思维过程从更高的层次看灵感和直觉在一定情
2、况下又是一种统一的活动。可以说,灵感是直觉的一种特殊形式。一般认为它们的区别在于:灵感是突如其来的、不能或难以控制的思维过程,而直觉却是能够预期并能自行控制的思维活动。,,直觉思维借助于知识与物象的储备通过意识和潜意识的相互作用以顿悟的形式使认识发生突破性的飞跃。它常常是长期从事于一项研究后而将与研究有关的各种线索凝聚于一点时的“心领神会”。爱因斯坦高度评价在科学创造过程中直觉和灵感的作用,他说过:“我相信灵感。”.12狭义相对论..:121狭义相对论的提出,,1687年牛顿(1642~1729)出版了《自然哲学的数学原理》以绝对时空观为依据构筑起经典物理学的宏伟大厦。在相当长的时期内,人
3、们对它顶礼膜拜。但经典物理学在对光的描述中却遇到了困难。如果微粒说是正确的,人们不禁要问:当光被吸收时,组,。成光的粒子变成什么呢?如果按照波动说光被解释为充满宇宙空间的以太的振动在,,,,,经典物理学中以太无所不在它没有质量充满宇宙一切物体都相对以太而运动地球当然也不例外。但是,迈克耳逊和莫雷设计了一个光学实验,结果并没有发现地球相对以太的运动。迈克耳逊一莫雷的以太零效应的实验被称为“经典物理学晴空上的第一朵浓密的乌云。”52爱因斯坦(1879~1955)1905年完成的论文《论动体的电动力学》是物理学中具有。,.“划时代意义的历史文献他勇敢地拨开乌云否定了以太的存在好象光彩夺目的火,。
4、”。箭⋯⋯照亮了广阔的未知领域(德布罗意语)创立了狭义相对论的新概念:“,爱因斯坦在十六岁时就设想如果我以光速追随一条光线运动那么我就应该看到”。“”这样一条光线就好象一个在空间里振荡着而停滞不前的电磁波围绕着追光问题的思索导致了光速不变的概念,然而这却与经典力学中的速度合成法则相矛盾.爱因斯坦,,“”为此经过了十年沉思终于和朋友讨论这个问题时突然醒悟到时间是可疑的!确立,:时间不能绝对定义后就在光速不变与速度合成法则之间作了果断的选择放弃牛顿力学中的速度合成法则。有,就首次圆满地解决了所有的困难,在五周时间了这个新认识里完成了狭义相对性原理。爱:因斯坦提出了狭义相对论的两个新公设相对性原
5、理:在所有的相互作匀速直线运动的参考系中,自然定律都是相同的。即认为。一切惯性系都是等价的:,光在真空里总是以一确定的速度c传播着这速度与光的发射体的光速不变原理运动状态无关。以这两个表面不相容的公设作为基础,爱因斯坦转入具体讨论,他在空间的各向同性,给同时性下了可度量的定义,规定了校准时钟的三条逻辑性质。他和均匀性的假定下,:“接着论述了长度和时间的相对性并得出结论我们不能给予同时性这个概念以任何绝,,;对的意义两个事件从一个坐标系看来是同时的而从另一个相对于这个坐标系运动,。”着的坐标系看来它们就不能再被认为是同时的事件了他接着又基于两条公设推导出:下述结论:相对论时空观/‘、v‘t,
6、~日气t,;X户—-C‘,‘,,,xxyyzz=日(一vt)==,其中日一l一(ve2l//)由变换方程,方便地得到了长度收缩、时钟延缓的结论和新的速度合成法则。:相对论动力学.,,a。运动物体的质量不再保持为常量它是运动速率的函数它与静止质量m的关系:为,m一mo/了不丁不不子即质量随运动速率的增大而增大,当速率接近光速时,质量趋于无穷大。任何物体的运动速率都不能超过光速。.,“b利用光能变换爱因斯坦于同年9月在论文物体的惯性同它所含的能量有关”:吗?导出著名的质能关系式,,·E。’E一m指出当物体的质量发生△m的变化时相应的能量变化为△一(△m),,。。为原子能利用提供了理论基础·.:
7、122狭义相对论是一项划时代的创造53爱因斯坦把以太幽灵彻底从狭义相对论中清除出去,他的论文中只有一处提到以太,:。“”那就是光以太的引用被证明是多余的狭义相对论的建立,成功地揭示出时间和空间、物质和运动、能量和质量、动量和..能量的统一件生从而把通常的三维空间和时间结合成一个四维时空四维时空中的一点,,,,,,.yzty:(xt)代表着某时刻在空间某点(x)所发生的一个物理事件在四维世界中,能量和动量结合成“能量一动量
