十大恐怖物理定律 爱因斯坦相对论

【十大恐怖物理定律 爱因斯坦相对论】爱因斯坦的相对论(十大恐怖物理定律)
这是一张现在我们眼中普通的日全食照片,却在1919年引起了科学界的震动 。从此,延续了200多年的牛顿神话结束了,爱因斯坦的相对论接管了宇宙 。

爱因斯坦的广义相对论认为,大质量天体的存在会导致时间和空的弯曲,最直观的就是光的弯曲 。天文学家通过对日食的两次观测,测得了太阳引力对光线的偏转角,证明了爱因斯坦的预言,于是有了这张照片 。
杨振宁曾说:在20世纪物理学的三大贡献中,有两个半是爱因斯坦的 。
我不知道1905年对爱因斯坦是否意义重大,但对全世界来说,这是可以称之为爱因斯坦奇迹年的一年 。

这一年,他发表了四篇论文,提出了四个突破性的理论,震动了全世界 。
1905年6月,他发表了一篇关于光电效应的论文,证明了当光照射到不同的金属上时,会发出电子 。这个理论奠定了量子力学的基础,解开了原子的秘密 。1922年,爱因斯坦因其光电效应获得诺贝尔物理学奖 。
仅仅一个月后,他发表了一篇关于布朗运动的论文,提供了流体中粒子随机运动的公式 。

9月,著名的狭义相对论提出 。爱因斯坦重新定义了光,空和时间之间的关系 。他认为时间和空是相对的,但每秒30万公里的光速始终是恒定的,这颠覆了牛顿对时间空的看法,重塑了一个全新的时间/[/k0] 。
11月,为了他的最后一篇论文,他推导出了基于狭义相对论的质能关系公式E = mc,解释了物质的能量和质量的关系 。能量和质量是可以相互转化的,对于任何物体来说,它的质量都会随着它的速度而增加 。这个公式直接开启了人类的原子时代 。
那么,爱因斯坦是天生就有物理技能的天才吗?

1879年,爱因斯坦出生在德国 。当他四五岁的时候,爱因斯坦的父亲给了他一个指南针 。但是爱因斯坦拿在手里之后,他很想知道指针旋转的原理是什么 。
在学校,爱因斯坦不是一个有耐心和死记硬背的学生 。他喜欢挑战权威,总是问问题 。在老师眼中,他是一个观点激进的学生 。瑞士档案记录显示,他十一岁就掌握了大学物理,十六岁就写了第一篇科学论文 。
当他在大学时,他希望成为一名物理教授,但这个梦想没有实现 。相反,他成为了瑞士伯尔尼专利局的一名职员,但有人说这是他一生中最重要的工作 。这份工作让他有时间向窗外看,并在脑海中进行思想实验 。

为了理解一个问题,爱因斯坦会先从一个形象入手,拆解问题的本质 。他一生中从未踏足过实验室,也没有用精密的设备去检验任何现象,只是静静地坐在扶手椅上,思考着 。正是在这种条件下,他写出了影响深远的四篇论文 。
他是一个理论家 。他所做的是完善科学中的“思想实验” 。
如果一个物理学家的模型试图代表整个宇宙,那么操纵模型就相当于操纵宇宙本身 。如果模型有缺陷,或者理论家在计算中犯了错误,观察学者会发现他们的模型预测的东西与现实世界中的事情不匹配,这告诉他们要么调整旧模型,要么创建一个新模型 。

爱因斯坦的广义相对论是最强大和最广泛使用的理论模型之一 。
我们开头提到的广义相对论诞生于1915年 。它首次将引力场解释为时间空的弯曲,也描述了宇宙万物在引力作用下运动的数学细节 。每隔几年,实验科学家就会设计实验来检验这个理论 。有人想把爱因斯坦推下神坛,结果却是无一例外地进一步扩大了理论精确的范围 。
通过广义相对论,实验科学家验证了引力场与物质的相互作用,知道了一些大质量恒星最终会成为黑洞,也看到了光在引力场中的偏转会形成引力透镜现象 。

最新的例子出现在2016年——引力波被人类天文台直接探测到 。正如爱因斯坦预言的那样,两个黑洞的碰撞产生了严重的引力扰动,使得引力波在time 空结构中以光速传播 。
第一个引力波是由13亿光年外的两个黑洞碰撞形成的 。当碰撞发生时,地球是由单细胞生物主宰的 。当引力波的涟漪从四面八方荡漾开来,又过了8亿年,地球上才进化出复杂的生命,包括植物、恐龙和飞行生物,其中还包括一个叫做哺乳动物的脊椎动物分支 。
在哺乳动物中,另一个分支进化出了额叶和复杂的繁荣思想,这就是所谓的灵长类 。然后,灵长类的一个分支会有一个促进语言产生的基因突变,这个分支——智人——会发明农业、文明、哲学、艺术和科学 。


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