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物理學(xué)的發(fā)展

物理學(xué)革命自哥白尼以來(lái)一直在進(jìn)行，它從未停頓過(guò)，世紀(jì)人物牛頓、愛(ài)因斯坦只是發(fā)展進(jìn)程中階段性質(zhì)變的兩個(gè)環(huán)節(jié)。100年前，愛(ài)因斯坦發(fā)表他的論文時(shí)，悄無(wú)聲息，一切改變?cè)诰従忂M(jìn)行，量變積累著質(zhì)變，直到1919年日食對(duì)光線(xiàn)彎曲的證實(shí)，才使相對(duì)論名揚(yáng)天下。牛頓開(kāi)始他的研究活動(dòng)時(shí)，也只有少數(shù)幾個(gè)人了解，隨著他人的推介，其影響才逐步擴(kuò)大。物理學(xué)革命從來(lái)就不是群眾運(yùn)動(dòng)，它是自上而下的變革，是由點(diǎn)到線(xiàn)再到面的。

1632年, 伽利略出版了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話(huà)》，哥白尼的日心說(shuō)與托勒密的地心說(shuō)進(jìn)行了殘酷的較量。1687年，牛頓發(fā)表了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體系，提出了運(yùn)動(dòng)三定律和萬(wàn)有引力定律，揭示了行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的根本原因。托勒密的地心說(shuō)因牛頓的《原理》而被世人拋棄，徹底退出了科學(xué)舞臺(tái)。第一次物理學(xué)革命就這樣在波折重重中誕生了。由伽利略和牛頓等人于17世紀(jì)創(chuàng)立的經(jīng)典物理學(xué)，經(jīng)過(guò)18世紀(jì)在各個(gè)基礎(chǔ)部門(mén)的拓展，到19世紀(jì)得到了全面、系統(tǒng)和迅速的發(fā)展，達(dá)到了它輝煌的頂峰。到19世紀(jì)末，已建成了一個(gè)包括力學(xué)、熱力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電動(dòng)力學(xué)諸學(xué)科在內(nèi)的、完整的理論體系。

第二次物理學(xué)革命起源于19世紀(jì)末出現(xiàn)的兩朵“烏云”。第一朵烏云是“以太”學(xué)說(shuō)。由于聲波的傳播需要媒介的參與，在真空中聲波無(wú)法傳播。所以，經(jīng)典理論認(rèn)為，光波和電磁波的傳播也需要媒介的參與，它們的傳播媒介就是“以太”。于是，靜止于宇宙中的以太就構(gòu)成了一切物體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的背景框架。它順理成章地變成了一種靜止不動(dòng)的物質(zhì)，表征著物化了的絕對(duì)空間。如果這種理論是正確的，科學(xué)家就可以通過(guò)精密的實(shí)驗(yàn)測(cè)量出物體相對(duì)于以太背景的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，由此而誕生出邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果否定了“以太”的存在，從而引發(fā)出經(jīng)典物理學(xué)第一次危機(jī)。

第二朵烏云是“紫外災(zāi)難”。它實(shí)際上是指19世紀(jì)末關(guān)于黑體輻射研究中所遇到的嚴(yán)重困難。為了解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，物理學(xué)家瑞利和金斯認(rèn)為，能量是一種連續(xù)變化的物理量，并建立起適用于波長(zhǎng)較長(zhǎng)、溫度較...

在當(dāng)今科學(xué)界，被宣傳得火紅火綠的謎團(tuán)要數(shù)暗物質(zhì)了。目前世界各國(guó)都在集中人力、物力和財(cái)力研究這個(gè)謎團(tuán)。暗物質(zhì)和暗能量是物理和天文學(xué)家公認(rèn)的21世紀(jì)最重要的科學(xué)謎團(tuán)，很有可能孕育出物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)。美國(guó)和歐洲科學(xué)界紛紛布局這個(gè)領(lǐng)域的研究計(jì)劃，期望在暗能量和暗物質(zhì)研究上搶先取得突破�？茖W(xué)界公認(rèn)，揭開(kāi)暗物質(zhì)之謎將是繼日心說(shuō)、萬(wàn)有引力定律、相對(duì)論及量子力學(xué)之后的又一次重大飛躍，將帶來(lái)物理學(xué)的又一次革命。

阿爾伯特?愛(ài)因斯坦（Albert.Einstein，1879年3月14日?1955年4月18日），出生于德國(guó)符騰堡王國(guó)烏爾姆市，畢業(yè)于蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，猶太裔物理學(xué)家。1905年，獲蘇黎世大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位，愛(ài)因斯坦提出光子假設(shè)，成功解釋了光電效應(yīng)，因此獲得1921年諾貝爾物理獎(jiǎng)，1905年創(chuàng)立狹義相對(duì)論。1915年創(chuàng)立廣義相對(duì)論。1955年4月18日去世，享年76歲。

愛(ài)因斯坦為核能開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)，開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)新紀(jì)元，被公認(rèn)為是繼伽利略、牛頓以來(lái)最偉大的物理學(xué)家。1999年12月26日，愛(ài)因斯坦被美國(guó)《時(shí)代周刊》評(píng)選為“世紀(jì)偉人”。

愛(ài)因斯坦十六歲時(shí)報(bào)考瑞士蘇黎世的聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)工程系，可是入學(xué)考試卻告以失敗。看過(guò)他的數(shù)學(xué)和物理考卷的該校物理學(xué)家韋伯先生卻慧眼識(shí)英才，稱(chēng)贊他：“你是個(gè)很聰明的孩子，愛(ài)因斯坦，一個(gè)非常聰明的孩子，但是你有一個(gè)很大的缺點(diǎn)：就是你不想表現(xiàn)自己。”

愛(ài)因斯坦在數(shù)學(xué)方面可以說(shuō)是“天才”，他在12歲到16歲時(shí)就已經(jīng)自學(xué)學(xué)會(huì)了解析幾何和微積分。而對(duì)于不想表現(xiàn)自己這個(gè)“缺點(diǎn)”，他也是“死不悔改”。他晚年寫(xiě)給朋友的信中說(shuō)：“我年輕時(shí)對(duì)生活的需要和期望是能在一個(gè)角落安靜地做我的研究，公眾人士不會(huì)對(duì)我完全注意，可是現(xiàn)在卻不能了�！�

因光電效應(yīng)研究獲諾貝爾獎(jiǎng).png

光電效應(yīng)由德國(guó)物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，而正確的理論解釋則由愛(ài)因斯坦提出。愛(ài)因斯坦主張，光的能量并非均勻分布，而是負(fù)載于離散的光量子，而光子的能量和其所組成的光的頻率有關(guān)。這個(gè)突破性的理論不但能夠解釋光電效應(yīng)，也推動(dòng)了量子力學(xué)的誕生。

狹義相對(duì)論

狹義相對(duì)論是由愛(ài)因斯坦等人創(chuàng)立的，應(yīng)用在慣性參考系下的時(shí)空理論。它認(rèn)為空間和時(shí)間并不相互獨(dú)立，而應(yīng)該用一個(gè)統(tǒng)一的四維時(shí)空來(lái)描述。

愛(ài)因斯坦在時(shí)空觀的徹底變革的基礎(chǔ)上建立了相對(duì)論力學(xué)，指出質(zhì)量隨著速度的增加而增加，當(dāng)速度接光速時(shí)，質(zhì)量趨于無(wú)窮大。他并且給出了著名的質(zhì)能關(guān)系式：E=mc^2，質(zhì)能關(guān)系式對(duì)后來(lái)發(fā)展的原子能事業(yè)起到了指導(dǎo)作用。

廣義相對(duì)論

在廣義相對(duì)論中，引力被描述為時(shí)空的曲率，而這種時(shí)空曲率與處于時(shí)空中的物質(zhì)與輻射能量直接聯(lián)系，其聯(lián)系方式即是愛(ài)因斯坦的引力場(chǎng)方程。

愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論認(rèn)為，由于有物質(zhì)的存在，空間和時(shí)間會(huì)發(fā)生彎曲，而引力場(chǎng)實(shí)際上是一個(gè)彎曲的時(shí)空。愛(ài)因斯坦用太陽(yáng)引力使空間彎曲的理論，很好地解釋了水星日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)中一直無(wú)法解釋的43秒。廣義相對(duì)論的第二大預(yù)言是引力紅移，即在強(qiáng)引力場(chǎng)中光譜向紅端移動(dòng)，20年代，天文學(xué)家在天文觀測(cè)中證實(shí)了這一點(diǎn)。廣義相對(duì)論的第三大預(yù)言是引力場(chǎng)使光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)，最靠地球的大引力場(chǎng)是太陽(yáng)引力場(chǎng)，愛(ài)因斯坦預(yù)言，遙遠(yuǎn)的星光如果掠過(guò)太陽(yáng)表面將會(huì)發(fā)生一點(diǎn)七秒的偏轉(zhuǎn)。1919年，在英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓的鼓動(dòng)下，英國(guó)派出了兩支遠(yuǎn)征隊(duì)分赴兩地觀察日全食，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的研究得出最后的結(jié)論是：星光在太陽(yáng)附的確發(fā)生了一點(diǎn)七秒的偏轉(zhuǎn)。英國(guó)皇家學(xué)會(huì)和皇家天文學(xué)會(huì)正式宣讀了觀測(cè)報(bào)告，確認(rèn)廣義相對(duì)論的結(jié)論是正確的。