愛因斯坦與諾貝爾獎-南師PPT課件

.,1,愛因斯坦的學術成就,.,2,E=mc2,狹義相對論,博士論文,獲諾貝爾獎之作,導致Perrin獲諾貝爾獎,1905,776次,121次,423次,1625次,引用1672次,1905.11,1905.07,1905.06,1905.09,1906.02,.,3,物理,化學,其他,理論物理,實驗物理,相對論,量子論,統(tǒng)計物理,愛因斯坦-德哈斯效應,光化學,單位:愛因斯坦,光電效應（1921E）(1923M）固體比熱光子二象性（1927C）（1929B）受激輻射（1964TBP）躍遷幾率EPR，糾纏態(tài),狹義相對論E=mc2（1951CW）廣義相對論引力波（1993HT）宇宙學宇宙常數(shù)（2006MS）運動問題統(tǒng)一場論,布朗運動（1926P）漲落理論、臨界乳光玻色愛因斯坦統(tǒng)計玻色愛因斯坦凝聚（2001CKW）,A.愛因斯坦,和平,原子彈,.,4,0,500,1000,1500,2000,2500,1900,10,20,30,40,50,776-SR,423-PhE,1625-BM,121-Em,1672-Dr,515-BM,294-SH,671-CL,1023-Dr,40-PhC,456-GR,719-LA,78-Cos,111-BE,96-BE,2698-EPR2858,190-GW,315-MO,總引用數(shù)：15641次,愛因斯坦重要論文的引用情況,數(shù)篇推廣相對論100-146,.,5,愛因斯坦:怎樣獲得諾貝爾獎？,.,6,.,7,提名Einstein的人,Ostwald、Pringsheim、Schaefer、Wien、Naunyn、Chwolson、Ehrenhaft、Haas、Warburg、Weiss、vonLaue、E.Meyer、S.Meyer、Planck、Arrhenius、Perrin、Svedberg、Gouy、WaldeyerHartz、Ornstein、Julius、Zeeman、Onnes、Bohr、Dllenbach、Eddington、Faffe、Marx、Nordstrm、Walcott、Wiener、Lyman、Oseen、Sommerfeld、Brillouin、deDonder、Emden、Wagner、Langevin、Poulton等人。,.,8,提名Einstein的領域,相對論；量子論；引力論；布朗運動；光量子；統(tǒng)計力學；臨界乳光；比熱；數(shù)學物理；光電效應；愛因斯坦德哈斯效應等。提名最多的領域是相對論，包括狹義和廣義相對論。但是，獲獎的卻是光電效應。,.,9,1921光電效應,得獎年：1921得獎人：A.Einstein得獎項目：forhisservicestotheoreticalphysics,andespeciallyforhisdiscoveryofthelawofthephotoelectriceffect瑞典皇家科學院秘書的信：“但是沒有考慮您的相對論和引力理論一旦得到證實所應獲得的評價”,.,10,檢驗愛因斯坦理論或與愛因斯坦理論密切相關的研究工作而獲諾貝爾獎的,.,11,1923單元電荷和光電效應實驗研究,得獎年：1923得獎人：R.A.Millikan得獎項目：forhisworkontheelementarychargeofelectricityandonthephotoelectriceffect說明：實驗證明單元電荷和光電效應,.,12,1926布朗運動,得獎年：1926得獎人：J.B.Perrin得獎項目：forhisworkonthediscontinuousstructureofmatter,andespeciallyforhisdiscoveryofsedimentationequilibrium說明：首次實驗證明Einstein的布朗運動理論,.,13,1927康普頓效應,得獎年：1927得獎人：A.H.Compton得獎項目：forhisdiscoveryoftheeffectnamedafterhim說明：首次證明光子同時具有能量、動量、頻率、波長“E=h,p=h/”,.,14,1929deBroglie波,得獎年：1929得獎人：LouisdeBroglie得獎項目：forhisdiscoveryofthewavenatureofelectrons說明：首次將愛因斯坦的光子的波粒二象性推廣到電子,.,15,1951E=mc2,得獎年：1951得獎人：SirJ.D.Cockcroft&E.T.S.Walton得獎項目：fortheirpioneerworkonthetransmutationofatomicnucleibyartificiallyacceleratedatomicparticles說明：“averificationwasprovidedbythisanalysisforEinsteinslawconcerningtheequivalenceofmassandenergy”,.,16,1964受激輻射,得獎年：1964得獎人：C.H.Townes,N.G.Basov,A.M.Prochorov得獎項目：forfundamentalworkinthefieldofquantumelectronics,whichhasledtotheconstructionofoscillatorsandamplifiersbasedonthemaser-laserprinciple說明：maserlaserbasedon受激輻射,.,17,1993引力波,得獎年：1993得獎人：R.A.Hulse,J.H.Taylor,Jr得獎項目：forthediscoveryofanewtypeofpulsar,adiscoverythathasopenedupnewpossibilitiesforthestudyofgravitation說明：驗證了引力波,.,18,2001BoseEinstein凝聚,得獎年：2001得獎人：E.A.Cornell,W.Ketterle,C.E.Wieman得獎項目：fortheachievementofBose-Einsteincondensationindilutegasesofalkaliatoms,andforearlyfundamentalstudiesofthepropertiesofthecondensates,.,19,2006年度諾貝爾物理獎,JohnC.Mather,GeorgeF.Smoot,獲獎人：JohnC.Mather,GeorgeF.Smoot獲獎項目：fortheirdiscoveryoftheblackbodyformandanisotropyofthecosmicmicrowavebackgroundradiation“說明：1990和1992的COBE觀測結果,.,20,與愛因斯坦工作間接有關而獲諾貝爾獎的項目還有很多，如1967年的恒星能源（H.Bethe）等。,.,21,愛因斯坦提名的人,.,22,Einstein提名的人,1919提名Planck1921提名Masaryk（捷克總統(tǒng)）和平獎1923提名FranckHertz、LangevinWeiss、SternGerlach、Sommerfeld、Compton、Wilson、Debye1925提名Rondon元帥和平獎；Compton1927提名Compton1928提名deBroglie、DavissonGermer、Schrdinger、Heisenberg、Born、Jordan,.,23,Einstein提名的人（續(xù)）,1931提名Schrdinger、Heisenberg1932提名Brown和平獎；Schrdinger1935提名Ossietzky和平獎1940提名Stern、Rabi1945提名Pauli1947提名Wallenberg和平獎1951提名Broch文學獎；Forster和平獎1954提名青年阿利亞國際組織和平獎；Bothe,.,24,愛因斯坦非常重視量子,愛因斯坦極力推薦和提名量子力學的創(chuàng)始人為諾貝爾獎候選人：deBroglie、Schrdinger、Heisenberg、Born、Jordan愛因斯坦曾對Stern說：“我在量子問題上費的心思，100倍于廣義相對論?！?.,25,愛因斯坦的工作還會導致哪些諾貝爾獎？,.,26,量子信息學與量子糾纏,EPReffectEntanglement量子信息學量子計算機,.,27,類星體與引力透鏡效應,1979：Walsh，Carswell，Weymann發(fā)現(xiàn)了首個類星體（0957561）的引力透鏡現(xiàn)象。隨后，一大批引力透鏡現(xiàn)象（包括愛因斯坦環(huán)、愛因斯坦弧等）被發(fā)現(xiàn)。,.,28,微波背景輻射各向異性的發(fā)現(xiàn),COBE衛(wèi)星WMAP衛(wèi)星導致精確宇宙學、和諧宇宙學的建立,上面是上次報告的內(nèi)容。最近公布的諾貝爾物理獎獲獎名單J.C.Mather和G.F.Smoot，正是獎給COBE這個項目。,.,29,黑洞物理及其觀測,黑洞物理以及黑洞天體物理黑洞吸積及輻射黑洞觀測與證認,.,30,引力波的探測,間接檢驗引力波已有HulseTaylor工作（已獲獎）雙脈沖星觀測已有許多方案和衛(wèi)星設計直接觀測引力波（很可能會導致新獎）,.,31,宇宙學與宇宙常數(shù),愛因斯坦宇宙宇宙常數(shù)萬有斥力宇宙常數(shù)三起三落宇宙年齡減速因子加速膨脹的發(fā)現(xiàn)暗能量精確宇宙學、和諧宇宙學大突破的前夕,.,32,愛因斯坦怎樣看自己？,.,33,老師怎樣看愛因斯坦？,.,34,別人怎樣看愛因斯坦？,.,35,宇宙常數(shù)與暗能量可能是愛因斯坦留給21世紀的最重要問題,.,36,2006年諾貝爾物理獎的宇宙學意義,.,37,1929：哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹,.,38,1946：Gamow提出大爆炸宇宙學,.,39,.,40,宇宙年齡為3分鐘溫度為109K,核合成時代,.,41,核合成時代,核合成溫度TS109Kn+pd+TS時:n+pd+4He豐度：(p/n)S基本上是(p/n)D1/0.224，但要作中子衰變等修正。與觀測結果相符。,.,42,原初核素成分的演化,.,43,核素豐度的確定Burles,S.etal,astro-ph/99033002.610-10nB/s6.210-10相當于B=(1.84.3)10-31(g/cm3)核素豐度可以確定重子物質(zhì)密度（可見物質(zhì)密度）,可見物質(zhì)含量明確,.,44,時間與效率,宇宙早期許多事情均發(fā)生在極短時間內(nèi)。重要的是效率，而不是時間。從物理上看，效率決定于碰撞次數(shù)。宇宙早期，高溫高密，碰撞十分頻繁，正是高效時期，完全可以理解。例：煤燃燒高溫高效。,.,45,復合時代,宇宙年齡為380000歲溫度為3000K,.,46,復合時代,復合溫度Tr3000K(宇宙年齡38萬年)TTr時：等離子體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為中性原子氣體宇宙變成透明按Z+1=T/T0，復合時代的輻射成為今天的2.7K微波背景輻射。,.,47,微波背景輻射是什么？,電視機屏幕上在沒有節(jié)目時呈現(xiàn)的雪花噪聲中就包含有微波背景輻射,無處不在！微波背景輻射是宇宙38萬歲時從3000度的高溫等離子體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為中性氣體而遺留下來的殘留余輝，現(xiàn)在的溫度只有約2.725度。微波背景輻射反映38萬歲時情形。它是宇宙中最完美的黑體輻射。,.,48,微波背景輻射的意義,38萬年前是等離子體，光子頻繁碰撞；38萬年時，光子經(jīng)最后散射而脫耦成為背景輻射；微波背景輻射帶著38萬歲時的宇宙信息。微波背景輻射是可以直接觀測到的最早、也是最遠的信息（比如太陽，所有看到的光子均代表太陽表面的信息，不能直接看到太陽內(nèi)部的信息：太陽內(nèi)部的光子要經(jīng)頻繁碰撞后才能在太陽表面處經(jīng)最后一次碰撞而帶著那里的信息跑出來）。,.,49,COBEFIRAS成果（J.Matheretal.1990,ApJL,354,37）,9分鐘內(nèi)即測得宇宙微波背景輻射的完整的黑體譜：,196465,這張圖涉及兩個諾貝爾獎,.,50,微波背景輻射高度各向同性19641965,A.A.Penzias，R.W.Wilson：3.51.0(7-cm處),FromScottKayLecture,.,51,19651978,19922006,今日宇宙的局部照片,諾貝爾獎,顏色代表溫度,.,52,宇宙常數(shù),.,53,愛因斯坦為什么要引入宇宙常數(shù)？,1917年：為了得到靜態(tài)宇宙，要求在原來的廣義相對論引力場方程中做不到。愛因斯坦引入宇宙常數(shù)項，相當于斥力項，以平衡引力而達到靜態(tài)。Hubble發(fā)現(xiàn)膨脹后，是否仍然存在？,.,54,廣義相對論宇宙動力學方程,.,55,空間,物質(zhì),.,56,比較引力理論,牛頓：廣義相對論：物態(tài)：w0（非相對論）；1/3（相對論）對于一般物質(zhì)，w不可能是負的。宇宙常數(shù)相當于：w1,.,57,愛因斯坦的宇宙常數(shù),Einstein方程：存在相當于作如下變換：提供了正密度(c2/8G)，負壓強(c4/8G)。,正密度,負壓強,暗能量,代表一種“新物質(zhì)”,.,58,近年的進展,1998年，美國兩個科研組獨立發(fā)現(xiàn)宇宙在加速膨脹，表明存在斥力，有暗能量。2003年，WMAP精確地測定了宇宙微波背景輻射的105量級的微小各向異性。結合SDSS等大尺度結構測量等，定出：重子物質(zhì)4；暗物質(zhì)23；暗能量73。,.,59,18個Ia型SN的平均峰值絕對星等：MB=-19.330.25（Y.Wang,2000,ApJ.536.531）,重要發(fā)現(xiàn)：加速膨脹！,.,60,微波背景輻射的各向異性：COBE（上）；WMAP（下）全天圖。WMAP的分辨率和靈敏度遠高于COBE。Freedman&Turner,2003,astro-ph/0308418,.,61,COBE&WMAP,.,62,CMB功率譜（WMAP）G.Hinshawetal,ApJS,148(2003),135,紅線代表最佳宇宙模型D.N.Spergeletal,ApJS,148(2003),175,功率譜,.,63,1998-2003:和諧宇宙模型,超新星微波背景輻射大尺度結構和諧一致,可以看出，僅有可見物質(zhì)和暗物質(zhì)，不可能得到合理的結果。,.,64,A.Melchiorri,etal,PRD,2003,68,043509,超新星微波背景輻射各向異性哈勃常數(shù)大尺度結構大爆炸核合成,與宇宙常數(shù)接近,.,65,宇宙成分分配Ostriker&Steinhardt,2003,Science,300,1909,暗能量：73%；暗物質(zhì)：23%；發(fā)光物質(zhì)：0.4%（恒星和發(fā)光氣體0.4%；輻射0.005%）；不可見的普通物質(zhì)：3.7%（星系際氣體3.6%；中微子0.1%；超重黑洞0.04%）,.,66,BeforeWMAP,WMAP,Highprecision,精確宇宙學的誕生,.,67,成就、評價與革命,.,68,宇宙學引發(fā)重大革命,現(xiàn)今WMAP等的觀測檢驗比較好地支持，或者更確切地說，支持接近于1。即使果然支持宇宙常數(shù)的觀點，觀測要求相應的很小。但從量子的觀點來說，真空能量密度應當比觀測值大120個數(shù)量級?？梢姶芯康目臻g還是相當大的。這些狀況使：普林斯頓大學的斯坦哈德（PaulSteinhardt）感慨地說：現(xiàn)今宇宙學正處于一個重大的革命時期，正如哥白尼（N.Copernicus）的發(fā)現(xiàn)所帶來的狀況一樣。,.,69,看到了上帝的臉,微波背景輻射高度各向同性的特征強烈支持了宇宙學原理和大爆炸宇宙學。在這高度各向同性的背景