大學物理小論文 對狹義相對論的議論

1、吉秀臺吉首大學。狹義相對論的文本主題探討學生性長保學號20144419223研究所生物資源與環(huán)境科學學院專業(yè)年度植物科學技術(shù)(2014年)講師孫正誠被稱為副教授2015年4月-2015年6月對特殊相對論的議論【摘要】:特殊相對論是愛因斯坦在洛倫茲和龐加萊等工作的基礎上創(chuàng)立的時空理論，是對牛頓時間觀的擴展和修改。愛因斯坦利用光速不變的原理建立了新的時空觀。此外，閔可夫斯基為狹義相對論提供了嚴格的數(shù)學基礎，將該理論納入了具有閔可夫斯基測量的四維空間的幾何中。關鍵詞:愛因斯坦，狹義相對論，時空概念一、歷史背景牛頓力學是狹義相對論在低速情況下的近似值。伽利略變換與電磁學理論的不一致直到19世紀末，以麥

2、克斯韋方程為核心的古典電磁理論的正確性已經(jīng)通過無數(shù)實驗確認，但麥克斯韋方程的狹義相對論基本原理并沒有隨著古典力學的伽利略變換而具有共變性。經(jīng)典力學的相對性要求伽利略的轉(zhuǎn)換中所有物理定律的共變性。在這種背景下，有特殊的相對論。二、狹義相對論的基本思想1.相對論：物理定律在所有慣性系中具有相同的數(shù)學形式。2.光速不變的原理：真空中的光通量是與慣性系無關的常數(shù)。3.洛倫茲坐標變換(z軸方向):x= (x-ut) y=y z=z t= (t-ux/c 2)4.速度轉(zhuǎn)換：v (x)=(v (x)-u)/(1-v (x) u/c 2)v (y)=v (y)/( (1-v (x) u/c 2)v (z)=v

3、 (z)/( (1-v (x) u/c 2)5.標尺效果：l=l/或dl=dl/6.時鐘速度效果：t=或dt=d/7.光的多普勒效應：(a)=sqr(1-)/(1 )(b)(光源和探測器沿直線運動。)，以獲取詳細信息8.動量表達式：p=mv=mv，即m=m9.相對論動力學的基本方程式：f=dp/dt10.質(zhì)量方程式：e=mc 211.能量動量關系：e 2=(e0) 2 p 2c 2三、誕生和發(fā)展過程19世紀末，物理學家湯姆森在國際會議上說：“物理大樓已經(jīng)建成，以后的工作只是內(nèi)部裝飾和油漆。”他說：“建筑物上還飄著兩塊烏云。麥克德森后天測試結(jié)果和黑體輻射的紫外線慘案”，他補充說，為了解決這兩個問

4、題，物理學發(fā)生了重大革命，導致了相對論和量子力學的誕生。在電動力學麥克斯韋方程建立的那天，人們發(fā)現(xiàn)它不包括參考框架問題。利用經(jīng)典力學的時空理論討論電動力學方程如何解釋伽利略變換的麥克斯韋方程和亥姆霍茲、達勒姆貝爾等方程在不同的慣性系下具有不同的形式？1905年，愛因斯坦經(jīng)過幾十年的探索，創(chuàng)立了狹義相對論。相對論是時空理論。要理解特殊相對論的時空理論，首先要理解古典時空理論的內(nèi)容。愛因斯坦在1922年12月4日日本京都大學發(fā)表的名為我是怎樣創(chuàng)立相對論的？的演講中，說明了相對論的出現(xiàn)和發(fā)展過程。他說：“我不太清楚我是如何確立相對論的概念的。我的想法受到過很多神秘復雜的事物的啟發(fā)。每個思想在生活幸福

5、論概念的發(fā)展過程中徐璐經(jīng)歷著不同的階段我第一次發(fā)展相對論的想法是17年前，說不出這個想法是從哪里來的。但是我確實包含在運動物體的光學特性問題中。光通過以太傳播，地球在以太中運動。也就是說以太在地球上運動。我試圖在物理文獻中找到以太網(wǎng)流的明顯實驗證據(jù)，但沒有成功。之后，我想直接證明以太相對于地球運動，或者證明地球運動。第一次想到這個問題的時候，我沒有懷疑以太網(wǎng)的存在，也沒有懷疑地球通過以太網(wǎng)運行。”因此，他構(gòu)思了使用兩個熱電偶的實驗。也就是說，設置一個反射鏡，使來自單個光源的光在兩個不同的方向反射，一條光線平行于地球移動的方向，另一條光線相反地移動。想象兩個反射光束之間的能量差，可以用兩個熱電偶

6、測量產(chǎn)生的熱量差。這個實驗的想法與邁克爾遜實驗很相似，但他沒有得到結(jié)果。愛因斯坦第一次想到這個問題的時候是學生時代，他已經(jīng)知道邁克爾遜實驗的驚人結(jié)果，如果相信邁克爾遜的零結(jié)果的話，他很快就斷定對地球相對以太網(wǎng)運動的想法是錯誤的。他說：“這是把我引向特殊相對論的第一個方法。從那時起，我開始相信地球圍繞太陽轉(zhuǎn)，但地球的運動不能被任何光學實驗探測到?！睈垡蛩固褂袡C會閱讀洛倫茲在1895年發(fā)表的論文，討論并結(jié)束了u/c (u是移動物體的速度，c是光速)的高項。愛因斯坦接著想講授皮索實驗，假設洛倫茲電子方程在真空參考框架中有效，在運動物體的參考框架中有效。那時愛因斯坦堅信麥克斯韋-洛侖茲的電動力學方程是

7、正確的。然后，由于這種議題在移動物體的基準體系中有效的假設，產(chǎn)生了光速不變的概念。但這與經(jīng)典力學的速度相加原理相反。為什么這兩個概念徐璐矛盾。愛因斯坦花了將近一年的時間修改洛倫茲理論來解釋它。偶然的機會。他在一個朋友的幫助下解決了這個問題。愛因斯坦去找他談這個難題的各個方面，突然愛因斯坦找到了解決所有困難的方法。我花了5周的時間完成了狹義相對論.愛因斯坦的理論否定了以太網(wǎng)的概念，明確了電磁場是分開的，物質(zhì)存在的特殊形式，深入分析了空間、時間的概念，建立了新的時空關系。1905年，他的論文被世界公認為第一篇關于相對論的論文，他是第一位真正的相對論物理學家。四、狹義相對論的反對者長期以來，狹義相對

8、論專家一直使公眾不能理解狹義相對論；公眾必須把它視為偉大的真理。這是對大眾智慧的蔑視和褻瀆。狹義相對論成為現(xiàn)代科學發(fā)展的障礙。從對微觀世界的認識混亂到宇宙學的混亂，禍根是特殊相對性論。特殊相對論和隨之而來的相對主義實證論的負面影響滲透到了社會生活的方方面面。當今社會，封建迷信活動和邪教過于猖獗，與狹義相對論密切相關。今天流行的一些異端理論大部分來自特殊相對論及其衍生產(chǎn)品“第四度空間”、“時間隧道”、“大爆炸宇宙”、“黑洞”等偽理論。例如霍金說，牛頓和愛因斯坦可以玩同桌游戲，科幻電影中漂亮的姑娘通過時間隧道與歷史皇帝談論愛情等，是鬼神理論的代表。毫不夸張地說狹義相對論是他們的理論總支持者。狹義相

9、對論無疑是現(xiàn)代科學，尤其是基礎理論發(fā)展的嚴重障礙。擁護和反對狹義相對論的斗爭不僅是學術(shù)上的爭論，也是科學史上僅有一次的混亂，是觀念主義和唯物論的斗爭。五、學者對狹義相對論的命運、狹義相對論的討論(1)拋棄狹義相對論是歷史的必然?！扒逅闶菬o法阻止的。最終流向東方。著名的理論物理學家韋斯萊博士說：“相對論的時代已經(jīng)結(jié)束了。”科學界面臨著任何勢力都無法阻擋的空前革命。科學要發(fā)展，學問要交流，批判是必須的。沒有學術(shù)爭論或?qū)W術(shù)批評，科學發(fā)展將停滯不前。此外，我們面前有邏輯錯誤、錯誤多的特殊相對論。科學總是從審查、拋棄錯誤的理論、拋棄舊的學說或舊的理論發(fā)展而來。特殊相對論的荒謬概念，如果不清算錯誤的理論，

10、現(xiàn)代迷信活動和偽科學就無法消失。一句話，特殊相對論不是批判性的，沒有科學發(fā)展的障礙，精神文明發(fā)展的阻力總是存在的。批判特殊相對論、正本清源，是科學持續(xù)發(fā)展、人類文明進步的需要。它關乎世界科學的未來和人類自身的命運。作弊的基本理論實際上是投資最少、消費最少、受益最大、影響最大的明智措施。普及基礎科學知識，提高全民素質(zhì)，推動知識經(jīng)濟的發(fā)展，是當代功勛事業(yè)，其實際和歷史意義是不可估量的。創(chuàng)新是民族進步的靈魂。中國學者有責任在這次科學革命中制定通過科學和教育振興國家的戰(zhàn)略，占據(jù)基礎科學的高點，將祖國列入世界先進科學技術(shù)國家的行列，做出前人沒有做出的歷史性貢獻。解放思想，追求實用主義，開展對特殊相對論的

11、批評，實際是科教興國的必要和緊迫。(2)特殊相對性論的顛覆已經(jīng)具備了以下條件：通過唯物主義、實事求是、科學發(fā)展概念的教育，既認識到特殊相對論的錯誤和危險，又產(chǎn)生了一批挑戰(zhàn)特殊相對論的科學家。黨和國家的百花齊放、百家爭鳴的方針、改革開放的政策為挑戰(zhàn)特殊相對性論創(chuàng)造了較好的社會環(huán)境。研究表明，相對論專家只能用“不能解釋”牛頓的時間觀，用相對論“可以解釋”的現(xiàn)象，沒有“悖論”的情況下，可以用牛頓的時間觀來解釋。網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展為學術(shù)思想的普及奠定了廣闊的舞臺。(3)推翻狹義相對論還需要相當長的時間。因為100年的宣傳，狹義相對論在有生之年產(chǎn)生了比較深的影響。以特殊相對論的宣傳為職業(yè)的狹義相對論支持者也

12、具有學問的支配力。大多數(shù)人不理解狹義相對論，不在乎。因此，推翻狹義相對論還需要一定的時間，還要做出犧牲。摘要狹義相對論成立后，對物理學起了很大的推動作用。并且深入到量子力學的范圍，成為研究高速粒子不可缺少的理論，取得了豐碩的成果。但是成功的背后還存在兩個尚未解決的原則問題。首先是慣性系帶來的困難。拋棄絕對時空后，慣性系成為無法定義的概念。慣性系可以說是慣性定律確立的基準系。慣性定律的本質(zhì)是保持不被外力移動的物體靜止或勻速直線運動的狀態(tài)。但“不受外力作用”是什么意思呢？沒有外力只是意味著一個物體可以在慣性系內(nèi)停止或以一定的速度直線移動。如果這樣慣性系的定義陷入邏輯周期，那么這種定義是無用的。我們

13、總能找到非常近似的慣性系，但宇宙中并不存在真正的慣性系。整個理論就像建在沙灘上一樣。二是萬有引力帶來的困難。萬有引力定律絕對與時空緊密相連，必須加以修正，但任何試圖通過洛倫茲變換改變情況的嘗試都失敗了，萬有引力不能編入特殊相對論的框架。當時在物理界只發(fā)現(xiàn)了重力和電磁力兩種力量，其中一種突出引起了麻煩，當然情況不會令人滿意。愛因斯坦在短短幾周內(nèi)就確立了狹義相對論，但為了解決這兩個難題，建立廣義相對論花了整整10年的時間。愛因斯坦為了解決第一個問題，干脆消除了相成界的理論特位，將相對論擴大到了鄭智薰慣性系。所以第一個問題轉(zhuǎn)化為鄭智薰慣性系統(tǒng)的時空結(jié)構(gòu)問題。非慣性系遇到的第一個攔網(wǎng)是慣性力。深入研究慣性力后，提出了著名的等因素，發(fā)現(xiàn)參考系統(tǒng)問題有可能與重力問題一起解決。經(jīng)過幾次周折，愛因斯坦終于建立了完整的廣義相對論。一般相對論震驚了所有物理學家，重力比想象的要復雜得多。到目前為止，愛因斯坦的場方程也必須提出幾個渡邊杏的確實解法。那種美麗的數(shù)學形式至今使物理學家們大吃一驚。一般相對論取得了巨大成就，哥本哈根學派創(chuàng)立和發(fā)展的量子力學也取得了重大突破。但是物理學家很快發(fā)現(xiàn)，兩種主要理論不能相容，至少一種需要修改。愛因斯坦和哥本哈根的著名辯論。到目前為止，爭論不斷，但越來越多的物理學家更傾向于量子