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關于阿爾伯特愛因斯坦發明什么

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  阿爾伯特·愛因斯坦是世界十大杰出物理學家之一,以下是學習啦小編整理的關于阿爾伯特愛因斯坦發明什么,希望能幫到大家。

  一、阿爾伯特·愛因斯坦簡介

  阿爾伯特·愛因斯坦(1879.3.14-1955.4.18)猶太裔物理學家。他于1879年出生于德國烏爾姆市的一個猶太人家庭(父母均為猶太人),1900年畢業于蘇黎世聯邦理工學院,入瑞士國籍。1905年,獲蘇黎世大學哲學博士學位,愛因斯坦提出光子假設,成功解釋了光電效應,因此獲得1921年諾貝爾物理獎,創立狹義相對論。1915年創立廣義相對論。

  愛因斯坦為核能開發奠定了理論基礎,開創了現代科學技術新紀元,被公認為是繼伽利略、牛頓以來最偉大的物理學家。1999年12月26日,愛因斯坦被美國《時代周刊》評選為“世紀偉人”。

  二、主要發明

  相對論

  狹義相對論的創立:

  早在16歲時,愛因斯坦就從書本上了解到光是以很快速度前進的電磁波,與此相聯系,他非常想探討與光波有關的所謂以太的問題。以太這個名詞源于希臘,用以代表組成天上物體的基本元素。17世紀的笛卡爾和其后的克里斯蒂安·惠更斯首創并發展了以太學說,認為以太就是光波傳播的媒介,它充滿了包括真空在內的全部空間,并能滲透到物質中。與以太說不同,牛頓提出了光的微粒說。牛頓認為,發光體發射出的是以直線運動的微粒粒子流,粒子流沖擊視網膜就引起視覺。18世紀牛頓的微粒說占了上風,19世紀,卻是波動說占了絕對優勢。以太的學說也大大發展:波的傳播需要媒質,光在真空中傳播的媒質就是以太,也叫光以太。與此同時,電磁學得到了蓬勃發展,經過麥克斯韋、赫茲等人的努力,形成了成熟的電磁現象的動力學理論——電動力學,并從理論與實踐上證明光就是一定頻率范圍內的電磁波,從而統一了光的波動理論與電磁理論。以太不僅是光波的載體,也成了電磁場的載體。直到19世紀末,人們企圖尋找以太,然而從未在實驗中發現以太,相反,邁克耳遜莫雷實驗卻發現以太不太可能存在。

  電磁學的發展最初也是納入牛頓力學的框架,但在解釋運動物體的電磁過程時卻發現,與牛頓力學所遵從的相對性原理不一致。按照麥克斯韋理論,真空中電磁波的速度,也就是光的速度是一個恒量;然而按照牛頓力學的速度加法原理,不同慣性系的光速不同。例如,兩輛汽車,一輛向你駛近,一輛駛離。你看到前一輛車的燈光向你靠近,后一輛車的燈光遠離。根據伽利略理論,向你駛來的車將發出速度大于c(真空光速3.0x10^8m/s)的光,即前車的光的速度=光速+車速;而駛離車的光速小于c,即后車光的速度=光速-車速。但按照這兩種光的速度相同,因為在麥克斯韋的理論中,車的速度有無并不影響光的傳播,說白了不管車子怎樣,光速等于c。麥克斯韋與伽利略關于速度的說法明顯相悖!

  愛因斯坦似乎就是那個將構建嶄新的物理學大廈的人。愛因斯坦認真研究了麥克斯韋電磁理論,特別是經過赫茲和洛倫茲發展和闡述的電動力學。愛因斯坦堅信電磁理論是完全正確的,但是有一個問題使他不安,這就是絕對參照系以太的存在。他閱讀了許多著作發現,所有人試圖證明以太存在的試驗都是失敗的。經過研究愛因斯坦發現,除了作為絕對參照系和電磁場的荷載物外,以太在洛倫茲理論中已經沒有實際意義。

  愛因斯坦喜歡閱讀哲學著作,并從哲學中吸收思想營養,他相信世界的統一性和邏輯的一致性。在“奧林匹亞科學院”時期大衛·休謨(David Hume)對因果律的普遍有效性產生的懷疑,對愛因斯坦產生了影響。相對性原理已經在力學中被廣泛證明,卻在電動力學中卻無法成立,對于物理學這兩個理論體系在邏輯上的不一致,愛因斯坦提出了懷疑。他認為,相對論原理應該普遍成立,因此電磁理論對于各個慣性系應該具有同樣的形式,但在這里出現了光速的問題。光速是不變的量還是可變的量,成為相對性原理是否普遍成立的首要問題。當時的物理學家一般都相信以太,也就是相信存在著絕對參照系,這是受到牛頓的絕對空間概念的影響。19世紀末,馬赫在所著的《發展中的力學》中,批判了牛頓的絕對時空觀,這給愛因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天,愛因斯坦與一個朋友貝索討論這個已探索了十年的問題,貝索按照馬赫主義的觀點闡述了自己的看法,兩人討論了很久。突然,愛因斯坦領悟到了什么,回到家經過反復思考,終于想明白了問題。第二天,他又來到貝索家,說:謝謝你,我的問題解決了。原來愛因斯坦想清楚了一件事:時間沒有絕對的定義,時間與光信號的速度有一種不可分割的聯系。他找到了開鎖的鑰匙,經過五個星期的努力工作,愛因斯坦把狹義相對論呈現在人們面前。

  1905年6月30日,德國《物理學年鑒》接受了愛因斯坦的論文《論動體的電動力學》,在同年9月的該刊上發表。這篇論文是關于狹義相對論的第一篇文章,它包含了狹義相對論的基本思想和基本內容。狹義相對論所根據的是兩條原理:相對性原理和光速不變原理。愛因斯坦解決問題的出發點,是他堅信相對性原理。伽利略最早闡明過相對性原理的思想,但他沒有對時間和空間給出過明確的定義。牛頓建立力學體系時也講了相對性思想,但又定義了絕對空間、絕對時間和絕對運動,在這個問題上他是矛盾的。而愛因斯坦大大發展了相對性原理,在他看來,根本不存在絕對靜止的空間,同樣不存在絕對同一的時間,所有時間和空間都是和運動的物體聯系在一起的。對于任何一個參照系和坐標系,都只有屬于這個參照系和坐標系的空間和時間。

  對于一切慣性系,運用該參照系的空間和時間所表達的物理規律,它們的形式都是相同的,這就是相對性原理,嚴格地說是狹義的相對性原理。在這篇文章中,愛因斯坦沒有討論將光速不變作為基本原理的根據,他提出光速不變是一個大膽的假設,是從電磁理論和相對性原理的要求而提出來的。這篇文章是愛因斯坦多年來思考以太與電動力學問題的結果,他從同時的相對性這一點作為突破口,建立了全新的時間和空間理論,并在新的時空理論基礎上給動體的電動力學以完整的形式,以太不再是必要的,以太漂流是不存在的。

  什么是同時性的相對性?不同地方的兩個事件我們何以知道它是同時發生的呢?一般來說,我們會通過信號來確認。為了得知異地事件的同時性我們就得知道信號的傳遞速度,但如何測出這一速度呢?我們必須測出兩地的空間距離以及信號傳遞所需的時間,空間距離的測量很簡單,麻煩在于測量時間,我們必須假定兩地各有一只已經對好了的鐘,從兩個鐘的讀數可以知道信號傳播的時間。但我們如何知道異地的鐘對好了呢?答案是還需要一種信號。這個信號能否將鐘對好?如果按照先前的思路,它又需要一種新信號,這樣無窮后退,異地的同時性實際上無法確認。不過有一點是明確的,同時性必與一種信號相聯系,否則我們說這兩件事同時發生是無意義的。

  光信號可能是用來對時鐘最合適的信號,但光速非無限大,這樣就產生一個新奇的結論,對于靜止的觀察者同時的兩件事,對于運動的觀察者就不是同時的。我們設想一個高速運行的列車,它的速度接近光速。列車通過站臺時,甲站在站臺上,有兩道閃電在甲眼前閃過,一道在火車前端,一道在后端,并在火車兩端及平臺的相應部位留下痕跡,通過測量,甲與列車兩端的間距相等,得出的結論是,甲是同時看到兩道閃電的。因此對甲來說,收到的兩個光信號在同一時間間隔內傳播同樣的距離,并同時到達他所在位置,這兩起事件必然在同一時間發生,它們是同時的。但對于在列車內部正中央的乙,情況則不同,因為乙與高速運行的列車一同運動,因此他會先截取向著他傳播的前端信號,然后收到從后端傳來的光信號。對乙來說,這兩起事件是不同時的。也就是說,同時性不是絕對的,而取決于觀察者的運動狀態。這一結論否定了牛頓力學中引以為基礎的絕對時間和絕對空間框架。

  相對論認為,光速在所有慣性參考系中不變,它是物體運動的最大速度。由于相對論效應,運動物體的長度會變短,運動物體的時間膨脹。但由于日常生活中所遇到的問題,運動速度都是很低的(與光速相比),看不出相對論效應。

  愛因斯坦在時空觀的徹底變革的基礎上建立了相對論力學,指出質量隨著速度的增加而增加,當速度接近光速時,質量趨于無窮大。他并且給出了著名的質能關系式:E=mc^2,質能關系式對后來發展的原子能事業起到了指導作用。

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