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霍金爱因斯坦伽利略之间的神秘暗示,下

来源:耳硬化症状 时间:2018-3-17

年3月14日,斯蒂芬·威廉·霍金逝世,享年76。霍金在伽利略去世时出生,在爱因斯坦出生时去世;他,重归宇宙。一路走好!

霍金的生日是伽利略的祭日,霍金的祭日是爱因斯坦的生日。年1月08日,伽利略·伽利雷逝世。年1月08日,斯蒂芬·威廉·霍金出生。年3月14日,阿尔伯特·爱因斯坦出生,享年76。

这中间究竟有什么神秘关系?究竟有什么神秘暗示?

年1月8日伽利略·伽利去世

年1月8日霍金出生

年3月14日,爱因斯坦出生,享年76

年3月14日,霍金逝世,享年76。

01

史蒂芬·霍金(被誉为爱因斯坦后最杰出理论物理学家)

人物简介:

史蒂芬·威廉·霍金(StephenWilliamHawking),年1月8日出生于英国牛津,英国剑桥大学应用数学与理论物理学系物理学家,著名物理学家、宇宙学家、数学家。霍金毕业于牛津大学、剑桥大学,年至年任卢卡斯数学教授,后为荣誉卢卡斯数学教授(牛顿曾任此职,是人类历史上最伟大的教授职位)。霍金是继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家和当代最伟大的科学家,人类历史上最伟大的人物之一,被誉为“宇宙之王”。他的代表作品有《时间简史》、《果壳中的宇宙》、《大设计》等[2]。年7月20日,史蒂芬?霍金启动了人类历史上规模最大的外星智慧生命的搜索行动。年1月,史蒂芬·威廉·霍金获得卢德奖。年3月14日,史蒂芬·威廉·霍金去世,享年76岁。

霍金为什么伟大?

霍金21岁时患上肌肉萎缩性侧索硬化症,全身瘫痪,不能言语,手部只有三根手指可以活动。55年来他一直生活在死亡边缘,当他得知自己身患绝症后仍然抓紧完成了自己在剑桥大学的博士学业,并且顽强地活了下来,结婚生子,从事科学研究,直至成为剑桥大学的教授和名满世界的科学家。他在逐渐丧失行动能力的一生中,思想扩展到了整个宇宙,他被人们认为是继爱因斯坦之后人类最杰出的理论物理学家和宇宙学家,他坐在轮椅上的形象已经成为剑桥大学和物理学的一张名片。

研究领域贡献:

在引力与黑洞领域,主要贡献有两个:奇点定律()与霍金辐射()。其证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理,提出了黑洞蒸发现象和无边界的霍金宇宙模型。在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。

奇点定理:他和彭罗斯一起开创性地运用拓扑学的方法,证明广义相对论方程导致奇点解,间接地证明了大爆炸奇点的存在。

霍金辐射:运用弯曲时空背景下的量子场论方法,证明黑洞像热力学黑体一样对外辐射。这是广义相对论和量子力学相结合的第一个典范,具有特殊的重要性。

科普贡献:

霍金的代表作《时间简史》(),探索着宇宙的起源,凭借丰富的想象,精妙的构思,字字珠玑,阐释宇宙未来之变,神奇而美妙。这本书至今累计发行量已达万册,被译成近40种语言。

《果壳中的宇宙》是霍金继《时间简史》后最重要的著作。霍金在书中,再次把我们带到理论物理的最前沿,用通俗的语言解释宇宙的原理。这本书和《时间简史》一起,成为全世界最畅销的科普著作之列,影响力可见一斑。

个人信仰:

世界上并不存在神,自己是无神论者,宗教相信奇迹,但是奇迹不能和科学并存。

精彩语录:

1.当你面临着夭折的可能性,你就会意识到生命是宝贵的,你有大量的事情要做。

2.是先有鸡还是先有蛋?

3.宇宙有开端吗?如果有的话在此之前发生过什么?

4.宇宙从何处来又往何处去

5.活着就有希望。

6.时间有没有尽头。

7.科学家和娼妓都是做他们喜欢的事赚钱。

8.一个人如果身体有了残疾,绝不能让心灵也有残疾。

9.生活是不公平的,不管你的境遇如何,你只能全力以赴。

10.我的手指还能活动,我的大脑还能思考,我有终身追求的理想,有我爱和爱我的亲人和朋友,对了我还有一颗感恩的心……在一次新闻发布会上,一位女记者提出一个苛刻的问题。但霍金还是以恬静的微笑这样回答。霍金不仅以他的成就征服了科学界,也以他顽强搏斗的精神征服了世界。

11.虽然我行动不便,说话需要机器的帮助,但是我的思想是自由的。

12.我们一世为人被教导很多常识,但常识往往只是偏见的代名词。

02

阿尔伯特·爱因斯坦(现代物理学的开山鼻祖、世纪伟人)

人物简介:

阿尔伯特·爱因斯坦AlbertEinstein(АльбертЕйнштейн),出生在德国的一个犹太人家庭。世界十大杰出物理学家之一,现代物理学的开山鼻祖、集大成者和奠基人,同时也是一位著名的思想家和哲学家。爱因斯坦年毕业于苏黎世联邦理工学院,入瑞士国籍(原德国人)。年获苏黎世大学哲学博士学位。曾在伯尔尼专利局任职,在苏黎世工业大学、布拉格德意志担任大学教授。年返德国,任柏林威廉皇帝物理研究所所长和柏林洪堡大学教授,并当选为普鲁士皇家科学院院士。年爱因斯坦在英国期间,被格拉斯哥大学授予荣誉法学博士学位(LL.D)。因受纳粹政权迫害,迁居美国,任普林斯顿高级研究所(InstituteforAdvancedStudy)教授。从事理论物理研究,年入美国国籍。

主要成就:

狭义相对论的创立

早在16岁时,爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波,他产生了一个想法,如果一个人以光的速度运动,他将看到一幅什么样的世界景象呢?他将看不到前进的光,只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场。这种事可能发生吗?

与此相联系,他非常想探讨与光波有关的所谓以太的问题。以太这个名词源于希腊,用以代表组成天上物体的基本元素。17世纪的笛卡尔和其后的克里斯蒂安·惠更斯首创并发展了以太学说,认为以太就是光波传播的媒介,它充满了包括真空[真空]在内的全部空间,并能渗透到物质中。与以太说不同,牛顿提出了光的微粒说。牛顿认为,发光体发射出的是以直线运动的微粒粒子流,粒子流冲击视网膜就引起视觉。18世纪牛顿的微粒说占了上风,19世纪,却是波动说占了绝对优势。以太的学说也大大发展:波的传播需要媒质,光在真空中传播的媒质就是以太,也叫光以太。与此同时,电磁学得到了蓬勃发展,经过麦克斯韦、赫兹等人的努力,形成了成熟的电磁现象的动力学理论——电动力学,并从理论与实践上证明光就是一定频率范围内的电磁波,从而统一了光的波动理论与电磁理论。以太不仅是光波的载体,也成了电磁场的载体。直到19世纪末,人们企图寻找以太,然而从未在实验中发现以太,相反,迈克耳逊莫雷实验却发现以太不太可能存在。

电磁学的发展最初也是纳入牛顿力学的框架,但在解释运动物体的电磁过程时却发现,与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。按照麦克斯韦理论,真空中电磁波的速度,也就是光的速度是一个恒量;然而按照牛顿力学的速度加法原理,不同惯性系的光速不同。例如,两辆汽车,一辆向你驶近,一辆驶离。你看到前一辆车的灯光向你靠近,后一辆车的灯光远离。根据伽利略理论,向你驶来的车将发出速度大于C(真空光速3.0x10^8m/s)的光,即前车的光的速度=光速+车速;而驶离车的光速小于C,即后车光的速度=光速-车速。但按照这两种光的速度相同,因为在麦克斯韦的理论中,车的速度有无并不影响光的传播,说白了不管车子怎样,光速等于C。麦克斯韦与伽利略关于速度的说法明显相悖。我们如何解决这一分歧呢?

爱因斯坦似乎就是那个将构建崭新的物理学大厦的人。爱因斯坦认真研究了麦克斯韦电磁理论,特别是经过赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的,但是有一个问题使他不安,这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现,所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究爱因斯坦发现,除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外,以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。于是他想到:以太绝对参照系是必要的吗?电磁场一定要有荷载物吗?这时他开始怀疑以太存在的必要。

爱因斯坦喜欢阅读哲学著作,并从哲学中吸收思想营养,他相信世界的统一性和逻辑的一致性。相对性原理已经在力学中被广泛证明,却在电动力学中却无法成立,对于物理学这两个理论体系在逻辑上的不一致,爱因斯坦提出了怀疑。他认为,相对论原理应该普遍成立,因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的形式,但在这里出现了光速的问题。光速是不变的量还是可变的量,成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。当时的物理学家一般都相信以太,也就是相信存在着绝对参照系,这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。19世纪末,马赫在所著的《发展中的力学》中,批判了牛顿的绝对时空观,这给爱因斯坦留下了深刻的印象。年5月的一天,爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题,贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法,两人讨论了很久。突然,爱因斯坦领悟到了什么,回到家经过反复思考,终于想明白了问题。第二天,他又来到贝索家,说:谢谢你,我的问题解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事:时间没有绝对的定义,时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙,经过五个星期的努力工作,爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。

年6月30日,德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》,在同年9月的该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章,它包含了狭义相对论的基本思想和基本内容。狭义相对论所根据的是两条原理:相对性原理和光速不变原理。爱因斯坦解决问题的出发点,是他坚信相对性原理。伽利略最早阐明过相对性原理的思想,但他没有对时间和空间给出过明确的定义。牛顿建立力学体系时也讲了相对性思想,但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动,在这个问题上他是矛盾的。而爱因斯坦大大发展了相对性原理,在他看来,根本不存在绝对静止的空间,同样不存在绝对同一的时间,所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。对于任何一个参照系和坐标系,都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。对于一切惯性系,运用该参照系的空间和时间所表达的物理规律,它们的形式都是相同的,这就是相对性原理,严格地说是狭义的相对性原理。在这篇文章中,爱因斯坦没有讨论将光速不变作为基本原理的根据,他提出光速不变是一个大胆的假设,是从电磁理论和相对性原理的要求而提出来的。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的结果,他从同时的相对性这一点作为突破口,建立了全新的时间和空间理论,并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式,以太不再是必要的,以太漂流是不存在的。

什么是同时性的相对性?不同地方的两个事件我们何以知道它是同时发生的呢?一般来说,我们会通过信号来确认。为了得知异地事件的同时性我们就得知道信号的传递速度,但如何测出这一速度呢?我们必须测出两地的空间距离以及信号传递所需的时间,空间距离的测量很简单,麻烦在于测量时间,我们必须假定两地各有一只已经对好了的钟,从两个钟的读数可以知道信号传播的时间。但我们如何知道异地的钟对好了呢?答案是还需要一种信号。这个信号能否将钟对好?如果按照先前的思路,它又需要一种新信号,这样无穷后退,异地的同时性实际上无法确认。不过有一点是明确的,同时性必与一种信号相联系,否则我们说这两件事同时发生是无意义的。

光信号可能是用来对时钟最合适的信号,但光速非无限大,这样就产生一个新奇的结论,对于静止的观察者同时的两件事,对于运动的观察者就不是同时的。我们设想一个高速运行的列车,它的速度接近光速。列车通过站台时,甲站在站台上,有两道闪电在甲眼前闪过,一道在火车前端,一道在后端,并在火车两端及平台的相应部位留下痕迹,通过测量,甲与列车两端的间距相等,得出的结论是,甲是同时看到两道闪电的。因此对甲来说,收到的两个光信号在同一时间间隔内传播同样的距离,并同时到达他所在位置,这两起事件必然在同一时间发生,它们是同时的。但对于在列车内部正中央的乙,情况则不同,因为乙与高速运行的列车一同运动,因此他会先截取向着他传播的前端信号,然后收到从后端传来的光信号。对乙来说,这两起事件是不同时的。也就是说,同时性不是绝对的,而取决于观察者的运动状态。这一结论否定了牛顿力学中引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。

相对论认为,光速在所有惯性参考系中不变,它是物体运动的最大速度。由于相对论效应,运动物体的长度会变短,运动物体的时间膨胀。但由于日常生活中所遇到的问题,运动速度都是很低的(与光速相比),看不出相对论效应。

爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学,指出质量随着速度的增加而增加,当速度接近光速时,质量趋于无穷大。他并且给出了著名的质能关系式:E=mc^2,质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。

广义相对论的建立

年,爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后,并没有立即引起很大的反响。但是德国物理学的权威人士普朗克注意到了他的文章,认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美,正是由于普朗克的推动,相对论很快成为人们研究和讨论的课题,爱因斯坦也受到了学术界的注意。

年,爱因斯坦听从友人的建议,提交了那篇著名的论文申请联邦工业大学的编外讲师职位,但得到的答复是论文无法理解。虽然在德国物理学界爱因斯坦已经很有名气,但在瑞士,他却得不到一个大学的教职,许多有名望的人开始为他鸣不平,年,爱因斯坦终于得到了编外讲师的职位,并在第二年当上了副教授。年,爱因斯坦当上了教授,年,应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。

在此期间,爱因斯坦在考虑将已经建立的相对论推广,对于他来说,有两个问题使他不安。第一个是引力问题,狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的物理规律是正确的,但是它不能解释引力问题。牛顿的引力理论是超距的,两个物体之间的引力作用在瞬间传递,即以无穷大的速度传递,这与相对论依据的场的观点和极限的光速冲突。第二个是非惯性系问题,狭义相对论与以前的物理学规律一样,都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的惯性系。从逻辑上说,一切自然规律不应该局限于惯性系,必须考虑非惯性系。狭义相对论很难解释所谓的双生子佯谬,该佯谬说的是,有一对孪生兄弟,哥在宇宙飞船上以接近光速的速度做宇宙航行,根据相对论效应,高速运动的时钟变慢,等哥哥回来,弟弟已经变得很老了,因为地球上已经经历了几十年。而按照相对性原理,飞船相对于地球高速运动,地球相对于飞船也高速运动,弟弟看哥哥变年轻了,哥哥看弟弟也应该年轻了。这个问题简直没法回答。实际上,狭义相对论只处理匀速直线运动,而哥哥要回来必须经过一个变速运动过程,这是相对论无法处理的。正在人们忙于理解相对狭义相对论时,爱因斯坦正在接受完成广义相对论。

年,爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》,在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理,此后,爱因斯坦关于等效原理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据,提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。爱因斯坦并且提出了封闭箱的说法:在一封闭箱中的观察者,不管用什么方法也无法确定他究竟是静止于一个引力场中,还是处在没有引力场却在作加速运动的空间中,这是解释等效原理最常用的说法,而惯性质量与引力质量相等是等效原理一个自然的推论。

年11月,爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交了四篇论文,在这四篇论文中,他提出了新的看法,证明了水星近日点的进动,并给出了正确的引力场方程。至此,广义相对论的基本问题都解决了,广义相对论诞生了。年,爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》,在这篇文章中,爱因斯坦首先将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论,将只对于惯性系物理规律同样成立的原理称为狭义相对性原理,并进一步表述了广义相对性原理:物理学的定律必须对于无论哪种方式运动着的参照系都成立。

爱因斯坦的广义相对论认为,由于有物质的存在,空间和时间会发生弯曲,而引力场实际上是一个弯曲的时空。爱因斯坦用太阳引力使空间弯曲的理论,很好地解释了水星近日点进动中一直无法解释的43秒。广义相对论的第二大预言是引力红移,即在强引力场中光谱向红端移动,20年代,天文学家在天文观测中证实了这一点。广义相对论的第三大预言是引力场使光线偏转,。最靠近地球的大引力场是太阳引力场,爱因斯坦预言,遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生一点七秒的偏转。年,在英国天文学家爱丁顿的鼓动下,英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食,经过认真的研究得出最后的结论是:星光在太阳附近的确发生了一点七秒的偏转。英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测报告,确认广义相对论的结论是正确的。会上,著名物理学家、皇家学会会长汤姆孙说:“这是自从牛顿时代以来所取得的关于万有引力理论的最重大的成果”,“爱因斯坦的相对论是人类思想最伟大的成果之一”。爱因斯坦成了新闻人物,他在年写了一本通俗介绍相对论的书《狭义与广义相对论浅说》,到年已经再版了40次,还被译成了十几种文字,广为流传。

人物名言:

1、Imaginationismoreimportantthanknowledge.

想象力比知识更重要。

2、LogicwillgetyoufromAtoB.Imaginationwilltakeyoueverywhere.

逻辑会把你从A带到B,想象力能带你去任何地方。

3、Joyinlookingand







































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