量子力学和狭义相对论

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量子力学和狭义相对论范文第1篇

1、相对论是20世纪杰出的物理学家阿尔伯特·爱因斯坦提出的。相对论是关于时空和引力的理论，依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。

2、相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化，它们共同奠定了现代物理学的基础。相对论极大地改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。不过近年来，人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学，即“非经典的=量子的”。在这个意义下，相对论仍然是一种经典的理论。

3、狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，都是对洛伦兹变换协变的，牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。广义相对论又在广义协变的基础上，通过等效原理，建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系，得到了所有物理规律的广义协变形式，并建立了广义协变的引力理论，而牛顿引力理论只是它的一级近似。

4、这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系的问题，从逻辑上得到了合理的安排。相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念，给出了科学而系统的时空观和物质观，从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。

（来源：文章屋网 ）

量子力学和狭义相对论范文第2篇

天体物理学属于应用物理学的范畴，是研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。由于天体物理学是一门很广泛的学问，天文物理学家通常应用很多不同学术领域的知识，包括力学、电磁学、统计力学、量子力学、相对论、粒子物理学等。

本书作者Leonard S Kisslinger是美国卡内基梅隆大学教授，他意在使任何学科的学生对于近几十年天体物理学取得的那些令人兴奋和感到神秘的发展有一些了解。本书解释了宇宙从早期到现在的演化过程，运用通俗易懂的讲述方式使任何一个拥有高等数学基础的大学生都能够理解。

全书由10章组成：1.天体物理学的物理概念：速度、加速度、动量和能量的基本概念，温度（作为一种能量形式），力和牛顿运动学定律；2.力和粒子：基本粒子的标准模型，原子、原子核、重子等；3.哈勃定律―宇宙膨胀：首先定义和讨论了光的多普勒频移和红移，然后从星系中光的多普勒频移的测量回顾了哈勃定律，最后讨论了宇宙的膨胀；4.恒星、星系等：地球怎样绕着太阳旋转，太阳（作为一个熔炉）的特性，大质量恒星由于引力坍塌导致脉冲星和黑洞形成的过程；5.中微子振荡、对称性和脉冲星冲击：称为中微子振荡的中微子相互转化的三种标准模型的重要属性，怎样利用中微子振荡来测量宇称性、电荷共轭和时间演化对称性，通过中微子发射来解释脉冲星冲击的可能原因；6.爱因斯坦狭义和广义相对论：狭义相对论中的重要假设，以及由此产生的长度收缩和时间膨胀，由洛伦兹变换得到的附加速度的爱因斯坦方程与假设的相一致性，利用相对动量和张量简单讨论了广义相对论；7.从广义相对论得到的宇宙的半径和温度：宇宙的弗里德曼方程、宇宙膨胀的引力辐射和重力波，以及引力量子场理论；8.宇宙微波背景辐射：宇宙微波背景辐射相关的一些概念，重点是温度和时间的相关性；9.电弱相变（Electroweak phase Transition）：定义了量子力学的相变和潜伏热，重点讨论了电弱理论和电弱相变，电弱相变和其产生的重力波间磁场的建立过程；10.量子色动力学相变：量子色动力学相变和银河系和星系团之间磁场的关系，由于相对论性的重离子碰撞量子色动力的产生。

本书的目的是使大学生理解描述宇宙演化的基本物理概念，并基于此讲述早期到现在宇宙演化背后的天文物理学理论。本书不要求学生有太深的数学基础，适用于所有对科学尤其是天文科学感兴趣的大学生，同时也适合于对这些话题感兴趣的读者。

量子力学和狭义相对论范文第3篇

关键词：电磁场理论；思想问题；非智力因素

联合国教科文组织把2005年定为第一个世界物理年，对从事与物理有关的工作者而言，这无疑是一件令人振奋的事。作为一名中学物理教师，面对学生普遍厌烦物理的现状，不由我不去更深地思考。

远古时代，人们在繁重的生产劳动中逐渐发明了杠杆、螺旋、滑轮、斜面等简单机械，诞生了力学知识的萌芽。作为革命标志的就是狭义相对论、广义相对论和量子理论。相对论和量子力学的诞生，使雷达技术、自动化技术、原子能的利用、激光技术、航空航天技术等相继出现，核能得到开发和利用，电脑得到普遍的应用，带来了第三、第四次科学技术革命。也许正是由于物理学的巨大的社会经济效益，才会有“物理年”的诞生。

仅仅认识到这一步，其实还远远不够，物理学的发展史更是一部前人艰辛的劳动史和教育史。几乎每一条规律、定理的发现，每一套理论的建立都凝聚了大量科学家集体的心血和智慧，正是他们的协作精神和对科学的无限热爱精神推动了物理学一步步朝着更高层次、更完美的境界发展着。

1687年，牛顿《自然哲学的数学原理》一书的发表完成了物理学史上的第一次大综合，标志了经典力学体系的初步建立，这是牛顿创造性研究的结晶，同时也是天文学、数学和力学历史发展的产物。牛顿曾称自己站在巨人肩膀上，应该说这并不夸张。但站在巨人肩膀上的人太多了，为什么是牛顿完成了这一大业，而不是别人呢？我们都知道，机遇总是青睐那些有准备的头脑。牛顿善于继承前人的成果，这和他的奋发好学、勤于思考是分不开的。正是他废寝忘食不停地思考和它的勤奋好学的精神，使他做出了震惊世人的丰功伟绩。这不正是我们要学习的么？

麦克斯韦电磁场理论的建立过程，让我们再一次领略到科学史上的接力赛和群体精神的闪光。同牛顿一样，他受到法拉第力线思想的鼓舞，又得到W・汤姆生类比研究的启发，同时又有安培、库仑、赫兹、奥斯特等一大批人为电磁学打好了基础，给麦克斯韦的再一次大综合预备了条件。

相对论的建立是电磁理论合乎逻辑的继续和发展，是物理学有关分支的又一次的综合。早在1895年，爱因斯坦16岁的时候，他就开始思考这样一个问题：如果自己以光速追随光线运动，应当看到这一条光线，就好像一个在空中振荡着而停滞不前的电磁场。可是无论依据经验，还是按照麦克斯韦方程看来都不会有这样的事情。这是一个悖论，实际上包含了狭义相对论的萌芽。爱因斯坦对这个问题的思考经历了10年才找到了解决问题的关键。这期间迈克尔逊―莫雷实验的零结果，促使他向狭义相对论迈出了第一步。费兹杰惹和洛仑兹分别提出的收缩假说，暗含了狭义相对论和麦氏理论之间内在的渊源关系，以太的不可探测，长度收缩的不可探测，都为狭义相对论的诞生预备了条件。彭加勒、洛仑兹甚至都走到了狭义相对论的边缘，只是由于绝对时空观的思维定式，使他们没能跳出框架，这些令人遗憾的教训不该给我们带来深刻的启示么？爱因斯坦的狭义相对论发表后搁置了14年没有受到应有的重视，可见旧观念的根深蒂固，它的改变不是一朝一夕之事，曲高和寡在这里也得到充分的印证。

不仅仅理论的创立是艰辛而漫长的，与之相印证的物理实验更是艰苦，一个实验往往一做就是一年、几年：迈克尔逊-莫雷实验断断续续前后作了六年，戴维森的电子散射试验也作了六年，为了提炼足以进行试验的纯镭盐，居里夫妇经过四年从8吨矿渣石中提取了0.1克的纯镭盐，是什么给了他们绵绵不绝的动力呢？是对科学的负责精神和实事求是的精神以及坚韧不拔的毅力和斗志。我们在工作中、学习中遇到一点小困难与之相比又算得了什么呢？

物理学的发展史更是一部科学方法的创建史，一部思维方法的进化史。

纵观物理学的各个分支领域，理想模型几乎无处不在。无论是运动学的匀速直线运动，匀变速直线运动、质点、刚体、光滑平面，热学的理想气体、理想循环、理想液体，电磁学的匀强电场、恒稳电流，光学的点光源、绝对黑体等等。它们的建立都充分展现了物理学家们敏锐的洞察力，高度的概括性，高明的预见性。抓主要矛盾，忽略次要因素，简化问题，突出主要性质，这是何等的高明！

而科学假说、等效替换、类比、逆推、归纳等等比比皆是。物理学真堪称一部方法论大全。影响着人们的思想、观点、方法。这种思维方法应用于社会各个领域，应该说是放之四海而皆准的真理，许多年轻时搞过物理，后又转向其他方面的人，不管是从政、从商还是从事其他工作，都普遍感受到当年学习中训练的思维方法使他们获益匪浅，受益终生。

物理学更蕴含了丰富的真、善、美，是一部美学大全。

从它的外延看，它的发展过程，无时不透射着风趣、幽默、睿智。忘不了牛顿，请客时，别人吃饭他肚子不饿，煮鸡蛋时，差点将手表煮熟；忘不了“泊松亮斑”的戏谑；忘不了“紫外灾难”的幽默；更忘不了以爱因斯坦为代表的EPR一派和以玻尔为代表的哥本哈根学派的争论。那是一群多么可爱、可亲、可敬的人们，那是一群永远不老的科学斗士，一代科学伟人。他们既是严肃论战的对手，又是追求真理的战友。争论时不留情面，生活中友谊真诚，可歌可泣，足令我辈敬仰。

从它的内涵看，它的内容、结构、方法的简单美，一个F=d（mv）/dt就把天地万物的机械运动规律统一起来了，不令人折服么？

量子力学和狭义相对论范文第4篇

爱因斯坦在相对论中提出：不能把时间、空间、物质三者分开解释。时间与空间一起组成四维时空，构成宇宙的基本结构。时间与空间在测量上都不是绝对的，观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点，所测量到时间的流逝是不同的。广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构，并且在大质量（例如：黑洞）附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。现有的仪器已经证实了这些相对论关于时间所做精确的预测，并且其成果已经应用于全球定位系统。另外，狭义相对论中有“时间膨胀”效应：在观察者看来，一个具有相对运动的时钟之时间流逝比自己参考系的（静止的）时钟之时间流逝慢。

时间是地球（其他天体理论上也可以）上的所有其他物体（物质）三维运动（位移）对人的感官影响形成的一种量。

就今天的物理理论来说时间是连续的、不间断的，也没有量子特性。一些至今还没有被证实的，试图将相对论与量子力学结合起来的理论，如量子重力理论、弦理论、M理论等，预言时间是间断的，有量子特性的。一些理论猜测普朗克时间可能是时间的最小单位。

量子力学和狭义相对论范文第5篇

本书名为现代电动力学，它以希望深化对电磁学的理解而数学水平又不太低的研究生为读者对象。考虑到它既可作为课堂教学用书，又可作为对广泛读者有用的参考书，作者认为，它与专著相反，应该涵盖学生们必须知道的一切，而不是作者应当知道的一切。但物理学家们对于“学生们必须知道的一切”极少有共识，一般来讲，除了大学教程中所出现的一些核心内容之外，对于研究生课程的讲义的内容往往依赖于作者的研究工作背景。本书作者打算在适当的篇幅下使本书包含有远远超过两个学期课程所需的材料，以适应根据不同的要求选择教学内容。

本书书名中的“现代”并不意味着使用特殊的“现代”数学方法，而是指它包括了近几十年来引人关注的新发展起来的一些重要论题，为此不惜忽略掉或者仅仅略微提及一般教科书中一些熟悉的论题。为了帮助读者学习，本书提供大约120个完全解出的例题。此外，各章后面总共有近600个课后作业题，这些题目中有一些属于大学生水平的技巧性题目，而有一些是直接取自研究文献中具有挑战性的问题。

学生在读懂课文的帮助下积极地完成这些习题能为自己打下良好的基础。

全书内容共分成24章：1.数学预备知识； 2.麦克斯韦方程；3.静电学； 4.电多极矩； 5.导体； 6.电介质； 7.拉普拉斯方程； 8.泊松方程；9， 稳恒电流； 10.静磁学；11.磁多极距；12.磁力和磁能；13.磁性物质； 14.动力学的和准静态场； 15.一般电磁场； 16.真空中的波；17.简单物质中的波；18.色散物质中的波； 19.导波和约束波；20.推迟和辐射； 21.散射和衍射； 22.狭义相对论；23.运动电荷的场； 24.拉格朗日和哈密顿方法。

书末有4个附录： A.重要的符号表； B.高斯单位； C.特殊函数；D.狭义相对论中负号的处理。

本书的写作风格和丰富的内容以及作者深刻的理解力和洞察力使得本书出版后立即得到了许多相关专家、学者的好评，认为这是一部难得的研究生用教科书，而且必将成为一部经典电动力学新的、优秀的经典教材。

丁亦兵，教授

（中国科学院大学）