1911年,愛因斯坦發表了《對萬有引力及其對光線的影響的研究》

2020-12-05 書預愛家鄉

由於愛因斯坦提出相對論理論,向牛頓爵士在兩個世紀之前所提出的萬有引力理論挑戰,因而他有時候也被稱為「20世紀的牛頓」。由於經過很長的一段時間,一直沒有人能夠對牛頓的理論增添新的見解,因此世人認為牛頓的萬有引力理論的地位已經永遠確立了。然而,現在愛因斯坦卻在這更為普遍化的第二項理論中,研究出一項更廣博的情況,其中包含了牛頓的理論以及某些有關宇宙中極大和極小事物的驚人新事實。愛因斯坦並不想破壞牛頓的世界。他只是將其擴大,使其更為廣泛,提出一個更為簡單的宇宙形象。

狹義應用科學是對第三種技術形態的概括和總結,技術科學所具有的特徵它也都有,此外,它更明顯地體現著心理學、生態學、美學的內容。工程設計程序、勞動對象成型方法、對工藝可靠性的評估方法、保障優化生產的方法、減輕勞動強度和節約材料的方法等,構成了狹義應用科學的基本內容。廣義應用科學包括對社會科學、人文科學以及橫向科學的實際運用的研究。如應用社會學、科學管理學、科學政策學、決策方法論、價值分析方法等。當代,應用科學正獲得越來越豐富的內容,各種應用學科不斷湧現,為基礎理論的運用開闢著越來越廣闊的空間。

這項「場理論」的新理論,最初是由兩位英國人馬克斯威爾和法拉第在一百年前提出的。他們兩人主要是研究磁力與電力的,並獲得許多實際的結果,其中包括發現如何在交流發電機製造電力,以及如何在馬達中使用電力。間接地,他們的發現導致了被視為是現代奇蹟的一些發明,如雷達及無線電。他們從觀察中發現,在磁鐵場範圍中的所有鐵器都受到吸引,因而發展出磁場的理論。愛因斯坦在柏林初期,仍然繼續研究他在1905年提出的相對論理論。當時,他的這項理論曾引起全世界的轟動,現在他則忙於撰寫一篇聲明,這篇聲明將使他的早期學說的範圍擴大,且更為普遍化。他高興於可以不必定期講課。當他在向他的同事或是比較優秀的研究生談話時,他可以講得十分精彩,因為這些人可以輕易理解他所說的話。但是在講授一連串事先仔細計劃好的課程時,由於所講授的項目經常不是他當時特別感興趣的,所以他經常講得不好。

他對大學部的學生十分友善,經常抽空幫助他們解決問題。有一次他告訴一位害羞的學生說:「不會的,你絕不會打擾到我。」但是,站在教室講臺上講授校方所規定的學術知識,對他而言卻總是一項很討厭的任務。愛因斯坦在柏林的這段期間,很高興能節省他的精力及時間,用以從事嚴密的研究工作。他已不必再向參加聽課的每一個學生收取費用了。事實上,由於他生活簡單,沒有任何嗜好,有時候甚至不知道該如何花掉他所獲得的大量薪水。愛因斯坦說,現在我們也可以同樣地把萬有引力想像成是在太空中的一個場。像太陽或星星這些巨大的物體,都會建立巨大的萬有引力場。即使是小如地球的星體,也能吸引40萬千米外的月球。這種萬有引力的大磁場威力十分強大,足以使光線曲折,之前從來沒有人想到光線會受到萬有引力的影響。

更具革命性的是愛因斯坦的另一項聲明:太空是呈曲由於愛因斯坦提出相對論理論,向牛頓爵士在兩個世紀之前所提出的萬有引力理論挑戰,因而他有時候也被稱為「20世紀的牛頓」。由於經過很長的一段時間,一直沒有人能夠對牛頓的理論增添新的見解,因此世人認為牛頓的萬有引力理論的地位已經永遠確立了。然而,現在愛因斯坦卻在這更為普遍化的第二項理論中,研究出一項更廣博的情況,其中包含了牛頓的理論以及某些有關宇宙中極大和極小事物的驚人新事實。愛因斯坦並不想破壞牛頓的世界。他只是將其擴大,使其更為廣泛,提出一個更為簡單的宇宙形象。

這項「場理論」的新理論,最初是由兩位英國人馬克斯威爾和法拉第在一百年前提出的。他們兩人主要是研究磁力與電力的,並獲得許多實際的結果,其中包括發現如何在交流發電機製造電力,以及如何在馬達中使用電力。間接地,他們的發現導致了被視為是現代奇蹟的一些發明,如雷達及無線電。他們從觀察中發現,在磁鐵場範圍中的所有鐵器都受到吸引,因而發展出磁場的理論。愛因斯坦說,現在我們也可以同樣地把萬有引力想像成是在太空中的一個場。像太陽或星星這些巨大的物體,都會建立巨大的萬有引力場。即使是小如地球的星體,也能吸引40萬千米外的月球。這種萬有引力的大磁場威力十分強大,足以使光線曲折,之前從來沒有人想到光線會受到萬有引力的影響。

更具革命性的是愛因斯坦的另一項聲明:太空是呈曲無數艱苦的統計實驗,終於證明愛因斯坦的預測是正確的。但是,愛因斯坦說,光線受到引力的影響,又有什麼證據呢?愛因斯坦認為,跟太陽位於天空同一地區的星星,它們的運轉路線可能有所偏差,因為它們的光線經過太陽時有點兒彎曲。在普通情況下,我們看不見這些星星,因為太陽光線太強了。我們只能在日全食時經由望遠鏡觀察。全世界的科學家都急於觀看這種景象,以證明愛因斯坦關於光線曲折的預測,是正確還是錯誤。

1911年,愛因斯坦在布拉格發表了他最重要的一篇論文:《對萬有引力及其對光線的影響的研究》。他本人呼籲天文學家們應該查證他所發表的這篇論文,以證明接近太陽的光線是否都會曲折。但許多物理學家認為他對這些題目的意見,往往缺乏充分證據,或甚至是出自幻想。如果他錯了,他將會很高興有人證明他的錯誤。

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  • 愛因斯坦是如何發現光線彎曲的?廣義相對論是正確的,原因在這裡
    1911年這一想法震驚了愛因斯坦,後來把它稱為他最快樂的想法。正是這個想法使他在經過四年的進一步發展之後,發表了廣義相對論。圖解:國際空間站上的太空人和水果。請注意,重力並沒有消失,但是所有的東西——包括宇宙飛船——都在勻速加速,所有的重力都用作了向心力,導致零重力體驗。國際空間站是慣性參考系的一個例子。(公共域圖像)愛因斯坦思想實驗的結論是無可辯駁的。
  • 卻拯救了愛因斯坦
    1905年,愛因斯坦發表了《狹義相對論》。但很快,愛因斯坦發現自己的新理論只適用於勻速運動的慣性系中,而真實世界並不是勻速運動的,而且他還發現狹義相對論並不能解釋牛頓的萬有引力定律,這就讓愛因斯坦陷入煩惱之中了。
  • 引力彎曲光線的那些事兒 | 賢說八道
    引力偏折光線緣起牛頓研究光學而來的疑問,然後引力偏折光線的偏折角就被德國人索爾德納當個重物的引力散射經典問題給計算了。後來,德國人愛因斯坦從1911年經1915年用不同成熟度的廣義相對論一路計算到了1936年最終提出了引力透鏡的概念。 1919年英國人愛丁頓的日蝕照片宣稱精確測量了光經過太陽附近的偏折角從而「驗證」了廣義相對論,一舉將愛因斯坦送上了神壇。
  • 牛頓的萬有引力,愛因斯坦的相對論
    牛頓在科學人類貢獻史有三部分,第一,力學的萬有引力和牛頓三大力學定律,第二,光學的光譜光粒子研究,第三,數學的微積分,牛頓在力學方面發現的萬有引力定律是在大概1665-1666年,傳言是在一棵蘋果樹下發現的,牛頓力學三大定律是總結前人的經驗和觀點,尤其是伽利略提出的少部分科學理論,光學是牛頓拿一塊稜鏡在家裡做實驗
  • 日食成就了愛因斯坦的科學巨星地位
    正值這個歷史性的日子100年之際,讓我們一起去了解這段歷史吧。凝視太陽1687年,艾薩克·牛頓發表了他的巨著《自然哲學的數學原理》,提出了萬有引力定律:宇宙中相隔一定距離的任意兩個有質量的物體間有引力的作用。根據牛頓的理論,空間只是一個固定的背景,引力造成了物體的運動。
  • 學者:行星圍繞太陽的運動是慣性 不需要萬有引力
    人們稱它為萬有引力,牛頓認為它幾乎無處不在,愛因斯坦卻認為它並不存在。那麼——  蘋果因為引力落地? 這會不會是錯覺時空彎曲與光線的引力偏折。(圖片來源:科技日報)  本報記者 徐 玢  從牛頓時代開始,引力便出現在科學研究的各種場合。而最近,它幫助人類「看」到了銀河系外的行星。
  • 愛因斯坦說引力使光線彎曲,地球上的光線為什麼沒有發生彎曲?
    最早人類對於引力的理解是牛頓的萬有引力,兩個物體會互相吸引,跟物體間的距離和物體的質量大小有關。引力和光扯上關係是源於《廣義相對論》,愛因斯坦描述了引力其實是時空扭曲的產生的現象,並非是力的作用,約翰·惠勒,解釋時空幾何時說:「質量告訴時空如何彎曲,時空告訴質量如何運動。」
  • 1919年兩支遠徵隊觀測日全食,證實了愛因斯坦時空彎曲理論
    有網友提了個怪問題,問:為什麼愛因斯坦認為萬有引力是不存在的?這是瞎說,是一個科盲的臆斷。萬有引力是目前科學認知的四種基本力之一,愛因斯坦這麼傻,會認為它不存在?那麼愛因斯坦在研究什麼?愛因斯坦只是對萬有引力怎麼來的進行了一個追根溯源,用場方程更精闢的解釋了萬有引力的本質,並且從動態方面糾正了牛頓經典力學的一些誤差,從而使人類認識更接近真是的世界而已。牛頓的萬有引力定律表述為:F=GMm/r。
  • 愛因斯坦與廣義相對論
    只有愛因斯坦既不承認絕對空間的存在,也不承認以太的存在,徹底地堅持了相對性原理。這可能與馬赫對他的影響有關。馬赫只是一個三流的物理學家,但他敢於挑戰權威,說牛頓不對。馬赫認為看不見的東西都不應該輕易承認,所以他否認牛頓的絕對時空觀,也否認以太的存在。馬赫認為一切運動都是相對的。相對論發表後,愛因斯坦高度評價馬赫對自己的影響。
  • 1919年兩支遠徵隊觀測日全食,證實了愛因斯坦時空彎曲理論
    愛因斯坦只是對萬有引力怎麼來的進行了一個追根溯源,用場方程更精闢的解釋了萬有引力的本質,並且從動態方面糾正了牛頓經典力學的一些誤差,從而使人類認識更接近真實的世界而已。牛頓的萬有引力定律表述為:F=GMm/r²。就是說,萬有引力F的大小,與引力常量G與相互作用物體M和m之間的乘積成正比,與物體之間質心距離r平方成反比。
  • 上海、愛因斯坦及其諾貝爾獎
    圖3 時事新報(1922年11 月15日)載愛因斯坦到滬訊息據1922年11月14日和15日的The China Press(又稱《大陸報》,創刊於1911年8月29日,也是當時中國專門對西方發行的惟一的英文報刊
  • 萬有引力到底出了什麼問題?為什麼廣義相對論表現得更好?
    根據相關定理,重力一定是通某種媒介的持續影響產生的;但這個媒介究竟是物質的還是非物質的,我都需要留給我的讀者去考慮了」第二,萬有引力與狹義相對論是相對立的。這是在數學上的不兼容性:如果將牛頓重力方程代入狹義相對論的框架當中,就會產生矛盾。
  • 萬有引力的前世、今生與未來
    以牛頓力學為代表的經典力學並未對萬有引力如何產生給出合理的解釋。廣義相對論與萬有引力由愛因斯坦在1916年發表的廣義相對論,解釋了萬有引力與空間彎曲的關係。這一論斷,解釋了很多以往不能解釋的現象,但對於萬有引力,似乎又為其蒙上了一層神秘的面紗。
  • 愛因斯坦之最
    ●兩度抗議公元1905年,愛因斯坦提出狹義相對論,旋即成為物理學界的一顆新星。
  • 又可以看日全食了,1919年日全食觀測讓愛因斯坦名揚天下
    為什麼愛因斯坦在物理領域有如此多的成就,而且理論提出時也在世,卻只獲得了一次諾貝爾獎呢? 這恰恰是體現了他的偉大之處,愛因斯坦的理論過於超前,例如廣義相對論,以至於當時全世界幾乎沒幾個人能理解,儘管廣義相對論與1919年被驗證,但出於科學的審慎和嚴謹,愛因斯坦還是沒能再獲得諾貝爾獎。
  • 萬有引力的本質到底是什麼?
    牛頓1687年牛頓發表了《自然科學的哲學原理》,對萬有引力和三大運動定律進行了描述,將克卜勒的行星三大定律和萬有引力論做了統一的論證,當然這只是剛剛開始而已,因為在此以後牛頓力學將會成為17世紀後300年內的科學發展的指導,其中最閃亮的一點就是發現海王星。
  • 美媒:牛頓和愛因斯坦萬有引力定律非完全正確?
    參考消息網站1月4日報導 美媒稱,荷蘭萊頓大學的瑪戈·布勞沃很勇敢——如果你一舉挑戰愛因斯坦和牛頓的話,你必須得勇敢。據美國石英財經網站1月2日報導,布勞沃和她的同事們認為,牛頓發現並經愛因斯坦的相對論進一步擴展的萬有引力定律並非完全正確。
  • 牛頓萬有引力定律能解釋廣義相對論三大預測嗎?
    1687年,牛頓發表了《自然哲學的數學原理》,其中萬有引力定律成功解釋了天體的運動。並且,萬有引力還幫助科學家發現了海王星的存在。但是,對於大質量和高速運動的物體,牛頓萬有引力定律不再適用,而愛因斯坦的廣義相對論卻彌補了這一缺憾。其中,最著名的當屬黑洞的存在和水星的近日點進動。
  • 廣義相對論是如何被愛因斯坦構建出來的?
    我現在問大家一個問題,並給出兩種不同時代的回答:分別是200年前的人的答案和1907年的愛因斯坦回答!我問你:「蘋果為啥會落地,而不是往天上落」。200年前的人認為這是因為地球有吸引力啊,這是萬有引力。如果你繼續提問「萬有引力是超距作用嗎?」他們繼續回答:當然不是啦,因為宇宙各處都充滿了以太,以太是引力作用的介質。
  • 中科院戴念祖:上海、愛因斯坦及其諾貝爾獎
    據1922年11月14日和15日的The China Press(又稱《大陸報》,創刊於1911年8月29日,也是當時中國專門對西方發行的惟一的英文報刊,愛因斯坦還曾表示要去參觀某菸草公司,但後來由於時間不足未成.愛因斯坦就他到上海的感想講道:「餘第一次至東方,極為歡喜,有許多驚異之聞見.此間理想之氣候,澄清之空氣,南方天空燦爛之星鬥,皆使餘之頭腦得一難以消滅之印象.此種印象,餘將永不忘之