愛恩斯坦成立相對論:
1、歷史背景:
(1)19世紀科學得到了急速發展;
19世紀末,數學學界連續發生了三個重大風波,這就是X射線、放射性和電子的發覺。這三大發覺以實驗事實致使原子不可分、不變化的傳統觀念發生了動搖。化學學家們曾覺得的其實早已基本上完成了的精典數學學體系,從根本上出現了動搖,這就是所謂的“物理學危機”。精典數學學所研究的是人們日常生活中便于理解的宏觀世界,三大發覺所闡明的卻是人們沒有直接經驗的微觀現象,這表明人們對物質世界的認識早已深入了一個層次。數學學的“危機”沒有打垮大多數化學學家,她們繼續往前探求,于是形成了以量子論和相對論的構建為標志的數學學革命,數學學從此開辟了新的天地。
(2)精典熱學難以解釋高速運動的微觀粒子發生的現象。精典熱學覺得,時間和空間與物質運動無關,存在著絕對的靜止和絕對的時間。這與人們的通常想法一致。但到了19世紀,精典熱學難以解釋研究中遇見的一些新問題,面臨著挑戰。
日本知名數學學家開爾文在一篇追懷20世紀數學學的文章中,就曾提到:“在早已基本建成的科學大樓中,小輩化學學家只要做一些零碎的修復工作就行了。”然而,正當化學學界沉溺在滿足的歡樂之中的時侯,從實驗上相繼出現了一系列重大發覺。如固體比熱、黑體幅射、光電效應、原子結構這種新現象都涉及物質內部的微觀過程,用早已構建上去的精典理論進行解釋變得無能為力。非常是關于宋體幅射的實驗規律,運用精典理論得出的瑞利——金斯公式,盡管在低頻部份與實驗結果符合得比較好世界著名天體物理學家,而且,隨著頻度的降低,幅射能量單調地降低,在高頻部份趨向無限大,即在紅色一端發散。這一情況被埃倫菲斯特稱為“紫外災難”;對邁克爾遜——莫雷實驗所得出的“零結果”更是令人吃驚。實驗結果表明,根本不存在“以太甩尾”。這導致了化學學家的轟動,反映出精典化學學面臨著嚴峻的挑戰。這兩件事被當時化學學界的權威稱為“在數學學放晴的天空的遠處還有兩朵小小的世界著名天體物理學家,令人不安的烏云”。但是就是這兩朵小小的烏云,給數學學帶來了一場深刻的革命。
2、相對論的提出及主要內容:
(1)提出:1905年剛才得到博士學位的愛因斯坦發表的一篇題為《論動體的電動熱學》的文章,提出了知名的相對論,引起了二十世紀數學學的另一場革命。
(2)內容:相對論包含狹義相對論和廣義相對論。狹義相對論覺得,物體運動時,質量會隨著物體運動速率減小而降低,同時,空間和時間也會隨著物體運動的變化而變化,即會發生尺縮效應和鐘慢效應。
廣義相對論覺得,空間和時間的性質除了取決于物質的運動情況,也取決于物質本身的分布狀態。
狹義相對論:1905年6月,愛因斯坦完成題為《論運動媒質的電動熱學》的論文,提出了狹義相對論。隨后,愛因斯坦又連續發表幾篇論文,構建起狹義相對論的全部框架。
廣義相對論:1915年,愛因斯坦完成了成立廣義相對論的工作,并于1916年寫成總結性論文《廣義相對論的基礎》。這篇論文的發表宣告了廣義相對論的誕生。
3、意義:
(1)相對論的提出是化學學思想的一次重大革命,它否定了精典熱學的絕對時空論,從本質上修正了由自私經驗構建上去的時空觀,深刻地闡明了時間和空間的本質屬性。即:闡明了時空的可變性、時空變化的聯系性,樹立了新的時空觀、運動觀、物質觀。這一理論被后人譽為20世紀人類思想史上最偉大的成就之一。
(2)愛因斯坦的相對論也發展了牛頓熱學,將牛頓熱學概括在相對論熱學之中,推進化學學發展到一個新的高度。