广义相对论在德国的早期接受史,1916-1920

本文从爱因斯坦通信集、诺贝尔奖资料以及有关广义相对论的文献目录这三方面着手考察从1916年(爱因斯坦完成引力场方程后的第一年)至1920年(英国日食实验结果公布后的第一年)德国物理学界对广义相对论的态度。本文试图总结这一态度的特点并分析背后的原因,同时讨论1919年光线弯曲实验对德国物理学界态度的影响。本文认为从1916年到1920年,不同于荷兰和奥地利,德国并没有出现一个以物理学家为主的广义相对论研究团体。这背后可能存在三方面的原因:爱因斯坦的研究风格、量子理论的发展以及理论物理学的地位。而在光线弯曲实验结果公布之后,虽然支持广义相对论的德国物理学家人数增加,但坚定的反对者依然存在。实验上关于引力红移效应的否定结果也令一些人试图寻找一种能够替代广义相对论的理论。     

什么构成了时空?

<正>1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,彻底改变了我们对时间、空间和引力的认识。爱因斯坦的理论中,引力被看作是时空的弯曲,并预言了引力可以弯曲光线,宇宙中存在着黑洞等等。但是一个世纪过去之后,时空的本质却仍是谜团:时空是怎么产生的?为什么时空的性质符合广义相对论?微观世界下时空和引力会是怎样?物理学家现在还不知道真正的答案,不过他们似乎找到了一些线索。     

作为几何和物理相互作用典范的广义相对论

爱因斯坦建立广义相对论的艰辛,以及希尔伯特从更加几何化的方式得到与爱因斯坦等价的广义相对论场方程,说明现代物理学的进展离不开几何学的发展.反过来,广义相对论在历史上也很好地刺激了黎曼几何学的发展,尤其是对微分几何后来的影响,说明几何的发展也离不开物理学的进展.作为几何和物理相互作用典范的广义相对论,其在思想史上的意义常青.     

多波段引力波宇宙研究

2016年2月11日,激光干涉引力波天文台（LIGO）实验组宣布直接观测到由两颗恒星级黑洞在10多亿年前并合产生的引力波。这一实验结果不仅是对100年前爱因斯坦创立广义相对论所预言的引力波的一次直接验证,更为人类开启了探索宇宙的一个新窗口,也为深入研究超越爱因斯坦广义相对论的量子引力理论提供了实验基础。     

颠覆物理世界的广义相对论

<正>1905年,26岁的德裔物理学家阿尔伯特·爱因斯坦发表了具有划时代意义的5篇物理学论文,这几篇论文奠定了狭义相对论的基础。在之后的10年时间里,爱因斯坦不断对自己的理论进行探索、研究和完善。1915年,爱因斯坦又提出了广义相对论,终于完成了一项具有划时代意义的伟大工程。由于广义相对论理论十分严谨,而且获得了天文观测上的证实,在问世后不久便引起了极大的轰动,现代物理学的大门从此正式     

斟学理论羹基军事技术崛起——世界科技100年（三）20世纪10年代

20世纪最初10年最为璀灿的科学明星是爱因斯坦,他在1905年创立了狭义相对论和光量子论。20世纪第2个10年最为璀灿的科学明星还是爱固斯坦,他在1915年把相对性理论从等迷运动推广到加速运动,创立了广义相对论。除了广义相对论,爱因斯坦还提出了受激辐射理论和有限无边的宇宙模型。此外,魏格纳提出了大陆漂移说,摩尔根开创了现代遗传学,英国数学家B·罗素和怀特海奠定了数学基础逻辑主义学派,     

爱因斯坦厉害在哪里?——杨振宁谈爱因斯坦

<正>今年是爱因斯坦逝世60周年和广义相对论发表100周年,《环球科学》杂志特邀《杨振宁传》作者江才健对杨振宁先生做了访谈,畅谈爱因斯坦的成就及贡献。经授权,本版摘编部分精彩对话与读者分享。"20世纪物理学的三大贡献中,两个半都是爱因斯坦的。"杨振宁先生这样评价爱因斯坦。杨先生所说的"20世纪物理学的三大贡献",指的是狭义相对论、广义相对论和量子力学。江才健:对于爱因斯坦,您自述从早年学习时代开始就认为他有一种您特别欣赏的风格,那么爱     

爱因斯坦引力波探测：中国在行动

爱因斯坦广义相对论将引力场和时空结构联系起来。它指出，质量的存在导致时空弯曲（图1）。广义相对论曾给出四个著名的预言：光线弯曲、引力红移、黑洞存在和引力波存在。引力波存在是广义相对论最重要的预言，对爱因斯坦引力波的探测是近一个世纪以来最重大的基础探索项目之一。引力波存在的间接证据是由Hulse和Taylor首先得到的。1974年，他们     

物理常数不“常”爱因斯坦相对论面临挑战

爱因斯坦证明牛顿物理定律并不准确,但爱因斯坦自己是不是就对了呢?目前,有关争议的焦点之一是精细结构常数(电子和质子之间的结合力),它对电磁相互作用极其重要。如果精细结构常数随时间发生变化,其他一些基本物理原则如光速也会变化,这将给相对论带来挑战,因为广义相对论不允     

以几何工具推演引力理论——广西大学广西数学研究中心张晓教授

爱因斯坦于1905年和1915年分别提出狭义相对论和广义相对论,并提出等效原理——引力效应是时空弯曲所指的几何效应,物质决定时空如何弯曲,时空决定物质如何运动.在广义相对论理论框架下,20世纪70年代初,物理学家进一步猜测宇宙总能量不小于宇宙总动量,称为正能量猜想;70年代末,丘成桐教授和Schoen教授用微分几何方法...     

黑洞可能不存在

黑洞理论最早是在1783年由英国地质学家约翰·米切尔提出。他指出,一个质量、密度足够大的恒星会有强大的引力场,以致连光线都不能逃逸。但这一见解在19世纪被遗忘了,直到爱因斯坦发表了广义相对论之后,黑洞的见解才被重新提起,并且得到了充实与丰富。尤其是霍金教授对黑洞理论     

百年引力波

正今年,距离引力波概念的提出整整100年。在这100年里,被誉为"人类认知自然最伟大的成就"的广义相对论,一直在成长着。我们通过这个伟大的理论知道了时空的弯曲以及一些由时空弯曲可能产生的奇异事物,比如黑洞、引力波、奇点、虫洞甚至时间机器。在过去的某些时期,甚至现在,其中有些事物被不少物理学家视为洪水猛兽,对它们是否存在提出过强烈的怀疑。就连爱因斯坦本人直到逝世前都还在怀疑黑洞的存在。历史告诉我们,人类对     

著名物理学家周培源教授

周培源教授（１９０２－１９９３年）是国际著名理论物理学家，流体力学，教育家和社会活动家，是中国力学界的奠基人，他以毕生的精力从事爱因斯坦广义相对论引力论和流体力学中的湍流理论的科学研究与教育工作，取得了举世瞩目的重大成就，同时在组织，领导，发展祖国的科学，教育事业，培育科技人才，支持和指导师生的科学研究，推进国内外社会活动等方面作出了卓越的贡献，该文从四个方面概述了周培源先生的生平及主要任职，学术     

黑洞:宇宙中神秘的“大胃王”

正地球是什么形状的呢?月亮表面的环形山是如何形成的呢?太阳的表面温度有多高呢?在苏教版四年级科学下册第二单元《地球、月球与太阳》中,同学们一定能找到这些问题的答案。而人类在认识宇宙的过程中却没有参考资料,这是一个漫长又曲折的过程,需要长期不断地观察、推算……浩瀚的宇宙中有许多天体,仰望苍穹的人类从未停止对它们的探寻和思索。1915年,爱因斯坦提出了用于描述引力的理论——广义相对论。其中最重要的是引力场方程,通过这个方程,可以推导出很多未知的现象和天体。1916年,     

通过测量角动量变化来验证时空是否平直

尽管美国GP-B实验宣布证明爱因斯坦预期的短程线效应存在,但这个实验并没有医治广义相对论的"老积伤"。这篇文章的目的之一就是说明这个"老积伤"的症状。如果这个问题没有解决,看来"时空是平直还是弯曲的"这个问题还得争论下去。     

"尺缩"、"钟慢"等效应是真实存在的吗?

我们讨论的是爱因斯坦的狭义相对论,所以不应把其他人的各种相对论牵扯进来,也不要把爱因斯坦的广义相对论混杂进来。也就是,在讨论的全过程中,应遵守不转移论题和偷换概念的逻辑规则,以爱因斯坦的表述和解释为依据,不人为地使问题复杂化,甚至玄虚化。爱因斯坦在其《狭义与广义相对论浅说》一书中是这样表述和解释“尺缩”与“钟慢”效应的:“我们沿K'的x'轴放置一根米尺”“,问米尺相对于参考系K的长度如何?”“但米尺相对于K以速度V运动。因此当尺在运动时比在静止时短,而且运动得越快刚尺越短。当速度V=C时我们就有1-VC22姨=0”“。…     

爱因斯坦的罗盘

在关于一根铁棒磁性的思考中，是什么竞能让爱因斯坦离开他正在完成的驰名的广义相对论呢?     

在太空中验证相对论

爱因斯坦的广义相对论是否完全正确？“引力探测器B”将通过实验找到答案。     

真金不怕火炼——广义相对论的验证史

<正>爱因斯坦曾自豪地说,如果没有他,狭义相对论也会很快被别人想到,但广义相对论就不一样了。离开了他,恐怕不会那么容易地建立起来。时至今天,你要是想钻研广义相对论,极可能依然会被其深奥的数学所吓倒,但其思想精髓几乎尽人皆知——引力可以解释为时空的弯曲。引力不是已经被牛顿解释得好     

引力理论的一场大搏斗

广义相对论认为:一个物体使周围时空发生弯曲,另一物体在弯曲时空中沿最短程路线运动,这是引力的本质。由于行星近日点移动、光的偏折和光红移三个经典相对论引力实验的结果与广义相对论一致。因此目前大多数物理学家都认为:广义相对论是正确的,时空是弯曲的。史坦福大学以L.I.Schiff为首的一批物理学家提出一个题目为“用轨道陀螺-引力探测器B检验爱因斯坦”的实验,下面将把它称为GP-B(引力