愛因斯坦被《時代》雜志命名為“世紀第一人”,他提出了狹義相對論,像一個短,強烈的光,照亮了巨大的未知領域。廣義相對論的引力理論,結合時空和物質完全,我們經常使用GPS全球定位系統(GPS),這是相對論效應。科學是可證僞的,然而,愛因斯坦真的正确嗎?他做了什麼嗎?狹義相對論是什麼?廣義相對論中存在的問題是什麼?
産品:“由于讨論論壇”公共數量(ID: SELFtalks)
以下内容為北京大學科次元理論天文學和天體實體學研究所的研究員邵馮麗靜演講記錄:
愛因斯坦是正确的呢?
如果你想問如果愛因斯坦,愛因斯坦首先必須知道。
你一定聽說過,他是一個非常偉大的實體學家。但是你可能不知道,他曾被評為“世紀第一人”。
這是一個在2000年《時代》雜志,想選擇一個世紀,整個100年對人類作出了最大的貢獻,是人類最深遠的影響。
上個世紀,當然,有很多事情,很多人,如發生了兩次世界大戰,也出現了許多人物。
選擇之後,我們一緻認為,愛因斯坦第一人可以成為當之無愧的世紀。
他獲得了人的世紀,也就是所謂的世紀的第一人。
<标題> < / h1 >愛因斯坦奇迹年
他是幹什麼的?這是從1905年開始。
當愛因斯坦不太驕傲,他沒能找到好工作,作為一個職員在一個專利。通常一個小愛好,像實體公式,下班後。
1905年,他首次發表了幾篇文章,後來發現,幾個人工作非常經典,對我們是非常重要的。
有三個重要的工作,第一個是布朗運動。
他看着水漂浮的花粉,然後水是由分子物質是由分子和原子組成的。
這是一個偉大的結論,更深入地了解世界。
第二個工作被稱為光電效應,是光的研究。
光,一波還是粒子嗎?
然後愛因斯坦提出的光粒子,稱為光量子。相對于其他的實體學家,提前很多年,有一個明确的量子實體學的形象。
第三個重要的成就,被稱為狹義相對論。
在三個結果,第二個愛因斯坦的成就獲得了“小”獎,諾貝爾實體學獎。
但在這三個工作,你認為是最重要的,是狹義相對論。
狹義相對論是一個什麼樣的理論?這是當時的曆史情況。
實體是一個權威人物,叫牛頓,愛因斯坦可能是去報告,名為“牛頓”。
牛頓是有很多理論是非常重要的,但他們背後有一個非常深刻的假設,是時空的概念。
時間是什麼?
時間:時間,沒完沒了的。空:空間,無限擴充。
牛頓認為是絕對的時間和空間,這是不相關的,這非常類似于我們所認為的時間和空間,我們生活在這樣一個時間,我們在空間和時間鍛煉。
但是愛因斯坦認為在實驗中,一個計量速度是一束光,你跑向光束,你跟着梁運作,對運作在相同的方向,光速都是一樣的,總是不出來差別。
如果是牛頓時空觀,跑向光速,應該更大,以光的速度來衡量,以光速運作,光速相對小一點。
但沒有實驗告訴我們,他們是相同的嗎?
在此基礎上,愛因斯坦很敏銳地意識到,光速是恒定的,光速是一個常數。
在這之後,愛因斯坦提出了牛頓時空觀産生一個非常大的挑戰,他提出了狹義相對論。
後,愛因斯坦提出了狹義相對論,它對嗎?
在實體學中,對與錯不是由機關。
實體是一門實驗科學,需要通過實驗,研究它對或錯,可能是符合實驗的權利,是不符合實驗必須是錯的。
一個簡單的例子,愛因斯坦的狹義相對論有一個著名的推理,稱為能量轉換關系,物質可以轉化為能量。它可能的品質大,能量也大。
但這件事是正确的,這是需要通過測試。
實驗測試有很多種,比如核彈爆炸,實際上是使用能量轉換的品質之間的關系。
核電站,也使用能源的品質之間的關系。現在這些關系可以被測試,精度非常高。
是以狹義相對論與牛頓的絕對時空,是更進階的,正确的理論,它在實體學也得到了很好的評價。
德布羅意評價狹義相對論閃亮的像火箭,在黑暗的夜空,突然在短但是很強的光,照亮了巨大的未知領域。
但是,愛因斯坦狹義相對論後并不滿足,他在想,狹義相對論是不錯,但是有什麼問題嗎?
等他發現他的狹義相對論和牛頓的引力理論在數學并不一緻,這是需要解釋。不是一緻的,可能有錯誤的,或者兩者都是錯誤的。
我們都知道,牛頓的引力理論很深深紮根于人民的心。如蘋果從樹上掉到地上,月亮繞着地球轉,天地,這是結束,這是一個GuanTianHe理論。
如果它是錯誤的,你需要有力的證據來說明它。
愛因斯坦發現狹義相對論和牛頓的引力并不是一緻的,他想解釋這一沖突,它不是非常積極的。
當一個男人叫馬克斯·普朗克,他相當于一個長者。
,他遇到了阿爾伯特·愛因斯坦說:哦,愛因斯坦的狹義相對論是太好了,你做的很好,我可以每天使用。但是現在一切都解釋說,你為什麼忙着另一個問題?
<标題>十年廣義相對論< / h1 >
另一個問題是問題重力,愛因斯坦并沒有是以沮喪,然後做研究,整個10年,從1905年到1915年。
他終于解決這個沖突,提出了一組廣義相對論的引力理論。這個理論是非常嚴重的,它将時空和物質非常完整。
他主張應該有一個時間和空間材料,材料将時間和空間。這是一個颠覆性的理論,人類對時間和空間的了解。
很好的總結了理論是時空告訴物質如何去運動。
你可以看到這張照片,因為球材料,它是移動,導緻彎曲時空,此外,時空告訴物質如何去運動。這是一套時空和物質互相作用的引力理論。
給大家解釋一個上世紀最深刻的思想,沒有人,稱為等效原理。
愛因斯坦是第一個看到這個東西是非常高的,問題是,愛因斯坦站在磅秤上稱重量,他看見一個數量的重量。
扔一個球,俱樂部脫落,由于重力,火星上可能更輕,但也有引力。
有一個面具去做一件事時,他把愛因斯坦、規模、和球同時下降。
愛因斯坦仍然站在規模、球或下降,但愛因斯坦看看球不掉下來,因為他是掉下來的球,但他沒有看到體重重量、平衡和他一起去。
這時,阿爾伯特·愛因斯坦,規模和球在一個參照系叫做慣性系統。
相反,愛因斯坦站在地上根據重量,慣性系統,重力和慣性系統是等價的。
數學是什麼意思可以證明時空是彎曲的。
愛因斯坦,當然,希望看到它之後,當他的傳記,最美麗的時候,這個東西叫他一輩子最幸福的時刻。
你可以想想,為什麼它是如此震驚愛因斯坦嗎?
愛因斯坦在76歲生日,有人會忘記準備禮物,友善愛因斯坦有事情。
可能一次性紙杯,在這裡做一個紙夾,然後綁在一塊彈性繩,兩個球的重量。
這個東西很簡單,但是在桌子上,左邊的圖一樣,但這次不是最自然的狀态,繩子,這是最自然的狀态應該退縮,你退縮?
把它到下一個,在下降的過程,可以看到,繩子很快回球,在最自然的狀态。
也就是說通過重力、非慣性系的,一個自由落體,慣性系的。
這是一個很深刻的思考,愛因斯坦也很滿意這個禮物。
這個東西已經展現在科幻小說,如:太空漫遊,有人在甲闆上運作,但是在這個時候不應該失重嗎?怎麼可能運作在甲闆上嗎?
很簡單,有一個環形的航天器将起來,會出現稱為離心力,這是一個非慣性系統,是所謂的人工重力,重力将準備好運作。
楊先生說一個詞:20世紀實體學的三大貢獻,其中兩個半是愛因斯坦。兩指的狹義相對論和廣義相對論,半指的是光電效應。
<标題> < / h1 >科學是可證僞的
當然,有很多彎曲時空的藝術曆史學家也有自己的解釋,他們制定了一個非常漂亮的藝術作品。
然而,愛因斯坦的廣義相對論不是一個非常簡單的,隻是想告訴大家一個最核心的思想。這個東西可以從一個記者問愛丁頓爵士的問題。
愛丁頓爵士是世界上第一個彎曲光測量的科學家。當一位記者問他:愛丁頓爵士,聽說世界上隻有三個人了解愛因斯坦的廣義相對論。
愛丁頓一愣,除了我和阿爾伯特·愛因斯坦,第三個是誰?
從這裡可以看到,廣義相對論是非常困難的。
有一個非常有趣的問題,是一個費曼的故事。
費曼是著名的實體學家,也拿了諾貝爾實體學獎。
一次,他去打開一個相對論,在大廳裡,下了飛機後忘記了位址。
他會找到一個計程車司機問:你看見一群人,他們的頭太高,對周圍事物和人們不關心,嘴巴總是說哎呀-μν,哎呀-μν……?
司機一聽,立即把他送到正确的地方。
哎呀-μ-ν?
時空特征的數量是廣義相對論中描述,這是一個非常有趣的小組。
科學是可證僞的,愛因斯坦這一次嗎?
太陽系中,例如,我們可以通過各種實驗測試愛因斯坦的理論。在太陽系,非常弱的重力,愛因斯坦的引力理論和牛頓的引力理論不同隻有一百萬分之一。
但是我們的檢測精度非常高,可以達到的精度高于這個水準,是以測試小偏差。在這個小偏差,愛因斯坦的廣義相對論赢得了牛頓的引力。
人們經常使用GPS全球定位系統(GPS),這是相對論效應。
如果不考慮狹義相對論的影響,那麼每天将有兩公裡的偏差,如果不是考慮到廣義相對論效應,有一天會有14公裡偏差。
是以愛因斯坦對吧?高精度檢驗對吧?他在哪裡好嗎?
不一定。
我們看着他的眼睛再遙遠的恒星,我們想做一些更極端,比如我們想要檢查一個叫做中子星。
中子星的品質大于太陽,它的規模是如此之大,海澱區非常小,是以它的密度非常高。
帶勺子一勺中子星物質,材料的重量比世界人民的重量總和,是一個非常密集的類的對象,是引力場很強,是以這是一個非常好地方檢查重力。
如它在空氣中會像燈塔一樣,将我們觀察到,每一輪将觀察到的,這是一個非常可靠和穩定的旋轉。
我們調查需要使用專業的大型望遠鏡看到。
它建于中國貴州中國眼睛快速的望遠鏡,可以看到脈沖星,這是它的一個非常重要的科學研究的目标。
脈沖星是一堆時鐘分布在時間和空間,這堆時鐘,可以與這些大型射電望遠鏡,形成所謂的脈沖星時測量數組,數組可以探測引力波。
愛因斯坦在1916年自己計算引力波,多年來他又回去,說沒有引力波,他錯了。
愛因斯坦問,對嗎?
多年來,他發現是正确的。又問,愛因斯坦是對的嗎?
這是一個非常好的習慣,不僅是對權威有一個問題,就其本身而言,這種習慣是非常重要的在科學的品質。
我們實際上已經探測引力波,現在我們在2015年9月14日,引力波,當時,我也加入了他們的合作團體,非常興奮,我們用很長時間去做。
這是望遠鏡探測引力波,這是長期在美國有兩個胳膊分别4公裡的引力波探測器。
這是第一例人看到引力波,非常微小的需要非常精确的檢測技術來檢測它。
實際上我們是第一個重力波的情況下檢測來自黑洞,黑洞是另一個奇妙的愛因斯坦的廣義相對論預言天體,它是一個條件的時間和空間非常扭曲。
去年,黑洞的視界望遠鏡捕捉到的第一張照片,也是愛因斯坦的廣義相對論的直接測試。
合作小組成員,我也視界望遠鏡很幸運,我們在精度高,不僅在一對黑洞合并的情況下,測量和測試的組合狀态的中子星翻倍。
合并過程的狀态對我們是非常重要的,因為它産生的一些元素,元素是不可或缺的地球和太陽系的一部分。
愛因斯坦在1955年去世,當他的遺囑執行人讀一首詩來紀念他。
他說:我們都受益不淺,感謝他的教導,世界各地的屬于他個人的事情,已經在人群中傳播,他就像一顆彗星将會崩潰,光華,加上他的光,直到永遠。
<标題>保持兒童的好奇心< / h1 >
這就是愛因斯坦,一個世紀偉人。但是愛因斯坦你怎麼評價自己?
他很謙虛的說:我沒有特殊CaiFu,我隻是好奇。
他敢于挑戰權威,有一顆充滿好奇的心,這是我們的現在,非常稀缺的品質。
愛因斯坦是對的嗎?
到目前為止,愛因斯坦的理論對我們的測試沒有偏差或偏差,在現在的精度實驗,愛因斯坦是對的。
但我們的技術也在發展,也可能是錯的,就像牛頓的萬有引力,這在一個小範圍從愛因斯坦的理論,最後被愛因斯坦的理論所取代。
理論上,愛因斯坦的廣義相對論也有一些問題。
如它不能解釋一個黑洞的奇點,和它不能進入量子時空問題,暗物質和暗能量,現在我們不知道它是什麼。
是以我們還需要能夠挑戰權威的時代,一個人去解決問題。問題是非常重要的,就像我們做研究,經常看到一幅畫。
白色的圓,說人類的知識,我們做研究,是一種特殊的鑽一個小點,努力訓練,最後做什麼?
可能由一個很小的點鑽,但重點是一個新的人類知識,它會永遠記住。
在這個過程中,好奇心是非常重要的,它使你要做到這一點,這是非常糟糕的,它最初的動機是不容易的。
是以我們必須保持孩子們的好奇心。
“由于說話”,原名“自我交談”,是中國科學院釋出的科學文化論壇,計算機網絡資訊中心,中國科學院科學傳播和秦局聯合主辦,中國科學院,中國科普展覽。緻力于特殊的跨境傳播思想,旨在讨論“格物緻知”的精神,科技、教育的未來發展和生活。為更多的資訊。本文從“由于讨論論壇”,(SELFtalks),轉載請注明公共資源的數量,不得擅自複制。