¿Qué logros logró el gran maestro Einstein?
Albert Einstein (1879 ~ 1955), físico estadounidense, judío, se decía que tenía un coeficiente intelectual de 160, el fundador y fundador de la física moderna, la teoría de la relatividad - la "relación masa-energía" El proponente , el defensor de la "explicación determinista de la mecánica cuántica" (partículas vibrantes) - Número 65438+0999 Número 65438+El 26 de febrero, Einstein fue seleccionado como una de las "Grandes Personas del Siglo" por la revista Time de Estados Unidos.
A los 16 años, Einstein aprendió en los libros que la luz es una onda electromagnética muy rápida. Tiene una idea. Si una persona se mueve a la velocidad de la luz, ¿qué tipo de escena mundial verá? No verá la luz avanzando, sino sólo el campo electromagnético oscilando en el espacio pero estancado. ¿Es esto posible?
En relación con esto quería discutir el llamado problema del éter relacionado con las ondas de luz. La palabra éter proviene del griego y se utiliza para referirse a los elementos básicos que componen los objetos en el cielo. Descartes lo introdujo por primera vez en la ciencia en el siglo XVII como medio para transmitir luz. Más tarde, Huygens desarrolló aún más la teoría del éter y creía que el medio por el que se transportaban las ondas de luz era el éter, que debería llenar todo el espacio, incluido el vacío, y penetrar en la materia ordinaria. A diferencia de la visión de Huygens, Newton propuso la teoría de partículas de la luz. Newton creía que un cuerpo luminoso emite una corriente de partículas que se mueven en línea recta y el impacto de una corriente de partículas en la retina provoca la visión. La teoría de las partículas de Newton fue popular en el siglo XVIII, pero la teoría de las ondas fue popular en el siglo XIX y la teoría del éter se desarrolló enormemente. La opinión en ese momento era que la propagación de las ondas depende del medio, porque la luz se puede propagar en el vacío, y el medio para la propagación de las ondas de luz es el éter que llena todo el espacio, también llamado éter de luz. Al mismo tiempo, floreció el electromagnetismo. Con los esfuerzos de Maxwell, Hertz y otros, se formó una teoría dinámica madura de los fenómenos electromagnéticos, la electrodinámica, que unificó la luz y los fenómenos electromagnéticos en la teoría y la práctica, y consideró la luz como ondas electromagnéticas dentro de un cierto rango de frecuencia. de la luz y la teoría electromagnética. El éter no sólo es portador de ondas luminosas, sino también de campos electromagnéticos. Hasta finales de 2019, la gente intentó buscar éter, pero nunca se encontró ningún éter en los experimentos.
Pero la electrodinámica encontró un gran problema, que era inconsistente con el principio de relatividad seguido por la mecánica newtoniana. La idea del principio de relatividad existía ya en la época de Galileo y Newton. El desarrollo del electromagnetismo se incluyó originalmente en el marco de la mecánica newtoniana, pero surgieron dificultades para explicar el proceso electromagnético de los objetos en movimiento. Según la teoría de Maxwell, la velocidad de las ondas electromagnéticas en el vacío, es decir, la velocidad de la luz, es constante. Pero según el principio de suma de velocidades de la mecánica newtoniana, la velocidad de la luz en diferentes sistemas inerciales es diferente, lo que plantea una pregunta: ¿el principio de relatividad aplicable a la mecánica se aplica al electromagnetismo? Por ejemplo, hay dos coches, uno se acerca y el otro se aleja. Ves las luces del coche que tienes delante acercándose y las luces del coche que tienes detrás a lo lejos. Según la teoría de Maxwell, la velocidad de ambas luces es la misma y la velocidad del coche no influye en ello. Pero según la teoría de Galileo, las medidas de estos dos objetos son diferentes. El automóvil que avanza hacia usted acelerará la luz emitida, es decir, la velocidad de la luz del automóvil que va delante = velocidad de la luz + velocidad de la luz que sale del automóvil es más lenta, porque la velocidad de la luz detrás del automóvil = velocidad; de la luz - velocidad de la luz. Las afirmaciones de Maxwell y Galileo sobre la velocidad son claramente opuestas. ¿Cómo solucionamos este desacuerdo?
La física teórica alcanzó su apogeo en el siglo XIX, pero también contuvo una enorme crisis. El descubrimiento de Neptuno mostró el poder teórico incomparable de la mecánica newtoniana. La unidad del electromagnetismo y la mecánica dio a la física una integridad formal. Fue elogiada como "un sistema arquitectónico solemne y magnífico y un palacio hermoso y profundamente conmovedor". En la mente de la gente, la física clásica ha alcanzado un estado cercano a la perfección. El famoso físico alemán Max Planck le dijo a su maestro cuando era joven que quería dedicarse a la física teórica. El profesor le aconsejó: "Joven, la física es una ciencia terminada y no se desarrollará más. Es una lástima que haya dedicado su vida a esta materia".
Einstein parecía ser el tipo que va a construye un nuevo edificio de física. Durante su estancia en la Oficina de Patentes de Berna, Einstein prestó gran atención a los avances más avanzados en física, pensó profundamente sobre muchos temas y formó sus propios puntos de vista únicos. Durante sus diez años de exploración, Einstein estudió detenidamente la teoría electromagnética de Maxwell, especialmente la electrodinámica desarrollada y elaborada por Hertz y Lorentz. Einstein creía firmemente que la teoría electromagnética era completamente correcta, pero había un problema que lo inquietaba y era la existencia del sistema de referencia absoluto éter. Leyó muchos libros y descubrió que todos los experimentos que demostraban la existencia del éter habían fracasado. Después de la investigación, Einstein descubrió que el éter no tenía ningún significado práctico en la teoría de Lorentz excepto como carga del sistema de referencia absoluto y del campo electromagnético. Entonces pensó: ¿Es necesario el sistema de referencia absoluto del éter? ¿Es necesario cargar el campo electromagnético?
A Einstein le gustaba leer obras filosóficas y absorber el alimento ideológico de la filosofía. Creía en la unidad y la coherencia lógica del mundo. El principio de la relatividad ha sido ampliamente probado en mecánica, pero no puede establecerse en electrodinámica. Einstein cuestionó la inconsistencia lógica entre los dos sistemas teóricos de la física. Creía que el principio de la relatividad debería ser universalmente cierto, por lo que para cada sistema inercial la teoría electromagnética debería tener la misma forma, pero aquí surge el problema de la velocidad de la luz.
Si la velocidad de la luz es constante o variable se ha convertido en la cuestión principal de si el principio de la relatividad es universalmente válido. Los físicos de esa época creían generalmente en el éter, es decir, que existía un sistema de referencia absoluto, que estaba influenciado por el concepto de espacio absoluto de Newton. A finales de 19, Mach criticó la visión absoluta de Newton sobre el espacio y el tiempo en "Desarrollo de la mecánica", lo que dejó una profunda impresión en Einstein. Un día de mayo de 1905, Einstein y un amigo Bezos discutieron este problema que había sido explorado durante diez años. Bezo elaboró sus puntos de vista en términos de machismo y lo discutieron extensamente. De repente, Einstein se dio cuenta de algo. Fue a casa y pensó en ello una y otra vez, y finalmente lo descubrió. Al día siguiente, volvió a la casa de Bezo y dijo: gracias, mi problema ha sido resuelto. Resulta que Einstein tenía una cosa clara: no existe una definición absoluta del tiempo y existe una relación inseparable entre el tiempo y la velocidad de las señales luminosas. Encontró la llave de la cerradura y, después de cinco semanas de arduo trabajo, Einstein demostró la teoría especial de la relatividad.
Lente gravitacional
Lente gravitacional, la luz se desvía en un campo gravitacional, al igual que la luz que entra al vidrio desde el aire. El vidrio puede actuar como una lente para visualizar objetos, al igual que un campo gravitacional. Las lentes gravitacionales son un fenómeno predicho por la teoría general de la relatividad de Albert Einstein. Debido a que el espacio-tiempo está distorsionado cerca de cuerpos celestes masivos, la luz se desviará cerca de cuerpos celestes masivos (la luz se propagará a lo largo de la geodésica del espacio curvo). Si hay un objeto masivo en primer plano en la línea de visión del observador hacia la fuente de luz, se formarán dos imágenes a cada lado de la fuente de luz, como si se colocara una lente entre el observador y el objeto. Este fenómeno se llama lentes gravitacionales. Las observaciones de lentes gravitacionales demuestran que la teoría general de la relatividad de Albert Einstein es de hecho una descripción correcta de la gravedad.