注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

杨鸿智-后现代理论医学博客

《后现代医学》、《正反馈医学》、《自体原位器官重构技术》

 
 
 

日志

 
 
关于我

这是一个宣传后现代理论医学的博客.后现代理论医学是以系统理论为指导的新医学.该理论认为,在生命组织中干细胞是决定机体功能状态最基本的因素.通过调节机体内环境和为干细胞提供再生所需要的物质和能量,就可以使干细胞在患者体内原位再生,实现器官重构,使器质性病变得到治疗.现在,已经在北京医药信息学会内成立了后现代理论医学专业委员会,杨鸿智是主任委员.

网易考拉推荐

(14)读爱因斯坦相对论  

2013-05-02 07:59:23|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

14)读爱因斯坦相对论

----解开时空变换之谜

笨笨眼看世界

http://wlmqbby.blog.sohu.com/119298040.html

 

我在读大学期间,一堂物理课让我记忆了几十年。教授在讲解麦克斯韦电磁场理论时,在解释运动物体的电磁过程中,提出了一个看似矛盾的问题。按照麦克斯韦理论,光就是一定频率范围内的电磁波,真空中电磁波的速度,也就是光的速度是一个恒量(每秒30万公里),然而按照牛顿力学的速度加法原理,光速不是恒量。

 

这说明什麽?谁来解释?”,提高了嗓门发问,环视300多人的阶梯大教室,鸦雀无声。这位1955年与钱学森、钱伟长同期归国的著名教授在同学中享有很高的威望,他那深邃的目光扫视着全场, “爱因斯坦!爱因斯坦相对论可以解释这个问题” 洪亮的声音在回荡,同学们睁大了眼睛,屏住呼吸。

 

课间休息,同学们围着教授,他没有回答同学的问题,启发式的问大家:长度可以变短吗?时间可以变长吗?光线可以曲线传播吗?去学习爱因斯坦相对论吧,那里有神奇有奥妙。

 

从此,爱因斯坦相对论成为一个巨大的问号在我头脑中盘旋了几十年。

 

大学毕业,我的同学大部分去了航空航天部门,那是与爱因斯坦相对论密切相关的领域。研究生毕业,我留校任教,不久在那个文化革命混乱年代,在建设边疆的口号下去了新疆,虽然铁路桥梁、线路设计、列车运行都与我学的应用力学有关,但是爱因斯坦相对论从此无缘了。

 

时光流逝,不舍昼夜,当激情燃烧之后,人们归于了冷静,我也满头白发了。退休以后担任铁道部高速铁路安全技术顾问,有机会常驻北京。我去中国科学院拜访一位大学同学,他就是在本文开头那堂物理课上学习最好、提问题最多的人,当初的思想活跃就预示日后他是我们班成绩最大的人。果然与此,他已是我国地磁学的权威,四十多篇论文代表了我国地磁学研究的最高水平,内容涵盖了从地球到太空的磁场研究最新成果。他送我一部刚出版的专著----地磁学,他告诉我,地磁学在航空航天、地质勘探、卫星通讯、弹道导弹、潜艇航海等方面都有广泛的应用。我为大学最要好的同学所取得的成绩感到由衷的高兴。畅谈之余,我的目光落到他案头上,一部爱因斯坦相对论映入眼帘,顿时好像回到了四十多年前那堂物理课,“去学习爱因斯坦相对论吧,那里有神奇有奥妙“,老师洪亮的声音回旋在耳边。

 

时如逝水,逝者如斯,爱因斯坦相对论认为时间可以增长,满头白发的我还有几多时光?一股默然的忧伤在我心中升起,第二天我在中关村科技书店买到了几十年渴望的“狭义与广义相对论浅说“。(照片—1,照片--2)

 

1.“狭义与广义相对论浅说“简介

 

爱因斯坦19056月在德国“物理学杂志“发表了著名的狭义相对论论文《论动体的电动力学》,同年9月爱因斯坦又完成了《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》这篇不足3页的论文是20世纪最伟大的论文,通过演绎,轻而易举地导出著名的质能关系式E=m ,得出”物体的质量是它所含能量的量度“的结论,从而打开了原子时代的大门,为人类利用原子能这取之不经、用之不竭的能源开辟了道路。狭义相对论的提出是物理学划时代的事件,它它颠覆了人们传统思维,在经典力学(牛顿三大定律)之外建立了全新的概念,将时间与空间、物质与运动、质量与能量完美的结合起来。10年之后它又创立了广义相对论。当时的科学界引起极大震动, 拥护者寥寥无几,反对者人多势众。在这种背景下爱因斯坦于1916年著书“狭义与广义相对论浅说“,1917年德文第一版,1922年已经出版第40版,可见该书广受欢迎。世界各国翻译出版,1952年英文版已经出版第15版。1922年商务印书馆出版了中文版。1964年上海科技出版社又出版了新译本 2007年中文再版。

 

爱因斯坦出版该书的目的是利用“浅说“的形式,采用深入浅出、简明易懂的哲学语言和一般科技人员可以接受的数学知识,论述狭义与广义相对论的基本原理和主要结论。尽管如此,要真正完全理解爱因斯坦的相对论还是非常困难的,几乎是不可能。特别是广义相对论涉及到场论、矢量分析、张量分析、黎曼几何、微分几何、高斯曲线坐标系、开放空间等高深数学。对于习惯于形象思维的一般人而言甚是艰难,就是当代的物理学家也有一个缓慢而艰难的理解过程,20世纪的物理学家真正理解爱因斯坦相对论的寥寥无几,(一说只有12人,一说只有5人),著名物理学家劳厄是最早的相对论信徒和倡导者,1959年在给爱因斯坦女儿的信中承认,“我为此耗费了巨大精力,1950年前后我才真正掌握了广义相对论。”

 

目前,网上关于爱因斯坦相对论的文章都是取自该书作文字性的叙述和心得,可见在中国的普通人员中也产生了广泛的影响。

 

 “狭义与广义相对论浅说“的主要内容为三部分:狭义相对论、广义相对论、关于整个宇宙的一些考虑及附录。

 

我在读“狭义与广义相对论浅说“时,限于水平,对狭义相对论部分内容有一点理解,广义相对论太难了,只知道一些名词含义。对我上大学时的疑问:时间可以变长,长度可以变短,光线可以曲线传播,参考书中指点,得到一点启示,写出来与网友交流。

 

2. 爱因斯坦其人  

 

1879314日,20世纪最伟大的科学家爱因斯坦诞生在德国乌尔姆小城一个犹太人家庭,爱因斯坦的父亲,名赫尔曼?爱因斯坦,是不成功的商人,但喜欢席勒、海涅等人的文学作品,母亲名波林?科克,出身名门,受过良好的教育,文化修养极高,爱文学,更爱音乐,叔叔是出色的工程师,良好的家庭环境,为日后爱因斯坦的成长创造了很好的条件。

 

爱因斯坦从小并不活泼,三岁才学会讲话,爱因斯坦在念小学和中学时,功课属平常。由于他举止缓慢,不爱同人交往,老师不太喜欢他。

 

19008月爱因斯坦毕业于苏黎世联邦工业大学;  

1901321日,取得瑞士国籍。在这一年57月完成电势差的热力学理论的论文。

19049月,由专利局的试用人员转为正式三级技术员.

19053月,发展量子论,提出光量子假说,解决了光电效应问题。4月向苏黎世大学提出论文《分子大小的新测定法》,取得博士学位。5月完成论文《论动体的电动力学》,独立而完整地提出狭义相对性原理,开创物理学的新纪元。

19064月,晋升为专利局二级技术员。11月完成固体比热的论文,这是关于固体的量子论的第一篇论文。

190810月兼任伯尔尼大学编外讲师。

1908年,爱因斯坦终于得到了编外讲师的职位,并在第二年当上了副教授。

1912年,爱因斯坦当上了教授,1913年,应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。

19163月,完成总结性论文《广义相对论的基础》。爱因斯坦虽然

 

小时候不聪明不活泼,但是他善于思考,在苏黎世联邦工业大学读书期间,不喜欢学校注入式教学,喜欢提疑问。早在16岁时,爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波,他产生了一个想法,如果一个人以光的速度运动,他将看到一幅什么样的

 

世界景象呢?他将看不到前进的光,只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场。这种事可能发生吗?

 

在他建立了广义相对论,成为世界著名科学家以后,他的老师闵可夫斯基不无感慨的讲:“就是那个经常不上课的爱因斯坦!“

 

我认为爱因斯坦的成功,固然与他渊博的科学知识,特别是数学知识和技巧有关,但是更重要的是他的科学方法掌握、研究思路的确定、逻辑思维判断能力、哲学概括表述能力。在这一点上,科学知识的掌握与科学素质的培养同样重要。

 

3.时间可以变长的证明

 

在爱因斯坦狭义相对论中,爱因斯坦通过对相对性原理的叙述和时间、距离的相对性的分析之后,引入了洛伦兹变换。

 

我的理解洛伦兹变换是打开爱因斯坦狭义相对论之门的钥匙。洛伦兹变换是把两个惯性坐标系联系起来。

 

惯性坐标系 K`(x`,y`.z`)相对于惯性坐标系k(x,y,z)以速度v作匀速直线平移运动。根据洛伦兹变换,两个惯性坐标系之间存在以下关系。                      

 

洛伦兹变换公式:

 

式中:c代表光速(30万公里/秒)

v代表 惯性坐标系相对于k惯性坐标系的运动速度。

 

如果运动速度v在宏观世界(日常生活中)远远小于光速c,则洛伦兹变换简化为伽利略变换。

 

伽利略变换公式:

 

经典力学牛顿三大定律符合伽利略变换。

 

利用洛伦兹变换公式(1),(4)可以证明时间变长:  

 

惯性坐标系中,设初始条件为:

 

上式说明在 k惯性坐标系中的1秒钟,在k惯性坐标系中已被放大,运动速度v越大,时间变长的效果越明显。当运动速度v接近光速时(不能达到或超过),时间t趋于无穷大,当运动速度v很小或静止,时间保持不变。一个科学比喻,哥哥是宇航员,乘光子火箭(速度v接近光速)遨游太空,回到地球是弟弟已老太臃肿成为哥哥。可谓“天上才一日,世上已千年”,这种东方式的浪漫与西方科学的巧合,撞击出绚丽的火花,令人神奇向往。

 

公式(9 ) 可视为时间放大系数。

 

4.长度可以变短的证明

 

与时间变长的证明方法相似,利用洛伦兹变换公式(1),(4

 

上式的物理意义是:在洛伦兹坐标系中一个标准长度 = 1,在伽利略坐标系中缩短,运动速度v越大,长度缩短效应越明显,当v 接近光速 c(不能达到或超过) ,长度缩短近似为0. 当运动速度v很小或静止(地球上的日常生活),长度保持不变。

 

公式(10)  可视为长度缩短系数。

 

注:以上证明过程中,因为数学公式符号在搜狐博客中不具备编辑功能,所以我用手写,按图片输入。

 

5.光线可以曲线传播

 

广义相对论完全建立的标志是1916年爱因斯坦在德国《物理学杂志》上发表的《广义相对论基础》。1911年广义相对论基础尚未完全建立,爱因斯坦就预言,光线在经过质量巨大的物体所造成的引力场时会发生弯曲。(照片—5

 

为了爱因斯坦的预言,1919年英国皇家天文学会派出两支考察队,一支前往巴西的索布拉尔,一支前往西非几内亚湾的普林西比岛,在日全食时观察星光经过太阳的偏离。在普林西比岛观察所得到的角位移是1.61 ,索布拉尔的结果是1.98 ,两者在误差允许范围内都与爱因斯坦的预言 相吻合。这次在普林西比岛观察日全食光线弯曲照片完全证实了爱因斯坦光线弯曲的预言,这次观测是广义相对论最有力的天文学验证,英国泰晤士报报道以后,轰动世界,从此爱因斯坦名扬四海。

 

2009623

 


  评论这张
 
阅读(110)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017