在之前,同学们都观看了《星际穿越》这部电影。许多的场景会让大家觉得不可思议,除了那个冻云之外,所有的描述基本上都是科学的,靠谱的。这就需要大家一点一点来了解我们真实的宇宙是什么样子,我们生活的世界是什么样子。
牛顿的出现,让我们了解到了,我们对于这个世界是可知的,可以通过科学的手段来获取对宇宙的认知
爱因斯坦的狭义相对论,告诉我们:你所认识的世界好像是陌生的,或者说你看错了,我来告诉你真相!
普朗克,能斯特,劳埃,居里夫人,朗之万,爱丁顿都坚持相对论是正确的。
相对论有两个基本原理:相对性原理与光速不变原理
想必大家在中学时都没有认真思考过这个问题,实际上,惯性系的定义与不受力在逻辑上是相互依赖的!所以,这也是狭义相对论或者说自牛顿力学开始起就无法回避的问题。
惯性力不起源于相互作用
万有引力与惯性力都与质量成正比
从上面的式子我们可以看出,做自由落体运动的物体,惯性质量与引力质量相等。
最好的验证实验就是单摆和扭摆
这是爱因斯坦最著名的“升降机”假想实验,大家可以去百度查找具体过程
结论:引力场于惯性场是等效的,不能区分,称为等效原理
自由落体定律与平抛,任何物体不管质量/化学成分和物质结构,下落规律都一样。
欧几里德几何诞生于公元前300年左右,是我们认识这个世界的主要数学语言,而这个预言对于我们的宇宙来说却不适用。
在平面几何中,平行公里与三角形内角和定理又是一对互相依赖的
鲍耶,匈牙利数学家,提出过直线外一点有两条直线,试图利用反证法来说明平面几何中的平行公里是对的,但事实证明这样的假设不仅没有得到预想的结果,反而构造出一套新的几何语言。
洛巴切夫斯基,俄罗斯喀山大学校长,他也与鲍耶做过类似的证明,但是也得到了意想不到的结果。
最终,格丁根大学的数学教授黎曼,集二人的大成,完成了几何学的最高学术研究“黎曼几何”,表明我们的几何世界一共有三种,而我们的宇宙符合的是黎曼几何(球面几何)。
如果你不相信,坐一次国际航班就明白了。
弯曲空间中没有直线的概念,但有短程线,所谓短程线就是两点之间最短的线
爱因斯坦场方程就是建立在黎曼几何基础之上的宇宙学方程
这个方程将时空与物质建立连接,告诉我们,宇宙的定义就是时间+空间+物质,三者是一个整体,缺一不可。
Newton时空:时空是舞台,没物质时,Newton的绝对是空仍然存在
Einstein时空:时空像一句话,一句话中如所有符号没有了就什么也没有了,所以Einstein时空是相对论。没有物质就连时空也不存在了;有物质就有了一个弯曲的时空,但真实世界一定有物质,所以客观世界一定是由弯曲的时空来描写。又因为如果Tμν很小,则弯曲时空近似于平坦,近如一张床单,放上一只很轻的乒乓球;当放上一个铅球,则床单是弯曲的。
行星绕日运动走的是短程线
我们可以把太阳中的氢光谱与地球实验室的氢光谱来比较,就会发现由于太阳处的钟变慢,太阳上的氢光谱的震动频率也要变慢。所以,太阳上的氢光谱的所有光谱线会向红端移动,频率减小,波长增大。
不考虑别的因素,水星绕太阳转动的轨道不是封闭的椭圆,一百年就有43弧秒的进动,水星轨道就不停的前移。
“狭义相对论如果我不发现,五年之内就会有人发现。”
“广义相对论如果我不发现,50年之内也不会有人发现!”
——爱因斯坦
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