狹義相對論和廣義相對論的區(qū)別：
狹義相對論討論的是勻速直線運(yùn)動的參照系（慣系參照系）之間的物理定律，廣義相對論則推廣到具有加速度的參照系中（非慣性系），并在等效原理的假設(shè)下，廣泛應(yīng)用于引力場中。
相對論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱。奠定了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)，不適用于高速運(yùn)動的物體和微觀領(lǐng)域。相對論解決了高速運(yùn)動問題；
量子力學(xué)解決了微觀亞原子條件下的問題。相對論顛覆了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念，提出了“時間和空間的相對性”、“四維時空”、“彎曲空間”等全新的概念。
狹義相對論最著名的推論是質(zhì)能公式，它可以用來計算核反應(yīng)過程中所釋放的能量，并導(dǎo)致了原子彈的誕生。而廣義相對論所預(yù)言的引力透鏡和黑洞，也相繼被天文觀測所證實。
愛恩斯坦創(chuàng)立相對論：
1、歷史背景：
（1）19世紀(jì)科學(xué)得到了飛速發(fā)展；
19世紀(jì)末，物理學(xué)界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，這就是X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實驗事實使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動搖。物理學(xué)家們曾認(rèn)為的似乎已經(jīng)基本上完成了的經(jīng)典物理學(xué)體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的“物理學(xué)危機(jī)”。經(jīng)典物理學(xué)所研究的是人們?nèi)粘?a href='http://www.yy-art.cn/rensheng/shenghuo/' target='_blank'>生活中易于理解的宏觀世界，三大發(fā)現(xiàn)所揭示的卻是人們沒有直接經(jīng)驗的微觀現(xiàn)象，這表明人們對物質(zhì)世界的認(rèn)識已經(jīng)深入了一個層次。物理學(xué)的“危機(jī)”沒有嚇倒大多數(shù)物理學(xué)家，他們繼續(xù)向前探索，于是產(chǎn)生了以量子論和相對論的建立為標(biāo)志的物理學(xué)革命，物理學(xué)從此開辟了新的天地。
（2）經(jīng)典力學(xué)無法解釋高速運(yùn)動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象。經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，時間和空間與物質(zhì)運(yùn)動無關(guān)，存在著絕對的靜止和絕對的時間。這與人們的一般看法一致。但到了19世紀(jì)，經(jīng)典力學(xué)無法解釋研究中遇到的一些新問題，面臨著挑戰(zhàn)。
英國著名物理學(xué)家開爾文在一篇瞻望20世紀(jì)物理學(xué)的文章中，就曾談到:“在已經(jīng)基本建成的科學(xué)大廈中，后輩物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了。”然而，正當(dāng)物理學(xué)界沉浸在滿足的歡樂之中的時候，從實驗上陸續(xù)出現(xiàn)了一系列重大發(fā)現(xiàn)。如固體比熱、黑體輻射、光電效應(yīng)、原子結(jié)構(gòu)cdotscdots這些新現(xiàn)象都涉及物質(zhì)內(nèi)部的微觀過程，用已經(jīng)建立起來的經(jīng)典理論進(jìn)行解釋顯得無能為力。特別是關(guān)于黑體輻射的實驗規(guī)律，運(yùn)用經(jīng)典理論得出的瑞利??金斯公式，雖然在低頻部分與實驗結(jié)果符合得比較好，但是，隨著頻率的增加，輻射能量單調(diào)地增加，在高頻部分趨于無限大，即在紫色一端發(fā)散。這一情況被埃倫菲斯特稱為“紫外災(zāi)難”；對邁克爾遜??莫雷實驗所得出的“零結(jié)果”更是令人費解。實驗結(jié)果表明，根本不存在“以太漂移”。這引起了物理學(xué)家的震驚，反映出經(jīng)典物理學(xué)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。這兩件事被當(dāng)時物理學(xué)界的權(quán)威稱為“在物理學(xué)晴朗的天空的遠(yuǎn)處還有兩朵小小的，令人不安的烏云”。然而就是這兩朵小小的烏云，給物理學(xué)帶來了一場深刻的革命。
2、相對論的提出及主要內(nèi)容：
（1）提出：1905年剛剛得到博士學(xué)位的愛因斯坦發(fā)表的一篇題為《論動體的電動力學(xué)》的文章，提出了著名的相對論，引發(fā)了二十世紀(jì)物理學(xué)的另一場革命。
（2）內(nèi)容：相對論包含狹義相對論和廣義相對論。狹義相對論認(rèn)為，物體運(yùn)動時，質(zhì)量會隨著物體運(yùn)動速度增大而增加，同時，空間和時間也會隨著物體運(yùn)動的變化而變化，即會發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。
廣義相對論認(rèn)為，空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。
狹義相對論：1905年6月，愛因斯坦完成題為《論運(yùn)動媒質(zhì)的電動力學(xué)》的論文，提出了狹義相對論。此后，愛因斯坦又連續(xù)發(fā)表幾篇論文，建立起狹義相對論的全部框架。
廣義相對論：1915年，愛因斯坦完成了創(chuàng)立廣義相對論的工作，并于1916年寫成總結(jié)性論文《廣義相對論的基礎(chǔ)》。這篇論文的發(fā)表宣告了廣義相對論的誕生。
3、意義：
（1）相對論的提出是物理學(xué)思想的一次重大革命，它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。即：揭示了時空的可變性、時空變化的聯(lián)系性，樹立了新的時空觀、運(yùn)動觀、物質(zhì)觀。這一理論被后人譽(yù)為20世紀(jì)人類思想史上最偉大的成就之一。
（2）愛因斯坦的相對論也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)之中，推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度。
愛因斯坦：
艾伯特?愛因斯坦（1879?1955），美籍德國物理學(xué)家。
1879年3月14日誕生在德國烏爾姆的一個猶太人家中。
1894年舉家遷居意大利米蘭。1900年畢業(yè)于瑞士蘇黎世工業(yè)大學(xué)。1901年入瑞士國籍。
1902年6月至1909年10月，在瑞士專利局任技術(shù)員。1909年10月，任蘇黎世大學(xué)理論物理學(xué)副教授；
1911年3月，在布拉格任德意志大學(xué)理論物理學(xué)教授；1912年10月，任蘇黎世工業(yè)大學(xué)理論物理學(xué)教授；
1914年4月，在柏林任德國威廉皇帝物理研究所所長兼柏林大學(xué)教授。
1933年，因受納粹迫害，移居美國。1940年入美國國籍。1955年4月18日逝世。
愛因斯坦被認(rèn)為是最富于創(chuàng)造力的科學(xué)家，他不但創(chuàng)立了相對論，還提出了光量子的概念，得出了光電效應(yīng)的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本質(zhì)，為量子力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。為此榮獲1921年度的諾貝爾物理學(xué)獎。同時，他還證明了熱的分子運(yùn)動論，提出了測定分子大小的新方法。
愛因斯坦沒有因為相對論而獲得諾貝爾物理學(xué)獎原因：
美國科學(xué)史專家羅伯特?馬克?弗里德曼博士耗時二十多年，通過發(fā)掘與諾貝爾獎評獎當(dāng)事人有關(guān)的大量書信、日記、評審報告等素材，撰寫成一本有關(guān)諾貝爾獎評獎內(nèi)幕的書，這本書的書名是《權(quán)謀：諾貝爾科學(xué)獎的幕后》，已由上�？萍冀逃霭嫔绯霭媪酥凶g本。那么，在諾貝爾物理學(xué)獎評審委員會里，究竟是誰不想讓愛因斯坦獲獎？該書作者揭示出，這個人是瑞典皇家科學(xué)院的權(quán)威古爾斯特蘭德。這個著名醫(yī)生說：“愛因斯坦的理論作為一個智識成就不具備可考慮授予諾貝爾獎的物理學(xué)價值。”結(jié)果，古爾斯特蘭德毫不費力地在委員會中做了一個經(jīng)典的外科“手術(shù)”，成功地“切除”了愛因斯坦獲獎的可能性。另外，委員會另一個核心人物哈塞爾貝里對愛因斯坦的理論也無好感。直到1922年，哈塞爾貝里去世，奧森添補(bǔ)了委員會的空缺，愛因斯坦才得到獲獎的機(jī)會。事實上，在這件事情上，奧森也頗費了一番心思，其策略是不以委員會中大多數(shù)人反對的相對論，而是以普遍被接受但是重要性稍遜的光電效應(yīng)定律，提出為愛因斯坦授獎，他成功了。應(yīng)該說，是愛因斯坦為諾貝爾獎增添了光彩，而不是諾貝爾獎成全了愛因斯坦。
相關(guān)高中歷史知識點：牛頓和經(jīng)典力學(xué)（《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》）
牛頓的經(jīng)典力學(xué)：
經(jīng)典力學(xué)的基本定律是牛頓運(yùn)動定律或與牛頓定律有關(guān)且等價的其他力學(xué)原理，它是20世紀(jì)以前的力學(xué)，有兩個基本假定：
其一是假定時間和空間是絕對的，長度和時間間隔的測量與觀測者的運(yùn)動無關(guān)，物質(zhì)間相互作用的傳遞是瞬時到達(dá)的；
其二是一切可觀測的物理量在原則上可以無限精確地加以測定。20世紀(jì)以來，由于物理學(xué)的發(fā)展，經(jīng)典力學(xué)的局限性暴露出來。
①伽利略對經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立的奠基作用。
②牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)。
經(jīng)典力學(xué)的特征：
與傳統(tǒng)科學(xué)和現(xiàn)代物理學(xué)相比，經(jīng)典力學(xué)具有三大特征：
1、注重實驗，實驗可以進(jìn)一步揭示客觀現(xiàn)象和過程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的結(jié)論。
2、它的數(shù)學(xué)化，這種數(shù)學(xué)化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系。自然的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是近代科學(xué)的先驅(qū)們深信不疑的真理。
3、研究人們?nèi)粘Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界，后來的X射線、放射性和電子等三大發(fā)現(xiàn)所揭示的卻是人們沒有直接經(jīng)驗的微觀現(xiàn)象。
這些表明人們對物質(zhì)世界的認(rèn)識在不斷深入。
牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)：
（一）背景：
1、16世紀(jì)末17世紀(jì)初，文藝復(fù)興運(yùn)動的擴(kuò)展促進(jìn)了人的思想解放，對科學(xué)研究產(chǎn)生了重要影響；
2、文藝復(fù)興運(yùn)動時期哥白尼提出“太陽中心說”，不但動搖了上帝創(chuàng)世說，也啟迪了伽利略對亞里士多德力學(xué)的質(zhì)疑和實驗思想的萌生。
3、伽利略基于觀察、實驗以及實驗與數(shù)學(xué)相結(jié)合的科學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)了自由落體定律；
4、英國工場手工業(yè)時期經(jīng)濟(jì)上的需要與力學(xué)有直接關(guān)系；
5、牛頓在伽利略研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律和運(yùn)動三定律，形成了以實驗為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的牛頓力學(xué)體系，即經(jīng)典力學(xué)體系。
（二）標(biāo)志：
1687年牛頓發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，提出物體運(yùn)動三大定律和萬有引力定律。
（三）歷史地位：
17～18世紀(jì)，近代自然科學(xué)中突出發(fā)展起來的是經(jīng)典力學(xué)。伽利略的自由落體定律奠基，牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書的出版則標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)的成熟，一個有關(guān)物體運(yùn)動的理論體系形成了，故此，經(jīng)典力學(xué)又稱牛頓力學(xué)。
1、在經(jīng)典力學(xué)領(lǐng)域中，最重要的成就是萬有引力定律和運(yùn)動三定律的發(fā)現(xiàn)，這些成就構(gòu)成了經(jīng)典力學(xué)的基本內(nèi)容。
2、牛頓力學(xué)在科學(xué)史上的意義表現(xiàn)在它把天上和地上的運(yùn)動統(tǒng)一起來，把萬有引力定律和運(yùn)動三定律視為宇宙間一切力學(xué)運(yùn)動的普遍規(guī)律，從力學(xué)的角度證明了自然界的統(tǒng)一性，實現(xiàn)了人類自然界認(rèn)識的第一次綜合，完成了人類對自然規(guī)律的第一次理論概括和總結(jié)。
3、經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成，表達(dá)了近代自然科學(xué)的基本特點：以實驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式。人們根據(jù)萬有引力定律發(fā)現(xiàn)海王星，又表明了科學(xué)的預(yù)見力和對實踐的理論指導(dǎo)意義。
（四）意義：
①經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。
②促進(jìn)了天文學(xué)發(fā)展：根據(jù)牛頓力學(xué)體系，人們發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星。
③促進(jìn)了光學(xué)、電磁學(xué)等與力學(xué)的統(tǒng)一，推動了物理學(xué)的發(fā)展。
④促進(jìn)了資本主義的兩次科技革命的出現(xiàn)和發(fā)展。
經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者??伽利略
1、成就：發(fā)現(xiàn)自由落體定律等物理學(xué)定律
意義：開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)，為后來經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
自由落體定律的發(fā)現(xiàn)是伽利略把科學(xué)實驗和理性思維相結(jié)合解決物理學(xué)問題的典范。它不僅發(fā)現(xiàn)了物體下落運(yùn)動的客觀規(guī)律，而且為人類認(rèn)識自然找到了一條正確的途徑和方法，因此，現(xiàn)在人們稱伽利略為物理學(xué)之父。正是由于伽利略創(chuàng)立的科學(xué)方法，物理學(xué)研究才走上正確道路。
2、成就：利用自制望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)許多星體，證明了哥白尼“日心說”的正確性。
意義：伽利略的這些發(fā)現(xiàn)和觀點，摧毀了教會的信條而證明了哥白尼學(xué)說的正確。
牛頓：
牛頓（1642?1727）是著名的英國科學(xué)家，在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)等許多方面作出了卓越的貢獻(xiàn)。
1687年，他出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，在該書中他首先給力學(xué)的基本要領(lǐng)如質(zhì)量、動量、慣性、力及向心力下了定義，對大至宇宙天體，小至光的微粒的一切物體在真空中或在有阻力的介質(zhì)中的運(yùn)動，全部應(yīng)用運(yùn)動三定律和萬有引力定律給予了說明，把自然界中的一切力學(xué)現(xiàn)象都囊括在他的力學(xué)體系之中�！蹲匀徽軐W(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書的出版標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)的成熟。
牛頓力學(xué)在科學(xué)史上的意義表現(xiàn)在它把天上和地上的運(yùn)動統(tǒng)一起來，把萬有引力定律和運(yùn)動三定律視為宇宙間一切力學(xué)運(yùn)動有普遍規(guī)律，從力學(xué)的角度證明了自然界的統(tǒng)一性，實現(xiàn)了人類自然界認(rèn)識的第一次綜合。
牛頓力學(xué)方面的貢獻(xiàn)之一是確立了萬有引力定律。這個定律說明，任何兩個物體之間都有引力存在。這個引力與彼此吸引的物體的質(zhì)量體積成正比，而與兩物體間距離的平方成反比。萬有引力定律總結(jié)了此前一個半世紀(jì)的科學(xué)發(fā)明并用精確的數(shù)學(xué)術(shù)語把它們聯(lián)結(jié)起來了。
此外，牛頓還確立了著名的運(yùn)動三定律，即慣性定律、比例定律（即加速度與力成正比）、作用和反作用相等定律。運(yùn)動三定律是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)。
《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》：
牛頓的主要研究成果集中在其不朽的名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中。這里所謂的“自然哲學(xué)”實際上就是指物理學(xué)。在古代，自然科學(xué)是以自然哲學(xué)的形式出現(xiàn)的�！蹲匀徽軐W(xué)的數(shù)學(xué)原理》全書分為兩大部分。
第一部分包括：“定義和注釋”和“運(yùn)動的基本定理或定律”。這部分雖然篇幅不大，卻極為重要。
第二部分是這些基本定律的作用，包括三篇：
第一篇是研究萬有引力的；第二篇討論介質(zhì)對物體運(yùn)動的影響；
第三篇是“論宇宙系統(tǒng)”。在該書的第一部分中，牛頓首先給力學(xué)的基本概念如質(zhì)量、動量、慣性、力及向心力下了定義，說明了絕對時間和絕對空間的含義。接著陳述了他總結(jié)和創(chuàng)立的運(yùn)動三定律和矢量合成原理。
牛頓對運(yùn)動三定律的表述如下：
運(yùn)動第一定律（又稱慣性定律）：任何物體將保持它的靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，直到外力作用迫使它改變這種狀態(tài)為止。
運(yùn)動第二定律：運(yùn)動的變化與所施的力成正比，并沿力的作用方向發(fā)生。
運(yùn)動第三定律：每一個作用總是有一個相等的反作用和它對抗；或者說，兩物體彼此之間的相互作用永遠(yuǎn)相等，并且各自指向?qū)Ψ健?BR>《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》以牛頓三大運(yùn)動定律和萬有引力定律為基礎(chǔ)，建立了完美的力學(xué)理論體系，說明了當(dāng)時人們所能理解的一切力學(xué)現(xiàn)象，解決了行星運(yùn)動、落體運(yùn)動、微粒運(yùn)動、聲音和波、潮汐以及地球的扁圓形狀等各種各樣的問題。在此后二百多年中，再也沒有人補(bǔ)充任何本質(zhì)上的東西。直到20世紀(jì)量子力學(xué)和相對論問世，才使力學(xué)擴(kuò)大了范圍。
經(jīng)典力學(xué)的困境：
在經(jīng)典力學(xué)體系中，時間和空間的量度是絕對不變的。正如牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中寫的：“絕對的空間，就其本性而言，是與外界任何事物無關(guān)而且永遠(yuǎn)是相同的和不動的�！彪S著生產(chǎn)實踐，特別是科學(xué)實驗的發(fā)展，卻出現(xiàn)了一些由“絕對時空觀”解釋不了的實驗事實。比如，電磁波、光的傳播和快速的電子運(yùn)動，等等，都不遵循牛頓的力學(xué)定律。為了檢驗以太存在的假說，1887年，美國物理學(xué)家邁克耳遜和莫雷，利用光的干涉效應(yīng)，觀察干涉條紋的移動，試圖探測地球相對于以太運(yùn)動的速度，尋找以太絕對靜止坐標(biāo)系。雖然實驗本身達(dá)到了很高的精確度，但是并未觀察到干涉條紋的移動。這個實驗被許多人所重復(fù)，結(jié)果都相同。實驗的“零”結(jié)果否定了以太風(fēng)的存在，這就是以太的飄移實驗。很顯然，新的發(fā)現(xiàn)與古典理論發(fā)生了矛盾，迫使人們重新考慮、大膽懷疑絕對時空觀的正確性。新的實驗表明，牛頓力學(xué)的致命弱點，就是把時空和物質(zhì)運(yùn)動割裂開來，忽視了它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，因而當(dāng)物體運(yùn)動接近光速時，牛頓理論的終極真理性被否定了。這種狀況表明，一種新的更為普遍性的理論的產(chǎn)生已不可避免了。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/393243.html
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