經(jīng)典力學(xué)、相對(duì)論與量子論的關(guān)系：
經(jīng)典力學(xué)改變了自古代以來(lái)人們的認(rèn)識(shí)論和方法論。相對(duì)論打破了牛頓以來(lái)傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，但并非全盤(pán)否定牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而相對(duì)論反映的是物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，是對(duì)牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。牛頓力學(xué)是相對(duì)論的一種特例（物體低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），包括在相對(duì)論體系中。量子論則是研究微觀世界粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。量子論與相對(duì)論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。
量子論的誕生與發(fā)展：
1、誕生的背景：
（1）19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開(kāi)了原子的大門(mén)，使人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部。
（2）大量的實(shí)驗(yàn)表明，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述。量子論在這種背景下誕生。
2、量子論的誕生、發(fā)展和量子力學(xué)：
（1）誕生：1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出量子假說(shuō)，宣告了量子論的誕生。
（2）發(fā)展：
①愛(ài)因斯坦利用量子論成功地解釋了光電效應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象及光的本質(zhì)，進(jìn)一步推動(dòng)了量子論的發(fā)展。
②丹麥物理學(xué)家玻爾把量子論用于原子結(jié)構(gòu)的研究，創(chuàng)立了原子結(jié)構(gòu)的理論。
③經(jīng)過(guò)這些科學(xué)家的共同努力，到1925年左右量子力學(xué)最終建立。量子力學(xué)是研究微觀世界粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。
3、量子論和量子力學(xué)的影響：
（1）量子論使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)取得革命性的進(jìn)步，成為20世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一。
（2）量子論與相對(duì)論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，并彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識(shí)宏觀世界和微觀世界方面的不足。
（3）推動(dòng)了物理學(xué)自身的進(jìn)步，開(kāi)闊了人們的視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式。
4、量子論誕生的意義：
它與相對(duì)論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。相對(duì)論和量子論彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識(shí)宏觀世界和微觀世界方面的不足。它們的提出，不僅推動(dòng)了物理學(xué)自身的進(jìn)步而且開(kāi)闊了人們的視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式。人類對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)開(kāi)始從宏觀世界深入到了微觀世界。
普朗克和量子論的發(fā)展：
普朗克（1858?1947）是近代偉大的德國(guó)物理學(xué)家、量子論的奠基人。1858年4月23日生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。1900年，他在黑體輻射研究中引入能量量子。12月14日，在德國(guó)物理學(xué)會(huì)的例會(huì)上，普朗克作了《論正常光譜中的能量分布》的報(bào)告。在這個(gè)報(bào)告中，他激動(dòng)地闡述了自己最驚人的發(fā)現(xiàn)。他說(shuō)，為了從理論上得出正確的輻射公式，必須假定物質(zhì)輻射（或吸收）的能量不是連續(xù)地而是一份一份地進(jìn)行的，只能取某個(gè)最小數(shù)值的整數(shù)倍。這個(gè)最小數(shù)值就叫能量子，輻射頻率是ν的能量的最小數(shù)值ε=hν。其中h，普朗克當(dāng)時(shí)把它叫做基本作用量子，現(xiàn)在叫做普朗克常數(shù)。由此，量子論創(chuàng)立。由于這一發(fā)現(xiàn)，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他一生發(fā)表了215篇研究論文和7部著作。在普朗克誕辰80周年的慶祝會(huì)上，人們“贈(zèng)給”他一個(gè)小行星，并命名為“普朗克行星”。量子論不僅給光學(xué)，也給整個(gè)物理學(xué)提供了新的概念，故通常把它的誕生視為近代物理學(xué)的起點(diǎn)。
第一個(gè)意識(shí)到量子概念的普遍意義并將其運(yùn)用到其他問(wèn)題上的科學(xué)家是愛(ài)因斯坦，他建立了光量子理論解釋光電效應(yīng)中出現(xiàn)的新現(xiàn)象。此外，玻爾、德布羅意等許多科學(xué)家也對(duì)量子論的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。量子論的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)主要階段：古典量子論（普朗克、愛(ài)因斯坦、玻爾、索未菲、康普頓），量子力學(xué)（德布羅意、薛定諤、海森伯、約爾丹、玻恩）以及最新的相對(duì)論量子力學(xué)或量子場(chǎng)論。但是，否定量子論或?qū)λ幸蓡?wèn)的科學(xué)家也不少，即使是贊同量子論的科學(xué)家之間也有很大的爭(zhēng)論，如愛(ài)因斯坦和玻爾。盡管人們對(duì)量子理論的爭(zhēng)論一直沒(méi)有消除，但它在實(shí)踐中獲得的成就卻是令人吃驚的。用量子理論來(lái)研究金屬和寶石這些晶體，可以解釋很多現(xiàn)象，例如，為什么銀是電和熱的良導(dǎo)體卻不透光，金剛石不是電和熱的良導(dǎo)體卻透光？實(shí)際上，更為重要的是量子理論很好地解釋了處于導(dǎo)體和絕緣體之間的半導(dǎo)體的原理，為晶體管的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。而且量子論在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景也十分美好�？茖W(xué)家認(rèn)為，量子力學(xué)理論將對(duì)電子工業(yè)產(chǎn)生重大影響，是物理學(xué)一個(gè)尚未開(kāi)發(fā)而又具有廣闊前景的新領(lǐng)域。
相關(guān)高中歷史知識(shí)點(diǎn)：相對(duì)論的創(chuàng)立（愛(ài)因斯坦）
狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的區(qū)別：
狹義相對(duì)論討論的是勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系（慣系參照系）之間的物理定律，廣義相對(duì)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(chǎng)中。
相對(duì)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(dòng)的物體和微觀領(lǐng)域。相對(duì)論解決了高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題；
量子力學(xué)解決了微觀亞原子條件下的問(wèn)題。相對(duì)論顛覆了人類對(duì)宇宙和自然的“常識(shí)性”觀念，提出了“時(shí)間和空間的相對(duì)性”、“四維時(shí)空”、“彎曲空間”等全新的概念。
狹義相對(duì)論最著名的推論是質(zhì)能公式，它可以用來(lái)計(jì)算核反應(yīng)過(guò)程中所釋放的能量，并導(dǎo)致了原子彈的誕生。而廣義相對(duì)論所預(yù)言的引力透鏡和黑洞，也相繼被天文觀測(cè)所證實(shí)。
愛(ài)恩斯坦創(chuàng)立相對(duì)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(gè)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(shí)驗(yàn)事實(shí)使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動(dòng)搖。物理學(xué)家們?cè)J(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(dòng)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Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界，三大發(fā)現(xiàn)所揭示的卻是人們沒(méi)有直接經(jīng)驗(yàn)的微觀現(xiàn)象，這表明人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)已經(jīng)深入了一個(gè)層次。物理學(xué)的“危機(jī)”沒(méi)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(duì)論的建立為標(biāo)志的物理學(xué)革命，物理學(xué)從此開(kāi)辟了新的天地。
（2）經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象。經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，時(shí)間和空間與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，存在著絕對(duì)的靜止和絕對(duì)的時(shí)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(wú)法解釋研究中遇到的一些新問(wèn)題，面臨著挑戰(zhàn)。
英國(guó)著名物理學(xué)家開(kāi)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�！比欢�(dāng)物理學(xué)界沉浸在滿足的歡樂(lè)之中的時(shí)候，從實(shí)驗(yàn)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(guò)程，用已經(jīng)建立起來(lái)的經(jīng)典理論進(jìn)行解釋顯得無(wú)能為力。特別是關(guān)于黑體輻射的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(wú)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(duì)邁克爾遜??莫雷實(shí)驗(yàn)所得出的“零結(jié)果”更是令人費(fèi)解。實(shí)驗(yàn)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(shí)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(lái)了一場(chǎng)深刻的革命。
2、相對(duì)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(ài)因斯坦發(fā)表的一篇題為《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》的文章，提出了著名的相對(duì)論，引發(fā)了二十世紀(jì)物理學(xué)的另一場(chǎng)革命。
（2）內(nèi)容：相對(duì)論包含狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。狹義相對(duì)論認(rèn)為，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而增加，同時(shí)，空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)的變化而變化，即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。
廣義相對(duì)論認(rèn)為，空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。
狹義相對(duì)論：1905年6月，愛(ài)因斯坦完成題為《論運(yùn)動(dòng)媒質(zhì)的電動(dòng)力學(xué)》的論文，提出了狹義相對(duì)論。此后，愛(ài)因斯坦又連續(xù)發(fā)表幾篇論文，建立起狹義相對(duì)論的全部框架。
廣義相對(duì)論：1915年，愛(ài)因斯坦完成了創(chuàng)立廣義相對(duì)論的工作，并于1916年寫(xiě)成總結(jié)性論文《廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)》。這篇論文的發(fā)表宣告了廣義相對(duì)論的誕生。
3、意義：
（1）相對(duì)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(duì)時(shí)空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來(lái)的時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性。即：揭示了時(shí)空的可變性、時(shí)空變化的聯(lián)系性，樹(shù)立了新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)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(ài)因斯坦的相對(duì)論也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對(duì)論力學(xué)之中，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。
愛(ài)因斯坦：
艾伯特?愛(ài)因斯坦（1879?1955），美籍德國(guó)物理學(xué)家。
1879年3月14日誕生在德國(guó)烏爾姆的一個(gè)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(guó)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(guó)威廉皇帝物理研究所所長(zhǎng)兼柏林大學(xué)教授。
1933年，因受納粹迫害，移居美國(guó)。1940年入美國(guó)國(guó)籍。1955年4月18日逝世。
愛(ài)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(duì)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(jiǎng)。同時(shí)，他還證明了熱的分子運(yùn)動(dòng)論，提出了測(cè)定分子大小的新方法。
愛(ài)因斯坦沒(méi)有因?yàn)橄鄬?duì)論而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)原因：
美國(guó)科學(xué)史專家羅伯特?馬克?弗里德曼博士耗時(shí)二十多年，通過(guò)發(fā)掘與諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)當(dāng)事人有關(guān)的大量書(shū)信、日記、評(píng)審報(bào)告等素材，撰寫(xiě)成一本有關(guān)諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)內(nèi)幕的書(shū)，這本書(shū)的書(shū)名是《權(quán)謀：諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)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(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)里，究竟是誰(shuí)不想讓愛(ài)因斯坦獲獎(jiǎng)？該書(shū)作者揭示出，這個(gè)人是瑞典皇家科學(xué)院的權(quán)威古爾斯特蘭德。這個(gè)著名醫(yī)生說(shuō)：“愛(ài)因斯坦的理論作為一個(gè)智識(shí)成就不具備可考慮授予諾貝爾獎(jiǎng)的物理學(xué)價(jià)值。”結(jié)果，古爾斯特蘭德毫不費(fèi)力地在委員會(huì)中做了一個(gè)經(jīng)典的外科“手術(shù)”，成功地“切除”了愛(ài)因斯坦獲獎(jiǎng)的可能性。另外，委員會(huì)另一個(gè)核心人物哈塞爾貝里對(duì)愛(ài)因斯坦的理論也無(wú)好感。直到1922年，哈塞爾貝里去世，奧森添補(bǔ)了委員會(huì)的空缺，愛(ài)因斯坦才得到獲獎(jiǎng)的機(jī)會(huì)。事實(shí)上，在這件事情上，奧森也頗費(fèi)了一番心思，其策略是不以委員會(huì)中大多數(shù)人反對(duì)的相對(duì)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(ài)因斯坦授獎(jiǎng)，他成功了。應(yīng)該說(shuō)，是愛(ài)因斯坦為諾貝爾獎(jiǎng)增添了光彩，而不是諾貝爾獎(jiǎng)成全了愛(ài)因斯坦。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/589159.html
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