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鲁科版选修3-5《第2章 原子结构 导入 从一幅照片说起》优秀教学课件
3但是在爱因斯坦眼中时空,却是相对的,是相互影响的。比如,一个质量很大的物体会影响其周围的时间和空间,在课前微课中的《星际穿越》中就有这样的片段。
4在这两种时空观的影响下,对于现象的解释也是不同的,比如对于著名的苹果下落的过程,他们给出的解释就是不同的。
5牛顿解释苹果的下落是受到了万有引力的作用,而爱因斯坦则提出苹果的下落是由于地球周围的空间发生了扭曲。下面我用 一个简单实验来说明!
6这两种理论都能解释苹果的下落,因此要评价这两种理论模型的优劣,还需要进一步的实验的验证。
1爱因斯坦在广义相对论的基础上提出7个与时空有关的预言,这些预言在他提出后将近一百年的时间内,陆续得到了验证,而我们开篇所讲述的引力波,则是最后被验证的一个预言。
有同学可能会说,爱因斯坦怎么这么神奇,而牛顿的万有引力定律到底正不正确?
2物理学科是一门以实验为基础的学科,物理学家追求目标是自然规律普遍性的认识,也就是说,现有的所有物理理论事实上都是一种假说,它的发展都经历了既有事实观察,提出假说,实验验证,模型修正这样一个循环过程,以求在尽可能广的范围内接受实践的检验。
3比如,牛顿提出的万有引力定律,是在当时的实验条件以及实验精度下,通过观察行星运动规律的基础上发展出来的模型,它能解释大部分的行星运动规律。但是在涉及到与时空有关的七大预言时,则无法很好地解释。而爱因斯坦的相对论则很好的解释了这些现象。
4而相对论的提出,也并不是凭空出现的,它是经典理论理论,无法解释迈克尔逊莫雷实验结果,进而提出光速不变理论而发展来的。
5鉴于相对论的基础是光速不变原理,如果超光速得以发现与证实,那相对论的基础就会受到动摇。此外,目前为止相对论还无法与另一现代物理体系量子力学相容,这也表明了理论的局限性。
1但是到目前为止,引力波的发现还是给广义相对论以强有力的支持。
2另外一方面,引力波的重要性还体现在,引力波在传播的过程中几乎不会被吸收,因此我们有可能接收到来自宇宙初始时刻的信息,即原初引力波。
3目前对于宇宙起源流行最广的一种假说就是宇宙大爆炸假说,它是来源于对宇宙膨胀现象的观测而提出的,根据这个假说宇宙是来源于一个能量无穷大,体积无穷小的奇异点的一次大爆炸而演化而来。但是如果根据宇宙爆炸模型,宇宙爆炸将在1s内就坍塌,为此有科学家预言,必须存在一种奇妙的粒子,它能够赋予其他粒子质量,而这就是希格斯玻色子,俗称上帝粒子。
4当在1964年希格斯玻色子提出之后,直到才被证实存在。人们通知预言上帝粒子存在的科学家(大家知道他叫什么吗?)本人也感到不可思议,但是实验的发现还是证实了他的假说。从假说到实验验证,这就是物理理论发展的基本规律,也是它的魅力所在。
5到此,我们惊奇地发现,宏观的宇宙学与微观的粒子理论,都一同指向了宇宙最初的起源,这个极大的宇宙,与极小的粒子之间竟然存在着如此奇妙地联系,这既是自然界的神奇之处,也是极大与极小这两种思想在哲学上的对立统一。
大家能不能举出类似这样对立统一的例子?比如说数学上的微分与积分
人类最早提出物质是由原子构成是在公元前500~400年,但是那个时候人类对微观世界的认知更多地是哲学意义上的,还谈不上科学认识。
1803年,英国科学家道尔顿,根据当时普遍的化学反应规律,提出了原子的实心球模型。受限于当时的科学条件,在长达近一百年的时间里,人们都认为原子是物质的最小结构!
汤姆逊发现电子——汤姆逊模型假说
卢瑟福α粒子散射实验——提出卢瑟福模型