从爱因斯坦到霍金的宇宙刘宇恒

爱因斯坦

与物理学的革命---纪念相对论诞生100周年暨爱因斯坦逝世50周年一.两朵乌云二.狭义相对论三.弯曲的时空——广义相对论四.膨胀的宇宙五.黑洞一.两朵乌云

1900，开尔文勋爵：物理学的大厦已经建成，未来的物理学家只需要做些修修补补的工作就行了。但是，明朗的天空还有两朵乌云：一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。第一朵乌云：黑体辐射量子论第二朵乌云：迈克尔逊实验相对论19001905量子论的诞生量子论光子论爱因斯坦解释光电效应1905爱因斯坦生平（Ⅰ）1897.3.14诞生于德国乌尔姆中，小学时代德国慕尼黑1895-1896瑞士阿劳中学一年1896-1900苏黎士工业大学学习1900-1902艰辛求职，四面碰壁1902-1909伯尔尼发明专利局工作初期科研情况：1901-------1篇论文1902-------2篇论文1903-------1篇论文1904-------1篇论文爱因斯坦的丰收年1905-------5篇3月解释光电效应——光子说（6月发表）4月博士论文：测定分子大小的新方法（4月发表）

5月解释布朗运动（7月发表）6月“论运动物体的电动力学”——狭义相对论（9月发表）9月（11月发表）爱因斯坦生平（Ⅱ）1909-1914进入大学工作（苏黎士，布拉格等地）1914-1933柏林大学教授，德国物理研究所所长、院士1915提出广义相对论1933-1955美国普林斯顿大学高级研究所研究员1955年4月18日逝世

爱因斯坦对学校教育持批评态度，一生中除了在阿劳中学那一年的补习班外，对学校教育没有好印象。他高度评价阿劳中学的教学：“这个中学用它的自由精神和那些不仗外界权势的教师的纯朴热情，培养了我的独立精神和创造精神。正是阿劳中学，成为了孕育相对论的土壤”希尔伯特：没有比专利局对爱因斯坦更适合的工作单位了二.狭义相对论

光波是“以太”的弹性振动。以太相对于地球运动吗？光行差现象（1728，1810）：以太相对于地球有运动。迈克尔逊实验（1881，1887）：没有测出这一运动。洛伦针兹的供解释电：以太凉相对骗于绝毛对空索间静红止。洛伦老兹收剂缩：洛伦乎兹变固换：号相对尊绝对充空间旨的变杜换爱因桌斯坦吐的新手理论相对赤论原扭理光速椒不变迷原理洛伦军兹变换爱因乏斯坦牢：不财存在兴绝对秧空间忽，一伙切运名动都延是相孟对的洛伦兹册变换陡是任陵意两疏个惯碑性系跑之间详的变撇换V是相铁对速缸度洛伦葛兹反赴对爱付因斯寸坦的胡观点鹊，给爱智因斯薪坦的照理论扰起了消个名筐字：相对便论相对批论认雅为动尺学收缩果：空间似是相岁对的动钟铃变慢绢：时间辨是相阀对的质能杂关系雅：双生贺子佯驰谬爱因此斯坦互的创启新之邪处：（1禾）坚卷持相岁对性仍原理（2爱）认命识到惩光速施是绝亚对的（3摊）时认间副能锡量空间投动量三.貌弯曲俭的时把空—尺—广扬义相沃对论（1讲）惯庆性系往无法放定义（2游）万尚有引劫力定阿律纳流不进护相对辛论体下系引力牛场=侨惯性晚场等效比原理广义倒相对粥性原捐理广义婆相对身论万有恋引力靠不是慕真正记的力美，而是冠时空捞弯曲伯的表走现行星忧绕日体运动声是惯黄性运蛮动（害伽利简略的敞错误更）地球喜上的侍自由仔落体跳是惯吼性运崭动时间世能量空间汪动量时空曲率物质广义淋相对若论的瓜三个补实验登验证（1用）那引力痕红移（2域）真水星珠进动（3信）应光线剑偏折水星坑轨道声近日略点的义进动56狂00坛.7贩3汽0浊.4那1"/百崖年，特（观耗测）55冷57掘.6巨2币0姐.2盆0"/百棍年，龙（计鸽算）43夹.1浙1"/百尚年的住进动扮无法解释广义世相对斑论的泊回答码：4兼3"/百库年勒维宇叶的猜测伐，火捞神星（勒富维叶赠与亚快当斯烛发现吵海王抓星）光线环偏折广义乒相对尽论：弯=批1.饺75"牛顿院理论迅：奏=0柴.8孕75"实验苍观测醉：（1瞧91害5年拖：爱挨丁顿西非躺普林搬西比;巴西贯，阴喷雨）=1幅.9协8换0.帆12"今天变：芹=1尸.8捏9"引力汽波广义爸相对盗论预叔言：匠有引养力波损，以井光速脊传播J.贤H.Ta碗yl觉ar,R信.A苏.Hu斯ls前e发现赤脉动熟双星钞（PS熄R1宾91携3+医16碌）轨道旦周期县每年栏减少是约万分之替一秒阶，恰有好可边用引剥力辐骨射来宣解释很。（由石于对孤脉冲判双星怖研究器的贡较献获怜19拜93事年诺呜贝尔固物理漠奖，习但未泊明确敢指明榨发现颜引力旦波。美）四.斤膨胀驰的宇泉宙爱因侄斯坦纲认为锐：广梢义相宵对论歇不该刻应用郊于原快子现名象的茶研究任，而由该应建用于幕对宇他宙的艰研究搬。（强炎作用诱）1电磁矛作用（弱影作用标）万有代引力电磁予作用标比引丧力作吃用强葛约另倍狱。宇宙默的结垄构太阳祸系：1光年星系帜：蜓光处年（仁10阿万光兰年）星系辣团：面光年观测饲表明存：在峡比涉光年廊更大艰的尺且度，译宇宙浅是均歪匀各虏向同武性的词。宇宙才学原后理：昂在宇嗽观尺辨度上床，物辱质的钻分布器始终咸是均宵匀各耳向同膝性的爱因宗斯坦凡：有任限，师无边颜的静亏态宇渣宙模窜型加入弓宇宙桑项（宇坚宙项炸）弗利还德曼效膨胀做或脉袜动的疾宇宙垮（1盈92半2年糠）勒梅社特神仗父胆“宇现宙蛋意”夹（1袄92卖7年缸）哈勃吐定律V=早HD战(较19娱29年)伽莫确夫αβ斩γ火球筑模型且(大当爆炸靠模型)苏(1干94季8年葵)对膨胀吴宇宙尺的支般持星系程红移榨(顷哈勃微定律早)氦丰度3K微波明背景摩辐射匪(1吸96洞4年约,彭出齐亚薯斯,屈威尔扶逊)宇宙向的未忽来:无限视无边馆的膨方胀宇干宙(K≤0)有限询无边际的脉晚动宇摧宙(K＞0)未来恢研究愤如何践:临界傻密度个氢蠢原子谨/米暗物质限与暗胶能量物质亮星暗物本质暗能量重子热暗物质肺(中织微子灯)冷暗物质起源圈于λ动力晌学暗米能量广义牢相对抗论在血宇观寻尺度卡失效0.恳5%4%0.劣3%29若%65隆%五.黑洞18败00佩年前晌后殊米半歇尔,拉普砖拉斯用牛顺顿力纯学预意言了诉黑洞19步39秩年油奥本触海默饥预言威黑洞爱因串斯坦膝反对恒量六演化主序柜星→发红巨滚星→觉白矮灶星ρ~1吨/中子汁星ρ~1毕0亿吨衫/黑洞ρ~1盾00亿吨饰/钱德瓣拉塞午卡极蹲限1.益4奥本忽海默妄极限2~沉3超新胖星爆岭发r(视界衔）r=亮0奇点t敲r洞外撒时单间冰空扫间洞内绒空辽间链时赛间信息版疑难20溜04年7卫月2税1日漫,霍叼金湿“宏我输训了”霍金(S.沈W.拼Ha团wk帮in魄g)索恩(Ki企p.淋Th己ro粪ne抢)普瑞动斯基(Jo淡hnPr赞es禾ki后ll)奇性乘疑难彭若扯斯与趟霍金绩的奇鉴性定么理:时间话一定舒有开球始和森结束主要肾成就19尝05公狭义展相对恶论（侮受马恩赫思拔想启内发）光子虽说19悟15洒广义占相对勾论（伸受马番赫思的想启街发，达得到格吴罗思辟曼与煮希尔侄伯特消的帮痒助）其他岭成就墓：分访子运族动论忘，量兵子统被计，脸激光原理殿，统感一场岛论，拦与哥出本哈套根学派凉的论辩战爱因货斯坦忽领导变了2炕0世捆纪的耍科学强革命,唯奠定田了现躁代物素理学骡的基造础.对中梯学物树理教场学的嚷几勉点思厅考关于乌基础技知识校和基瓦本技时能关于提探究天才据学生恒的成裹长环估境中国谁与欧戚美教常育的英比较杨振是宁教霞授的脾功绩慎和教刮育思侦想杨振壳宁的扎主要耳贡献怒：规范迟场：幸（19理53年31岁）宇称停不守瓦恒惠（19爬56年34岁）杨－支巴克辈斯特税方程坛（19暖67年45岁）李政巧道（31岁）、精杨振艰宁（35岁）获诺遥贝尔兰奖（19粪57年）规范代场：1、丈爱因辩斯坦模统一铺场论桃的思愚想2、啄魏尔善（H.We您yl）的尺盛度变颠换理姓论－－构规范辰场3、铸爱因转斯坦宣的反耐对意悦见4、如福克扒与伦港敦对扫魏尔男理论品的修冰正5、饭杨振礼宁对故规范询场的炸贡献杨振煮宁的性工作游已经川排列嫌在牛