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Einstein对理论物理学的影响

时间:2022-03-14 08:22:49 浏览次数:

摘要:在人类科学发展历史上,Einstein堪称“巨人”,他在学术领域所作出的贡献无疑的杰出的,尤其的相对论和量子理论的提出,更成为现代物理学研究的基础。Einstein涉猎广泛,具有勇敢的探索和求证精神,同时也是一位具备强烈社会责任感的科学家、思想家,在理论物理研究领域,Einstein的研究成果影响尤其深远。

关键词:Einstein;理论物理;相对论;量子力學

1879年3月14日,Einstein出生于一个德国犹太家庭,从小性格内向,热爱科学并勤于思考,对于数学、物理学的兴趣尤其浓厚,受家庭教育影响,Einstein的科学启蒙比常人更早。对于现代物理研究而言,1905年无疑的里程碑一样的年份,这一年,Einstein以《分子大小的新测定方法》一文为其大学生涯画上了完美句号,后获得博士学位,同年在德国《物理学年鉴》上表了《关于光的发生和转变的一个新观点》、《从热的分子运动论看静止液体中悬浮粒子的运动》和《论运动物体的电动力学》三篇论文,分别提出了狭义相对论,光量子理论,攀登上现代理论物理研究中的制高点。

一、Einstein在理论物理研究中的贡献

1、提出狭义相对论。Einstein是继牛顿之后物理学发展史上的又一位杰出人物,他所提出的狭义相对论理论,不但构建起思维时空一理论框架,使人类在时空认识上迈出了新的一步,而且以相对论为基础,结合力学定律建立起“相对论力学”。预言如果速度增加,那么惯性质量也会随之增加。根据相对论进行推理,提出质能理论,也就是E=mc2,该理论的提出为核能研究奠定了坚实基础。迄今为止,理论物理研究中仍以相对论为基础,同时在量子力学、电力学方面也起到了重要影响[1]。

2、提出广义相对论。广义相对论的提出是人类科学进步、思想拓展的杰出成果,其理论本质在于引力理论。Einstein的学术成就之所以备受推崇,是因为他将引力概念与空间概念相融合,进而形成时间结构,实现了物理学与几何学有机融合,引力能够通过几何语言进行诠释,从而使抽象的引力结构变得直观而生动,这也是迄今为止现代物理学发展的黄金坐标点,迈出了人类探索宇宙结构的重要一步。Einstein所提出的宇宙“有限无界”理论至今无人企及,使宇宙物理研究从猜想思辨阶段进入到现代科学的具体研究中,并形成独立的研究领域。在现代理论物理研究中,“对称性支配相互作用”是广义相对论的延伸,也是人类探索未知领域的新途径。

3、推动量子论发展。在量子论研究中, Einstein的学术成果对该理论体系的发展起到了重要的推动作用。以Plonk的“能量量子”理论为基础,Einstein提出了光量子理论,指出光束无论是在传播、辐射还是吸收过程,都具有其量子性,进而为广电效应做出完美诠释。Einstein将量子理论和波动理论进行了并列融合,首次提出光的“波粒二象性”。这一观点的提出为后期物质波理论的发展提供了一句,从而使量子力学发展有了新的方向[2- 4]。

Einstein将量子理论与物质内部震动理论相结合,提出了比热值和温度的关系;结合光化学原理,构建起光化学定律,同时提出了辐射传导、吸收的计算理论,为后世激光技术发展应用创造了完善的理论基础。而且Einstein与Bose共同提出“BoseEinstein”计算理论,促进了光子理论研究的重大发展。

二、Einstein对后世理论物理研究的影响

1、勇于探索,善于求证。任何科学研究都需要丰富的想象力,以探索未知领域的科学规律。Einstein以其独具匠心的思想实验充分发挥其想象力,从而使知识理论与科学实践得到了有机融合,推动其科学思维深入发展,同时也激发了Einstein探索未知世界的勇气和热情。如果没有思想实验的推动,相对论的产生和形成将遥遥无期,尤其是广义相对论很难形成独立理论体系。Einstein曾说过:“天才的成就源于不断的探索和求证”。

2、物理与数学的融合推动理论物理研究发展。数学语言能够更精准的诠释科学语言,是科学研究中不可或缺的重要表达工具,同时也是科学走向成熟和完善的标志。物理学与数学关系密切,两者不可分割,物理概念与数学概念实现了高度融合,并纳入同一体系内。狭义相对论以几何语言诠释出四维空间结构,广义相对论则以黎曼几何为研究载体,量子力学则以希尔伯特空间理论为主导,在数学与物理学的研究探索中,Einstein功不可没。

3、哲学的指导作用。Einstein不但对自然科学研究中成绩斐然,同时也对哲学具有浓厚兴趣,他曾经和哲学专业大学生探讨专业问题,哲学思想在Einstein的物理研究中无处不在,在哲学思想的指导下,他能够有更高的思想站位和思维视野,他的科学视野更广阔,对于科学理论的理解和认识也更为深刻。将哲学思维融合到物理学研究中可谓Einstein的创举,而且事实证明,他的这一创举促进了理论物理学的高度发展,是Einstein科学理论体系形成的重要指导思想[5]。

4、坚持世界统一性思想。Einstein信奉“自然和谐”理论,他认为自然万物都会以和谐统一的形式存在,而且在其科学研究中也始终贯穿这一思想。他能够以最简约的笔调描绘出深奥的世界图像,从而为理论物理的发展形成重要影响。虽然Einstein的“统一场论”并未获得证实,但是迄今为止,这一思想仍有巨大的鼓舞作用,推动现代物理研究不断前进。

三、结语

在理论物理研究中,Einstein提出在物质空间内并非呈现欧几里德空间状态,而是以黎曼空间状态存在,这一理论为四维空间探索提出了鲜明的指导方向。在近现代理论物理研究中,Einstein的成就如同里程碑一般,彰显出人类文明进步的高度,同时也为后世物理研究发展奠定了坚实基础。

参考文献

[1] 木本荣. 量子引力有效理论的若干问题[D].电子科技大学,2015.

[2] 黄志洵. 影响物理学发展的8个问题[J]. 前沿科学,2013,(03):59-85.

[3] 薛永红. 追溯历史诉诸哲学 拨散量子理论迷雾[J]. 科技导报,2013,(08):80.

[4] 孙昌璞. 量子理论若干基本问题研究的新进展[J]. 物理学进展,2001,(03):317-360.

[5] 杨振宁,乐光尧. 爱因斯坦对理论物理学的影响[J]. 自然辩证法通讯,1981,(02):27-33.

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