课件20张PPT。1879-1955第5课 20世纪的科学伟人爱因斯坦 “全世界科学家一致公认:他的天才思想带来了一系列令人炫目的技术革新,100年间的变化超过了过去2000年的总和。计算机、人造卫星、通讯技术、激光、电视和原子能,无一不与他所揭示的理论有关。”
——李政道 爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人。1879年3月14日他生于德国的乌尔姆,1955年4月18日卒于美国的普林斯顿。
爱因斯坦1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学,毕业后即失业。后在瑞士联邦专利局找到工作。
1905年获苏黎世大学博士学位。1909年任苏黎世大学理论物理学副教授,1911年任布拉格大学教授,两年后任德国威廉皇家物理研究所所长、柏林大学教授,当选为普鲁士科学院院士。
1932年受希特勒迫害离开德国,1933年10月定居美国。 爱因斯坦5岁时,有一次,父亲给他拿来了一只罗盘针玩。他发现,无论盘子怎样转,其中的那根小红针总是指向北方,这是为什么?他的叔叔做了解答,但他又提出了新的问题什么是磁力,又是怎样吸引罗盘针的? 爱因斯坦在10岁时,进入了慕尼黑的路提波德中学。他喜欢上了数学,并开始自学高等数学。没过多久,数学老师已经不是他的对手了,常常被小爱因斯坦问得张口结舌。老师的指责他想入非非 。 爱因斯坦的主要科学成就 19世纪末,由于电磁学方面的新发现、新实验同经典物理学理论发生了矛盾,物理学出现了危机。当时老一辈物理学家都企图用修补漏洞的方法来维护经典理论的框架。
20世纪初科学界中一个默默无闻的小人物爱因斯坦发表《论物体的电动力学》,创立了狭义相对论。其要点是:第一,否定了牛顿的绝对空间和绝对时间观念,指出时间、空间与物质运动不是各自孤立存在的,时间和空间是随着物质的运动而变化的,物质的质量也是随运动速度的变化而变化的。这样,该理论就揭示了空间、时间、物质、运动之间的本质上统一性,把牛顿的力学理论作为一种特殊情况(当运动速度远比光速低的时候)概括在内,从而建立了一个既适用于宏观、低速度,又适用于微观、高速的运动理论。第二,根据狭义相对论的原理,认为质量和能量之间有密切的关系,并推导出著名的质能关系式E=mc2,即物体的能量等于其质量与光速(每秒钟30万千米)平方的乘积。这一质能转化原理揭示了原子内部所蕴藏的巨大能量的秘密,为原子能的利用奠定了理论基础。广义相对论的提出
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1915年,爱因斯坦又创立了广义相对论,进一步揭示了时空结构(四维空间)同物质分布的关系,指出了物质间所存在的万有引力,是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀(即时空弯曲)而引起的。宏观、低速 微观、高速 经典物理学相对论、量子力学(两大支柱)牛顿爱因斯坦、普朗克相对论是对经典力学的补充和发展爱因斯坦相对论的提出是不是完全否定了牛顿的经典力学呢?爱因斯坦的科学成就狭义
相对论广义
相对论光量子
假说1905《论物体的电动力学》1916《广义相对论的基础》相对性 光速不变等效原理
广义相对性近代物理学领域的一次伟大革命促进了人们对宇宙的认识及观测研究和理论探讨解决光电效应、推动量子力学的发展宇宙学、
统一场论 相对论的例子:一卷录音带,如果在地面上播放需要一个小时;在快速飞行的宇宙飞船里播放,宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员,来测定在宇宙飞船中播放的时间呢?根据牛顿的理论,因为时间是绝对的,所以也是一小时;但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时,因为时间是相对的,在不同速度下测量时间,长度是不一样的。 由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致,甚至有着尖锐的冲突,相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖,当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说,如果给相对论授奖,他们就要退回已获得的奖章,结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖,相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。得益于爱因斯坦理论的重大发明 (1)太阳能电池、防盗报警器和照相机的
测光表都是以光电效应为基础的;(2)核电站提供的电力; (3)全球定位系统之所以能将物体的位置精
确到米,正是根据爱因斯坦的相对论对
地球卫星发生的信号进行了修正 (4)爱因斯坦1916至1917年对光子的研究为
人类40年后发现激光奠定了基础。目前激
光广泛应用于从DVD到激光打印机的多种
产品。伟大的科学家的风格 爱因斯坦因为在科学上的成就,获得了许多奖状以及名誉博士的授予证书。但他把名利看得非常淡泊。
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爱因斯坦很节俭,始终过着简朴无华的生活,如他用来计算的纸都是两面写字,而且他把许多寄给他的信的信封裁开,当作计算的草稿纸,不让它们失掉可以再利用的价值。他曾说过:“安逸和幸福,对我来说从来不是目的。我称这些伦理基础为猪倌的理想……”。他甚至拒绝自己被安排在上流社会中,而居于与众不同的地位。 爱因斯坦很珍惜时间,他不喜欢参加社交活动与宴会,他曾讽刺地说:“这是把时间喂给动物园。”他集中精力专心研究。他也不想听那些奉承和赞扬的话,认为:“一个以伟大的创造性观念造福于全世界的人,不需要后人来赞扬。他的成就本身就已经给了他一个更高的报答。”1929年3月,为了躲避五十寿辰的庆祝活动,他在生日前几天,就秘密跑到柏林近郊一个花匠的农舍里隐居起来。
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作为物理学革命中的科学巨匠,爱因斯坦从来没有自认为是一个超人。他认识到,自己所走的道路是前人走过的道路的延伸,科学的新时代是在前人工作基础上的合理发展,因此他总是抱着感激和敬仰的心情赞赏前人的贡献。 爱因斯坦成功的秘诀
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有一次,一个美国记者问爱因斯坦关于他成功的秘诀。他回答:“早在1901年,我还是二十二岁的青年时,我已经发现了成功的公式。我可以把这公式的秘密告诉你,那就是A=X+Y+Z!A就是成功,X就是努力工作,Y是懂得休息,Z是少说废话!这公式对我有用,我想对许多人也是一样有用。” 爱因斯坦的名言欣赏
※ 凡在小事上对真理持轻率态度的人,
在大事上也是不足信的。
※ 简单淳朴的生活,无论在身体上,
还是精神上,对每个人都是有益的。
※ 有时候一个人为不花钱得到的东西
付出的代价最高。
※ 在一个崇高的目的支持下,不停地工作,
即使慢,也一定会获得成功。
※ 我们把教育定义如下:人的智慧决不会
偏离目标。所谓教育,是忘却了在校学的
全部内容之后剩下的本领。
※ 通向人类真正的伟大境界的通道
只一条苦难的道路。 爱因斯坦的名言
1、我没有什么特别的才能,不过喜欢寻根
刨底地追问问题罢了。
2、智慧并不产生于学历,而是来自对于知识
的终身不懈的追求。
3、一个人只有以他全部的力量和精神致力于
某一事业时,才能成为一个真正的大师。三、为人类和平进步而斗争
——全人类命运的关注者 爱因斯坦生活的时代曾经经历了人类历史上最为空前的两次世界大战,战争给人类带来的灾难让他痛恨,帝国主义将科学手段用于战争让他不安。他没有因为埋头于科学研究而把自己置身于社会之外,而是一直关心着人类的文明和进步,并为之顽强、勇敢地战斗。
他说过:“人只有献身于社会,才能找出那实际上是短暂而又有风险的生命的意义”,爱因斯坦热爱科学,也热爱人类。三、为人类和平进步而斗争一战期间:爱因斯坦在一份仅有4人参加的反战宣言上签字一战后:积极致力于恢复各国人民的相互谅解30年代,反对法西斯,呼吁各国人民为和平而斗争二战前后,上书罗斯福,建议抢在德国之前研制原子弹二战后,致力于防止核战争,领导组织“原子科学家非常委员会”,出刊《原子科学家公报》 历史犹如这璀璨的星空,有人画成了黑夜,有人却照亮了未来……