相對論和量子論

1、相對論和量子論相對論和量子論量子論和相對論是二十世紀最偉大的兩個改變世界的理論，于今他們仍然深深的影響和改變著我們的世界。量子論是現(xiàn)代物理學的兩大基石之一。相對論解決了高速運動問題；量子力學解決了微觀亞原子條件下的問題。所以我們就不難確定它們各自的適用范圍：量子力學適用于微觀亞原子，量子論給我們提供了新的關于自然界的表述方法和思考方法。量子論揭示了微觀物質世界的基本規(guī)律，為原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學奠定了理論基礎。它能

2、很好地解釋原子結構、原子光譜的規(guī)律性、化學元素的性質、光的吸收與輻射等。相對論是關于時空和引力的基本理論，主要由阿爾伯特愛因斯坦(AlbertEinstein)創(chuàng)立，依據(jù)研究的對象不同分為狹義相對論和廣義相對論。相對論和量子力學的提出給物理學帶來了革命性的變化，共同奠定了近代物理學的基礎。相對論極大的改變了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念，提出了“同時的相對性”、“四維時空”、“彎曲時空”等全新的概念。相對論分為：狹義相對論和廣義相對論

3、，狹義相對論適用于慣性系，廣義相對論適用于慣性系和非慣性系。狹義相對論是建立在四維時空觀上的一個理論狹義相對論有兩個原理，一是相對性原理：物理規(guī)律在所有的慣性系中有相同的表達形式，二是光速不變原理：真空中的光速是常量，于光源或者觀測者的運動無關。狹義相對論的結論有：①長度收縮；②時間延續(xù)；③相對質量；④相對論多普勒效應。狹義相對論的重要性；①建立了是用于高速運動的更加精確的時空觀；②促進了原子能的利用；③導致了廣義相對論的建立，在天體觀

4、測中有重要應用。廣義相對論是愛因斯坦繼狹義相對論之后，深入研究引力理論，于1913年提出的引力場的相對論理論。這一理論完全不同于牛頓的引力論，它把引力場歸結為物體周圍的時空彎曲，把物體受引力作用而運動，歸結為物體在彎曲時空中沿短程線的自由運動。因此，廣義相對論亦稱時空幾何動力學，即把引力歸結為時空的幾何特性。廣義相對論的兩個基本原理是：一，等效原理：引力與慣性力等效；二，廣義相對性原理:等效原理所有的物理定律在任何參考系中都取相同的形式

5、。量子論給我們提供了新的關于自然界的表述方法和思考方法。量子論揭示了微觀物質世界的基本規(guī)律，為原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學奠定了理論基礎。它能很好地解釋原子結構、原子光譜的規(guī)律性、化學元素的性質、光的吸收與輻射等。量子論：光電效應、康普頓效應、德布羅意波長、波粒二象性。1923年，德布羅意提出了物質波假說，將波粒二象性運用于電子之類的粒子束，把量子論發(fā)展到一個新的高度。1925年1926年薛定諤率先沿著物質波概念成功地確

6、立了電子的波動方程，為量子理論找到了一個基本公式，并由此創(chuàng)建了波動力學。幾乎與薛定諤同時，海森伯寫出了以“關于運動學和力學關系的量子論的重新解釋”為題的論文，創(chuàng)立了解決量子波動理論的矩陣方法。1925年9月，玻恩與另一位物理學家約丹合作，將海森伯的思想發(fā)展成為系統(tǒng)的矩陣力學理論。不久，狄拉克改進了矩陣力學的數(shù)學形式，使其成為一個概念完整、邏輯自洽的理論體系。1926年薛定諤發(fā)現(xiàn)波動力學和矩陣力學從數(shù)學上是完全等價的，由此統(tǒng)稱為量子力學，

7、而薛定諤的波動方程由于比海森伯的矩陣更易理解，成為量子力學的基本方程。為量子論的創(chuàng)立及發(fā)展作出貢獻的科學家有：維恩、瑞利普朗克、狄拉克、尼爾斯玻爾、路易德布羅意、薛定諤、海森伯、沃爾夫岡泡利、玻恩、理查德費曼、海因里希赫茲、密立根現(xiàn)代用量子理論來解釋原子如何鍵合成分子，以此來理解物質的這些狀態(tài)是再基本不過的。鍵合不僅是形成石墨和氮氣等一般化合物的主要原因，而且也是形成許多金屬和寶石的對稱性晶體結構的主要原因。用量子理論來研究這些晶體，可