專題六 二、影響世界進程的科學(xué)巨人
愛因斯坦19xx年提出的相對論,后來稱作狹義相對論,以光速永不改變、相對性原則來推論,得到“時間”會因速度快慢而改變的結(jié)論。
( 3)廣義相對論(19xx年提出)
19xx年,愛因斯坦發(fā)表了他的廣義相對論。他解釋了引力作用和加速度作用沒有差別的原因。他還解釋了引力是如何和時空彎曲聯(lián)系起來的,利用數(shù)學(xué),愛因斯坦指出物體使周圍空間、時間彎曲,在物體具有很大的相對質(zhì)量(例如一顆恒星)時,這種彎曲可使從它旁邊經(jīng)過的任何其它事物,即使是光線,改變路徑。
(4)質(zhì)能關(guān)系式
(5)關(guān)注和平
愛因斯坦在一戰(zhàn)時就參加了僅有4人參加的反戰(zhàn)宣言,一戰(zhàn)后又因致力于恢復(fù)各國人民的相互諒解而奔走,卻被反猶主義者列入謀殺的黑名單中。1933年,希特勒掌握政權(quán),迫害猶太人,這時愛因斯坦正在美國訪問,為逃避希特勒的懸賞暗殺,他定居在普林斯頓大學(xué),成為高等學(xué)術(shù)研究所的教授。因為擔(dān)心德國納粹政府搶先造出原子彈,為維護世界和平,1939年,愛因斯坦應(yīng)美國一些著名原子核物理學(xué)家的請求,寫信給美國羅斯?偨y(tǒng),建議集合科學(xué)界的力量,發(fā)展原子彈。這就是著名的曼哈頓計劃的起源。
1945年8月美國先后在日本的廣島、長畸投下兩顆原子彈,加速了日本法西斯的投降,但對無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。愛因斯坦為此非常懊悔。從這件事中,我們能得到什么啟發(fā)?我們應(yīng)如何對待科學(xué)的發(fā)展?
科學(xué)技術(shù)本身是一把雙刃劍?萍寄茉旄H祟,推動生產(chǎn)力水平的提高,但如果運用不當(dāng),也能危害人類。
科學(xué)改變世界
本目可以引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)探索永無止境、科技給人類生活帶來的雙重影響及科技與我們的生活三個方面來認(rèn)識。
1.科學(xué)發(fā)展永無止境
19世紀(jì),近代科學(xué)獲得了極大發(fā)展。在物理學(xué)領(lǐng)域,以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ),統(tǒng)一了聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)和熱學(xué),有效地解釋著小到超顯微粒子,大到宇宙天體的物理世界。海王星的發(fā)現(xiàn)顯示了牛頓力學(xué)無比強大的理論威力,光學(xué)、電磁學(xué)與力學(xué)的統(tǒng)一使物理學(xué)顯示出一種形式上的完整,被譽為“一座莊嚴(yán)雄偉的建筑體系和動人心弦的美麗的殿堂”。因為牛頓的力學(xué)和麥克斯韋的電磁學(xué)這兩大理論已經(jīng)能夠解釋物質(zhì)世界中物體的運動、熱、聲、光、電、磁等物理現(xiàn)象,于是很多人得出這樣的結(jié)論,物理學(xué)的各種基本問題在原則和理論上者匡得到了解決,取得了終極的形式,物理學(xué)遺留下來的工作只是精度的測定問題,即解決小數(shù)點以后數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問題,一時出現(xiàn)了物理學(xué)的“頂峰論”。
但是,大量新現(xiàn)象的出現(xiàn)卻與近代物理學(xué)之間的矛盾日漸突出,物理科學(xué)內(nèi)部發(fā)生了危機,正孕育著一場深刻的革命。牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中,確定了質(zhì)量、動量、慣性和力的基本概念,認(rèn)為力是改變物體運動狀態(tài)的原因。他從哲學(xué)角度提出了絕對時間和絕對空間的概念,認(rèn)為時間和空間是客觀存在的,彼此沒有聯(lián)系,和物質(zhì)運動沒有關(guān)系。但是,從麥克斯韋方程組可以推算出光在真空中的速度大約是每秒30萬公里,這個速度和光源本身的運動速度無關(guān),也就是光速不變。而經(jīng)典物理學(xué)告訴我們,任何物體的運動速度都是相對于一定的坐標(biāo)系的。一個坐在火車上的人,以火車為坐標(biāo)系,人的速度是零;以地球作為坐標(biāo)系,人的速度就等于火車的運行速度。為什么會有和坐標(biāo)系沒有關(guān)系的不變光速呢?經(jīng)典物理學(xué)解釋不了這個問題。愛因斯坦作為物理學(xué)的革命者,他的狹義相對論為此做出了革命性的變革——空間和時間隨物質(zhì)運動而變化,質(zhì)量隨運動而變化,質(zhì)量和能量互相轉(zhuǎn)化。