爱因斯坦的生平简介

广义论公式 根据广义相对论中“宇宙中一切物质的运动都可以用曲率来描述，引力场实际上就是一个弯曲的时空”的思想，爱因斯坦给出了著名的引力场方程（Einstein"s field equation）：

该方程是一个以时空为自变量、以度规为因变量的带有椭圆型约束的二阶双曲型偏微分方程。

它以复杂而美妙著称，但并不完美，计算时只能得到近似解。

最终人们得到了真正球面对称的准确解——史瓦兹解。

加入宇宙学常数后的场方程为：

其内容是，所有参考系在描述自然定律时都是等效的。

这与狭义相对性原理有很大区别。

在不同参考系中，一切物理定律完全等价，没有任何描述上的区别。

但在一切参考系中，这是不可能的，只能说不同参考系可以同样有效的描述自然律。

这就需要我们寻找一种更好的描述方法来适应这种要求。

通过狭义相对论，很容易证明旋转圆盘的圆周率大于

【第3句】：14。

因此，普通参考系应该用黎曼几何来描述。

第二个原理是光速不变原理：光速在任意参考系内都是不变的。

它等效于在四维时空中光的时空点是不动的。

当时空是平直的，在三维空间中光以光速直线运动，当时空弯曲时，在三维空间中光沿着弯曲的空间运动。

可以说引力可使光线偏折，但不可加速光子。

第三个原理是最著名的等效原理。

质量有两种，惯性质量是用来度量物体惯性大小的，起初由牛顿第二定律定义。

引力质量度量物体引力荷的大小，起初由牛顿的万有引力定律定义。

它们是互不相干的两个定律。

惯性质量不等于电荷，甚至目前为止没有任何关系。

那么惯性质量与引力质量(引力荷)在牛顿力学中不应该有任何关系。

然而通过当代最精密的试验也无法发现它们之间的区别，惯性质量与引力质量严格成比例(选择适当系数可使它们严格相等)。

广义相对论将惯性质量与引力质量完全相等作为等效原理的内容。

惯性质量联系着惯性力，引力质量与引力相联系。

这样，非惯性系与引力之间也建立了联系。

那么在引力场中的任意一点都可以引入一个很小的自由降落参考系。

由于惯性质量与引力质量相等，在此参考系内既不受惯性力也不受引力，可以使用狭义相对论的一切理论。

初始条件相同时，等质量不等电荷的质点在同一电场中有不同的轨道，但是所有质点在同一引力场中只有唯一的轨道。

等效原理使爱因斯坦认识到，引力场很可能不是时空中的外来场，而是一种几何场，是时空本身的一种性质。

由于物质的存在，原本平直的时空变成了弯曲的黎曼时空。

在广义相对论建立之初，曾有第四条原理，惯性定律：不受力(除去引力，因为引力不是真正的力)的物体做惯性运动。

在黎曼时空中，就是沿着测地线运动。

测地线是直线的推广，是两点间最短(或最长)的线，是唯一的。

比如，球面的测地线是过球心的平面与球面截得的大圆的弧。

但广义相对论的场方程建立后，这一定律可由场方程导出，于是惯性定律变成了惯性定理。

值得一提的是，伽利略曾认为匀速圆周运动才是惯性运动，匀速直线运动总会闭合为一个圆。

这样提出是为了解释行星运动。

他自然被牛顿力学批的体无完肤，然而相对论又将它复活了，行星做的的确是惯性运动，只是不是标准的匀速。

广义论的验证 爱因斯坦在建立广义相对论时，就提出了三个实验，并很快就得到了验证：(1)引力红移(2)光线偏折(3)水星近日点进动。

直到最近才增加了第四个验证：(4)雷达回波的时间延迟。

(1)引力红移：广义相对论证明，引力势低的地方固有时间的流逝速度慢。

也就是说离天体越近，时间越慢。

这样，天体表面原子发出的光周期变长，由于光速不变，相应的频率变小，在光谱中向红光方向移动，称为引力红移。

宇宙中有很多致密的天体，可以测量它们发出的光的频率，并与地球的相应原子发出的光作比较，发现红移量与相对论预言一致。

60年代初，人们在地球引力场中利用伽玛射线的无反冲共振吸收效应(穆斯堡尔效应)测量了光垂直传播22。

5M产生的红移，结果与相对论预言一致。

(2)光线偏折：如果按光的波动说，光在引力场中不应该有任何偏折，按半经典式的量子论加牛顿引力论的混合产物，用普朗克公式E=hv和质能公式E=Mc^2 求出光子的质量，再用牛顿万有引力定律得到的太阳附近的光的偏折角是0.87秒，按广义相对论计算的偏折角是

【第1句】：75秒，为上述角度的两倍。

1919年，一战刚结束，英国科学家爱丁顿派出两支考察队，利用日食的机会观测，观测的结果约为

【第1句】：7秒，刚好在相对论实验误差范围之内。

引起误差的主要原因是太阳大气对光线的偏折。

最近依靠射电望远镜可以观测类星体的电波在太阳引力场中的偏折，不必等待日食这种稀有机会。

精密测量进一步证实了相对论的结论。

(3)水星近日点的进动：天文观测记录了水星近日点每百年移动5600秒，人们考虑了各种因素，根据牛顿理论只能解释其中的5557秒，只剩43秒无法解释。

广义相对论的计算结果与万有引力定律(平方反比定律)有所偏差，这一偏差刚好使水星的近日点每百年移动43秒。

(4)雷达回波实验：从地球向行星发射雷达信号，接收行星反射的信号，测量信号往返的时间，来检验空间是否弯曲(检验三角形内角和)60年代，美国物理学家克服重重困难做成了此实验，结果与相对论预言相符。

牛顿,爱因斯坦和开普勒年代先后

年代先后:1,开普勒2,牛顿3,爱因斯坦.艾萨克·牛顿（1643年1月4日—1727年3月31日）爵士，英国皇家学会会长，英国著名的物理学家，百科全书式的“全才”，著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。

他在1687年发表的论文《自然定律》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。

这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。

他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；为太阳中心说提供了强有力的理论支持，并推动了科学革命。

在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理，提出牛顿运动定律[1] 。

在光学上，他发明了反射望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。

他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。

在数学上，牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。

他也证明了广义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究做出了贡献。

在经济学上，牛顿提出金本位制度。

阿尔伯特·爱因斯坦（1879月3月14日-1955年月4月18日）犹太裔物理学家。

他于1879年出生于德国乌尔姆市的一个犹太人家庭（父母均为犹太人)，1900年毕业于苏黎世联邦理工学院，入瑞士国籍。

1905年，获苏黎世大学哲学博士学位，爱因斯坦提出光子假设，成功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理奖，同年，创立狭义相对论。

1915年创立广义相对论。

[1] 爱因斯坦为核能开发奠定了理论基础，在现代科学技术和他的深刻影响下与广泛应用等方面开创了现代科学新纪元，被公认为是继伽利略、牛顿以来最伟大的物理学家。

1999年12月26日，爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。

约翰尼斯·开普勒（1571-1630），杰出的德国天文学家、物理学家、数学家。

生于符腾堡的威尔德斯达特镇，卒于雷根斯堡。

开普勒发现了行星运动的三大定律，分别是轨道定律、面积定律和周期定律。

这三大定律可分别描述为：所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行；在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等；行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。

这三大定律最终使他赢得了“天空立法者”的美名。

同时他对光学、数学也做出了重要的贡献，他是现代实验光学的奠基人。

行星运动定律的创立者约翰尼斯·开普勒于公元1571年出生在德国的威尔德斯达特镇，恰好是哥白尼发表《天球运行论》后的第二十八年。

哥白尼在这部伟大著作中提出了行星绕太阳而不是绕地球运转的学说。

开普勒就读于图宾根大学，1588年获得学士学位，三年后获得硕士学位。

当时大多数科学家拒不接受哥白尼的日心说。

在图宾根大学学习期间，他听到对日心学说所做的合乎逻辑的阐述，很快就相信了这一学说。

为什么爱因斯坦相对论说，当人们以超过光速的速度旅行就可以穿越时空

相对论是关于时空和引基本理论，主要由爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。

相对论的基本假设是，相对性原理和等效原理。

相对论和量子力学是的两大基本支柱。

奠定了基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观条件下的物体。

相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。

相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”，“四维时空”“弯曲空间”等全新的概念

【狭义相对论】 马赫和休谟的哲学对爱因斯坦影响很大。

马赫认为时间和空间的量度与物质运动有关。

时空的观念是通过经验形成的。

绝对时空无论依据什么经验也不能把握。

休谟更具体的说：空间和广延不是别的，而是按一定次序分布的可见的对象充满空间。

而时间总是又能够变化的对象的可觉察的变化而发现的。

1905年爱因斯坦指出，迈克尔逊和莫雷实验实际上说明关于“以太”的整个概念是多余的，光速是不变的。

而牛顿的绝对时空观念是错误的。

不存在绝对静止的参照物，时间测量也是随参照系不同而不同的。

他用光速不变和相对性原理提出了洛仑兹变换。

创立了狭义相对论。

狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论，因此要弄清相对论的内容，要先对相对论的时空观有个大体了解。

在数学上有各种多维空间，但目前为止，我们认识的物理世界只是四维，即加一维时间。

现代微观物理学提到的是另一层意思，只有数学意义，在此不做讨论。

四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。

我在一个帖子上说过一个例子，一把尺子在里（不含时间）转动，其长度不变，但旋转它时，它的各坐标值均发生了变化，且坐标之间是有联系的。

四维时空的意义就是时间是第四维坐标，它与空间坐标是有联系的，也就是说时空是统一的，不可分割的整体，它们是一种“此消彼长”的关系。

四维时空不仅限于此，由质能关系知，质量和能量实际是一回事，质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，比如速度越大，质量越大。

在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。

在四维时空里，动量和能量实现了统一，称为能量动量四矢。

另外在四维时空里还定义了四维速度，四维加速度，四维力，电磁场方程组的四维形式等。

值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完美，完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。

四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。

可以说至少它比牛顿力学要完美的多。

至少由它的完美性，我们不能对它妄加怀疑。

相对论中，时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空，能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。

这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。

在今后论及广义相对论时我们还会看到，时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。

狭义相对论基本原理 物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，由于物质是在相互联系，相互作用中运动的，因此，必须在物质的相互关系中描述运动，而不可能孤立的描述运动。

也就是说，运动必须有一个参考物，这个参考物就是参考系。

伽利略曾经指出，运动的船与静止的船上的运动不可区分，也就是说，当你在封闭的船舱里，与外界完全隔绝，那么即使你拥有最发达的头脑，最先进的仪器，也无从感知你的船是匀速运动，还是静止。

更无从感知速度的大小，因为没有参考。

比如，我们不知道我们整个宇宙的整体运动状态，因为宇宙是封闭的。

爱因斯坦将其引用，作为狭义相对论的第一个基本原理：狭义相对性原理。

其内容是：惯性系之间完全等价，不可区分。

著名的麦克尔逊•莫雷实验彻底否定了光的以太学说，得出了光与参考系无关的结论。

也就是说，无论你站在地上，还是站在飞奔的火车上，测得的光速都是一样的。

这就是狭义相对论的第二个基本原理，。

由这两条基本原理可以直接推导出相对论的坐标变换式，速度变换式等所有的狭义相对论内容。

比如速度变幻，与传统的法则相矛盾，但实践证明是正确的，比如一辆火车速度是10m\\\/s，一个人在车上相对车的速度也是10m\\\/s，地面上的人看到车上的人的速度不是20m\\\/s，而是(20-10^(-15))m\\\/s左右。

在通常情况下，这种相对论效应完全可以忽略，但在接近光速时，这种效应明显增大，比如，火车速度是0。

99倍光速，人的速度也是0。

99倍光速，那么地面观测者的结论不是1。

98倍光速，而是0。

999949倍光速。

车上的人看到后面的射来的光也没有变慢，对他来说也是光速。

因此，从这个意义上说，光速是不可超越的，因为无论在那个参考系，光速都是不变的。

速度变换已经被的无数实验证明，是无可挑剔的。

正因为光的这一独特性质，因此被选为四维时空的唯一标尺。

狭义相对论效应 根据狭义相对性原理，惯性系是完全等价的，因此，在同一个惯性系中，存在统一的时间，称为同时性，而相对论证明，在不同的惯性系中，却没有统一的同时性，也就是两个事件(时空点)在一个关性系内同时，在另一个惯性系内就可能不同时，这就是同时的相对性，在惯性系中，同一物理过程的时间进程是完全相同的，如果用同一物理过程来度量时间，就可在整个惯性系中得到统一的时间。

在今后的广义相对论中可以知道，非惯性系中，时空是不均匀的，也就是说，在同一非惯性系中，没有统一的时间，因此不能建立统一的同时性。

相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系，发现运动的惯性系时间进度慢，这就是所谓的钟慢效应。

可以通俗的理解为，运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。

尺子的长度就是在一惯性系中同时得到的两个端点的坐标值的差。

由于同时的相对性，不同惯性系中测量的长度也不同。

相对论证明，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。

由以上陈述可知，钟慢和尺缩的原理就是时间进度有相对性。

也就是说，时间进度与参考系有关。

这就从根本上否定了牛顿的绝对时空观，相对论认为，绝对时间是不存在的，然而时间仍是个客观量。

比如在下期将讨论的双生子理想实验中，哥哥乘飞船回来后是15岁，弟弟可能已经是45岁了，说明时间是相对的，但哥哥的确是活了15年，弟弟也的确认为自己活了45年，这是与参考系无关的，时间又是绝对的。

这说明，不论物体运动状态如何，它本身所经历的时间是一个客观量，是绝对的，这称为固有时。

也就是说，无论你以什么形式运动，你都认为你喝咖啡的速度很正常，你的生活规律都没有被打乱，但别人可能看到你喝咖啡用了100年，而从放下杯子到寿终正寝只用了一秒钟。

时钟佯谬或 相对论诞生后，曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题---。

一对双生子A和B，A在地球上，B乘火箭去做星际旅行，经过漫长岁月返回地球。

爱因斯坦由相对论断言，二人经历的时间不同，重逢时B将比A年轻。

许多人有疑问，认为A看B在运动，B看A也在运动，为什么不能是A比B年轻呢?由于地球可近似为惯性系，B要经历加速与减速过程，是变加速运动参考系，真正讨论起来非常复杂，因此这个爱因斯坦早已讨论清楚的问题被许多人误认为相对论是自相矛盾的理论。

如果用时空图和世界线的概念讨论此问题就简便多了，只是要用到许多数学知识和公式。

在此只是用语言来描述一种最简单的情形。

不过只用语言无法更详细说明细节，有兴趣的请参考一些相对论书籍。

我们的结论是，无论在那个参考系中，B都比A年轻。

为使问题简化，只讨论这种情形，火箭经过极短时间加速到亚光速，飞行一段时间后，用极短时间掉头，又飞行一段时间，用极短时间减速与地球相遇。

这样处理的目的是略去加速和减速造成的影响。

在地球参考系中很好讨论，火箭始终是动钟，重逢时B比A年轻。

在火箭参考系内，地球在匀速过程中是动钟，时间进程比火箭内慢，但最关键的地方是火箭掉头的过程。

在掉头过程中，地球由火箭后方很远的地方经过极短的时间划过半个圆周，到达火箭的前方很远的地方。

这是一个超光速过程。

只是这种超光速与相对论并不矛盾，这种超光速并不能传递任何信息，不是真正意义上的超光速。

如果没有这个掉头过程，火箭与地球就不能相遇，由于不同的参考系没有统一的时间，因此无法比较他们的年龄，只有在他们相遇时才可以比较。

火箭掉头后，B不能直接接受A的信息，因为信息传递需要时间。

B看到的实际过程是在掉头过程中，地球的时间进度猛地加快了。

在B看来，A现实比B年轻，接着在掉头时迅速衰老，返航时，A又比自己衰老的慢了。

重逢时，自己仍比A年轻。

也就是说，相对论不存在逻辑上的矛盾。

【广义相对论】 相对论问世，人们看到的结论就是：四维弯曲时空，有限无边宇宙，引力波，引力透镜，大爆炸宇宙学说，以及二十一世纪的主旋律--黑洞等等。

这一切来的都太突然，让人们觉得相对论神秘莫测，因此在相对论问世头几年，一些人扬言全世界只有十二个人懂相对论。

甚至有人说全世界只有两个半人懂相对论。

更有甚者将相对论与通灵术，招魂术之类相提并论。

其实相对论并不神秘，它是最脚踏实地的理论，是经历了千百次实践检验的真理，更不是高不可攀的。

相对论应用的几何学并不是普通的欧几里得几何，而是黎曼几何。

相信很多人都知道，它分为罗氏几何与黎氏几何两种。

黎曼从更高的角度统一了三种几何，称为黎曼几何。

在里，有很多奇怪的结论。

三角形内角和不是180度，圆周率也不是3。

14等等。

因此在刚出台时，倍受嘲讽，被认为是最无用的理论。

直到在球面几何中发现了它的应用才受到重视。

空间如果不存在物质，时空是平直的，用欧氏几何就足够了。

比如在狭义相对论中应用的，就是四维伪。

加一个伪字是因为时间坐标前面还有个虚数单位i。

当空间存在物质时，物质与时空相互作用，使时空发生了弯曲，这是就要用。

相对论预言了引力波的存在，发现了引力场与引力波都是以光速传播的，否定了的超距作用。

当光线由恒星发出，遇到大质量天体，光线会重新汇聚，也就是说，我们可以观测到被天体挡住的恒星。

一般情况下，看到的是个环，被称为爱因斯坦环。

爱因斯坦将场方程应用到宇宙时，发现宇宙不是稳定的，它要么膨胀要么收缩。

当时宇宙学认为，宇宙是无限的，静止的，恒星也是无限的。

于是他不惜修改场方程，加入了一个宇宙项，得到一个稳定解，提出有限无边宇宙模型。

不久哈勃发现著名的哈勃定律，提出了宇宙膨胀学说。

爱因斯坦为此后悔不已，放弃了宇宙项，称这是他一生最大的错误。

在以后的研究中，物理学家们惊奇的发现，宇宙何止是在膨胀，简直是在爆炸。

极早期的宇宙分布在极小的尺度内，宇宙学家们需要研究粒子物理的内容来提出更全面的宇宙演化模型，而粒子物理学家需要宇宙学家们的观测结果和理论来丰富和发展粒子物理。

这样，物理学中研究最大和最小的两个目前最活跃的分支：粒子物理学和宇宙学竟这样相互结合起来。

就像高中物理序言中说的那样，如同一头怪蟒咬住了自己的尾巴。

值得一提的是，虽然爱因斯坦的静态宇宙被抛弃了，但它的有限无边宇宙模型却是宇宙未来三种可能的命运之一，而且是最有希望的。

近年来宇宙项又被重新重视起来了。

黑洞问题将在今后的文章中讨论。

黑洞与大爆炸虽然是相对论的预言，它们的内容却已经超出了相对论的限制，与量子力学，热力学结合的相当紧密。

今后的理论有希望在这里找到突破口。

广义相对论基本原理 由于惯性系无法定义，爱因斯坦将相对性原理推广到非惯性系，提出了广义相对论的第一个原理：广义相对性原理。

其内容是，所有参考系在描述自然定律时都是等效的。

这与狭义相对性原理有很大区别。

在不同参考系中，一切物理定律完全等价，没有任何描述上的区别。

但在一切参考系中，这是不可能的，只能说不同参考系可以同样有效的描述自然律。

这就需要我们寻找一种更好的描述方法来适应这种要求。

通过狭义相对论，很容易证明旋转圆盘的圆周率大于

【第3句】：14。

因此，普通参考系应该用黎曼几何来描述。

第二个原理是光速不变原理：光速在任意参考系内都是不变的。

它等效于在四维时空中光的时空点是不动的。

当时空是平直的，在三维空间中光以光速直线运动，当时空弯曲时，在三维空间中光沿着弯曲的空间运动。

可以说引力可使光线偏折，但不可加速光子。

第三个原理是最著名的等效原理。

质量有两种，惯性质量是用来度量物体惯性大小的，起初由牛顿第二定律定义。

引力质量度量物体引力荷的大小，起初由牛顿的万有引力定律定义。

它们是互不相干的两个定律。

惯性质量不等于电荷，甚至目前为止没有任何关系。

那么惯性质量与引力质量(引力荷)在牛顿力学中不应该有任何关系。

然而通过当代最精密的试验也无法发现它们之间的区别，惯性质量与引力质量严格成比例(选择适当系数可使它们严格相等)。

广义相对论将惯性质量与引力质量完全相等作为等效原理的内容。

惯性质量联系着惯性力，引力质量与引力相联系。

这样，非惯性系与引力之间也建立了联系。

那么在引力场中的任意一点都可以引入一个很小的自由降落参考系。

由于惯性质量与引力质量相等，在此参考系内既不受惯性力也不受引力，可以使用狭义相对论的一切理论。

初始条件相同时，等质量不等电荷的质点在同一电场中有不同的轨道，但是所有质点在同一引力场中只有唯一的轨道。

等效原理使爱因斯坦认识到，引力场很可能不是时空中的外来场，而是一种几何场，是时空本身的一种性质。

由于物质的存在，原本平直的时空变成了弯曲的黎曼时空。

在广义相对论建立之初，曾有第四条原理，惯性定律：不受力(除去引力，因为引力不是真正的力)的物体做惯性运动。

在黎曼时空中，就是沿着测地线运动。

测地线是直线的推广，是两点间最短(或最长)的线，是唯一的。

比如，球面的测地线是过球心的平面与球面截得的大圆的弧。

但广义相对论的场方程建立后，这一定律可由场方程导出，于是惯性定律变成了惯性定理。

值得一提的是，伽利略曾认为匀速圆周运动才是惯性运动，匀速直线运动总会闭合为一个圆。

这样提出是为了解释行星运动。

他自然被牛顿力学批的体无完肤，然而相对论又将它复活了，行星做的的确是惯性运动，只是不是标准的匀速圆周而已。

蚂蚁与蜜蜂的几何学 设想有一种生活在二维面上的扁平蚂蚁，因为是二维生物，所以没有第三维感觉。

如果蚂蚁生活在大平面上，就从实践中创立欧氏几何。

如果它生活在一个球面上，就会创立一种三角和大于180度，圆周率小于3。

14的球面几何学。

但是，如果蚂蚁生活在一个很大的球面上，当它的科学还不够发达，活动范围还不够大，它不足以发现球面的弯曲，它生活的小块球面近似于平面，因此它将先创立欧氏几何学。

当它的科学技术发展起来时，它会发现三角和大于180度，圆周率小于3。

14等实验事实。

如果蚂蚁够聪明，它会得到结论，它们的宇宙是一个弯曲的二维空间，当它把自己的宇宙测量遍了时，会得出结论，它们的宇宙是封闭的(绕一圈还会回到原地)，有限的，而且由于空间(曲面)的弯曲程度(曲率)处处相同，它们会将宇宙与自己的宇宙中的圆类比起来，认为宇宙是圆形的。

由于没有第三维感觉，所以它无法想象，它们的宇宙是怎样弯曲成一个球的，更无法想象它们这个无边无际的宇宙是存在于一个三维平直空间中的有限面积的球面。

它们很难回答宇宙外面是什么这类问题。

因为，它们的宇宙是有限无边的封闭的二维空间，很难形成外面这一概念。

对于蚂蚁必须借助发达的科技才能发现的抽象的事实，一只蜜蜂却可以很容易凭直观形象的描述出来。

因为蜜蜂是三维空间的生物，对于嵌在三维空间的二维曲面是一目了然的，也很容易形成球面的概念。

蚂蚁凭借自己的科学技术得到了同样的结论，却很不形象，是严格数学化的。

由此可见，并不是只有高维空间的生物才能发现低维空间的情况，聪明的蚂蚁一样可以发现球面的弯曲，并最终建立起完善的球面几何学，其认识深度并不比蜜蜂差多少。

黎曼几何是一个庞大的几何公理体系，专门用于研究弯曲空间的各种性质。

球面几何只是它极小的一个分支。

它不仅可用于研究球面，椭圆面，双曲面等二维曲面，还可用于高维弯曲空间的研究。

它是广义相对论最重要的数学工具。

黎曼在建立黎曼几何时曾预言，真实的宇宙可能是弯曲的，物质的存在就是空间弯曲的原因。

这实际上就是广义相对论的核心内容。

只是当时黎曼没有像爱因斯坦那样丰富的物理学知识，因此无法建立广义相对论。

爱因斯坦的光量子假说

普朗克的量子假说提出后的几年内，并未引起人们的兴趣，爱因斯坦却看到了它的重要性。

他赞成能量子假说，并从中得到了重要启示：在现有的物理理论中，物体是由一个一个原子组成的，是不连续的，而光（电磁波）却是连续的。

　　在原子的不连续性和光波的连续性之间有深刻的矛盾。

为了解释光电效应， 1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说的基础上提出了光量子假说。

　　爱因斯坦大胆假设：光和原子电子一样也具有粒子性，光就是以光速C运动着的粒子流，他把这种粒子叫光量子。

同普朗克的能量子一样，每个光量子的能量也是E＝hν，根据相对论的质能关系式，每个光子的动量为p＝E\\\/c＝h\\\/λ　　列别捷夫（П.Н.Лебедев l866—1911）的光压实验证实了光的动量和能量的关系式。

　　根据光量子假说，爱因斯坦顺利地推出普朗克公式，并且还提出了一个光电效应公式。

　　光量子假说成功地解释了光电效应。

当紫外线这一类的波长较短的光线照射金属表面时，金属中便有电子逸出，这种现象被称为光电效应。

它是由赫兹（H.R.Hertz l857—1894）和勒纳德（P.Lenard l862—1947）发现的。

光电效应的实验表明：微弱的紫光能从金属表面打出电子，而很强的红光却不能打出电子，就是说光电效应的产生只取决于光的频率而与光的强度无关。

这个现象用光的波动说是解释不了的。

因为光的波动说认为光是一种波，它的能量是连续的，和光波的振幅即强度有关，而和光的频率即颜色无关，如果微弱的紫光能从金属表面打出电子来，则很强的红光应更能打出电子来，而事实却与此相反。

利用光量子假说可以圆满地解释光电效应。

按照光量子假说，光是由光量子组成的，光的能量是不连续的，每个光量子的能量要达到一定数值才能克服电子的逸出功，从金属表面打出电子来。

微弱的紫光虽然数目比较少，但是每个光量子的能量却足够大，所以能从金属表面打出电子来；很强的红光，光量子的数目虽然很多，但每个光量子的能量不够大，不足以克服电子的逸出动，所以不能打出电子来。

　　赫兹以自己的实验证实了电磁波的存在，宣告光的波动说的全胜，判处了光的微粒说的死刑，可是又是他发现的光电效应导致了微粒说的复活。

　　从当时的观点看来光量子假说同光的干涉事实矛盾，许多物理学家不赞成光量子假说，就连普朗克也抱怨说“太过分了”， 1907年他在写给爱因斯坦的信中说：“我为作用基光量子（光量子）所寻找的不是它在真空中的意义，而是它在吸收和发射地方的意义，并且我认为，真空中的过程已由麦克斯韦方程作了精确的描述”。

直到1913年他还拒绝光量子假说。

　　美国物理学家米立肯（R.A.Millikan l868—1953）在电子和光电效应的研究方面做出了杰出的贡献。

他曾花费十年时间去做光电效应实验。

最初他不相信光量子理论，企图以实验来否定它，但实验的结果却同他最初的愿望相反。

1915年他宣告，他的实验证实了爱因斯坦光电效应公式。

他根据光量子理论给出了h值的测定，与普朗克辐射公式给出的h值符合得很好。

1922—1923年间，康普敦（A.H.Compton l892—1962）研究了X射线经金属或石墨等物质散射后的光谱。

根据古典电磁波理论，入射波长应与散射波长相等，而康普敦的实验却发现，除有波长不变的散射外，还有大于入射波长的散射存在，这种改变波长的散射称为康普敦效应。

光的波动说无论如何也不能解释这种效应，而光量子假说却能成功地解释它。

按照光量子理论，入射X射线是光子束，光子同散射体中的自由电子碰撞时，将把自己的一部分能量给了电子，由于散射后的光子能量减少了，从而使光子的频率减小，波长变大。

因此，康普敦效应的发现，有力地证实了光量子假说。

　　爱因斯坦的光量子假说发展了普朗克所开创的量子理论。

在普朗克的理论中，还是坚持电磁波在本质上是连续的，只是假定当它们与器壁振子发生能量交换时电磁能量才显示出量子性。

爱因斯坦对旧理论不是采取改良的态度，而是要求弄清事物的本质彻底解决问题，他看出量子不是一个成功的数学公式，而是揭露光的本质的手段。

他克服了普朗克量子假说的不彻底性，把量子性从辐射的机制引伸到光的本身上，认为光本身也是不连续的，光不仅在吸收和发射时是量子化的，而且光的传播本身也是量子化的。

爱因斯坦的光量子假说恢复了光的粒子性，使人们终于认清了光的波粒365kUaIle.cN双重性格，而且在它的启发下，发现了德布罗意物质波，使人们认清了微观世界的波粒二象性，为后来量子力学的建立奠定了基础。

牛顿爱因斯坦持有神论吗

是的持有神论。

　　爱因斯牛顿被认为是人类历史上最的科学家，他们都站在了当时的思想领域的最高峰。

当他们穷尽了物理世界的客观规律之后，他们终于发现，关于宇宙问题的最终答案，只能指向神。

　　牛顿的天才是多方面的，他在天文、地理、数学、神学等方面都有辉煌的成就，他最有名的著作《自然科学的数学原理》是近代科学的基石。

　　哈雷是牛顿的好友，英国著名天文学家，哈雷彗星的轨道就是他所推算的，他不相信宇宙中一切的天体是神创造的。

有一次，牛顿造了一个太阳系模型，中央是一个镀金的太阳，四周各大行星各照各的位置排列整齐，一拉曲柄，各星球立即按照自己的轨道和谐的转动，形象非常的美妙。

有一天，哈雷来访，看到这个模型，玩弄了好久，惊叹不已，立刻问这是谁造的。

牛顿回答说，这个模型没有人设计和制造，只不过是偶然间各种材料凑巧碰在一起而形成的。

哈雷说，无论如何必定有人造它，并且是位天才。

　　这时牛顿拍着哈雷肩膀说：“这个模型虽然精巧，但比起真正太阳系，实在算不上什么；你尚且相信一定有人制造它，难道比这个模型精巧亿万倍的太阳系，岂不是应该有全能的神，用高度智慧创造出来的吗

”哈雷恍然大悟，终于相信神的存在。

　　牛顿的三大定律，描述了宇宙发展变化的规律及其原因。

可以这样说，牛顿对“动”起来之后的世界的解释是清晰明了的，但对宇宙是如何“动”起来的是无法解释的。

世间万物，日月星辰，为什么会按照一定的规律运动，这“最初的一击”是从何而来的

沿着这里思路推理下去，最终牛顿把这个“最初的一击”归结为上帝。

牛顿也就从科学家走到了神学家。

　　牛顿这样评价自己的科学成就，只不过是在“追随神的思想”，“照神的思想去思想而已”。

他总结对宇宙万物的看法说：“宇宙万物，必定有一位全能的神在掌管、统治。

在望远镜的末端，我看到了神的踪迹。

” 　　爱因斯坦最为敬佩的科学家是牛顿。

他曾谦虚地表示：“真正伟大的科学家是牛顿，我只不过将牛顿在计算上的错误加以修正而已。

”爱因斯坦和牛顿一样，也认为宇宙法则是“上帝”的杰作”，是“神”在安排星球运行的力量。

　　有一天，有位记者访问爱因斯坦，请他发表对宗教及神存在问题的看法。

正好，爱因斯坦刚送走一位客人。

爱因斯坦问：“记者先生，您是否知道是谁将咖啡杯等物放于此处的

”记者答道：“自然是阁下。

” 爱因斯坦接着说：“小如咖啡杯等物，尚且需要一种力量来安排；那么您想一想，宇宙拥有多少星球，而每一星球均按一定轨道运行无间，这种安排运行力量的即是神。

” 　　爱因斯坦对“神”的看法发人深省。

　　在一次访谈中，爱因斯坦说：“有些人认为宗教不合乎科学道理。

我是一位研究科学的人，我深切知道，今天的科学只能证明某种物体的存在，而不能证明某种物体不存在。

因此如果我们现在还不能证明某种物体的存在，并不能断定它就是不存在。

”　　爱因斯坦进一步举出发现“原子核”的例子说：“譬如若干年前，我们未能证明原子核的存在，假如当时我们贸然断定原子核不存在，则在今天看来，不就犯了天大的错误吗

”　　访谈最后，爱因斯坦说到他相信“神”的存在：“因此，今天科学没有把神的存在证明出来，是由于科学还没有发展到那种程度，而不是神不存在。

总而言之，人的五种感觉是有限制的，无法感觉出神的存在，科学也无法否认神的存在。

因此，我们应该确信神的存在。

”

《时间简史》读后感 不要网上有的，好的就给分，十万火急

浩瀚的宇宙、神秘的地球，以及那些目前为止人类尚不足以弄明白的事物总是像磁铁般地吸引着有着强烈好奇心的人们。

为此出于强烈的好奇心，利用暑假难得的机会我认真地读了霍金先生写的《时间简史》一书，读完之后掩卷长思，细细的领略其中的哲理，让人耳目一新。

主要介绍了什么是宇宙论，以及宇宙论最新的发展状况。

由于针对的是非专业读者，为了不至于吓倒他们，通篇只放了一个数学公式，就是著名的爱因斯坦质能方程：E=MC^2。

上个世纪的科学进展是无与伦比的，《时间简史》以最通俗的语言，对一些最古老的问题做了阐述，诸如： * 宇宙是什么样的 书中并没有给出这个问题的答案，因为科学并不能保证所有问题都有一个答案。

虽然我们不能找到一套解释整个宇宙的理论，但我们可以把这个问题分成很多小块，并发明许多部分的理论，每一部分理论解释有限的范围，同时忽略其他影响。

这种方法获得了极大的成功，例如，牛顿的万有引力定律，只要知道星球的质量就能精确的计算出他们的轨道，而对于星球的结构，上面有没有智慧生物等等完全可以忽略。

我爱这本书