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66661月前
905年,26岁的爱因斯坦提出了狭义相对论,他说时间和空间不是分开的,它们是一个东西的两个方面,合起来叫时空。更夸张的是时空不是固定不变的,它会弯曲、会拉伸、会扭曲。10年后他又寄出了广义相对论,彻底颠覆了人们对引力的理解。 我们感受到的引力其实不是一种力,而是时空弯曲的结果。想象一张拉紧的床单,你往上面放一个保龄球,床单会陷下去,然后再滚一个弹珠上去,弹珠会顺着凹陷滚向保龄球,看起来就像保龄球在吸引弹珠,这就是引力的本质。质量让时空弯曲,弯曲的时空告诉物体怎么移动。 广义相对论有一个惊人的推论,时空本身是在大爆炸中诞生的。大爆炸之前不仅没有物质,连空间和时间都不存在,是大爆炸创造了一切,包括装这一切的容器。 爱因斯坦还预言了一个东西,引力波。当巨大的天体剧烈运动时,比如两个黑洞相互旋转然后撞在一起,它们会在时空里掀起涟漪,就像往平静的湖面扔石头。这个预言提出了整整一百年都没人能验证,直到2015年美国的LIGO探测器终于抓到了引力波信号,那是13亿光年外两个黑洞合并时发出的声音,爱因斯坦100年前的预言被证实了。 现在来说说宇宙里最让人摸不着头脑的东西,暗物质和暗能量。你以为构成宇宙的主要是原子、行星、恒星这些熟悉的东西,太天真了。熟悉的这些正常物质只占宇宙总量的大约5%,剩下的95%是什么?老师说不知道,但科学家给它们起了名字,暗物质和暗能量。之所以叫暗是因为它们不发光、不反光,几乎不和任何东西发生作用,压根看不见它们。 暗物质的故事要从1933年说起,有个瑞士天文学家叫茨维基,他在观测一个星系团的时候发现不对劲,那些星系运动的速度太快了,按照可见物质的质量,引力根本拉不住它们,它们早该四散飞走了,但它们没有,老老实实待在一起。茨维基说肯定有什么看不见的东西在提供额外的引力,他管这叫暗物质。当时大家都觉得这老头在说胡话。 40年后美国天文学家薇拉- 鲁宾发现了更直接的证据,她研究星系自转的时候发现星系外围的恒星转得太快了,比理论预测的快很多,唯一的解释就是星系外面包裹着一大团看不见的东西。 现在知道暗物质大约占宇宙总量的27%,它不发光、不反射光,唯一的存在感就是它的引力。全世界有很多实验室在拼命寻找暗物质粒子,但到现在还是一无所获。 如果暗物质够神秘了,那暗能量简直就是神秘他妈给神秘开门,神秘到家了。1990年代末,两组天文学家分别研究遥远的超新星来测量宇宙膨
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亨德里克·安东·洛伦兹(1853-1928)是荷兰理论物理学家,被誉为经典电子论之父和近代理论物理学的奠基人之一。他通过创立电子论、提出洛伦兹变换,为狭义相对论的诞生铺平了道路,并与彼得·塞曼共享1902年诺贝尔物理学奖。他出生于荷兰阿纳姆一个苗圃主家庭,早年于莱顿大学学习数学与物理,1875年即以关于电磁反射与折射的论文获得博士学位,1878年便成为莱顿大学理论物理学教授(时年24岁),并在此职位上工作了35年。 洛伦兹科学生涯的转折点始于1892年,他试图在麦克斯韦电磁理论与物质结构之间建立一座微观桥梁。他提出的电子论假定物质内部存在带电的“粒子”(电子),并认为光与物质的相互作用源于这些电子在以太中的振动。这一理论成功解释了光在介质中的传播、色散现象,并预言了磁场中光谱线分裂的效应(即塞曼效应,于1896年被其学生塞曼发现,两人因此同获诺奖)。为解释迈克耳孙-莫雷实验的“零结果”,洛伦兹在1895年,并更精确地在1904年,独立于庞加莱提出了著名的洛伦兹变换公式。该公式表明,在以太中运动的物体,其长度会在运动方向收缩,时间会变慢,电荷密度会改变,且这些效应恰好抵消了探测以太风的所有一阶和二阶光学实验的可能性。洛伦兹的成就远不止于此。他提出了描述电磁场中带电粒子所受力的洛伦兹力公式;发展了物质介电常数的微观理论;作为索尔维会议的常任主席(1911-1927),他以其卓越的智慧、谦和的品格与多国语言能力,成为国际物理学界的领袖与调停人。这位在哈勒姆担任泰勒研究所顾问的学者,虽因其理论仍建立在“静止以太”框架上而被爱因斯坦的相对论所超越,但其电子论与变换公式直接构成了相对论的数学核心。爱因斯坦曾直言,狭义相对论“仅仅是对洛伦兹在1904年所发表理论的一种有机发展”。洛伦兹的工作,完美体现了在旧范式内部通过非凡智慧与数学技巧,将理论推向极限,从而为新范式诞生准备好一切必要条件的伟大进程。#科普 #科技 #科学 #物理
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