經(jīng)典力學、相對論與量子論的關(guān)系：
經(jīng)典力學改變了自古代以來人們的認識論和方法論。相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀，但并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，而相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。牛頓力學是相對論的一種特例（物體低速運動狀態(tài)），包括在相對論體系中。量子論則是研究微觀世界粒子運動規(guī)律的科學。量子論與相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ)。
量子論的誕生與發(fā)展：
1、誕生的背景：
（1）19世紀末20世紀初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開了原子的大門，使人們對物質(zhì)的認識深入到了原子內(nèi)部。
（2）大量的實驗表明，微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體的運動規(guī)律進行描述。量子論在這種背景下誕生。
2、量子論的誕生、發(fā)展和量子力學：
（1）誕生：1900年，德國物理學家普朗克提出量子假說，宣告了量子論的誕生。
（2）發(fā)展：
①愛因斯坦利用量子論成功地解釋了光電效應出現(xiàn)的現(xiàn)象及光的本質(zhì)，進一步推動了量子論的發(fā)展。
②丹麥物理學家玻爾把量子論用于原子結(jié)構(gòu)的研究，創(chuàng)立了原子結(jié)構(gòu)的理論。
③經(jīng)過這些科學家的共同努力，到1925年左右量子力學最終建立。量子力學是研究微觀世界粒子運動規(guī)律的科學。
3、量子論和量子力學的影響：
（1）量子論使人類對微觀世界的基本認識取得革命性的進步，成為20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一。
（2）量子論與相對論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ)，并彌補了經(jīng)典力學在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足。
（3）推動了物理學自身的進步，開闊了人們的視野，改變了人們認識世界的角度和方式。
4、量子論誕生的意義：
它與相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ)。相對論和量子論彌補了經(jīng)典力學在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足。它們的提出，不僅推動了物理學自身的進步而且開闊了人們的視野，改變了人們認識世界的角度和方式。人類對客觀規(guī)律的認識開始從宏觀世界深入到了微觀世界。
普朗克和量子論的發(fā)展：
普朗克（1858?1947）是近代偉大的德國物理學家、量子論的奠基人。1858年4月23日生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。1900年，他在黑體輻射研究中引入能量量子。12月14日，在德國物理學會的例會上，普朗克作了《論正常光譜中的能量分布》的報告。在這個報告中，他激動地闡述了自己最驚人的發(fā)現(xiàn)。他說，為了從理論上得出正確的輻射公式，必須假定物質(zhì)輻射（或吸收）的能量不是連續(xù)地而是一份一份地進行的，只能取某個最小數(shù)值的整數(shù)倍。這個最小數(shù)值就叫能量子，輻射頻率是ν的能量的最小數(shù)值ε=hν。其中h，普朗克當時把它叫做基本作用量子，現(xiàn)在叫做普朗克常數(shù)。由此，量子論創(chuàng)立。由于這一發(fā)現(xiàn)，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎。他一生發(fā)表了215篇研究論文和7部著作。在普朗克誕辰80周年的慶祝會上，人們“贈給”他一個小行星，并命名為“普朗克行星”。量子論不僅給光學，也給整個物理學提供了新的概念，故通常把它的誕生視為近代物理學的起點。
第一個意識到量子概念的普遍意義并將其運用到其他問題上的科學家是愛因斯坦，他建立了光量子理論解釋光電效應中出現(xiàn)的新現(xiàn)象。此外，玻爾、德布羅意等許多科學家也對量子論的發(fā)展作出了重要貢獻。量子論的發(fā)展經(jīng)歷了三個主要階段：古典量子論（普朗克、愛因斯坦、玻爾、索未菲、康普頓），量子力學（德布羅意、薛定諤、海森伯、約爾丹、玻恩）以及最新的相對論量子力學或量子場論。但是，否定量子論或?qū)λ幸蓡柕目茖W家也不少，即使是贊同量子論的科學家之間也有很大的爭論，如愛因斯坦和玻爾。盡管人們對量子理論的爭論一直沒有消除，但它在實踐中獲得的成就卻是令人吃驚的。用量子理論來研究金屬和寶石這些晶體，可以解釋很多現(xiàn)象，例如，為什么銀是電和熱的良導體卻不透光，金剛石不是電和熱的良導體卻透光？實際上，更為重要的是量子理論很好地解釋了處于導體和絕緣體之間的半導體的原理，為晶體管的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。而且量子論在工業(yè)領(lǐng)域的應用前景也十分美好�？茖W家認為，量子力學理論將對電子工業(yè)產(chǎn)生重大影響，是物理學一個尚未開發(fā)而又具有廣闊前景的新領(lǐng)域。
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狹義相對論和廣義相對論的區(qū)別：
狹義相對論討論的是勻速直線運動的參照系（慣系參照系）之間的物理定律，廣義相對論則推廣到具有加速度的參照系中（非慣性系），并在等效原理的假設(shè)下，廣泛應用于引力場中。
相對論和量子力學是現(xiàn)代物理學的兩大基本支柱。奠定了經(jīng)典物理學基礎(chǔ)的經(jīng)典力學，不適用于高速運動的物體和微觀領(lǐng)域。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。相對論顛覆了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念，提出了“時間和空間的相對性”、“四維時空”、“彎曲空間”等全新的概念。
狹義相對論最著名的推論是質(zhì)能公式，它可以用來計算核反應過程中所釋放的能量，并導致了原子彈的誕生。而廣義相對論所預言的引力透鏡和黑洞，也相繼被天文觀測所證實。
愛恩斯坦創(chuàng)立相對論：
1、歷史背景：
（1）19世紀科學得到了飛速發(fā)展；
19世紀末，物理學界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，這就是X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實驗事實使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動搖。物理學家們曾認為的似乎已經(jīng)基本上完成了的經(jīng)典物理學體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的“物理學危機”。經(jīng)典物理學所研究的是人們?nèi)粘?a href='http://portlandfoamroofing.com/rensheng/shenghuo/' target='_blank'>生活中易于理解的宏觀世界，三大發(fā)現(xiàn)所揭示的卻是人們沒有直接經(jīng)驗的微觀現(xiàn)象，這表明人們對物質(zhì)世界的認識已經(jīng)深入了一個層次。物理學的“危機”沒有嚇倒大多數(shù)物理學家，他們繼續(xù)向前探索，于是產(chǎn)生了以量子論和相對論的建立為標志的物理學革命，物理學從此開辟了新的天地。
（2）經(jīng)典力學無法解釋高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象。經(jīng)典力學認為，時間和空間與物質(zhì)運動無關(guān)，存在著絕對的靜止和絕對的時間。這與人們的一般看法一致。但到了19世紀，經(jīng)典力學無法解釋研究中遇到的一些新問題，面臨著挑戰(zhàn)。
英國著名物理學家開爾文在一篇瞻望20世紀物理學的文章中，就曾談到:“在已經(jīng)基本建成的科學大廈中，后輩物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了。”然而，正當物理學界沉浸在滿足的歡樂之中的時候，從實驗上陸續(xù)出現(xiàn)了一系列重大發(fā)現(xiàn)。如固體比熱、黑體輻射、光電效應、原子結(jié)構(gòu)cdotscdots這些新現(xiàn)象都涉及物質(zhì)內(nèi)部的微觀過程，用已經(jīng)建立起來的經(jīng)典理論進行解釋顯得無能為力。特別是關(guān)于黑體輻射的實驗規(guī)律，運用經(jīng)典理論得出的瑞利??金斯公式，雖然在低頻部分與實驗結(jié)果符合得比較好，但是，隨著頻率的增加，輻射能量單調(diào)地增加，在高頻部分趨于無限大，即在紫色一端發(fā)散。這一情況被埃倫菲斯特稱為“紫外災難”；對邁克爾遜??莫雷實驗所得出的“零結(jié)果”更是令人費解。實驗結(jié)果表明，根本不存在“以太漂移”。這引起了物理學家的震驚，反映出經(jīng)典物理學面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。這兩件事被當時物理學界的權(quán)威稱為“在物理學晴朗的天空的遠處還有兩朵小小的，令人不安的烏云”。然而就是這兩朵小小的烏云，給物理學帶來了一場深刻的革命。
2、相對論的提出及主要內(nèi)容：
（1）提出：1905年剛剛得到博士學位的愛因斯坦發(fā)表的一篇題為《論動體的電動力學》的文章，提出了著名的相對論，引發(fā)了二十世紀物理學的另一場革命。
（2）內(nèi)容：相對論包含狹義相對論和廣義相對論。狹義相對論認為，物體運動時，質(zhì)量會隨著物體運動速度增大而增加，同時，空間和時間也會隨著物體運動的變化而變化，即會發(fā)生尺縮效應和鐘慢效應。
廣義相對論認為，空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運動情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。
狹義相對論：1905年6月，愛因斯坦完成題為《論運動媒質(zhì)的電動力學》的論文，提出了狹義相對論。此后，愛因斯坦又連續(xù)發(fā)表幾篇論文，建立起狹義相對論的全部框架。
廣義相對論：1915年，愛因斯坦完成了創(chuàng)立廣義相對論的工作，并于1916年寫成總結(jié)性論文《廣義相對論的基礎(chǔ)》。這篇論文的發(fā)表宣告了廣義相對論的誕生。
3、意義：
（1）相對論的提出是物理學思想的一次重大革命，它否定了經(jīng)典力學的絕對時空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。即：揭示了時空的可變性、時空變化的聯(lián)系性，樹立了新的時空觀、運動觀、物質(zhì)觀。這一理論被后人譽為20世紀人類思想史上最偉大的成就之一。
（2）愛因斯坦的相對論也發(fā)展了牛頓力學，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。
愛因斯坦：
艾伯特?愛因斯坦（1879?1955），美籍德國物理學家。
1879年3月14日誕生在德國烏爾姆的一個猶太人家中。
1894年舉家遷居意大利米蘭。1900年畢業(yè)于瑞士蘇黎世工業(yè)大學。1901年入瑞士國籍。
1902年6月至1909年10月，在瑞士專利局任技術(shù)員。1909年10月，任蘇黎世大學理論物理學副教授；
1911年3月，在布拉格任德意志大學理論物理學教授；1912年10月，任蘇黎世工業(yè)大學理論物理學教授；
1914年4月，在柏林任德國威廉皇帝物理研究所所長兼柏林大學教授。
1933年，因受納粹迫害，移居美國。1940年入美國國籍。1955年4月18日逝世。
愛因斯坦被認為是最富于創(chuàng)造力的科學家，他不但創(chuàng)立了相對論，還提出了光量子的概念，得出了光電效應的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本質(zhì)，為量子力學的建立奠定了基礎(chǔ)。為此榮獲1921年度的諾貝爾物理學獎。同時，他還證明了熱的分子運動論，提出了測定分子大小的新方法。
愛因斯坦沒有因為相對論而獲得諾貝爾物理學獎原因：
美國科學史專家羅伯特?馬克?弗里德曼博士耗時二十多年，通過發(fā)掘與諾貝爾獎評獎當事人有關(guān)的大量書信、日記、評審報告等素材，撰寫成一本有關(guān)諾貝爾獎評獎內(nèi)幕的書，這本書的書名是《權(quán)謀：諾貝爾科學獎的幕后》，已由上�？萍冀逃霭嫔绯霭媪酥凶g本。那么，在諾貝爾物理學獎評審委員會里，究竟是誰不想讓愛因斯坦獲獎？該書作者揭示出，這個人是瑞典皇家科學院的權(quán)威古爾斯特蘭德。這個著名醫(yī)生說：“愛因斯坦的理論作為一個智識成就不具備可考慮授予諾貝爾獎的物理學價值�！苯Y(jié)果，古爾斯特蘭德毫不費力地在委員會中做了一個經(jīng)典的外科“手術(shù)”，成功地“切除”了愛因斯坦獲獎的可能性。另外，委員會另一個核心人物哈塞爾貝里對愛因斯坦的理論也無好感。直到1922年，哈塞爾貝里去世，奧森添補了委員會的空缺，愛因斯坦才得到獲獎的機會。事實上，在這件事情上，奧森也頗費了一番心思，其策略是不以委員會中大多數(shù)人反對的相對論，而是以普遍被接受但是重要性稍遜的光電效應定律，提出為愛因斯坦授獎，他成功了。應該說，是愛因斯坦為諾貝爾獎增添了光彩，而不是諾貝爾獎成全了愛因斯坦。
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