科幻小说里的布朗运动
『壹』 命运石之门:恩仇的布朗运动的摘要
作者: 吉田乿
地域: 日本
状态: 已完结
题材: 冒险 科幻
分类: 少年漫画
最新收录: 第11话

『贰』 相对论的故事
1905年,年轻的阿尔伯特·爱因斯坦改变了我们思考空间、时间和物质的方式。他认识到,要理解为什么光速在所有参照系中都相同,唯一的方式就是假设时间并不像牛顿所认为的那样是绝对的,而是相对的。在运动系统中时间的流逝是不同的。而且,刚体的长度也不是恒定的而是变化着的,这种现象被称为洛伦兹收缩。此外,爱因斯坦还认识到,物质和能量在本质上是相同的。根据他的着名公式E=mc2,质量可以转变为能量。
爱因斯坦并不认为他的公式会对描述粒子的相互作用有用,可是在适当的时候我们已经看到,爱因斯坦的公式甚至还描述了电子及其反粒子即正电子湮灭成两个光子,或者通过两个光子碰撞而产生一对正负电子。核反应堆中能量的产生也是爱因斯坦公式的直接应用。
1905年,爱因斯坦发表了5篇论文,掀起了一场影响百年的物理革命。至今,爱因斯坦的科学思想仍引导着我们改变世界。他的5篇论文分别是:
1905年之后,最佳成就才真正出现。作为一项知识成果,爱因斯坦1916年又发表了广义相对论。从证明原子的存在、推出E=mc2公式到原子弹爆炸,爱因斯坦的理论与现实很近很近。1939年8月,爱因斯坦曾致函罗斯福总统,建议美国开展对原子核的研究,担忧德国法西斯可能制造原子弹。随之美国有了研制原子弹的"曼哈顿计划”。但是,爱因斯坦并未参与其中。他的理论被广泛应用各个领域。
『叁』 关于爱因斯坦
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悬赏分:5 - 解决时间:2006-3-7 12:57
速答
提问者: lh66033 - 魔法学徒 一级
最佳答案
爱因斯坦,20世纪最伟大的物理学家,科学革命的旗手。1879年3月14日生于德国乌尔姆一个犹太人家庭。父亲和叔父开的电气小工厂和家庭的自由派思想,使他童年就受到科学和哲学的启蒙加上音乐熏陶.他从小脑中就充满许多奇思还想,例如4岁时就奇怪为什么罗盘针总是转向南方?它周围有什么东西推动它?小学时排犹浪潮、军国主义教育方式和宗教礼仪等使他厌恶权威,他说:“我这个教徒在12岁时突然终结了,通过阅读科普书籍,我很快领悟到圣经里的许多故事不是真的.我认为青年被政府用谎言故意地欺骗了”.12岁时他一口气读完《几何学原》本,并练习用自己的方法证明定理.他特别喜欢读《自然科学通俗丛书》中如《力与物质》等书.13岁时读了康德的《纯粹理性批判》,使他的思考转向宇宙、哲学和自然现象中的逻辑.他的数学物理很出色,但其余学业成绩不佳.15岁时,即他中学毕业前一年本已准备“因神经系统状况不佳”休学,学校却以其自由主义思想令其退学.他在辗转意大利和瑞士的高校人学考试中曾因无中学文会和外语、生物课成绩不佳而落榜.1895年在阿。劳人大学预科班,过了一年愉快的学习生活.他随时将思考记人身边的小本,例如“追光问题”:观察者随光前进时,会不会看见电磁波形成停止的驻波?1896年,他进人瑞士苏黎世工科大学师范系(实即数理系).他喜欢在物理实验室观察实际现象.读科学原著和思考现代物理学中的重大问题.1900年毕业后失业两年才到瑞士专利局任三级鉴定员,这里的七年是他辉煌的科学创造时期.1902~1905年,他和两个青年朋友每晚阅读和讨论哲学与自然科学著作,戏称为“奥林比亚科学院”.1908年兼任伯尔尼大学编外讲师.1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授.1911年任布拉格德国大学理论物理学教授.1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授.1914年任柏林大学教授和威廉皇帝物理研究所所长.法西斯政权建立后。爱因斯坦受到迫害,被迫离开德国.1933年移居美国任普林斯顿高级研究院教授,直至1945年退休.在美期间,1940年取得美国国籍.
爱因斯坦是人类历史中最具创造性才智的人物之一.他一生中开创了物理学的四个领域:狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论.他是量子理论的主要创建者之一.他在分子运动论和量子统计理论等方面也作出重大贡献.
1905年,爱因斯坦利用在专利局的业余时间写了6篇论文.其中4月、5月、12月的3篇是关于液体中悬浮粒子布朗运动的理论.他设想通过观测由分子运动的涨落现象所产生的悬浮粒子的无规则运动,来测定分子的实际大小,试图解决科学界和哲学界长期争论不休的原子是否存在的问题.3年后由法国物理学家佩兰的精密实验证实.3月的论文《关于光的产生和转化的一个推测性的观点、把普朗克的量子概念应用到光的传播,认为光是由光量子组成的,它们既具有波动性又有粒子性,从而圆满地解释了光电效应(10年后由密立根实验证实).因此,爱因斯坦获得了1921年度诺贝尔物理学奖.6月的论体论运动物体的电动力学。中,完整地提出了狭义相对性理论.由于这三个不同领域中取得的历史性成就,才使他在1908年有缘进人学术机构工作.狭义相对论建立以后,爱因斯坦并不满足,力图把相对性原理推广到非惯性系.他从惯性质量!司引力质量相等这一事实出发,经过10年艰苦探索,于1915~1916年创立了广义相对论.随后,爱因斯坦用广义相对论的结果来研究整个宇宙的时空结构.1917年发表论文《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》,他以科学论据推论宇宙在空间上是有限无界的,这是宇宙观的一次革命.1924年与印度物理学家玻色提出草原子气体的量子统计理论,即玻色一爱因斯坦统计.1925年至1955年间,爱因斯坦几乎全力以赴地去探索统一场论.他力图把广义相对论再加以推广,使它不仅包括引力场,也包括电磁场,即寻求一种统一场理论.遗憾的是他始终没有成功.然而,从70年代开始,统一场论的思想以新的形式重新显示出生命力,为物理学未来的发展指出了方向.
爱因斯坦的科学成就与他的哲学思想密切相关,他坚持了一个自然科学家必然具有的自然科学唯物论的传统,吸收了斯宾诺莎等的唯理论思想以及休漠和马赫的经验论的批判精神,经过毕生对真理的追求和科学实践,形成了自己独特的科学思想和科学研究方法.坚信B然界的统一性和合理性,相信人的理性思维能力,求得对自然界的统一性和规像姓的理解,是他生活的最高目标.统一性思想、简单性思想、相对性思想、对称性思想作为科学活动的指导思想始终贯穿和广泛应用于他的科学探索之中.他也是一位纯熟地运用思实证、想象与逻辑、直觉与数学等科学方法的大师.
爱因斯坦在科学思想上的贡献,在历史上也许只有牛顿和达尔文可以媲美.爱因斯坦同时还以极大的热忱关心社会进步,关心人类命运.他一贯为反对侵略战争,反对军国主义和法西斯主义,反对民族压迫和种族歧视,进行了不屈不挠的斗争.1914年第一次世界大战爆发时,爱因斯坦在一份仅有4人赞同的反战宣言上签了名,后又积极参加地下反战组织的活动.战争结束后,他致力于恢复各国人民相互谅解的活动,为此到法、英、荷等地奔走呐喊.在匈牙利物理学家西拉德促动下,爱因斯坦于1939年建议罗斯福抢在德国之前研制原子弹.第二次世界大战结束前夕,当他获悉美国的原子弹轰炸人口稠密的日本城市时,大为震惊,义愤填腐.对于自己曾给罗斯福写信一事感到无比懊悔.战后,他为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯恐怖,进村了不懈的斗争.他对水深火热、饥寒交迫的旧中国劳动人民寄予深切同情.“九一八”事变后,他一再向各国呼吁采用联合的经济制裁制止日本对华侵略.1936年沈钧儒等“七君子”因抗日被捕,他热情参与营救和声援.像爱因斯沮这样在自然科学创造上有划时代贡献,在对待社会政治问题上又如此严肃、热情,是很难能可贵的.
综观爱因斯坦的一生,可以说他不仅是一个伟大的科学家,又是一个富有哲学探索精神的杰出的思想家,同时也是一个有强烈正义感和社会责任感的世界公民.他的一生崇尚理性。相信人类进步一努为使科学造福于人类,把真、善、美融为一体。他认为“人只有献身于社会,才能找出那实标上是短暂而有风险的生命的意义.一个人的真正价值首先取决于他在什么程度上和在什么意义上自我解放出来.辽这正是爱因斯坦一生的真实写照和完美体现.
1955年4月18日爱因斯坦逝世于普林斯顿.遵照他的遗嘱,不举行任何活动.不立纪念碑,骨灰撒在永远对人保密的地方,为的是不使任何地方成为圣地.
回答者:zlx1027 - 试用期 一级 3-6 13:05
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哇噻! 太棒了!!
评论者: §双╃鱼ⅦoO - 魔法学徒 一级
其他回答共 3 条
爱因斯坦(1879~1955)
Einstein,Albert
德裔美国科学家 。1879 年3月14日生于德国乌耳姆镇的一个小业主家庭,1955年4 月18日卒于美国普林斯顿 。自幼喜爱音乐,是一名熟练的小提琴手。1900年毕业于苏黎世联邦工业大学并取得瑞士籍。后在伯尔尼瑞士专利局找到固定工作。他早期的一系列历史性成就都是在这里作出的。1909年首次在学术界任职 ,出任苏黎世大学理论物理学副教授 。1914年,应M.普朗克和W.能斯脱的邀请,回德国任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。1933年希特勒上台,爱因斯坦因为是犹太人,又坚决捍卫民主,首遭迫害,被迫移居美国的普林斯顿。1940年入美国籍。1945年退休。
图片
爱因斯坦在量子论、分子运动论、相对论等物理学的三个不同领域取得了历史性成就,特别是狭义相对论的建立和光量子论的提出,推动了物理学理论的革命,他对社会进步事业也有重要贡献。
爱因斯坦关于狭义相对论的著名论文
量子论的进一步发展 爱因斯坦的一项开创性贡献是发展了量子论。量子论是普朗克于1900年为解决黑体辐射谱而提出的一个假说。他认为物体发出辐射时所放出的能量不是连续的,而是量子化的。然而,大多数人,包括普朗克本人在内,都不敢把能量不连续概念再向前推进一步,甚至一再企图把这一概念纳入经典物理学体系。爱因斯坦预感到量子论带来的不是小的修正,而是整个物理学的根本变革。1905年他在《关于光的产生和转化的探讨》一文中,把普朗克的量子概念扩充到光在空间中的传播,提出光量子假说,认为:对于时间平均值(即统计的平均现象),光表现为波动;而对于瞬时值(即涨落现象),光表现为粒子(见量子光学)。这是历史上首次揭 示了微观粒子的波动性和粒子性的统一 ,即波粒二象性。以后的物理学发展表明:波粒二象性是整个微观世界的最基本的特征。根据光量子概念,他圆满地解释了经典物理学无法解释的光电效应的经验规律 ,为此获 得 1921年诺贝尔物理学奖 。1916 年他又把量子概念扩展到物体内部的振动上去,基本上说明了低温下固体比热容同温度间的关系。1916年他继续发展量子论,从N.玻尔的量子跃迁概念导出黑体辐射谱 。在这项研究中他把统计物理概念和量子论结合起来,提出自发发射及受激发射等概念 。从量子论的基础直到受激发射概念,对天体物理学有很大的影响。其中受激发射概念,为60年代蓬勃发展起来的激光技术提供了理论基础。
分子运动论 爱因斯坦在《根据分子运动论研究静止液体中悬浮微粒的运动》一文中,以原子论解释布朗运动。这种运动是一些极小的微粒悬浮在液体中的不规则运动,首先被R.布朗发现。3年后 ,法国物理学家J.B.佩兰以精密的实验证实了爱因斯坦的理论预测,从而解决了半个多世纪来科学界和哲学界争论不休的原子是否存在的问题,使原子假说成为一种基础巩固的科学理论。
相对论 作为爱因斯坦终生事业的标志是他的相对论 。他在1905年发表的题为《论动体的电动力学》的论文中,完整地提出了狭义相对论,在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机,推动了整个物理学理论的革命。19世纪末是物理学的变革时期,新的实验结果冲击着伽利略、I.牛顿以来建立的经典物理学体系。以H.A.洛伦兹为代表的老一代理论物理学家力图在原有的理论框架上解决旧理论与新事物之间的矛盾。爱因斯坦则认为出路在于对整个理论基础进行根本性的变革。他根据惯性参考系的相对性和光速的不变性这两个具有普遍意义的概括,改造了经典物理学中的时间、空间及运动等基本概念,否定了绝对静止空间的存在 ,否定了同时概念的绝对性。在这一体系中,运动的尺子要缩短,运动的时钟要变慢。狭义相对论最出色的成就之一是揭示了能量和质量之间的联系,质量(m)和能量(E)的相当性:E=mc2,是作为相对论的一个推论。由此可以解释放射性元素(如镭)所以能放出大量能量的原因。质能相当性是原子物理学和粒子物理学的理论基础,满意地解释了长期存在的恒星能源的疑难问题。狭义相对论已成为后来解释高能天体物理现象的一种基本的理论工具。
狭义相对论建立后,爱因斯坦力图把相对性原理的适用范围扩大到非惯性系。他从伽利略发现的引力场中一切物体都具有同一加速度(即惯性质量同引力质量相等)的实验事实,于1907年提出了等效原理:“引力场同参照系的相当的加速度在物理上完全等价。”并且由此推论:在引力场中 ,时钟要走快,光波波长要变化,光线要弯曲。经过多年的努力,终于在1915年建立了本质上与牛顿引力理论完全不同的引力理论——广义相对论。根据广义相对论,爱因斯坦推算出水星近日点反常进动,同观测结果完全一致,解决了60多年来天文学一大难题。同时,他推断由遥远的恒星所发的光,在经过太阳附近会弯曲 ( 见光线引力偏折 ) 。这一预言于1919 年由A.S.爱丁通过日蚀的观测而得到证实 。1916 年 ,他预言引力波的存在。后人通过对1974年发现的射电脉冲双星PSR1913+16的周期性变化进行了四年的连续观测 ,1979年宣布间接证实了引力波的存在,对广义相对论又是一个有力的证明。
广义相对论建立后,爱因斯坦试图把广义相对论再加以推广,使它不仅包括引力场,也包括电磁场,就是说要寻求一种统一场理论,用场的概念来解释物质结构和量子现象 。由于这是当时没有条件解决的难题,他工作了25年之久,至逝世前仍未完成。70年代和80年代一系列实验有力地支持电弱统一理论,统一场论的思想以新的形式又开始活跃起来。
社会进步事业 爱因斯坦在科学思想上的贡献 ,历史上只有N.哥白尼、I.牛顿和C.R.达尔文可以与之媲美。可是爱因斯坦并不把自己的注意力限于自然科学领域,以极大的热忱关心社会,关心政治。在第一次世界大战期间,他投入公开的和地下的反战活动。1933年纳粹攫取德国政权后,爱因斯坦是科学界首要的受迫害对象,幸而当时他在美国讲学 ,未遭毒手。1939年获悉铀核裂变及其链式反应的发现,在匈牙利物理学家L.西拉德的推动下,上书罗斯福总统,建议研制原子弹,以防德国抢先。于是罗斯福决心制造原子弹,于1945年在新墨西哥州试验成功。第二次世界大战结束前夕 ,美国在日本广岛和长崎上空投掷原子弹,爱因斯坦对此强烈不满。战后,为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯危险,进行了不懈的斗争。
爱因斯坦对当时中国劳动人民的苦难寄予深切同情。九一八事变后,他一再向各国呼吁,用联合的经济抵制的办法制止日本对华军事侵略。1936年沈钧儒等“七君子”因主张抗日被捕,他热情参与了正义的营救和声援。
回答者:tiankongys - 魔法学徒 一级 3-6 13:07
爱因斯坦,20世纪最伟大的物理学家,科学革命的旗手。1879年3月14日生于德国乌尔姆一个犹太人家庭。父亲和叔父开的电气小工厂和家庭的自由派思想,使他童年就受到科学和哲学的启蒙加上音乐熏陶.他从小脑中就充满许多奇思还想,例如4岁时就奇怪为什么罗盘针总是转向南方?它周围有什么东西推动它?小学时排犹浪潮、军国主义教育方式和宗教礼仪等使他厌恶权威,他说:“我这个教徒在12岁时突然终结了,通过阅读科普书籍,我很快领悟到圣经里的许多故事不是真的.我认为青年被政府用谎言故意地欺骗了”.12岁时他一口气读完《几何学原》本,并练习用自己的方法证明定理.他特别喜欢读《自然科学通俗丛书》中如《力与物质》等书.13岁时读了康德的《纯粹理性批判》,使他的思考转向宇宙、哲学和自然现象中的逻辑.他的数学物理很出色,但其余学业成绩不佳.15岁时,即他中学毕业前一年本已准备“因神经系统状况不佳”休学,学校却以其自由主义思想令其退学.他在辗转意大利和瑞士的高校人学考试中曾因无中学文会和外语、生物课成绩不佳而落榜.1895年在阿。劳人大学预科班,过了一年愉快的学习生活.他随时将思考记人身边的小本,例如“追光问题”:观察者随光前进时,会不会看见电磁波形成停止的驻波?1896年,他进人瑞士苏黎世工科大学师范系(实即数理系).他喜欢在物理实验室观察实际现象.读科学原著和思考现代物理学中的重大问题.1900年毕业后失业两年才到瑞士专利局任三级鉴定员,这里的七年是他辉煌的科学创造时期.1902~1905年,他和两个青年朋友每晚阅读和讨论哲学与自然科学著作,戏称为“奥林比亚科学院”.1908年兼任伯尔尼大学编外讲师.1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授.1911年任布拉格德国大学理论物理学教授.1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授.1914年任柏林大学教授和威廉皇帝物理研究所所长.法西斯政权建立后。爱因斯坦受到迫害,被迫离开德国.1933年移居美国任普林斯顿高级研究院教授,直至1945年退休.在美期间,1940年取得美国国籍.
爱因斯坦是人类历史中最具创造性才智的人物之一.他一生中开创了物理学的四个领域:狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论.他是量子理论的主要创建者之一.他在分子运动论和量子统计理论等方面也作出重大贡献.
1905年,爱因斯坦利用在专利局的业余时间写了6篇论文.其中4月、5月、12月的3篇是关于液体中悬浮粒子布朗运动的理论.他设想通过观测由分子运动的涨落现象所产生的悬浮粒子的无规则运动,来测定分子的实际大小,试图解决科学界和哲学界长期争论不休的原子是否存在的问题.3年后由法国物理学家佩兰的精密实验证实.3月的论文《关于光的产生和转化的一个推测性的观点、把普朗克的量子概念应用到光的传播,认为光是由光量子组成的,它们既具有波动性又有粒子性,从而圆满地解释了光电效应(10年后由密立根实验证实).因此,爱因斯坦获得了1921年度诺贝尔物理学奖.6月的论体论运动物体的电动力学。中,完整地提出了狭义相对性理论.由于这三个不同领域中取得的历史性成就,才使他在1908年有缘进人学术机构工作.狭义相对论建立以后,爱因斯坦并不满足,力图把相对性原理推广到非惯性系.他从惯性质量!司引力质量相等这一事实出发,经过10年艰苦探索,于1915~1916年创立了广义相对论.随后,爱因斯坦用广义相对论的结果来研究整个宇宙的时空结构.1917年发表论文《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》,他以科学论据推论宇宙在空间上是有限无界的,这是宇宙观的一次革命.1924年与印度物理学家玻色提出草原子气体的量子统计理论,即玻色一爱因斯坦统计.1925年至1955年间,爱因斯坦几乎全力以赴地去探索统一场论.他力图把广义相对论再加以推广,使它不仅包括引力场,也包括电磁场,即寻求一种统一场理论.遗憾的是他始终没有成功.然而,从70年代开始,统一场论的思想以新的形式重新显示出生命力,为物理学未来的发展指出了方向.
爱因斯坦的科学成就与他的哲学思想密切相关,他坚持了一个自然科学家必然具有的自然科学唯物论的传统,吸收了斯宾诺莎等的唯理论思想以及休漠和马赫的经验论的批判精神,经过毕生对真理的追求和科学实践,形成了自己独特的科学思想和科学研究方法.坚信B然界的统一性和合理性,相信人的理性思维能力,求得对自然界的统一性和规像姓的理解,是他生活的最高目标.统一性思想、简单性思想、相对性思想、对称性思想作为科学活动的指导思想始终贯穿和广泛应用于他的科学探索之中.他也是一位纯熟地运用思实证、想象与逻辑、直觉与数学等科学方法的大师.
爱因斯坦在科学思想上的贡献,在历史上也许只有牛顿和达尔文可以媲美.爱因斯坦同时还以极大的热忱关心社会进步,关心人类命运.他一贯为反对侵略战争,反对军国主义和法西斯主义,反对民族压迫和种族歧视,进行了不屈不挠的斗争.1914年第一次世界大战爆发时,爱因斯坦在一份仅有4人赞同的反战宣言上签了名,后又积极参加地下反战组织的活动.战争结束后,他致力于恢复各国人民相互谅解的活动,为此到法、英、荷等地奔走呐喊.在匈牙利物理学家西拉德促动下,爱因斯坦于1939年建议罗斯福抢在德国之前研制原子弹.第二次世界大战结束前夕,当他获悉美国的原子弹轰炸人口稠密的日本城市时,大为震惊,义愤填腐.对于自己曾给罗斯福写信一事感到无比懊悔.战后,他为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯恐怖,进村了不懈的斗争.他对水深火热、饥寒交迫的旧中国劳动人民寄予深切同情.“九一八”事变后,他一再向各国呼吁采用联合的经济制裁制止日本对华侵略.1936年沈钧儒等“七君子”因抗日被捕,他热情参与营救和声援.像爱因斯沮这样在自然科学创造上有划时代贡献,在对待社会政治问题上又如此严肃、热情,是很难能可贵的.
综观爱因斯坦的一生,可以说他不仅是一个伟大的科学家,又是一个富有哲学探索精神的杰出的思想家,同时也是一个有强烈正义感和社会责任感的世界公民.他的一生崇尚理性。相信人类进步一努为使科学造福于人类,把真、善、美融为一体。他认为“人只有献身于社会,才能找出那实标上是短暂而有风险的生命的意义.一个人的真正价值首先取决于他在什么程度上和在什么意义上自我解放出来.辽这正是爱因斯坦一生的真实写照和完美体现.
1955年4月18日爱因斯坦逝世于普林斯顿.遵照他的遗嘱,不举行任何活动.不立纪念碑,骨灰撒在永远对人保密的地方,为的是不使任何地方成为圣地
回答者:小白兔的梦 - 见习魔法师 二级 3-6 17:44
在原子科学的领域里,爱因斯坦的名望凌驾于其他科学家之上,且历久不衰。这位具有犹太血统的科学家,幼年在德国渡过,高中时迁居义大利,大学时代则在瑞士苏黎世工艺学院就读。在1900年爱因斯坦完成了大学的学业。1902年任职于瑞士专利局,工作乏味,下班后在家中进行自已所喜欢的研究。在他26岁时,也就是1905年,爱因斯坦共计发表了5篇论著,其中第二篇光电效应使他在1921年荣获诺贝尔物理奖。最引人注目的是他所提出相对论的品质和能量的关系,这两者是一体的两面,可以互相转换,这导致核能的实现 (品质的损失i以转变成能量)。
1912年秋天爱因斯坦回瑞士母校任教,他的座右铭为「研究的目的在追求真理」,时常告诫学生不要选择轻松的途径。1914年他迁居柏林,任职于普鲁士皇家科学院及柏林大学。由于身具犹太人血统,在德国受到歧视,他于1931年接受美国普林斯顿高级研究所的邀请,于第二年离开德国前往美国。
1938年德国在希特勒统治下已经发现以中子撞击铀会产生核分裂的现象。美国科学家乃上书罗斯福总统,由爱因斯坦具名签署,信中建议展开铀实际用途的研究,终于研制出核武器。第二次世界大战战后爱因斯坦倡议原子能的和平用途,阻止战争的再发生。爱因斯坦一生和志同道合的朋友共同探讨科学的未知领域,休闲生活则为演奏音乐与读书,淡泊明志,为本世纪的科学巨人。
回答者:qingqing94 - 秀才 二级 3-6 17:50
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爱因斯坦是人类历史中最具创造性才智的人物之一.他一生中开创了物理学的四个领域:狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论.他是量子理论的主要创建者之一.他在分子运动论和量子统计理论等方面也作出重大贡献.
&;2006 Bai
『肆』 什么是“光速不变原理”,为啥说它颠覆了20世纪的科学界
无论是垂直,相交,斜射,实验证明光速恒定不变,当人们知道光是有速度,可传播的之后,便开始孜孜不断探寻光的本质,不断推翻前者的发现
『伍』 关于爱因斯坦的问题
这个形式简洁优美的理论蕴藏了太多令人惊讶的内容,100年来,人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奥秘,直到今天,这里还有很多内容没有被我们悟透。
相对论的研究对象是超越我们日常经验的高速运动世界和广阔的宇宙,这是我们难以理解相对论的主要原因。
自相对论诞生之日起,它所带来的时空观革命就极大地拓展了人类对宇宙的理解。从相对论中,人们发现了时间旅行的奥秘、原子裂变的巨大能量、宇宙的起源和终结、黑洞和暗能量等奇妙现象。几乎宇宙所有的奥秘都隐藏在相对论那几行简单的公式中。
时间旅行
时间旅行也许意味着可以去修正或改变命运的发展,或是与历史上的风云人物们一起去见证伟大的历史事件;人们当然也有可能去未来旅行,比如去那里了解股市行情,探知科学上的新发现。时间旅行打开了一扇既可以回到过去又可以踏入未来的大门。
如果认为时间旅行仅仅只是一个科幻小说的题材,那就大错特错了,因为相对论的思想表明,时间旅行是可能的。
狭义相对论证明高速旅行会使时间变慢,假定将来的某个时候,人们已解决了所有的技术难题,能够制造一艘以亚光速飞行的宇宙飞船,一定意义上的时间旅行就变成可能了。如果飞船以亚光速从地球出发向遥远的星系飞去,来回的旅程仅仅几年(按飞船上的时间),但在此期间地球上却已过去了几千年,一切都发生了天翻地覆的变化。如果人类文明依然还存在的话,那又会是一个什么新的模样呢?
广义相对论表明,时空可以不是平坦的,而是弯曲的。我们可以在地球与宇宙遥远的地方这两点之间凿出一个虫洞,然后用某种“奇异物质”把洞口撑开,使之成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道,让我们在瞬间到达遥远的彼岸。然后当我们返回时,虫洞的奇异性质让我们年轻了很多。
广义相对论判定足够的质量能改变和扭曲时空,数学家法兰克·提普勒据此设想了把时空卷起来的时间旅行方法。他认为,如果太空中的一个巨大物体以一半光速旋转,时空便会扭曲折回。因此,只要将来有人制造一个巨大的圆筒,它的长约为直径的10倍,然后使圆筒以15万公里/秒的速度旋转,便会使圆筒中央附近产生一个扭曲折回的时空。
要将这圆筒当时间机器使用,宇宙飞船一定要开到圆筒的中心沿圆筒内壁盘旋飞行:逆圆筒旋转的方向航行是驶入过去,顺圆筒旋转的方向航行是驶入未来,每盘旋一周都使宇宙飞船更深入过去或未来一些。时间旅行者到达了目的时间,便将飞船驶离圆筒。有一件必须明了的事是,正像所有理论上的时间机器一样,就是驶向过去无论怎样也不能到达比制成圆筒更早的时间。
时间旅行是一个极具幻想色彩、也极具魅力的话题,长期以来,科学家们提出的方案一个又一个,时间旅行可能遇到的问题也被热烈讨论着。总有一天,相对论迷人的光芒会照耀着我们开始真正的时间旅行。
原子裂变
1905年11月,爱因斯坦同样在德国《物理学纪事》杂志上发表了关于狭义相对论的第二篇文章:《物体的惯性同它所包含的能量有关吗?》,这是一篇短文,在这篇论文中,他提出一个物体的质量并不是恒定不变的,而是随着运动速度的增加而增加。这就是运动中物体的“质增效应”。
现在我们想象我们在推一辆小板车,板车很轻,上面什么东西也没有。假设这是一辆在真空中的“理想”板车,没有任何摩擦力、也没有任何阻力,因此,只要我们持续地推它,它的速度就越来越快,但随着时间的推移,它的质量也越来越大,起初像车上堆满了钢铁,然后好像是装着一座喜马拉雅山、再然后好像是装着一个地球、一个太阳系、一个银河系……当小板车接近光速时,好像整个宇宙都装在它上面——它的质量达到无穷大。这时,你无论施加多大力,无论推多长时间,它都不可能运动得再快一些。
由此可见,光子既然以光速传播,它的静止质量就必须等于零,否则它的运动质量就会无穷大。
当物体运动接近光速时,我们不断地对物体施加外力,供给能量,可物体速度的增加越来越困难,我们施加的能量去哪儿了呢?其实能量并没有消失,而是转化为了质量。这就是说,物体质量的增加与动能增加有着密切联系,或者说物体的质量与能量之间有着密切联系。爱因斯坦在说明这种联系的过程中,提出了著名的质能关系式:E=mc2。
能量等于质量乘以光速的平方,即使是在不甚关心其实用价值的纯理论型的物理学家看来也是惊心动魄的,而在绝大多数人眼里,能量等于质量乘以光速的平方,即能量是质量的900万倍,是多么诱人的前景呀!指甲盖般大小的物质的质量如果完全消失,其释放的能量是用以万吨煤炭来计算的。
遗憾的是,没人能随便减少质量,譬如一块石头,我们尽可以用锤子砸成小块,然后碾成碎末,可是当你仔细地收集这些碎末后就会发现它的质量并未变化。
但是,十几年后的1939年,约里奥·居里、费米、西拉德这三位科学家分别独立发现了链式反应,使人类找到了释放巨大原子能的方法。铀235的核收到中子轰击就会发生裂变,分裂成两个中等质量的新原子核,放出1~3个中子,并释放出巨大能量,这些中子又能引发其它铀核再分裂,如此反复,形成连锁反应,不断释放巨大能量。这就是链式反应。
链式反应使原子能成为杀伤力巨大的新武器。仅仅在几年后,人类第一颗原子弹在美国爆炸成功,紧接着日本人遭受了人类历史上最残酷的惩罚,几十万人死伤,其中一部分人瞬间还被原成基本粒子,真成了魂飞魄散。E=mc2在给人间带来希望之前,带来的先是致命的创伤,这一切对于深爱和平的爱因斯坦来说无疑是一记重拳,直至临死前他仍为此痛心不已。
宇宙大爆炸
令我们这些当代人感到惊诧的是,迟至1917年,那些人类最具智慧的大脑仍然以为我们的银河系就是整个宇宙,而这个银河系大小的宇宙永远都是稳定不变的,既不会变大也不会变小,这就是流传了千百年的稳恒态宇宙观。
1917年,爱因斯坦试图根据广义相对论方程推导出整个宇宙的模型,但他发现,在这样一个只有引力作用的模型中,宇宙不是膨胀就是收缩。为了使这个宇宙模型保持静止,爱因斯坦在他的方程里额外增加了一个新的概念——宇宙常数,它表示的是一种斥力,同引力相反,它随着天体之间距离的增大而增强。这是一个假想的、用以抵消引力作用的力。
然而,爱因斯坦很快发现自己错了。因为科学家们很快发现,宇宙实际上是膨胀的!
最早观察到这一点的是20世纪的天文学之父哈勃。哈勃1889年出生于美国的密苏里州,毕业于芝加哥大学天文系。1929年,哈勃发现所有星系都在远离我们而去,这表明宇宙正在不断膨胀。这种膨胀是一种全空间的均匀膨胀,因此,在任何一点的观测者都会看到完全一样的膨胀,从任何一个星系来看,一切星系都以它为中心向四面散开,越远的星系间彼此散开的速度越大。
宇宙的膨胀意味着,在早先,星体相互之间更加靠近,并且在更遥远过去的某一刻,它们似乎在同一个很小的范围内。
宇宙膨胀的消息传到著名物理学家伽莫夫那里去的时候,立即引起了这位学者的兴趣。乔治·伽莫夫出生于俄国,自小对诗歌、几何学和物理学都深感兴趣,在大学时期成为物理学家弗里德曼的得意门生。弗里德曼曾在爱因斯坦之后提出了重要的宇宙膨胀模型,伽莫夫也成为宇宙膨胀理论的热心支持人之一。1945年,人类史上第一颗原子弹爆炸成功,看着蘑菇云升起的照片,伽莫夫突发灵感:把原子弹规模“放大”到无穷大,不就成了宇宙爆炸吗?他把核物理知识和宇宙膨胀理论结合起来,逐渐形成了自己的一套大爆炸宇宙理论体系。
1948年,伽莫夫和他的学生阿尔法合写了一篇著名论文,系统地提出了宇宙起源和演化的理论。与我们惯常的想法不同,这个创生宇宙的大爆炸不是发生在一个确定的点,然后向四周的空气传播开去的那种爆炸,而是空间本身在扩展,星系物质随着空间的扩展而分开。
根据大爆炸宇宙论,极早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体,温度极高,密度极大,且以很大的速率膨胀着。伽莫夫还作出了一个非凡的预言:我们的宇宙仍沐浴在早期高温宇宙的残余辐射中,不过温度已降到6K左右。正如一个火炉虽然不再有火了,还可以冒一点热气。
1964年,美国贝尔电话公司年轻的工程师——彭齐亚斯和威尔逊,因一次偶然的机会发现了伽莫夫所预言的早期宇宙的残余辐射,经过测量和计算,得出这个残余辐射的温度是2.7K(比伽莫夫预言的温度要低),一般称为3K宇宙微波背景辐射。这一发现有力的佐证了宇宙大爆炸理论。
广义相对论的智慧之处就在于,它从诞生起就能描述整个完整的宇宙,即使那些未知的领域也被全部囊括进去。让它对付像太阳系这样小小的、很普通的时空领域可真是大材小用了。
宇宙常数死而复生——暗能量
在发现了宇宙膨胀这个事实后,爱因斯坦就急急忙忙把他方程中的宇宙常数项去掉了,并认为宇宙常数是他“一生中最大的错误”。随后,宇宙常数被抛进历史的垃圾堆。
然而造化弄人,几十年后,宇宙常数又像鬼魂般的复活了。这次宇宙常数的复活要归因于暗能量的发现。
1998年,天文学家们发现,宇宙不只是在膨胀,而且在以前所未有的加速度向外扩张,所有遥远的星系远离我们的速度越来越快。那么一定有某种隐藏的力量在暗中把星系相互以加速膨胀的方式撕扯开来,这是一种具有排斥力的能量,科学家们把它称为“暗能量”。近年来,科学家们通过各种的观测和计算证实,暗能量不仅存在,而且在宇宙中占主导地位,它的总量约达到宇宙总量的73%,而宇宙中的暗物质约占23%、普通物质仅约占4%。我们一直以为满天繁星就已经够多了,宇宙中还有什么能比得上它们呢?而现在,我们才发现这满天繁星却是“弱势群体”,剩下的绝大部分都是我们知之甚少或干脆一无所知的,这怎么不让人感到惊心动魄呢!
事实上,早在1930年,就有天体物理学家指出,爱因斯坦那加入了宇宙常数的宇宙学方程并不能导出完全静态的宇宙:因为引力和宇宙常数是不稳定的平衡,一个小小的扰动就能导致宇宙失控的膨胀和收缩。而暗能量的发现告诉我们,爱因斯坦那作为与引力相抗衡的宇宙常数不仅确确实实存在,而且大大扰动了我们的宇宙,使宇宙的膨胀速率严重失控。在经历了一系列曲折后,宇宙常数正在时间中复活。
宇宙常数今日以暗能量的面目出现在世人面前,它所产生的汹涌澎湃的排斥力已令整个宇宙为之变色!暗能量和引力之间的角力战自宇宙诞生起就没有停止过,在这场漫长的战斗中,最举足轻重的就是彼此的密度。物质的密度随着宇宙膨胀导致的空间增大而递减;但暗能量的密度在宇宙膨胀时,变化得非常缓慢,或者根本保持不变。在很久以前,物质的密度是较大的,因此那时的宇宙是处于减速膨胀的阶段;现今的暗能量密度已经大于物质的密度,排斥力已经从引力手中彻底夺得了控制权,以前所未有的速度推动宇宙膨胀。根据一些科学家的预测,再过200多亿年,宇宙将迎来动荡的末日,恐怖的暗能量终将把所有的星系、恒星、行星一一撕裂,宇宙将只剩下没有尽头的寒冷、黑暗。
暗能量的发现,也充分地体现了人类认知过程又走进了一个“悖论怪圈”:即宇宙中所占比例最多的,反而是最迟也是最难为我们所知晓的。一方面人类现在对宇宙奥秘的了解越来越多,另一方面我们所要面对的未知也越来越多。而这日益深远的未知又反过来不断刺激着人类去探索宇宙背后的真相。
暗能量是怎么来的?它将如何发展?这已经是21世纪宇宙学所面临的最重大问题之一。
黑洞大发现
广义相对论表明,引力场可以造成空间弯曲,强大的引力场可以造成强烈的空间弯曲,那么无限强大的引力场会产生什么情况呢?
1916年爱因斯坦发表广义相对论后不久,德国物理学家卡尔·史瓦西就用这个理论描绘了一个假设的完全球状星体附近的空间和时间是如何弯曲的。他证明,假如星体质量聚集到一个足够小的球状区域里,比如一个天体的质量与太阳相同,而半径只有3公里时,引力的强烈挤压会使那个天体的密度无限增大,然后产生灾难性的坍塌,使那里的时空变得无限弯曲,在这样的时空中,连光都不能逃逸!由于没有了光信号的联系,这个时空就与外面的时空分割成两个性质不同的区域,那个分割球面就是视界。
这就是我们今天耳熟能详的黑洞,但在那个年代,几乎没有人相信有这么奇怪的天体存在,甚至包括爱因斯坦本人和爱丁顿这样的相对论大师也明确表示反对这种怪物,爱因斯坦还说他可以证明没有任何星体可以达到密度无限大。就连黑洞这个名称也是一直到1967年才由美国物理学家惠勒命名。
历史当然不会因此而停止前进,时间进入20世纪30年代,美国天文学家钱德拉塞卡提出了著名的“钱德拉塞卡极限”,即:一颗恒星当其氢核燃尽后的质量是太阳质量的 1.44倍以上时,将不可能变成白矮星,而会继续坍塌收缩,变成体积比白矮星更小、密度比白矮星更大的星体,即中子星。1939年,美国物理学家奥本海默进一步证明,一颗恒星当其氢核燃尽后的质量是太阳质量的3倍以上时,其自身引力的作用将能使光线都不能逃出这个星体的范围。
随着经验的积累,关于黑洞的理论变得成熟起来,人们从彻底拒绝这个怪物到渐渐相信它,到20世纪60年代,人们已普遍接受黑洞的概念,黑洞的奥秘被逐渐研究出来。
严格而言,黑洞并不是通常意义下的“星”, 而只是空间的一个区域。这是与我们日常宇宙空间互不连通的区域,黑洞视界将这两个区域隔绝开,在视界以外,可以由光信号在任意距离上相互联系,这就是我们所居住的正常宇宙;而在视界以内,光线并不能自由地从一个地方传播到另一个地方,而是都朝向中心集聚,事件之间的联系受到严格限制,这就是黑洞。
在黑洞的内部,物体向黑洞坠落的过程中,潮汐力越来越大,在中心区域,引力和起潮力都是无限大。因此,在黑洞中心,除了质量、电荷和角动量以外,物质其他特性全部丧失,原子、分子等等都将不复存在!在这种情形下,无法谈论黑洞的哪一部分物质,黑洞是一个统一体!
在黑洞中心,全部物质被极为紧密地挤压成为一个体积无限趋近于零的几何点,任何强大的力量都不可能把它们分开,这就是所谓的“奇点”状态。广义相对论无法对此进行考察,而必须代之以新的正确理论——量子理论。讽刺的是,广义相对论给我们导出了一个黑洞,却在黑洞的奇点之处失效,量子理论取而代之,而量子理论和相对论却根本互不相容!(大科技·科学之迷 甘信风)
『陆』 为什么科学家们坚持认为时间旅行是不可能的呢
时间是时空的一部分,不能被定义为绝对的。太空也是如此。我们将看到,即使是质量或电荷也被锁定在时空中,不能单独定义。事实上,达到这一目标的方法并不困难。通过布朗运动的发现,我们认识到宇宙中没有什么是静止的,物质越小,它的运动速度就越快,直到我们达到极限——真空中大约电子大小的光速。这清楚地表明,宇宙中任何事物的状态都是运动而不是休息。然而,运动包含了以不可分割的方式锁定的空间和时间单元。

但是当我们观察两座山之间的距离,看到多年不变的空间,我们看到空间,并观察到时间在这里不重要。但是我们也知道,山的分子仍在以惊人的速度一直移动,因此我们必须得出这样的结论:我们所看到的不过是运动的一个长期平均值。通过对运动的长时间平均,我们可以对所谓的空间有一种感觉。如果我们观察其中一个分子的振动或旋转运动,并计算它的旋转或循环次数,我们就得到一个我们称之为时间的数字。我们知道这是时间,因为计数的数量和时间一样是标量,它们总是像时间和时间箭头一样在增加。
我们最后说,自由运行的辐射是我们的能量,它是物质的蒸发状态,而物质是被捕获的循环运行或凝结的辐射。时间是辐射围绕一个固定中心旋转的次数,空间是辐射在两个物质点之间移动所需的时间。有了这幅图,谈论时间旅行显然是没有意义的,因为它将意味着必须比辐射更快地计数滴答声,或者相当于比光运动更快,这是一个闻所未闻的结果。
『柒』 1905年发生了什么历史事件
1、俄国1905年革命
俄国1905年革命(亦被称为1905年失败起义)是指于1905至1907年间,发生于当时的俄罗斯帝国境内,一连串范围广泛,以反政府为目的,
又或没有目标的社会动乱事件,诸如恐怖攻击、罢工、农民抗争、暴动等,导致尼古拉二世政府于1906年制定等同于宪法的基本法、成立国家杜马立法议会与施行多党制。
2、美国拉斯维加斯市建立。
拉斯维加斯市(Las Vegas) 是美国内华达州的最大城市,地处内华达州西部旅游城,位于内华达州东南角,西南距洛杉矶466公里。
成立于1905年5月15日,以赌博业为中心的庞大的旅游、购物、度假产业而著名,是世界知名的度假圣地之一,拥有“世界娱乐之都”和“结婚之都”的美称。市区人口55.25万(2006年),大都会人口177.75万。
从一个巨型游乐场到一个真正有血有肉、活色生香的城市,拉斯维加斯在10年间脱胎换骨,从一百年前的小村庄变成一个巨型旅游城市。2014年,美国赌城拉斯维加斯成为全球最多新婚夫妇选择的蜜月旅行目的地。
3、1905年10月2日 我国第一条自建铁路——京张铁路开工。 詹天佑为总工程师
京张铁路为詹天佑主持修建并负责的铁路,它连接北京丰台区,经八达岭、居庸关、沙城、宣化等地至河北张家口,全长约200公里,1905年9月开工修建,于1909年建成。
是中国首条不使用外国资金及人员,由中国人自行设计,投入营运的铁路。这条铁路工程艰巨。现称为京包铁路,以前的京张段为北京至包头铁路线的首段。

4、上海复旦大学创立
复旦大学(Fudan University)简称“复旦”,位于中国上海,由中华人民共和国教育部直属,中央直管副部级建制。
国家“双一流”(A类)、“985工程”、“211工程”建设高校,九校联盟、环太平洋大学联盟、中国大学校长联谊会、东亚研究型大学协会、新工科教育国际联盟、长三角研究型大学联盟的重要成员。
入选“珠峰计划”、“111计划”、“2011计划”、卓越医生教育培养计划、卓越法律人才教育培养计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国首批深化创新创业教育改革示范高校,是一所世界知名、国内顶尖的全国重点大学。
5、日本与韩国于汉城签订《乙巳条约》
《乙巳条约》(朝鲜语:을사조약)本名《第二次日韩协约》或《韩日协商条约》,又称日韩保护协约、乙巳勒约、五条约等,是日本帝国与大韩帝国在1905年(按干支纪年为乙巳年)11月17日于韩国首都汉城(今首尔)签订的不平等条约。
这个条约剥夺了韩国的外交权,日本根据该条约设置韩国统监府以控制韩国,标志着韩国沦为日本的保护国,变成日本事实上的殖民地。《乙巳条约》遭到大部分韩国人的坚决反对,引起了义兵运动等一系列抗争。关于《乙巳条约》的合法性与有效性也是日本与朝鲜半岛长期以来的争议话题。
『捌』 科学的问题
纳米概念是一个完全不同于传统观念的科学概念。任何物质在颗粒大小进入到1纳米-100纳米的尺度范围时,其性质都会发生质的变化,这给我们用这种变化了的性质来构架新的功能性材料提供了无穷的机会。
纳米技术包括纳米结构技术和纳米材料技术两部分,纳米结构技术是纳米技术中的高技术,虽然突破连连,但还不能应用。但纳米材料技术,由于其应用的广泛性使其要求不高,任何带有功能性的物质都叫材料,而只要求功能是由纳米尺度的结构单元所带来的材料都是纳米材料。
所有的物质的纳米结构单元都有变化了的性质,任何新性质都可能构架新功能,也就可以制备新材料。所以,应该非常肯定地说,纳米材料的应用虽然不能代表纳米技术的主体应用水平,但现在却是已经刻意应用了。
很多专家由于专业上的问题混淆了代表纳米主体技术的纳米结构技术和纳米材料技术的应用,说是纳米材料还是实验室里的事,说什么应用还需要多少年。
其实,历史证明任何这样的预言都是失败的,非但纳米材料在广泛应用,纳米结构技术的应用也已经开始,美国《科学》杂志2001年度评选出的“十大科学突破”之一就是纳米计算电路的应用。我们应该以欢迎的心态去迎接新技术的到来,而不是排斥它。
纳米科技是在20世纪80年代末、90年代初才逐步发展起来的前沿、交叉性新兴学科领域,它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。目前所有发达国家的政府和企业都在对纳米科技的研发进行大量的投入,试图抢占这一21世纪科技战略制高点。关注纳米科技的进展,尽快组织和部署我国纳米科技的发展规划,对于我国新世纪的发展影响深远。
纳米技术产生背景
什么是纳米技术?纳米是一种尺度的度量,是一米的10亿分之一,大致相当于一个头发丝的百万分之一。所谓纳米技术是人们在非微观和非宏观的一个纳米尺度的中间领域,是认识自然、改变生产方式、工作方式和生活方式的一种全新的技术,它是联系纳米科学和含有纳米技术产品平台的桥梁,它把人们的技术创新带到一个新的层次、新的空间,大大拓展了人们的创新领域。其实纳米材料早就在自然界存在,例如动物的牙齿、贝壳、鲨鱼皮、荷叶表面、珊瑚礁、陨石等都具有纳米结构,中国古代的颜料、墨、古铜镜的涂层都是纳米材料,然而,他们虽然用了纳米技术,制备了纳米材料,但并不知道纳米材料的重要性,是处于自发阶段,而真正按照自己意志人工合成纳米材料是在20世纪60年代以后。1963年日本科学家久保亮五第一次提出材料颗粒缩小到纳米尺度,性能发生突变。1967年日本科学家上田良二第一次用蒸发法人工制备了纳米尺度的金属颗粒,当时日本科学家把纳米尺度的颗粒均称为超微粒子。真正把纳米作为材料的命名,是德国科学家格莱特教授在1984年第一次制备了尺度由5纳米的晶粒组成的固体,他称之为纳米尺度材料。第一次提出纳米技术的概念是美国科幻小说家伊瑞克?揣克斯勒在1986年提出来的,1990在巴尔基摹正式出版了纳米技术杂志。
纳米材料是纳米技术中最为活跃的重要组成部分,它与纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米摩擦学、纳米测量学、纳米化学和纳米物理学共同构成了纳米科学技术的内涵。纳米技术内涵包含各个领域,就纳米材料学而言,它包括纳米材料的制备技术以及纳米材料向各个高科技和所有传统工业领域渗透应用的技术,特别值得注意的是纳米材料不仅是尺度的概念,更重要的是在这个尺度上出现了在微观、宏观不具备的特性,人们利用这些新的特性可以人工合成自然界不存在的或者自然界存在但人类还没有模仿出来的新材料,并采用全新的纳米技术把这些材料应用于各个领域,促进社会经济发展,提高国防实力和人们的生活质量,这就是为什么各国政府对发展纳米技术予以足够重视的原因。对我国这样一个发展中国家,这是一个千载难逢的机会,近500年历史我们有两次丧失国家快速发展的教训,我国的这次机遇再也不能错过。美国耶鲁大学中国现代史教授乔纳森.斯彭斯在2000年1月《新闻周刊》上发表文章,在分析21世纪中国时曾提到,中国在21世纪魔术般的成为超级先进国家,纳米技术是可选择的重要途径。令人振奋的是,我国在纳米材料和纳米技术领域的技术水平上目前并不落后于发达国家,在一些方面上已处于领先水平。机遇难得,我国政府高瞻远瞩,亦对纳米技术高度重视,这将成为我国科教兴国战略的一个重大决策。
国外现状
2000年3月,美国政府向全世界公布了纳米技术的启动计划,在这个由美国26名科学家工作半年完成的几万字的报告中,明显地陈述了一个观点,这就是纳米技术将引发21世纪新的工业革命。德国科研技术部在发展纳米技术的报告中也提到,纳米技术是21世纪的主导技术之一。著名的诺贝尔奖获得者罗雷尔教授说,如果说70年代重视微米技术的国家现在已成为发达国家,那么从现在开始重视纳米技术的国家,有可能成为21世纪的先进国家。IBM公司前首席科学家埃马窗说,70年代微米技术引发了新的信息革命,纳米技术很可能成为新信息革命的核心。美国政府和国会的重要文件中,多次把信息技术、生物技术和纳米技术并列称之为21世纪工业革命的主导技术。主导技术的内涵是指它向各个领域渗透的、与各种技术交叉融合的以及对新兴产业示范带动的极强能力。在20世纪末,计算机和信息高速公路的技术向各个领域渗透,对人们的生产方式、工作方式和生活方式产生了深远的影响,堪称为世纪之交新技术的主导。1998年3月,美国总统科技助理Neal Lane在回答国会提问时曾经说,纳米技术对各个领域的影响很可能超过计算机,成为21世纪的主导技术之一。事实证明,纳米技术向信息、生物医药、能源和环境、航空航天、海洋和先进制造技术等高科技领域渗透已崭露头角,纳米技术向国防领域的全方位渗透已初见成效,纳米技术向传统产业的交叉融合已显示出巨大的潜力。纳米技术在传统产业的改造提升,增加高科技含量,提高产品的竞争力方面,正在发挥巨大的作用。纳米技术注入到传统产业,增强了传统产来业的活力,前途方兴未艾。
美国 2004财政年度的纳米技术研发预算近8.5亿美元,比上一年增加10%;布什总统2003年12月3日签署了《21世纪纳米技术研究开发法案》,批准从2005年财政年度开始的4年中投入约37亿美元。
法国 从2003年开始实施国家纳米科技投资3年计划:2003至2005年投入5000万欧元用于纳米科学基础研究;建立5个纳米技术研究中心和“国家微米和纳米研究网络”项目;法国近10年来最大的工业投资项目 - 法国电子纳米技术中心 “联盟-克洛尔2” 于2003年2月27日正式启动。
欧盟 2002年至2006年为纳米技术研究拨款13亿欧元。
英国 今后6年内拨款9000万英镑,支持企业和大学商用纳米技术开发,并期望借此吸引2亿英镑的额外投资。
德国 联邦教研部批准对纳米技术能力中心投资,以建立更强大的跨学科合作网络,在促进纳米领域内跨学科研究方面发挥催化器作用。
韩国 在2007年前投资1000亿韩元建立新的“纳米技术研究中心”,实现大学与企业的密切合作,将目前科研机构和企业各自独立开展的纳米项目、纳米研究设施整合在一起,并计划在2010年前在纳米领域投资2.04兆韩元。
我国纳米发展现状
我国制定的改革开放和可持续发展战略,已实现了我国经济的腾飞,使我国国内生产总值仅次于美国、日本、德国、法国、英国,位居世界第六位,这对一个基础薄弱的发展中国家是难能可贵的。在21世纪前20年这个挑战和机遇并存的年代里,如果我们能够审时度势,抓住机遇,在若干领域实现跨跃式发展,对我国十分重要。当前以纳米技术、信息技术和生物技术为核心的新的工业革命悄然兴起,各国几乎站在同一起跑线上,在这技术更新转折的关键时期,为我国若干领域实现跨跃式发展提供了极好的机遇,我们再也不能坐失良机。
我国是发展中国家,改革开放以后,国民经济保持了持续、快速发展,引起世界瞩目。但是,我们国家基础薄弱,主要依靠传统产业,高科技产业近年来虽然发展很快,但对我国GDP的贡献比例还很小,与发达国家相比还有很大的差距。我国的国情决定了我国发展纳米技术的总体思路与美国、日本和欧洲不同,要有中国自己的特点,要走出符合我国情况的新路子,发展纳米科技,这就是以纳米技术为契机,解决当前国民经济发展和支撑产业中亟待解决的问题。纳米技术首先向传统产业切入,调整产品结构,注入高科技含量,为实现我国传统产业升级,促进GDP的增长做出贡献。同时寻找机遇,向高科技产业渗透,特别重视在环境、能源、医药和国防领域应用纳米技术,培育新兴纳米产业,逐步形成产业链,使这些产业的起点就定位在21世纪该领域的技术制高点上,为实现我国上述领域跨跃式发展奠定基础。信息、宇航、生物技术和新材料方面,目前应用纳米技术水平与发达国家有一定的差距,但也存在局部机遇,只要选取准切入点,在某些方面形成具有自主知识产权的新的产品平台,进而发展成纳米高科技产业是完全有可能的。
根据国际纳米材料和技术总的发展趋势,结合我国国情和未来五到十年我国经济快速发展的需要,选择对于社会发展、国力增强起重要作用的纳米材料和技术,全方位向传统产业和高技术产业渗透,形成具有自主知识产权的新兴纳米产业链,增强产品的国际竞争能力,为实现我国第三步战略目标贡献力量。在若干个重点领域发展纳米材料和技术,形成纳米产业。特种纳米材料的产业化,如纳米碳管、高效含能纳米材料、纳米稀土材料、高亮度纳米荧光材料和重要的金属纳米材料;信息产业中的关键纳米材料,如网络通讯(光通讯和微波通讯)中的纳米技术,高清晰度、高分辨数字显示技术中的纳米技术;合理利用能源和开发能源中的关键纳米材料和技术;优化资源环境中的关键纳米材料和技术;生物、医药产业中的纳米材料和技术等。
我国发展纳米材料和技术要坚持以市场为导向,注意纳米技术和现有高科技和传统技术相结合。从事纳米研究和开发的科技人员要和其他专业人员相结合,也要与企业家相结合;企业家是纳米科技成果产业化的主力,科技人员起先导的作用;要选准目标、切入点和突破口,缩短纳米科技成果转化的周期;要注意知识产权的保护,鼓励申请发明专利,特别重视申请国外的发明专利;建议各级政府设立纳米科技研究的快速反应基金和纳米产业发展的风险投资基金。
我国对纳米科技的重要性已有较高的认识,并给予了一定的支持。国家科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院等部门从“八五” “九五”开始就设立了攀登计划项目和相关的重点、重大项目,去年科技部又启动了有关纳米材料的国家重点基础研究项目。我国通过这些项目对纳米科技领域资助的总经费大约相当于700万美元,与发达国家相比,投入经费相差很大。
据不完全统计,从1991年到2000年的十年中,共资助9200多万元,在纳米材料的合成与制备、性能与表征、测试新技术和理论、系统组装和器件以及微机电系统等方面取得了一批基础研究成果。
进入“十五”计划之后,纳米科技呈现出快速发展的势头,基金委按照国家纳米科技发展纲要的要求,进一步加大投入,在2001到2003三年内投入了1.96亿元,资助了800个项目。下面的示意图是13年来自然科学基金支持纳米科技项目的经费数量和项目数量的初步统计情况,实际资助的数量还要高于这个统计数字。
资助纳米项目数[点击放大] 资助纳米经费数[点击放大]
其中863计划中涉及的纳米科技项目投资
(1)专项布局:
国家拨款:2亿元 已安排:102个课题,国拨1.52亿元
第一批:63个课题 国拨 1.09亿元 自 筹 3.78亿元
第二批:39个课题 国拨 0.43亿元 自 筹 1.59亿元
(2)攻关项目布局
国家拨款:9200万元 前三年安排:19个课题
国拨5200万元,地方政府配套和自筹 29500万元
人员投入600余人/年
我国的纳米科技研究,特别是在纳米材料方面取得重要的进展,并引起了国际上的关注。1995年,德国科技部对各国在纳米技术方面的相对领先程度的分析中,我国在纳米材料方面与法国同列第五等级,前四个等级为 日本、德国、美国、英国和北欧。从受资助项目来看,我国的研究力量主要集中在纳米材料的合成和制备,扫描探针显微学,分子电子学以及极少数纳米技术的应用等方面。但由于条件所限,研究工作只能集中在硬件条件要求不太高的一些领域。虽然我国科学家在纳米碳管、纳米材料的若干领域已取得一些很出色的研究成果,但国家在纳米科技领域的总体水平与美、日、欧相比,差距还是很大的,尤其是在纳米器件方面差距更为明显。
目前,我国拥有一支比较精干的纳米科技研究队伍,他们主要集中在中国科学院的有关研究所,北京大学、清华大学、中国科技大学、南京大学、复旦大学等国内一批知名高校。为集中本系统内的纳米研究的主要力量,北京大学和中国科学院还相继成立了各自的纳米科技研究中心。
2000年10月11日,中国共产党中央十五届五中全会通过《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议》,明确提出了将新材料和纳米科学的进展作为“十五”规划中科技进步和创新的重要任务。这为我国21世纪初纳米科技的快速发展奠定了重要的基础。
发展我国纳米科技的重要意义在于:首先,纳米科技将在21世纪对我们的社会、经济以及国家安全产生重大影响。具有知识经济时代特征的21世纪,将是生命科技和信息科技高速发展和广泛应用的时代。而纳米科学和技术将促进包括生命科技、信息科技在内的几乎所有技术的飞速发展。西方发达国家对此正在积极筹划,以期达到知识垄断。目前西方的国家和企业已将纳米核心技术列为绝对的国家机密和商业机密,严格限制对我国的出口。其次,发展纳米科技将极大提高我国的科技竞争力。纳米科技兴起于20世纪80年代初,对于世界各国来说,都属全新的科技领域,尽管我国与发达国家尚有不小差距,但我们在纳米材料领域基本与国际先进水平保持同步,只要措施得当,我们完全有可能赶上发达国家的步伐。第三,纳米科技将促进我国传统产业的改造。由于现实的纳米科技,尤其是纳米材料在改造传统产业方面所表现的投入少、见效快、市场前景广阔等特点,在以传统产业为主的我国企业内比较容易推广。因此,纳米科技的应用已得到我国企业界的广泛响应,这为纳米科技在中国发展奠定了重要的动力基础。目前,我国涉及纳米科技的企业已有102家。为增强我国的国际科技竞争力和经济竞争力,促进第三步发展战略的顺利实施,保障我国未来的可持续发展和国家安全,必须大力加强纳米科技的研发工作,动员多学科、跨部门和跨行业的力量参加到这一领域中来。
我国纳米科技存在的主要的问题主要表现在多学科交叉融合程度不够、缺乏重要的实验设施、基础研究薄弱、信息交流少。为克服和解决这些问题,使我国能够抓住机遇,迎头赶上,特建议:
(1) 应在国家层次上确定我国纳米科技的发展战略,制订我国的纳米科技发展的近期、中长期规划;兼顾基础研究、应用研究和开发研究的协调发展,推动科技成果产业化,协助有关部门尽快制定与纳米科技相关的产品技术标准。
(2) 成立国家级的“纳米科技专家咨询小组”。协助政府做好我国纳米科技战略的制订和研究开发工作。
(3) 成立国家纳米科技研究和工程中心,集中投人能够为纳米科技的发展提供服务的技术平台,并组织协调科研机构、大学、国家实验室、产业界的共同参与。
(4) 坚持“有所为,有所不为”的方针,发挥优势,突出特色。要加强研究基地的建设,改善基础设施条件,增加科技专项的投入,同时要十分重视知识产权的保护。目前我国的纳米研究应主要集中在创造和制备优异性能的纳米材料,设计制备各种纳米器件和装置,探测和分析纳米区域的性质和现象等领域。纳米材料是纳米科技的基础,我国已有相当的基础。这方面的布局应更注重与产业化的结合,尤其是与传统产业结合,积极吸纳企业的参与和投入;纳米器件的研究水平和应用程度标志着一个国家纳米科技的总体水平,对信息产业及社会、经济、国防的关联度最大,需要的投入也最大。而我国在这方面投入最少、基础薄弱,应积极组织力量,以明确的应用目的为目标,但在近20年内还是以基础研究和应用基础研究为主;纳米领域性质的探测、表征是纳米材料和纳米器件研究与发展的实验基础和必要条件,应在重视基础和应用研究的同时,兼顾与产业化的结合。
(5) 加强信息网络平台建设,促进国内外纳米科技的信息交流。
(6) 以国家纳米研究和工程中心为载体,建立培养和吸引纳米科技人才。
纳米技术的应用
著名的诺贝尔奖获得者Feyneman在60年代就预言,如果对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,物体就能得到大量的异乎寻常的特性。他所说的材料就是现在的纳米材料。纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点,纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。 纳米材料从根本上改变了材料的结构,为克服材料科学研究领域中长期未能解决的问题开辟了新途径。其应用主要体现在以下七方面:
在陶瓷领域的应用
随着纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之产生,希望以此来克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。许多专家认为,如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题,则它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点。
在微电子学上的应用
纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段,按照全新的理念来构造电子系统,并开发物质潜在的储存和处理信息的能力,实现信息采集和处理能力的革命性突破,纳米电子学将成为下世纪信息时代的核心。
在生物工程上的应用
虽然分子计算机目前只是处于理想阶段,但科学家已经考虑应用几种生物分子制造计算机的组件,其中细菌视紫红质最具前景。该生物材料具有特异的热、光、化学物理特性和很好的稳定性,并且,其奇特的光学循环特性可用于储存信息,从而起到代替当今计算机信息处理和信息存储的作用,它将使单位体积物质的储存和信息处理能力提高上百万倍。 在光电领域的应用纳米技术的发展,使微电子和光电子的结合更加紧密,在光电信息传输、存贮、处理、运算和显示等方面,使光电器件的性能大大提高。将纳米技术用于现有雷达信息处理上,可使其能力提高10倍至几百倍,甚至可以将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦察。最近,麻省理工学院的研究人员把被激发的钡原子一个一个地送入激光器中,每个原子发射一个有用的光子,其效率之高,令人惊讶。 在化工领域的应用将纳米TiO2粉体按一定比例加入到化妆品中,则可以有效地遮蔽紫外线。将金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中,可以大大降低静电作用。利用纳米微粒构成的海绵体状的轻烧结体,可用于气体同位素、混合稀有气体及有机化合物等的分离和浓缩。纳米微粒还可用作导电涂料,用作印刷油墨,制作固体润滑剂等。 研究人员还发现,可以利用纳米碳管其独特的孔状结构,大的比表面(每克纳米碳管的表面积高达几百平方米)、较高的机械强度做成纳米反应器,该反应器能够使化学反应局限于一个很小的范围内进行。
在医学上的应用
科研人员已经成功利用纳米微粒进行了细胞分离,用金的纳米粒子进行定位病变治疗,以减少副作用等。另外,利用纳米颗粒作为载体的病毒诱导物已经取得了突破性进展,现在已用于临床动物实验,估计不久的将来即可服务于人类。 研究纳米技术在生命医学上的应用,可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系,获取生命信息。科学家们设想利用纳米技术制造出分子机器人,在血液中循环,对身体各部位进行检测、诊断,并实施特殊治疗。
在分子组装方面的应用
如何合成具有特定尺寸,并且粒度均匀分布无团聚的纳米材料,一直是科研工作者努力解决的问题。目前,纳米技术深入到了对单原子的操纵,通过利用软化学与主客体模板化学,超分子化学相结合的技术,正在成为组装与剪裁,实现分子手术的主要手段。 纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术,其重要性毋庸质疑,许多发达国家都投入了大量资金进行研究,正如钱学森院士所预言的那样:"纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点,会是一次技术革命,从而将是21世纪的又一次产业革命。"
『玖』 高分!物理自然专家来回答宇宙和地球问题
地球本身有相当大的质量,所以也会对地球周围的任何物体表现出引力。拿一个杯子举例,地球随时对杯子表现出引力,杯子也对地球表现出引力。地球的质量太大了,对杯子的引力也就非常大,所以,就把杯子吸引过去了,方向,就是向着地球中心的方向,这个力就是地心引力。
重力并不等于地球对物体的引力。由于地球本身的自转,除了两极以外,地面上其他地点的物体,都随着地球一起,围绕地轴做匀速圆周运动,这就需要有垂直指向地轴的向心力,这个向心力只能由地球对物体的引力来提供,我们可以把地球对物体的引力分解为两个分力,一个分力F1,方向指向地轴,大小等于物体绕地轴做匀速圆周运动所需的向心力;另一个分力G就是物体所受的重力(图示)其中F1=mw2r(w为地球自转角速度,r为物体旋转半径),可见F1的大小在两极为零,随纬度减少而增加,在赤道地区为最大F1max。因物体的向心力是很小的,所以在一般情况下,可以认为物体的重力大小就是万有引力的大小,即在一般情况下可以略去地球转动的效果。
这与红移有关,通常引力红移都比较小,只有在中子星或者黑洞周围这一效应才会比较大。对于遥远的星系来说,宇宙学红移是很容易区别的,但是在星系随着空间膨胀远离我们的时候,由于其自身的运动,在宇宙学红移中也会参杂进多普勒红移。
一般说来,为了从其他红移中区别引力红移,你可以将这个天体的大小与这个天体质量相同的黑洞的大小进行比较。类似星云和星系这样的天体,它们的半径是相同质量黑洞半径的千亿倍,因此其红移的量级也大约是静止频率的千亿分之一。对于普通的恒星而言,它们的半径是同质量黑洞半径的十万倍左右,这已经接近目前光谱观测分辨率的极限了。中子星和白矮星的半径大约是同质量黑洞半径的10和3000倍,其引力红移的量级可以达到静止波长的1/10和1/1000。
宇宙学红移在100个百万秒差距的尺度上是非常明显的。但是对于比较近的星系,由于星系本身在星系团中的运动所造成的多普勒红移和宇宙学红移的量级差不多,你必须仔细的区别开这两者。通常星系在星系团中的速度为3000km/s,这大约与在5个百万秒差距处的星系的退行速度相当。
尽管天文学家知道红移并非由通过空间的运动所引起。一个星系的距离等于它的红移‘速度’除以一个叫做哈勃常数,它的数值大约是60公里每秒每百万秒差距,这意味着星系和我们之间距离的每一个百万秒差距将引起60公里每秒的红移速度。
累死我了,我也只能这么说,听不懂就算了,这个问题太有难度了!
楼上的回答没错,It‘s great,I think!
