上海交通大学：《科学技术史 A History of Science and Technology》教学资源（PPT讲义）第8讲 现代物理与新技术

第8讲现代物理学与高新技术 时空是我们的思维模式，而非我们的生存环境。 一一阿尔伯特·爱因斯坦

第8讲 现代物理学与高新技术 时空是我们的思维模式，而非我们的生存环境。 ——阿尔伯特·爱因斯坦

一.两朵乌云 1900,开尔文勋爵 物理学的大厦已经建成，未来的物 理学家只需要做些修修补补的工作就行 了。但是，明朗的天空还有两朵乌云： 一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔 逊实验有关

一 . 两朵乌云 1900，开尔文勋爵： 物理学的大厦已经建成，未来的物 理学家只需要做些修修补补的工作就行 了。但是，明朗的天空还有两朵乌云： 一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔 逊实验有关

第一朵鸟云：黑体辐射 100,量子论 第二朵乌云：迈克尔逊实验 1905 相对论

第一朵乌云：黑体辐射 量子论 第二朵乌云：迈克尔逊实验 相对论 1900 1905

黑体辐射” “绝对黑体”（黑体）是在任何温度下都 能全都吸收落在它上面的一切辐射的理想 物体。根据经典物理学，可以得到：辐射 的能量与频率的平方成正比。所以，当辐 射频率极高时，能量必然趋于无穷大，即 在紫色端发散。对于由经典物理学解决热 辐射问题导致的这一结果，被称为“紫外 灾难 ” 10 10 10 10 10 1 米 Y射线 ×一 射线 紫外线 可见光 红小笺 微波 无线电皮

“黑体辐射” • “绝对黑体”（黑体）是在任何温度下都 能全都吸收落在它上面的一切辐射的理想 物体。根据经典物理学，可以得到：辐射 的能量与频率的平方成正比。所以，当辐 射频率极高时，能量必然趋于无穷大，即 在紫色端发散。对于由经典物理学解决热 辐射问题导致的这一结果，被称为“紫外 灾难”

迈克尔逊：地球就像一艘没有摩擦力的 船穿过海水一样穿过“以太” C:游泳者的速度；V:水流速；L:距离 游泳者往返一次所需时间： T= L L c+v C-V L =2 X 1-w1c2 如果将游泳者换成光，地球的公转速度可以算出， v/c=1/10000.因此在地球上验证地球穿越以太的 实验，其精度起码达到一亿分之一！

迈克尔逊：地球就像一艘没有摩擦力的 船穿过海水一样穿过“以太” 。 • C:游泳者的速度；V:水流速；L:距离 • 游泳者往返一次所需时间： 如果将游泳者换成光，地球的公转速度可以算出， v/c=1/10000.因此在地球上验证地球穿越以太的 实验，其精度起码达到一亿分之一！   2 1 / 1 2 c v c L c v L c v L T       

1887:迈克尔逊一莫雷实验 迈克尔逊 莫雷 物理学家 化学家

1887:迈克尔逊—莫雷实验 迈克尔逊 莫雷 物理学家 化学家

州行标含标球装 量走难证到一 “零结果”！ -To-dbead 场卡年 对ebm

“零结果”！

洛伦滋的解释： 以太相对于绝对空间静止。 洛伦兹收缩： 1=1V1-v21c2

洛伦兹的解释： 以太相对于绝对空间静止。 洛伦兹收缩： 2 2 0 l  l 1 v / c

X'=x-vt y'=y Z'=Z t'=t 伽利略变换 (速度叠加的平行四边形法则)

x’=x-vt y’=y z’=z t’=t 伽利略变换 （速度叠加的平行四边形法则）

洛伦兹变换：相对于绝对空间的变换 x=(x-v)1V1-v21c2 y Z Z t=(t-vx/c2)/V1-v2/c2

' 2 2 2 ' ' ' 2 2 ( / )/ 1 / ( )/ 1 / t t vx c v c z z y y x x vt v c         洛伦兹变换：相对于绝对空间的变换