8、广义相对论的时空观
“科学从科学发展前的思想中将空间、时间和物质客体（其中重要的特例是‘固体’）的概念接收过来，加以修正，使之更加确切。人们曾设想，不依赖于主观认识的‘物理实在’是由空时（为一方）以及与空时作相对运动的永远存在的质点（为另一方）所构成（至少在原则上是这样）。这个关于空时独立存在的观点，可以用这种断然的说法来表达：如果物质消失了，空时本身（作为表演物理事件的一种舞台）仍将依然存在”（爱因斯坦）。目前物理思想的特点，和整个自然科学思想的特点一样，是在原则上力求完全用‘类空’概念来说明问题，力求借助于这些概念来表述一切具有定律形式的关系……完全用‘类空’概念来理解一切关系在原则上是可能的（因为‘物质’已失去了作为基本概念的地位）”——“‘物质’已失去了作为基本概念的地位。事实上，广义相对论在主流物理学界中也是有争议的。尤其是广义相对性原理，说一切加速坐标系都等效，就使得哥白尼的太阳中心学说与地球是世界中心的本轮均轮学说没有区别了。福克-周培源与Einstein-因菲尔德关于是否要引入谐和坐标系的争论就是对广义相对性原理的质疑。
一般认为，以太论已被相对论否定了。其实这是一种偏见。Einstein本人对以太论的心态是很矛盾的，他既意识到以太的存在，又搞不清它的真面目。1920年，他在专题演讲“以太和相对论”中曾指出：“依照广义相对论，一个没有以太的空间是不可思议的。因为，
在这样一种空间里，不但光不能传播，而且量杆和时钟也不可能存在，因此，也就没有物理意义上的空间-时间间隔。但是，又不可认为，这种以太会具有那些为重媒质所特有的性质，也不可认为，它是那些能够随时间追踪下去的粒子所组成的，而且也不可把运动概念用于以太。”在这里，Einstein既指出以太的存在性，又对以太的性质提出了看法：1、以太是光的传播媒介。2、长度和时间的标准由以太决定。
3、以太不同于一般的有质量的实物（重媒质）。
4、以太不能用相对论时空观进行描述——他实际上是把以太（物理真空）描述成了四维时空连续体，而用相对论的时空观去描述相对论的四维时空连续体，好比一个人抓住自己的头发，要把自己提起来一样，不可能。由于这种不可能，Einstein对以太只能回避。在1938年，他与英费尔德合著的《物理学的进化》中有一段话：“我们力图发现以太的性质，但一切努力都引起了困难和矛盾。经过这么多的失败以后，现在应该是完全丢开以太的时候了，以后也不要提起它的名字了。我们说，空间有传播电磁波的性质。”在这字里行间，流露了他内心的无奈。为了应对这一无奈，他搬出了“场”的观念。在“相对论和空间问题”一文中，他说“当笛卡尔相信他必须排除空虚空间的存在时，他离开真理并不怎么远……为了揭示笛卡尔观念的真正的内核，就要求把场的观念作为实在的代表，并同广义相对性原理结合在一起；…没有场?的空间是不存在的。”（《Einstein文集》第1卷，558页。）Einstein所谓的“场”是弯曲时空的“曲率场”，这有点类似于古希腊的笔达哥拉斯学派，他们认为数（包括几何形状）才是万物的本原。但这颠倒了数和物的关
系。通俗著作《狭义与广义相对论浅说》（1916年原版）推出第15版之际，Einstein结合对于相对论的历史性总结，把自己晚年对于时空问题的新见解及其新思路，补写到一个新的附录即附录五《相对论与空间问题》之中。Einstein特别提出：“在这个附录中阐述了我大体上对空间问题以及对我们的空间观如何在相对论观点影响下逐渐改变的看法。我想说明，空间—时间未必能看作是可以脱离物质世界的真实客体而独立存在的东西。并不是物体存在于空间中，而是这些物体具有空间广延性。这样看来，关于‘一无所有的空间’的概念就失去了意义。”【1】时空不是独立的存在，时空是物质的时空，时空是物质世界的表象，物质本体改变了，其表象必随其变。空间与时间在表述物质时，各有侧重：空间侧重于表述物质相对静止的状态，时间侧重于表述物质相对变动的过程。物质的存在是相对变动中的存在，静止是变动中相对的静止，从这一角度可以认为：物质是变动与静止的统一体，是时间和空间的统一体。
Einstein晚年通过《相对论与空间问题》回顾了人类时空观念的变化过程，委婉地指出“关于存在着无限多个作相对运动的空间的观念”，“甚至在现代科学思想中也远未起到重要的作用”。在回顾人类与原始经验相关的时空观念的变化过程时，Einstein有意将法国古典科学家笛卡儿关于一无所有的空间并不存在的见解与自己的相对论作了比较。他强调：“笛卡儿曾大体上按下述方式进行论证：空间与广延性是同一的，但广延性是与物体相联系的；因此，没有物体的空间是不存在的，亦即一无所有的空间是不存在的。”Einstein
认为，“广义相对论绕了一个大弯仍旧证实了笛卡儿的概念。”Einstein以箱子为例，说明“我们的空间概念是同箱子联系在一起的”；但若把“箱壁的厚度缩减为零”，“就只剩下了没有箱子的空间”，即无界的空间。这些无界空间之间关系是怎样的呢？“当一个小箱子s在一个大箱子S的全空空间中处于相对静止状态时，s的全空空间就是S的全空空间的一部分，……但是，当s相对于S运动时，这个概念就不那么简单了。人们就要认为s总是包围着同一个空间，但其所包围的S的一部分空间则是可变的。这样就有必要认定每一个箱子各有其特别的、无界的空间，并有必要假定这两个空间彼此作相对运动。……现在必须记得，空间有无限多个，这些空间彼此作相对运动。”看来Einstein对当时的时空问题研究状况（20世纪50年代）不无遗憾，就此他委婉地指出，这一“观念在逻辑上的确是无可避免的，但是这种观念甚至在现代科学思想中也远未起过重要的作用”。
作为现代科学之父，Einstein关于“无限多个空间彼此作相对运动”这一提法，揭示了隐含在广义相对论中的一个重要的宇宙学原理，即宏观地去理解Einstein的思路，各个无界空间是随同天体共同运动的；或者说，各类天体及其天体系统（即各不同级别的星系）实际上是带着其周围的空间一起运动的。全面理解这一宇宙学原理，对于修正人们的宇宙观念显然具有重要意义：其一，这里延续了相对论中物质与其运动的空间是不可分割的思想，天体是运动的，天体周围的空间也是运动的；其二，这里的观点间接地肯定了彼此作相对运动的空间必然是相对闭合的，即“空间彼此作相对运动”实际上就
是指不同的无界的时空之间的相对运动；其三，无界的时空之间必然存在着严格的秩序制约亦即引力界限，否则时空之间也就不会有相对运动可言了；其四，空间彼此作相对运动的动力源，来自各空间中心天体的质量作用，但由于天体质量不同，造成彼此作相对运动的时空的级别不同，因而必然会形成层层递增的时空结构。这种时空结构是否存在着某种极限，譬如超星系团，它们是否是以更大级别的、彼此作相对运动的空间为背景？对此尚有待于观测研究。【1】总之，关于存在着无限多个作相对运动的空间的观念，迟至百年后，是到了应在现代科学思想中起到重要的作用的时候了。Einstein晚年通过《相对论与空间问题》总结了人类有关场概念的演化历史，含蓄地指出“与依赖于坐标的‘充满空间的东西’相对立的空间是不能脱离此种‘充满空间的东西’而独立存在的”Einstein在比较牛顿理论与相对论在时空概念上的区别时，指出：时空在人们原有概念中是独立存在的，即“如果物质消失了，空时本身（作为表演物理事件的一种舞台）仍将依然存在。理论的发展打破了这种观点。……这个发展就是出现了场的概念……，按照场概念的历史发展看来，没有物质的地方就不可能有场存在。”后来为了更易于解释光的传播现象，“人们感到不得不假定，甚至在一向被认为是一无所有的空间中也到处存在着某种形式的物质，这种物质称为‘以太’。”【1】谈到历史上那场著名以太漂移的实验时，Einstein强调：“洛伦兹证明了，迈克耳逊—莫雷实验所得出的结果至少与以太处于静止状态的学说并不矛盾。”【1】以往人们评价相对论，总不免要提到狭义相对论是以迈克耳逊—莫雷实
验结果为基础提出来的，但Einstein认为并非如此。在他看来，作为一种客观事实，否定静止以太的只能是狭义相对论：“狭义相对论揭示了一切惯性系的物理等效性，因而也就证明了关于静止的以太的假设是不能成立的。”【1】Einstein就此指出：“因此必须放弃将电磁场看作物质载体的一种状态的观点。这样，场就成为物理描述中不能再加分解的基本概念，正如在牛顿的理论中物质概念不能再加分解一样。”【1】这就是说，狭义相对论在否定以太的同时也修正了场概念，即电磁场已不再是具有物质形态的物理实体了。Einstein 晚年的说法，实际上是明确地揭示了隐含在狭义相对论中另一个重要的物理学观点：即虽然以太作为假想的场态物质不存在了，但非物理实体的亦即非物质形态的场依然存在。然而，当Einstein指出狭义相对论的与广义相对论的空间概念差别时，他的话却有些令人费解了：“现在我们已有可能来考察一下，对空间概念要作多么大的修改才能过渡到广义相对论去。按照经典力学以及按照狭义相对论，空间（空时）的存在不依赖于物质或场。为了能够描述充满空间并依赖于坐标的东西，必须首先设想空时或惯性系连同其度规性质是已经存在的，否则，对于‘充满空间的东西’的描述就没有意义。而根据广义相对论，与依赖于坐标的‘充满空间的东西’相对立的空间是不能脱离此种‘充满空间的东西’而独立存在的。”【1】
“充满空间的东西”到底指的是什么呢？在Einstein为《相对论与空间问题》添加的注脚中，可以找到这样的提法：“充满空间的东西（例如场）”。【1】据此再来重新理解Einstein的话，也就容易
找到答案了：即Einstein的用意就在于要用‘充满空间的东西’的提法，来灵活地取代场的新旧概念的转换，由于旧的物质形态的场把以太当成唯一的坐标系，因而空间同这种旧的物质形态的场是“相对立的”；但空间并非一无所有，为此它又是不能脱离新的非物质形态的场而“独立存在的”。Einstein的这段论述，使得隐含在广义相对论中的时空物理属性之谜终于有了相对明确的谜底，即时空弯曲从数学抽象还原为物理形态是以某种场的存在为基础的。这样，有关时空与运动物体之间的物理联系也就得到了相对合理的解释，即是场在其间起到了媒介作用。Einstein晚年在题为《相对论与空间问题》的附录中，着重强调了时空概念与场概念的深化关系，首次承认了时空是作为“场的结构性质”而存在的，从而将人们对时空的探讨引向了认识物体运动广延性的特定方向。Einstein出于对纯引力场的探索并依据修正了的场概念，以结论的方式归纳出自己晚年时空问题的研究思路：“笛卡儿认为一无所有的空间并不存在的见解与真理相去并不远。如果仅仅从有质物体来理解物理实在，那么上述观念看来的确是荒谬的，将场视为物理实在的表象的这种观念，再把广义相对性原理结合在一起，才能说明笛卡儿观念的真义所在：‘没有场’的空间是不存在的。空间—时间未必是一种可以离开物理实在的实际客体而独立存在的东西。物理客体不是在空间之中，而是这些客体有着空间的广延性。这样，‘空虚空间’这概念就失去了它的意义。”【1】Einstein与笛卡儿都承认一无所有的空间即绝对虚空并不存在。但Einstein认为自己与笛卡儿观念有本质上的区别，即彼此对“物
理实在”的理解不同：在笛卡儿看来，物理实在就是指空间处处充满了“有质物体”，Einstein则修正了笛卡儿的这一古典观念，指出物理实在是以“不能再加分解”的场为表象而存在的，这种受到自然定律制约的状态无所不在（体现着广义相对性原理）。Einstein的晚年观点，巧妙地将充满“有质物体”的实体空间变成了充满了非物质形态的场。然而，Einstein并不需要以太死灰复燃。与“有质物体”或“有质物质”【1】的提法相对应，Einstein虽未直接提出场是属于“无质物质”或“虚物质”的存在方式，但联系Einstein在《第15版说明》中的观点：“并不是物体存在于空间中，而是这些物体具有空间广延性。”可以判断，Einstein关于物体的“空间广延性体现为场”的思想还是相当分明的。就时空与场之间的关系，Einstein 提出了一个前所未有的观点：“空时是不能独立存在的，只能作为场的结构性质而存在。”【1】这个观点是如此独特，它完全否认了时空与场并驾齐驱的平等关系，转而以场取代了时空现有的包容一切的显赫地位，使得时空只能屈尊为场的内在有序形式。我们可能很难习惯于从“场的结构性质”上来看待时空的存在。换个角度理解，Einstein将时空归结为“场的结构性质”，一方面是肯定了场是以时空为结构的物理整体，一方面是肯定了场结构具有可变性，即时空弯曲属于场的结构变形。场结构的变形产生引力效应，并就此形成场与场之间的相对运动。我们只有从场的相对运动出发，才能把握天体运动的真髓。随着对宇宙中暗能量的发现，场从何而来的问题正在找到新的答案。非常遗憾，暗能量不是在Einstein生前发现的，因而
Einstein在晚年把场归结为物体的广延性，或许是在其间赋予了某种特定涵义的。不过，在Einstein早年为其场方程中添加的宇宙项（即宇宙常数）中，已经有自生的场能量存在的迹象了。遵从Einstein 的思路来看，物体的广延性形成场，时空形成场的结构特征。这个过程表明，应该是物质通过场产生时空而不是通过时空形成场。Einstein的观点提醒我们，当人们面对时空的时候，其实就是在面对某种场的巨大结构。时空弯曲也就是场结构的弯曲，场的结构弯曲产生引力效应，无数相互吸引的天体就是在弯曲的场结构中运行的；无数时空的相对运动，也就是无数场的相对运动。人们以往研究Einstein，大多形成一种思维定势，即Einstein的科学贡献主要限于创立相对论时期，而在后期Einstein最主要的研究方向就是并无结果的统一场论。但真正的事实是，Einstein在探索统一场论的同时也始终坚持着对时空问题的探索。综上所述，Einstein通过题为《相对论与空间问题》的附录，主要是从四个方面提出了自己的新观点：（1）关于无限多个空间亦即无限多个场彼此作相对运动的观点；（2）关于把场概念修正为不能再加分解的物理实在表象的观点；（3）关于没有场的空间亦即一无所有的空间并不存在的观点；（4）关于时空不能独立存在只能作为场的结构性质而存在的观点。这些观点是Einstein晚年关于时空课题的最后总结，可惜至今远未被物理学界所理解和接受。深究开来，这些观点恰好关联着对时空奥秘的探索方向，可以说每个观点都能引申出诸多研究课题；这些观点在物理科学难以获得新的突破的今天，尤其显得重要。Einstein晚年对于
场概念的修正，意味着场的存在可能既不同于任何已知粒子，也不同于任何已知运动形式，探索这种由否定以太所更新的场概念，涉及到当今时空研究的症结所在，倘若能在这一问题上打开突破口，势必会大大地推进物理科学的发展。那么，场的概念过时没有？在这个课题上，Einstein晚年曾留给后人以更多的思索余地：“我认为非常可能，物理学不是建立在场的概念上，即不是建立在连续体上的。”【2】 Einstein晚年探索统一场论始终是以时空问题的探索为主线的。在认识时空问题上，他那敏锐的判断力和直觉与早年一脉相承，仍然无人可以企及，统一场论未获结果只能属于时代的局限；在纪念相对论百年的今天，统一场研究不是依旧未能取得任何可确认的进展么？至于Einstein晚年对量子力学采取排斥态度，那也只是基于科学信念的对立即他坚信“上帝不会掷骰子”，并非意味着晚年的Einstein削弱了对于科学事物的判断能力。国际物理年给世人提供了一个重新认识和发现Einstein的机会（可惜对此除了门外汉的笔者，无人去理睬）。我们只有把Einstein晚年时空观点从其尚未成功的统一场论（亦即纯引力场论）中提取出来加以研究，才能保证完整、准确地认识和理解Einstein和他的相对论。譬如，Einstein生前即已提出时空既是弯曲的也是运动的，可是这么多年过去了，仅就时空弯曲这一个观点而言就远未能被公众所理解和接受，更甭说其他诸多观点了。这种现实客观地表明，Einstein的科学观念不但远远超越他所处的时代，而且也远远超越他身后的未来。总之，如何对待Einstein晚年关于时空问题的探索与研究，克服某些偏见是相当重
要的。人们毕竟已习惯于认为Einstein晚年没有留下有研究价值的理论成果，因而很可能会对Einstein晚年的时空观点采取不屑一顾的态度。如果真是如此的话，那么遭受损失的只能是已经属于21世纪的科学和我们人类自己。
参考文献:
【1】《狭义与广义相对论浅说》第15版，Einstein箸，上海科学技术出版社1964年版本
【2】《Einstein文集》第3卷，第504页，许良英等编译，商务印书馆1977年版本
辛亥革命 一、教学目标 1．知识与能力：通过本课的学习，是学生了解和掌握有关孙中山创建兴中会和中国同盟会，三民主义，武昌起义等历史基础知识；通过看图，培养学生的观察和想象能力；通过探究活动，培养学生独立思考和学会搜集资料并能从有关资料中提取信息的能力2．方法与过程：运用多媒体，播放视频材料，并与教师提问相结合。使学生了解本节课的基础知识，运用挂图，是学生了解辛亥革命的形势。 3．情感态度与价值观：通过本课的学习，使学生认识到辛亥革命是中国近代史上一次伟大的反帝反封建的资产阶级民主革命。武昌起义的枪声，是辛亥革命志士不屈斗争精神的张扬，从而激发学生的爱国主义情感和不断进取的意识。 二、教学重点和难点 1．重点：中国同盟会的建立及其纲领，武昌起义和辛亥革命的意义。 2．难点：辛亥革命的历史意义 三、教学过程 1．复习提问： 投影出上节课的提纲，指着大屏幕带领学生回顾上节课内容，指出重点。给学生三分钟时间复习，然后提问，总的时间不超过十分钟。 2．导入新课： 这一单元我们主要讲的是各个阶层对救国道路的探索，可是封建统治者自救的洋务运动失败了，资产阶级维新派的变法也失败了，这就表明他们的救国道路在中国行不通。那么，中国的出路究竟在哪呢？这时，从维新派分化而来的革命派登上历史舞台，采用革命的方法来挽救民族危亡，发动了辛亥革命。那辛亥革命到底能不能找到中国的出路呢？带着这个问题我们来学习第九课《辛亥革命》。 3．讲授新课： （1）投影第九课提纲，指出这节课的重点和难点，然后给学生3—5分钟按照提纲通览教材。要求学生在通览教材的时候，对一些明显的知识点，如时间、地点、人物等随手做标记，养成勤动手的好习惯。 （2）讲解： 师：辛亥革命是谁发动的？ 生：孙中山 师：孙中山先生被称为“国父”，指导学生看课本导入框的内容，归纳为，孙中山先生一生为国为民，从青年时代就下定决心寻求救国救民的道路，为了完成这一宏图伟业，他首先从创建革命政党开始，他首先创建了什么革命团体？ 生：兴中会 师：什么时间，在哪里？ 生：1894年，在檀香山 师：檀香山是在今天美国的夏威夷，也就是说兴中会是在国外成立的，后来，国内也出现了很多革命团体，孙中山先生认识到：要想壮大我们的革命力量，必须将这些革命团体团结起来，形成一个统一的革命组织，这样，就成立了同盟会，关于同盟会的情况我给大家准备了一个视频，大家在看视频的时候，要注意这几方面的信息，同盟会成立的时间地点，它的革命纲领和机关刊物各是什么？ （增加一个学法指导：要求学生在看视频时，随手讲时间、地点等小知识点记录下来，以便于集中学生的注意力。） 生：同盟会成立于1905年，在日本东京：革命纲领是推翻清朝统治，废除君主专制，
时空曲率 按照广义相对论的解释，在引力场中，时空的性质是由物体的“质量”分布决定的，物体“质量”的分布状况使时空性质变得不均匀，引起了时空的弯曲。大致上讲，物质密度大的地方，曲率也就大。也就是说，“时空曲率”产生了引力，当光线经过一些“大质量”的天体时，它的路线是弯曲的，它将沿着“大质量”物体所形成的“时空曲面”前进。就像放在软床上的重球使床面弯曲一样。位处时空中的物体其一旦知道时空曲率，位处时空中的物体其运动轨迹也就可以计算出来；也就是说,物体运动得遵循曲率的指示。以地球绕太阳来说，太阳的质量决定它附近时空的曲率，地球受此曲率的影响就会以近乎椭圆形的轨道绕日运行。曲率如果不大，爱因斯坦理论与古典牛顿重力论的结果大致相同。两者若有差异，观测数据都站在广义相对论这一边。尤其是当曲率很大时，牛顿理论就完全不适用。广义相对论的一项重要预测就是时空曲率的振动会造成重力波的存在，牛顿理论就没有这项概念。 空间弯曲 空间弯曲曲率处处不为零的空间称为弯曲空间。初等平面几何所研究的对象是欧几里得空间（欧氏空间）。这种几何的最重要性质之一就是平行线公设：通过给定直线之外的任一点，可作一条直线与给定直线平行。这个公设在弯曲空间中并不适用。天体物理中常遇到的弯曲空间是黎曼空间。它的的一种特例是黎曼弯曲空间。 空间跳跃,又名空间跃进，英文：Space jump，是众多玄幻以及科幻小说中出现的一种超现实技术. 简单的说,宇宙是很大的,已知的最快速度是光速,但是离地球最近的有可能有生命的行星就有20多光年,靠光速显然是不够的,所以我们的YY精神提出了空间跳跃这一说法.大家都在科学杂志上看过虫洞的理论.60多年前，阿尔伯特·爱因斯坦提出了“虫洞”理论。那么，“虫洞”是什么呢？简单地说，“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的点，将空间距离想象成为一张地图，A点到B点，然后将两面折叠，在之中点上一点！那个点就是虫洞——穿越空间壁垒的点。空间跳跃就是由人工造出虫洞,并用特殊技术使其稳定,让飞船通过,达到超远距离宇宙旅行的目的.但是以目前的科技来看并不可能,正常发展估计到3000年以后人类才会逐渐掌握这一技术.
要了解狭义相对论和广义相对论的区别，我们首先要搞清楚，这两个理论大概说了什么？ 狭义相对论 我们先从狭义相对论说起，其实狭义相对论解决了一个物理学的重大矛盾。在爱因斯坦之前，最成功的两个理论分别是牛顿提出的牛顿力学和麦克斯韦提出麦克斯韦方程。只不过，这两个理论有个矛盾，那就是：光速。 具体来说，牛顿的理论认为，速度可以不断地进行叠加，没有上限，只要你加得上去就行。可是，麦克斯韦方程得出的光速是一个固定值，似乎暗示着光速无论在什么惯性坐标系下都是一样的。要知道，我们在使用牛顿力学时，是需要先选定参考坐标的。因此，科学家就在思考，是不是存在一个奇怪的坐标系，让光速一直保持一个速度，它们管这个叫做以太。于是，一群科学家就拼了命地去找“以太”，然后他们接二连三地失败了。 后来，26岁的爱因斯坦提出了狭义相对论。
有人说他高举了奥卡姆剃刀原理才成功的，这个奥卡姆剃刀原理大意是：如无必须勿增实体。翻译过来就是，咋简单咋来。既然光速是不变的，那为啥还要假设“以太”？ 于是，爱因斯坦就以“光速不变原理”和“相对性原理”为基础假设，推导出了狭义相对论。这个过程就有点像平面几何，就只有五条公设，但是能搞出一整套体系。而这里的相对性原理，说白了就是经典物理学的老套路，在研究运动时，需要先选个惯性参考系。 通过这两条假设，爱因斯坦出了很多奇葩的结论，比如：时间膨胀。说的是，如果你想对于我高速运动，那我看你的时间就会变慢，这种变慢可以理解成，如果你在高速的飞船里做操，那我这里看到的就是你在慢动作做操。而你自己其实感觉到的时间是正常流逝。所以，是以我参考系看你时间膨胀了。如果你也 看到，你也会发现我的时间也变慢了，因为我想对于你也是在高速运动的。
电影《辛亥革命》概述 一、电影概述 希腊哲学家赫拉克利特有一句名言：“人不能两次走进同一条河流”，这句名言的意思是说，河里的水是不断流动的，你这次踏进河，水流走了，你下次踏进河时，又流出来的是新水。其主张为“万物皆动”“万物皆流”，这使他成为当时具有朴素辩证法思想的“流动派”的卓越代表。https://www.doczj.com/doc/52277397.html, 历史也是如此。恢复和再现历史有无数的方式方法，要想绝对地复制历史那将是一种难以想象的困难，然而历史的真实可以被尽可能虚幻地还原，电影《辛亥革命》就为观众在银幕上集结了这样最大限度的虚幻真实。 2011年9月为纪念辛亥革命100周年，由成龙作总导演、张黎作导演拍摄了电影《辛亥革命》，影片讲述的历史时间大约处在1911～1912年初。其演员阵容强大，有成龙、李冰冰、赵文暄、陈冲、姜武、房祖名等近70人组成，可说是群星小聚，阵容不必赘述。具体剧情是以“灭清”为主线贯穿整个影片，将“黄花岗起义”“武昌城首义”“阳夏保卫战”和“建立共和”这四大史实串联起来，成就了一部具有史诗意味的伟大历史巨作。回顾清末民初的历史，国人都会深恶痛绝西方列强的野蛮侵略、清王朝的腐朽无能，但电影《辛亥革命》并没有因此人为地把其简单概念化，而是立足于一个客观的角度，客观地看待那段历史。当时，清政府国库空虚、政治腐败，在国际大环境中的地位很低，更无任何的信用可言，清政府妄图依靠向四国银行借款来维持自己将死的躯壳，只能用物质去交换——如影片中提到的铁路，而出于自身利益的取舍和政治的获利，导致西方列强瓜分中国，这是历史的真实。正如电影里某银行家所说：“我是要维护我国家利益的”。电影《辛亥革命》的拍摄尊重了这一点历史史实。 二、影片结构设计 由于影片所要涵盖的历史事件较多，因此该片的结构设计难点在于，这部电影不仅仅需要还原那一段遥远时期的历史事件及人物的精神面貌，而且更要进一步把握如何结合现代审美理念，进行适度的夸张，以及对于高科技技术，如何合理应用。影片恰当地把握了这些关键问题，使得影片在短的放映时间内，从看似平淡的历史复原过程中，达到了有旋律、有节奏、有起伏的高潮等艺术效果。能够在短短的一两个小时，充分表现出那段复杂的历史事件本身就是一次挑战性突破，对照60集的电视剧《辛亥革命》，我们更能感觉到电影在时间压缩上所取得的突破。从整体来说，《辛亥革命》结合了《建国大业》分块架构和《建党伟业》的分段落架构的方式，尽量把时间都浓缩在辛亥革命里，使得人们在观看相对注重史实的枯燥影片时被大的构架和细微精彩镜头所抓住，这一点无疑是在历史电影上的突破。具体的表现尤其体现在影片对各个战事并没有都采取顺序的手法，而是将战事镜头与其他镜头进行情节穿插表现，一方面压缩了影片结构，另一方面也增加了情节的紧张感，如对广州起义这一段的描写，就将战争镜头与孙中山在旧金山筹饷演讲的镜头更替出现，而中间又进行了一部分介绍各位义士的倒叙镜头，又如袁世凯对汉口进行反击时的战争场面，同样也使用了这种穿插式手法，将战争镜头与袁世凯谋划战争的镜头切换表现。这些表现手法都为观众营造出一种情节紧凑、情感上起伏跌宕的感觉。 三、影片特效处理 《辛亥革命》在特效的艺术处理上也有很大的突破，共涉及500多个特效镜头，曾参与《夜宴》《满城尽带黄金甲》《集结号》《孤岛惊魂》等特效制作的视点特艺(北京)数字技术有限公司同样也为《辛亥革命》的后期特效立下汗马功劳，许多镜头都是在后期进行了细致入微的调整和重塑，才使得电影最终以完美的形象面对观众，同时也为广大观众提供了更为优质的视觉效果和现场感受。在制作期间团队还独立开发了人群软件，为影片的制作完成提供了良好的技术支持，因本片为历史政治题材，所以特效制作完全忠于历史，真实呈现历史
4、广义相对论中时空对称性 对于广义相对论，由于引力场使得时空弯曲，在全时空中彼此作相对匀速直线运动的惯性参照系是不存在的（在时空的局部范围内可以存在匀速直线运动，也可以存在局部惯性参照系）。由于这个原因，广义相对论中的时空的对称性，一般要低于伽利略时空的对称性和低于洛伦兹时空的对称性，即其所对应的保持规律不变的坐标变换之参数要减少。在广义相对论中，时空的对称性往往随所研究的具体问题而异。在经典广义相对论的实时space-time中，因为时间只沿着一位观察者的历史增加，不象空间那样可以沿着历史增加或减少，时间和空间方向可以区分开来；在广义相对论中，对称性由洛伦兹群（或庞卡莱群）所支配。 一般认为，以广义相对论为理论基础的宇宙学中的时空对称性是【1】： (C1)，所有的空间点都是平权的； (C2)，所有的空间方向都是平权的。 为什么说所有的空间点都是平权的？如果空间之内点与点不是平权的，则在空间某些部分,物质会堆积得很多,而在另外一些部分, 物质则分布得很少,这不符合天文观察。 天文观测的事实表明：大尺度空间内星系或星系团的分布以及射电源的计数，大体上是均匀的，而微波背景辐射的分布，均匀程度更高。为什么说所有的空间方向都是平权的？如果空间之内各个方向彼此不是平权的，会引发什么现象呢？整个宇宙绕轴旋转就是一个例子，在这种情况下，旋转轴就是一个特殊方向，它跟其它方向不是平权的。Godel曾研究过旋转的宇宙，得出了在这种宇宙中，测地线可能相交的推论。这意味着，从‘现在’可以返回到‘过去’，从‘现在’也可以提前到达‘将来’；这将对因果律造成极大的紊乱。旋转宇宙的问题还有不少，虽然在引力理论和宇宙学中，旋转宇宙也可以作为一个课题来进行研究，但由于它本身的缺点和问题，多数学者并不采纳这种宇宙。比较(C1)、(C2)和(N1)、(N2)，可以看出，以广义相对论为理论基础的宇宙学中的时空对称性同牛顿力学背景时空的对称性都认为所有的空间点都是平权的和所有的空间方向都是平权的。这就是，在一定条件下，可以用牛顿力学来研究宇宙学的理论根源。比较(C1)和(N1)，还可以看出，在以广义相对论为理论基础的宇宙学中的时空中，缺乏所有的瞬时也都是平权的对称性，正是由于这种缺乏，使得宇宙时空出现弯曲，必须用广义相对论来进行研究。对称性(C1)说明宇宙空间是均匀的，对称性(C2)说明宇宙空间是各向同性的，这就是宇宙学原理。显然，宇宙学原理并不是毫无根据的人为假定，它是宇宙对称性的合理推论。 广义相对论具有宇宙因子项重力场方程的普遍形式R uv—0.5g uv R+g uv= - kT uv，式中
广义相对论简介 引子 由牛顿力学到狭义相对论，基本观念的发展是，其一：由一切惯性系对力学规律平权到一切惯性系对所有物理规律平权；其二：由绝对时空到时空与运动有关。 爱因斯坦进一步的思考：非惯性系与惯性系会不平权吗？物质与运动密不可分，那么时空与物质有什么关系？关于惯性和引力的思考，是开启这一迷宫大门的钥匙，最终导致广义相对论的建立。 §1 广义相对论的基本原理 一、等效原理 1. 惯性质量与引力质量 实验事实：引力场中同一处，任何自由物体有相同的加速度。 根据上述事实及力学定律，可得任一物体的惯性质量 与引力质量 满足 常量，与运动物体性质无关，选择合适的单位，可令 ＝ ＝ ， 即惯性质量与引力质量相等。从而，在引力场中自由飞行的物体，其加速度必等于 当地的引力强度 。 2. 惯性力与引力 已知在非惯性系中引入惯性力后，可应用力学规律，而惯性力。在 此基础上，讨论下述假想实验。 1) 自由空间中的加速电梯(如图1) 以 为参考系,无法区分ma 是惯性力还是引力。因此，也可以认为是在引力场中 匀速运动的电梯。 2) 引力场中自由下落的电梯S*(如图2) 以S*为参考系，无法区分是二力平衡 还是无引力。因此，也可认为S*是 自由空间中匀速运动的电梯。 以上二例表明，由 ＝ ， 可导出惯性力与引力的力学效应不可区分， 或者说，一加速参考系与引力场等效。当然，由于真实引力场大范围空间内不均匀， 图 图1 图 2
因此，这种等效只在较小范围空间内才成立，我们称之为局域等效。 3. 等效原理 弱等效原理：局域内加速参考系与引力场的一切力学效应等效。 强等效原理：局域内加速参考系与引力场的一切物理效应等效。 广义相对论的等效原理是指强等效原理。 4.对惯性系的再认识——局域惯性系 按牛顿力学的定义，惯性定律成立的参考系叫惯性系。恒星参考系是很好的惯性 系，不存在严格符合此定义的真正的惯性系。惯性系之间无相对加速度。 按爱因斯坦的定义，狭义相对论成立的参考系，或（总）引力为零的参考系叫惯 性系。因此，以引力场中自由降落的物体为参考的局域参考系是严格的惯性系，简 称为局惯系。引力场中任一时空点的邻域内均可建立局惯系，在此参考系内运用狭 义相对论。同一时空点的各局惯系间无相对加速度，不同时空点的各局惯系间有相 对加速度。 二、广义相对性原理 原理叙述为：一切参考系对物理规律平权，即物理规律在一切参考系中的表述形 式相同。 为了在广义相对性原理的基础上建立广义相对论理论，爱因斯坦所做的进一步工 作是使引力几何化，即把引力场化作时空几何结构加以表述。对广义相对论普遍理 论的研究数学上涉及黎曼几何、张量分析等，超出本简介范围，下面只作浅显的说 明。 §2 引力场的时空弯曲 一、弯曲空间的概念 从高维平直空间可观测低维平直空间与弯曲空间的差异。 平面——二维平直空间内：测地线（即两点间距离的极值线）为直线，三角形内 角和＝，圆周长＝。 球面——二维弯曲空间：测地线为弧线，如图。三角形(PMN)的内角和＞， 圆周长＜。 故通过测量可判定空间弯曲。(如图3) Array二、引力场的空间弯曲 讨论爱因斯坦转盘(如图4) 相对惯性系S以角速度均匀 转动的参考系。由S系可推知 系中的测量结果（狭义相对论） 图 3
11、广义相对论的几 个疑难问题 1、暗物质的本质：现代宇宙学观测表明宇宙中存在暗物质和暗能量。但是它们的起源仍然是个谜。我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4%，各种测算方法都证实，宇宙的大部分是不可见的。要说宇宙中仅仅就是暗色尘云和死星体是很容易的，但已发现的有力证据说明，事实并非如此。正是对宇宙中未知物质的寻找，使宇宙学家和粒子物理学家开始合作，最有可能的暗物质成分是中微子或其它两种粒子：neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据认为，这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光， 但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来。 天文学家已经证明：宇宙中的天体从比我们银河系小100万倍的星系到最大星系团，都是由一种物质形式所维系在一起的，这种物质既不是构成我们银河系的那种物质，也不发光。这种物质可能包括一个或更多尚未发现的基本粒子组成，该物质的聚集产生导致宇宙中星系和大尺寸结构形成的万有引力。同时，这些粒子可能穿过地面实验室。 美国能源部LANL实验室的液体闪烁体中微子探测器、加拿大Sudbury中微子观测站和日本超级神冈加速器实验的最新结果给出 有力的证据：中微子以各种形式“振荡”，因此必定会具有质量。虽然质量很小，但宇宙中大量的中微子加起来可使总的质量达到相当高。美国费米国家实验室新的加速器实验MiniBooNE和MINOS将研究中微子震荡和中微子质量。 尚未发现的其它粒子有可能存在，例如一种称为超对称的新对称理论预言有一种大的新类型的粒子，其中有些可解释暗物质。现正在费米实验室TeV能级加速器进行的和计划在CERN正建造的大型强子对撞机（LHC）上开展的实验，以及地下低温暗物质寻找和空间利用伽马射线大面积天体望远镜所进行的实验，目的都是要寻找超对称粒子。 阿尔法磁谱仪（AMS）安装在国际空间站上，寻找反物质星系和
单位：新南中学 姓名：陈岷芳 时间：1999.11 地点：新南中学 指教班级：高一（３）班第十八章从变法维新到辛亥革命时期的中国第一节从边疆危机到瓜分危机 内容“中日甲午战争是洋务运动的试金石” 教学目的—— 一、要求学生掌握的基础知识： 丰岛海战；黄海海战；辽东与山东半岛战役；《马关条约》 二、要求学生认识： １、由于清政府的腐败，国防力量日趋软弱，使中国在甲午战争中处于被动与劣势地位，从而签订了《马关条约》，丧权辱国，半殖民地化程度大大加深，中国面临着被瓜分的威胁，中华民族危机空前严重。 ２、甲午战争是日本在向帝国主义阶段过渡时企图争霸世界战略的重要组成部分。 ３、中国人民和部分爱国官兵为捍卫国家主权，在外国侵略面前表现了英勇不屈大精神，他们可歌可泣的事迹，是我们民族的灵魂、民族精神的脊柱，永远激励着我们中华民族自立于世界民族之林的信心和自强精神。 三、要求学生培养的能力： 在教师的指导下，引导学生得出甲午战争中方战败的原因以及《马关条约》是如何加深中国半殖民地化程度的。 重点—— 在19世纪晚期出现的中华民族危机中，以“中日甲午战争”及其失败后签订的《马关条约》为规模最大、后果最严重、影响最深。 难点—— 19世纪晚期的中国外交活动，由于政治上的腐败、经济上的落后、军事上的无能，表现为妥协求和，要讲清外交与政治、经济的关系。 使用教具——多媒体
提纲—— 一、战争背景： 明治维新大陆政策 洋务运动避战求和政策 二、战争过程： １、开始——1894年，日本挑起战争 ２、重大战役——黄海大东沟海战 威海卫战役——洋务运动宣告破产 三、战争后果： 《马关条约》的签订——中国半殖民地化程度的加深 执行教案—— 复习上一节课讲过的内容，指出三个不同方向的边疆危机？回顾中法战争的结局？严重后果？因为大大刺激了列强的侵略野心，清政府又没有予以足够的重视，从而就导致了十年后的中日甲午战争，边疆危机发展到了顶峰。 首先概括甲午战争爆发的背景，一个国家采取军事行动，表现出来的军事实力，往往离不开本国的政治运动和经济条件的推动、制约。其实又是哪两次政治运动的抗衡？回顾明治维新的重要意义？为了进一步的发展，势必推动日本大搞怎样的活动？洋务运动又是致力于改变怎样一种状态？有何具体例子？所以，本课的标题那就是“洋务运动的试金石——中日甲午战争”。但是清政府在政治经济上有存在着怎样的不利因素，是我们不能忽视的？下面我们再来分析一下，两国对战争的态度，日本明确了“大陆政策”。第一是要征服台湾，就采取了怎样的军事行动？紧接着，就要征服朝鲜和全中国了，最后称霸世界。与日本积极备战相比，中国统治者的态度就截然不同了。李鸿章又是如何想的，在看了以下两个电影片段后，能得出一个结论来？就是极力地“避战求和”，向欧美列强摇尾乞怜。只会导致怎样的严重后果？怎样一种情况对战争中中国的胜败将起到很大的决定作用？日本是找到了机会，请同学们看书概括？请同学们观看电影片段，叙述甲午战争是怎样爆发的？在丰岛海战中，部分爱国官兵还是表现出了英勇不屈的精神。李鸿章命令清军“可守则守，不可则退”，说明中国最高决策者对日方的什么态度是根本没有改变？叶志超面对日军的猛攻就放弃平壤，退入了中国境内，援朝的陆军在第二天返航时，却遇到了日本联合舰队的袭击，这就是著名的黄海大东沟海战。请同学们看一张中日海军的比较表，再概括双方的水平？由于我方各舰航速没有调整好，缺乏保护，日方就绕攻弱舰。在强敌面前，爱国官兵英勇顽强，沉着应战。观看电影片段。此外，还有林永升、黄建勋等一大批民族英雄。于是日方并没有实现预定的“聚歼清国舰队于黄海”战略目标。但是李鸿章出于避战求和的思想，会向北洋水师下达怎样的指令？黄海海战最终还是谁取得了胜利？一场战役的胜败会由哪些因素共同决定？紧接着，日军就攻入了辽东半岛。日军又封锁了山东的威海卫港口，
爱因斯坦广义相对论 广义相对论是爱因斯坦继狭义相对论之后，深入研究引力理论，于1913年提出的引力场的相对论理论。这一理论完全不同于牛顿的引力论，它把引力场归结为物体周围的时空弯曲，把物体受引力作用而运动，归结为物体在弯曲时空中沿短程线的自由运动。因此，广义相对论亦称时空几何动力学，即把引力归结为时空的几何特性。 如何理解广义相对论的时空弯曲呢？这里我们借用一个模型式的比拟来加以说明。假如有两个质量很大的钢球，按牛顿的看法，它们因万有引力相互吸引，将彼此接近。而爱因斯坦的广义相对论则并不认为这两个钢球间存在吸引力。它们之所以相互靠近，是由于没有钢球出现时，周围的时空犹如一张拉平的网，现在两个钢球把这张时空网压弯了，于是两个钢球就沿着弯曲的网滚到一起来了。这就相当于因时空弯曲物体沿短程线的运动。所以，爱因斯坦的广义相对论是不存在“引力”的引力理论。 进一步说，这个理论是建立在等效原理及广义协变原理这两个基本假设之上的。等效原理是从物体的惯性质量与引力质量相等这个基本事实出发，认为引力与加速系中的惯性力等效，两者原则上是无法区分的；广义协变原理，可以认为是等效原理的一种数学表示，即认为反映物理规律的一切微分方程应当在所有参考系中保持形式不变，也可以说认为一切参考系是平等的，从而打破了狭义相对论中惯性系的特殊地位，由于参考系选择的任意性而得名为广义相对论。 我们知道，牛顿的万有引力定律认为，一切有质量的物体均相互吸引，这是一种静态的超距作用。 在广义相对论中物质产生引力场的规律由爱因斯坦场方程表示，它所反映的引力作用是动态的，以光速来传递的。 广义相对论是比牛顿引力论更一般的理论，牛顿引力论只是广义相对论的弱场近似。所谓弱场是指物体在引力场中的引力能远小于固有能，力场中，才显示出两者的差别，这时必须应用广义相对论才能正确处理引力问题。 广义相对论在1915年建立后，爱因斯坦就提出了可以从三个方面来检验其正确性，即所谓三大实验验证。这就是光线在太阳附近的偏折，水星近日点的进动以及光谱线在引力场中的频移，这些不久即为当时的实验观测所证实。以后又有人设计了雷达回波时间延迟实验，很快在更高精度上证实了广义相对论。60年代天文学上的一系列新发现：3K微波背景辐射、脉冲星、类星体、X射电源等新的天体物理观测都有力地支持了广义相对论，从而使人们对广义相对论的兴趣由冷转热。特别是应用广义相对论来研究天体物理和宇宙学，已成为物理学中的一个热门前沿。 爱因斯坦一直把广义相对论看作是自己一生中最重要的科学成果，他说过，“要是我没有发现狭义相对论，也会有别人发现的，问题已经成熟。但是我认为，广
公元前8000年: 史前社会 公元前4000年: 出现私有财产和贫富分化(公元前3000年多) 公元前3000年: 传说中的炎、黄、尧、禹时期(约前3000-前2000) 禹建立夏朝(约前2070) 公元前2000年: 商朝建立(约前1600) 武王伐纣,灭商建周(前1046) 西周推行宗法分封制度(前1046-前771) 公元前1000年: 春秋时期(前770-前476) 公元前500年: 战国时期(前475-前221) 诸国改革争霸(春秋战国时期) 商鞅变法(前356) 秦建立大一统中央集权国家(前221) 汉武帝(前140-前87年在位)推进大一统 公元1年: 魏晋南北朝(220-589)三国鼎立与民族融合北魏孝文帝改革(484) 500年: 隋统一中国(589) 隋唐时期(581-907)推行三省六部制、科举制北宋结束五代十国分裂局面(979) 1000年: 宋辽澶渊之盟(1005) 王安石变法(1069-1085) 元朝大一统(1279-1368) 朱元璋建立明朝(1368) 废除丞相制度,加强君主专制集权(1380) 郑和七下西洋(1405-1433) 1500年: 张居正改革(1572-1582) 李自成农民军推翻明朝,清军入关(1644) 1700年: 乾隆盛世(《尼布楚条约》的签订、闭关政策、专制集权的加强等) 1800年: 鸦片战争(1840-1842) 第二次鸦片战争(1856-1860) 太平天国运动(1851-1864) 洋务运动(60-90年代) 中日甲午战争(1894-1895) 戊戌变法(1898) 1900年: 义和团运动(1900) 清末新政(1901) 辛亥革命(1911) 中华民国成立(1912) 五四运动(1919) 中国共产党成立(1921) 北伐战争(1925-1928) 抗日战争(1937-1945) 解放战争(1946-1949) 中华人民共和国成立(1949年10月1日) 1950年: 抗美援朝(1950-1953) 提出和平共处五项原则(1953) 通过第一部《中华人民共和国宪法》(1954) 文化大革命(1966-1976) 1970年: 联合国恢复中华人民共和国合法席位(1971) 美国总统尼克松访问华(1972) 中国共产党第十一届三中全会召开(1978年12月) 1980年: 全国人大通过"一国两制"方针(1984) 《中华人民共和国城市居民委员会组织法》颁布(1989) 邓小平南巡讲话(1992) 中国政府恢复对香港行使主权(1997年7月1日) 中国共产党第十五次全国代表大会召(1997年9月) 《中华人民共和国村民委员会组织法》颁布(1998) 中国、俄罗斯等六国成立上海合作组织(2001) 中国共产党第十六次全国代表大会召开(2002年11月)
一．张謇影响—教育，企业 光绪二十二年（1896年）初，张之洞奏派张謇、陆润庠、丁立瀛分别在通州、苏州、镇江设立商务局，张謇与陆润庠分别在南通和苏州创办了大生纱厂与苏纶纱厂。大生纱厂最初确定是商办，张謇试图通过官招商办、官商合办来集股筹款，但收效甚微，筹集资金十分有限，张謇向官府寻求援助。[20] 19世纪末近代经纺工业的出现，使南通的城市功能由交换为主转为生产为主，南通成为中国早期的民族资本主义工业基地之一。与江苏连云港沈云霈、赣榆许鼎霖并称苏北三大实业家。 发展民族工业需要科学技术，这又促使张謇去努力兴办学堂，并首先致力于师范教育。光绪二十八年（1902年）二月，张謇应两江总督刘坤一电邀赴江宁讨论兴学之事，刘坤一赞成，而藩司吴、巡道徐、盐道胡阻挠。张謇叹息不已，乃与罗叔韫、汤寿潜等同人筹划在通州自立师范。同年7月9日通州师范择定南通城东南千佛寺为校址开工建设，翌年正式开学，这是我国第一所师范学校，它的建设标志着中国师范教育专设机关的开端，为中国外交培养大量人才。后因目睹列强入侵，国事日非，毅然弃官，走上实业教育救国之路，他曾是立宪派主要生力军。 他生前主张“实业救国”、“教育救国”，举办了不少工厂企业和教育文化事业。他的“实业救国”虽不能挽救旧中国危亡，但却有利于当时社会经济和文化的发展。 作为前清状元和帝党成员，张謇在武昌起义刚刚打响的时候曾经找到当时的江苏总督，希望把革命镇压下去。这时他并不主张革命，因为革命代价太大。而他代表的是企业家，尤其是棉纺织业的立场——他们最需要的就是市场和社会的稳定。市场是他们的命根子，这时候，张謇对于国家的关心已经从效忠君王转移到对市场稳定的维护上来了。但很快社会力量对比发生了变化，革命成为一种时尚。张謇是个有着清醒头脑的人，一旦看到趋势无法逆转，他务实的一面就出来了。 他务实的态度就是：顺应共和，但并不完全接受革命，只是希望以和平方式尽早结束动荡，维护市场稳定。他务实的政治选择就是：第一，和孙中山见面，应孙之邀担任民国内阁实业总长；第二，选择支持拥有军权的实力派人物袁世凯。他和孙中山在辛亥革命后的第一次会面，对于孙中山，张謇的评价是四个字：不知崖畔。“ 崖”即“边际”。这话的言下之意就是说，他觉得孙中山把事情想得太简单和浪漫，他不知道建设比革命更加困难，以为一革命，什么问题都解决了。“而实际的情况是，当时政令都不能出南京，军饷都发不出来。”张謇是一个务实之人，他没有掩饰自己的想法，坦率地认为孙中山很难收拾局面，政府虽然成立了，但是很难长久维持。“这种情况下，他更愿意和实力派的现实人物袁世凯合作。 于是张謇离开了南京，北上加入了袁世凯的阵营。袁世凯将宣统帝逼下帝位时所颁发的《清帝逊位诏书》就是张謇草拟的。孙中山履行承诺，将临时大总统之位让给了袁世凯。国内政治似乎出现了升平景象，工商业开始复苏。 来自百度百科
项目名称弯曲时空中动力学及量子效应研究 推荐单位湖南师范大学 项目综述查看 主要完成人 1.荆继良 第一项：在发现精确求解狄拉克场似正模的方法及结论、似正模与二级相变之间的联系及判据、黑洞动力学与热力学之间的内在联系等方面作出了创造性贡献，占40%。第二项：在发现普适的辐射粒子能量的定义、解决以往研究中的激烈争议、寻找KS黑洞自洽的热力学第一定律的微分和积分形式等方面作出了创造性贡献，占40%。第三项：在探讨非惯性系中经典和量子关联的定义、度量、分配及其与加速度的关系、黑洞霍金温度对量子纠缠和隐形传态的影响等方面作出了创造性贡献，占40%。第四项：在建立非线性电动力学全息超导模型、发现幂指数和对数形式等多种非线性电动力学对凝聚、电导率及相变类型转变影响等方面作出了创造性贡献，占30%。 2.陈松柏 对第一项贡献：在发现phantom暗能量场在弯曲时空中的动力学演化、Horava-Lifshitz理论可观测效应的等方面作出了创造性贡献，占30%。 对第二项贡献：在发现暗能量黑洞和哥德尔黑洞的霍金辐射谱、寻找KS黑洞自洽的热力学第一定律的微分和积分形式等方面作出了创造性贡献，占40%。 对第四项贡献：在建立非线性电动力学全息超导模型、发现Born-Infeld非线性电动力学对凝聚、电导率及相变类型转变影响等方面作出了创造性贡献，占40%。 3.潘启沅 对第一项贡献：在发现精确求解狄拉克场似正模的方法及结论、似正模与二级相变之间的联系及判据、黑洞动力学与热力学之间的内在联系等方面作出了创造性贡献，占30%。 对第三项贡献：在发现黑洞霍金温度对量子纠缠和隐形传态的影响、非惯性系中标量场和狄拉克场双模之间非最大纠缠演化的新规律等方面作出了创造性贡献，占30%。 对第四项贡献：在建立非线性电动力学全息超导模型、解决考虑物质场反作用时解析研究全息超导模型的困难等方面作出了创造性贡献，占30%。
8、广义相对论的时空观 “科学从科学发展前的思想中将空间、时间和物质客体（其中重要的特例是‘固体’）的概念接收过来，加以修正，使之更加确切。人们曾设想，不依赖于主观认识的‘物理实在’是由空时（为一方）以及与空时作相对运动的永远存在的质点（为另一方）所构成（至少在原则上是这样）。这个关于空时独立存在的观点，可以用这种断然的说法来表达：如果物质消失了，空时本身（作为表演物理事件的一种舞台）仍将依然存在”（爱因斯坦）。目前物理思想的特点，和整个自然科学思想的特点一样，是在原则上力求完全用‘类空’概念来说明问题，力求借助于这些概念来表述一切具有定律形式的关系……完全用‘类空’概念来理解一切关系在原则上是可能的（因为‘物质’已失去了作为基本概念的地位）”——“‘物质’已失去了作为基本概念的地位。事实上，广义相对论在主流物理学界中也是有争议的。尤其是广义相对性原理，说一切加速坐标系都等效，就使得哥白尼的太阳中心学说与地球是世界中心的本轮均轮学说没有区别了。福克-周培源与Einstein-因菲尔德关于是否要引入谐和坐标系的争论就是对广义相对性原理的质疑。 一般认为，以太论已被相对论否定了。其实这是一种偏见。Einstein本人对以太论的心态是很矛盾的，他既意识到以太的存在，又搞不清它的真面目。1920年，他在专题演讲“以太和相对论”中曾指出：“依照广义相对论，一个没有以太的空间是不可思议的。因为，
在这样一种空间里，不但光不能传播，而且量杆和时钟也不可能存在，因此，也就没有物理意义上的空间-时间间隔。但是，又不可认为，这种以太会具有那些为重媒质所特有的性质，也不可认为，它是那些能够随时间追踪下去的粒子所组成的，而且也不可把运动概念用于以太。”在这里，Einstein既指出以太的存在性，又对以太的性质提出了看法：1、以太是光的传播媒介。2、长度和时间的标准由以太决定。 3、以太不同于一般的有质量的实物（重媒质）。 4、以太不能用相对论时空观进行描述——他实际上是把以太（物理真空）描述成了四维时空连续体，而用相对论的时空观去描述相对论的四维时空连续体，好比一个人抓住自己的头发，要把自己提起来一样，不可能。由于这种不可能，Einstein对以太只能回避。在1938年，他与英费尔德合著的《物理学的进化》中有一段话：“我们力图发现以太的性质，但一切努力都引起了困难和矛盾。经过这么多的失败以后，现在应该是完全丢开以太的时候了，以后也不要提起它的名字了。我们说，空间有传播电磁波的性质。”在这字里行间，流露了他内心的无奈。为了应对这一无奈，他搬出了“场”的观念。在“相对论和空间问题”一文中，他说“当笛卡尔相信他必须排除空虚空间的存在时，他离开真理并不怎么远……为了揭示笛卡尔观念的真正的内核，就要求把场的观念作为实在的代表，并同广义相对性原理结合在一起；…没有场?的空间是不存在的。”（《Einstein文集》第1卷，558页。）Einstein所谓的“场”是弯曲时空的“曲率场”，这有点类似于古希腊的笔达哥拉斯学派，他们认为数（包括几何形状）才是万物的本原。但这颠倒了数和物的关
强力、弱力、电磁力和引力是宇宙中的四种基本力，其中引力最为神秘和难以驾驭 从物理学的观点来说，与天体运动最紧密相关的概念是万有引力。 现代物理学告诉我们，宇宙中存在四种基本力：强力、弱力、电磁力和引力。强力和弱力的作用范围很短（< 10－15厘米），因而只存在于微观世界，人类通过现代科学的帮助才认识了它们；电磁力已成为人类不可或缺的动力来源，并且是文明社会的信息通信之基础；而引力是这四种力中最早被人类所感知，但也最为神秘和难以驾驭，至今还无法将它统一于包括了其它三种力的标准模型中。 人类很早就认识到，地球对自身以及周围一切物体的吸引作用，即重力。但若要发现任何两个物体之间都具有万有引力，就不那么容易了。因为，两个普通物体之间的引力一般来说非常微弱，我们根本不能感知它的存在。 相比较，电磁力就大多了。比如摩擦生电：一个绝缘玻璃棒被稍微摩擦几下，就能够吸引一些轻小的物品。再比如，磁铁对铁质物质的吸引和排斥作用，都是很容易观察到的现象。然而，除了巨大质量的星体之间产生的引力能够被观测到之外，一般物体的引力很难被探测到。 电磁场有电磁波来传递信息，常见的光也是一种电磁波，人类可以产生、接受、控制电磁波，它们已经是某种抓得住、看得见、用得上的东西。可是引力呢？引力波至今仍未被探测到，我们对引力的了解还太
少。 吸引物体下落的力，与使得月亮绕着地球转圈的力是同一种力 据说牛顿因为苹果从树上掉下砸到他头上，而发现了万有引力。不管这个传说真实与否，想必牛顿很早就注意到了物体被地球吸引而下落的事实，从而联想到月亮为什么不会掉下来，继而思考引力问题，认识到吸引物体下落的力，与使得月亮绕着地球转圈的力应该是同一种力。再后来，牛顿于1687年提出了万有引力定律。牛顿点亮了科学的火把，之后，又有了麦克斯韦尔的电磁场理论，经典物理的大厦变得宏伟壮观。 牛顿力学三大定律及万有引力定律为公众所熟知，因为那是中学物理的内容。然而，尽管每个人都知道爱因斯坦的名字，但要问起爱因斯坦对物理学的贡献是什么？或许，很多人都能用一个词汇来回答——相对论。然而，相对论是什么？为什么想到要创立狭义和广义两个相对论呢？这就不是人人都能说出个所以然了。 爱因斯坦生于牛顿逝世150多年之后。有位英国诗人为牛顿写下这样的墓志铭：“上帝说，让牛顿降生吧。于是世界一片光明。”另一位英国诗人，则在后面加上了两句玩笑话：“魔鬼撒旦说，让爱因斯坦出世吧。于是，大地又重新笼罩在黑暗之中。” 爱因斯坦用一篇光电效应的文章，引出了量子的概念。后来，在许许多多物理学家的共同努力下，量子理论得以创立。1905年，爱因斯坦又发表了6篇有影响力的论文，分别引领了三个不同物理学领域的研
广义相对论是阿尔伯特●爱因斯坦于1916年发表的用几何语言描述的引力理论，它代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律包含在狭义相对论的框架中，并在此基础上应用等效原理而建立的。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率）；而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量-动量张量直接相关系，其关系方式即是爱因斯坦的引力场方程（一个二阶非线性偏微分方程组）。 从广义相对论得到的有关预言和经典物理中的对应预言非常不相同，尤其是有关时间流逝、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题，例如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。广义相对论的预言至今为止已经通过了所有观测和实验的验证——虽说广义相对论并非当今描述引力的唯一理论，它却是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。不过，仍然有一些问题至今未能解决，典型的即是如何将广义相对论和量子物理的定律统一起来，从而建立一个完备并且自洽的量子引力理论。 爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出。有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象，这使得人们能够观察到处于遥远位置的同一个天体的多个成像。广义相对论还预言了引力波的存在，引力波已经被间接观测所证实，而直接观测则是当今世界像激光干涉引力波天文台（LIGO）这样的引力波观测计划的目标。此外，广义相对论还是现代宇宙学膨胀宇宙论的理论基础。 相关简介 相对论是现代物理学的理论基础之一。论述物质运动与空间时间关系的理论。20世纪初由爱因斯坦创立并和其他物理学家一起发展和完善，狭义相对论于1905年创立，广义相对论于1916年完成。19世纪末由于牛顿力学和（苏格兰数学家）麦克斯韦（1831~1879年）电磁理论趋于完善，一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束”，但当人们运用伽利略变换解释光的传播等问题时，发现一系列尖锐矛盾，对经典时空观产生疑问。爱因斯坦对这些问题，提出物理学中新的时空观，建立了可与光速相比拟的高速运动物体的规律，创立相对论。狭义相对论提出两条基本原理。（1）光速不变原理。即在任何惯性系中，真空中光速c都相同，与光源及观察者的运动状况无关。（2）狭义相对性原理是物理学的基本定律乃至自然规律，对所有惯性参考系来说都相同。
相对论（关于时空和引力的基本理论） 相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由阿尔伯特·爱因斯坦创立，依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论的基本假设是相对性原理，即物理定律 与参照系的选择无关。 狭义相对论和广义相对的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理 的假设下，广泛应用于引力场中。相对论极大地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”、“弯曲时空”等全新的概念。它发 展了牛顿力学，推动物理学发展到一个新的高度。 狭义相对性原理是相对论的两个基本假定，在目前实验的观测下，物体的运动与相对 论是吻合很好的，所以目前普遍认为相对论是正确的理论。 研究发展编辑 研究历程 广义相对论 1905年5月的一天，爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题，贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法，两人讨论了很久。突然，爱因斯坦领悟到了什么，回到家经过反复思考，终于想明白了问题。第二天，他又来到贝索家，说：谢谢你，我的问题解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事：时间没有绝对的定义，时间与 光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙，经过五个星期的努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。[1] 1905年6月30日，德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》，在同年9月的该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章，它包含 了狭义相对论的基本思想和基本内容。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力 学问题的结果，他从同时的相对性这一点作为突破口，建立了全新的时间和空间理论，并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式，以太不再是必要的，以太 漂流是不存在的。[2] 1907年，爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》，在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理，此后，爱因斯坦关于等效原 理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根
相对论与黎曼几何-13-四维时空 13. 四维时空 在科学史上，恐怕没有哪一个理论，像相对论这样引发了这么多的“佯谬”。除了双生子佯谬之外，还有滑梯佯谬、贝尔 的飞船佯谬、转盘佯谬等等，以及它们的许许多多变种。这些佯谬的产生，根本原因是出于对同时性、时钟变慢、长度收缩、相对性原理、不同参考系的观察者、统一时空等等概念的思考和质疑。时间和空间到底是什么？正如公元四世纪哲学家圣·奥古斯丁对“时间”概念的名言：“Ifno one asks me, I know what it is. If I wish to explain it to him who asks, Ido not know.”我把它翻译成如下两句：“无人问时我知晓，欲求答案却茫然。”相对论是否部分地回答了这个问题？尽管众口难调，见仁见智，但相对论起码为我们提供了一种科学的思路和方法，使我们能从物理数学的理论上较为详细地诠释这些概念，何况还有上百年大量实验结果及天文观测数据的验证和支持呢。修正尚可，否定不易，起码不是诋毁谩骂之辈能做到的。 像双生子佯谬一样，尽管佯谬本身往往涉及到加速度参考系，但分析和理解这些佯谬并不一定需要广义相对论，许多相关
的问题也并非一定要使用弯曲时空来解释。况且，正如我们在介绍黎曼几何时提到的，黎曼流形的每一个局部看起来都是一个欧氏空间。那么，对广义相对论研究的弯曲时空而言，它的每一个局部看起来便都是一个闵可夫斯基空间。闵可夫斯基4维时空的性质对广义相对论至关重要，是理解弯曲时空、分析黑洞等奇异现象的基础。因此，我们有必要在介绍爱因斯坦的引力场方程之前，首先多了解一些闵氏时空。 闵可夫斯基时空是欧氏空间的推广，仍然是平坦的。闵氏空间与欧式空间的区别，是在于度规张量的正定性。在黎曼流形上局部欧氏空间中定义的度规张量场gij，是对称正定的。如果将时间维加进去之后，度规张量便不能满足“正定”的条件了。将非正定的度规张量场包括在内的话，黎曼流形的概念被扩展为“伪黎曼流形”。比较幸运的是，之前我们所介绍的列维-奇维塔联络及相关的平行移动、测地线、曲率张量等等概念，都可以相应地推广到伪黎曼流形的情形。 度规张量是一个二阶张量，可以被理解为我们更为熟悉的方形“矩阵”。在矩阵中也有“对称正定”的概念。所谓对称矩阵，是指行和列对换后仍然是原来矩阵的那种矩阵。度规张量的对称性，是由它的定义决定的： ds2 = gijdxidxj 实际上，任何矩阵都可以分解成一个对称矩阵和一个反对称