15、现代物理：从相对论到量子世界的奇妙之旅

现代物理：从相对论到量子世界的奇妙之旅

1. 现代物理概述

现代物理有时被称为后牛顿物理学，它主要有两大基石：量子力学和阿尔伯特·爱因斯坦的相对论。相对论又分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论描述了时空之间的关系，而广义相对论则是在艾萨克·牛顿万有引力定律的基础上发展起来的引力理论。

1.1 狭义相对论

• 发表时间 ：1905 年发表，是关于时空关系被广泛接受和证实的理论。
• 两个公理 ：
  1. 物理定律在所有静止的参考系中都是相同的（即物体不受外力作用时）。
  2. 真空中的光速对所有观察者来说都是相同的，无论光源或观察者的运动状态如何。
• 著名公式 ：著名的质能公式 (E = mc^2) 常与狭义相对论联系在一起。它表示“能量等于质量乘以光速（(c)）的平方”，该公式表明了能量（(E)）和质量（(m)）之间的联系，有质量的物体都有相应的能量，反之亦然。实际上，(E = mc^2) 是 (E^2=(mc^2)^2+(pc)^2) 的简化形式，其中 (p) 代表动量。

1.2 广义相对论

• 发表时间 ：1915 年发表，是爱因斯坦关于引力的综合理论。
• 理论拓展 ：广义相对论在狭义相对论的基础上，考虑了相互加速的区域或质量。质量与时空的相互作用构成了我们对引力的理解。