物理學(xué)與人類文明[資料]

1、物理學(xué)與人類文明復(fù)習(xí)資料1走進相對論1.1愛因斯坦是如何把普朗克的量子說推進為光子說的？兩者的差異在何處?答案要點：普朗克通過研究黑體輻射發(fā)現(xiàn)，只要認為物質(zhì)單元（例如原子）吸收或發(fā)出輻射 吋能量不是連續(xù)的而是一份一份的，就可以克服“紫外光災(zāi)難”，使得黑體軸射的理論曲線 與實驗曲線相符。普朗克提出了能量量子的概念，給出了著名的普朗克公式：e = hv,其 中，e是輻射量子的能量，“是輻射的頻率，/z是普朗克常量。然而，普朗克的量子論是不 徹底的。他認為原了在發(fā)射和吸收能量時是一份一份的，而能竝（電磁波）在傳播過程屮仍 是連續(xù)的。愛因斯坦發(fā)展了普朗克的雖了論。他認為，輻射的木質(zhì)就是一份一份不連續(xù)的

2、， 不論是在原子的發(fā)射、吸收它們的時候，還是在傳播的過程中，它們都是一份一份的。愛因 斯坦稱之為光量子，并用光量子成功地解釋了光電效應(yīng)。愛因斯坦的光子說與普朗克的量子 說的本質(zhì)差杲在于，普朗克認為的量子說只是在原子發(fā)射或者吸收時是一份一份的，而能量 （電磁波）則是連續(xù)的，而愛因斯坦責(zé)任為輻射的木質(zhì)就是一份一份的。1.2洛倫茲理論與愛因斯坦相對論的主要區(qū)別是什么？答案耍點：洛倫茲理論是建立在絕對空間的基礎(chǔ)之上的，他認為相對性不正確，認為存在絕 對空間（以太），洛倫茲變換：其屮的速度v是相對于絕對空間的，因而該變換時描述絕對空間運動的慣性系少絕對空間靜止系z間的關(guān)系。愛因斯坦認為相對性原理成立，在

3、光速不變原理和相 對性原理的棊礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了形式上與洛倫茲變換公式一致的描述兩個慣性系z間的坐標變 換關(guān)系。愛因斯坦認為，不存在絕對，不存在以太，上述變換的公式是描述兩個任意慣性系 之間的變換，v是這兩個慣性系之間的相對速度，根木與絕對空間的概念沒有關(guān)系。1.3相對論建立在哪兩個假設(shè)的基礎(chǔ)之上？答案要點：愛因斯坦的相對論是建立在：1、相對性原理2、光速不變原理基礎(chǔ)之上的。1.4相對論有哪些重要結(jié)論？答案要點：相対論的重要結(jié)論是時間是相対的，空間也是相対的。1.5談?wù)勀銓|(zhì)能關(guān)系的理解。答案要點：質(zhì)能關(guān)系：e = mc2這個公式不是告訴我們質(zhì)雖可以轉(zhuǎn)化為能量，能雖也可以 轉(zhuǎn)化為質(zhì)量，而是告訴我們

4、能量和質(zhì)量是同一事物的兩個方而。凡是有質(zhì)量的東西都含有能 罐，凡是能量，也都同時具有質(zhì)蜃。1.6談?wù)勀銓﹄p生子佯謬的看法。答案要點：所謂雙牛子佯謬，就是說假設(shè)有一對雙生子a與b, a 直生活在地球上，b 則坐上高速的宇宙飛船飛向遠方的星球進行星際旅行，然后再返回地球。回來后發(fā)現(xiàn)b比a 年輕許多。用和對論的觀點來看，只是肯定的。將生活再三維時空中的每一個人假設(shè)為一個質(zhì)點，靜止的人可以認為是上下左右都不動的一 個點。在四維吋空中，如圖所示，一個靜止不動的點在四維吋空中表述為一條直線(paq),雙生子佯謬而運動的質(zhì)點表現(xiàn)為一條曲線(pbq)。這種描述質(zhì)點在 四維時空屮位置變化的illi線或者直線稱為

5、世界線。相 對論認為，-個質(zhì)點描出的世界線的長度，就是它經(jīng) 歷的真實時間，稱為該質(zhì)點的故冇時間。在非歐兒何 中，兩點間的距離最長的是直線，據(jù)此可知，paq的 長度大于pbq的長度，即靜止于地球表面的a的固有 時間人于做星際旅行回來后的b的固有時間，因此b 比a年輕。1.7什么是“同時”的相對性？答案要點：同時的相対性是相對論的核心觀念之一。 相對論認為，在在一個慣性系不同地點同時發(fā)生的時 間，在另一個相對于它運動的("不為()的慣性系的 觀察者看來，并不同時發(fā)牛。1.8談?wù)勀銓隅娮兟?、動尺變短的理解。答案要點：在兩個以相對運動速度為v的慣性系屮的觀察者觀察對方的時鐘，都覺得對方的

6、時鐘比自己的時鐘慢；同樣的，居于兩個慣性系中的觀察者，都會看到對方的尺子變短。2原子與核能2.1天然放射性是如何發(fā)現(xiàn)的？答案要點：1864年，法國的貝克勒爾偶然吧一塊鈾礦石發(fā)在抽屜里，擱在黑紙包裹的感光 片上，恰巧在鈾礦石與感光片z間放著一把鑰匙。當(dāng)他打算使用這些膠片的時，驚訝地發(fā)現(xiàn) 膠片已經(jīng)感光了，上面印有那把鑰匙的影像。經(jīng)過反復(fù)思考，他猜測這很可能是由于鈾礦石 造成的。貝克勒爾把解開這-現(xiàn)象背后之謎交給了年輕的居里夫婦。這是這一偶然事件，使 他們發(fā)現(xiàn)了大然放射性。2.2簡述原子模型的發(fā)展，從西瓜模型、土星模型到行星模型。答案耍點：1897年湯姆孫發(fā)送買哦電子，他又丁 1904年提出了笫一個

7、原子模型一西瓜模型。 他認為原了好像一個帶疋電的西瓜，帶負電的電了則像瓜了一樣鑲嵌在原了中。同年，li本 學(xué)者長岡太郎提岀了土星模型，他也認為原子是一個帶正電的實心球，電子像土星的光環(huán)一 樣繞著原了轉(zhuǎn)。西瓜模型可以解釋周期律，但不能解釋光的譜線。土星模型正好相反，能解 釋光的譜線，但不能解釋周期律。盧瑟福通過實驗，發(fā)現(xiàn)湯姆孫的原子的西瓜模型有問題。 原子并不是一個正電荷均勻分布的實心球，實際上，院子的人部分區(qū)域是真空，正電荷集小 在原了的屮心，形成一個體積極小的核，于是他在1911年提出了一個新的原了結(jié)構(gòu)模型一 行星模型。他認為原子就像一個小太陽系，帶正電的核好比太陽，電了像行星一樣圍繞著原

8、子核旋轉(zhuǎn)。2.3玻爾模型如何解釋光譜線與周期律？答案要點：玻爾認為原了屮的電了的軌道是量了化的，不會改變。軌道電了不服從經(jīng)典的電 磁理論，而服從量子規(guī)律。電子智能在固定的軌道上運動在軌道間跳躍（躍遷）。電子在一 條固定的軌道上運動吋，不輻射電磁波：在軌道間躍遷吋輻射或吸收-定頻率的電磁波，頻 率v由普朗克公式e = hv來決定，e是兩條軌道z間的能量差。這就很好地解釋了光的譜 線和周期律。2.4什么是裂變與聚變？原子反應(yīng)堆、原子彈與氫彈依據(jù)哪一種核反應(yīng)？答案要點：裂變反應(yīng)是用種子轟擊重核（如鈾235）使得重核元素分裂原子序數(shù)相近的兩種 新的元素，并釋放出中子，這個過程成為裂變。兩種原子序數(shù)很小

9、的元素的核（如氫）在高 溫高壓卜-結(jié)合成為原子量更大的氨元素，這種過程成為聚變反應(yīng)。原子反應(yīng)堆與原子彈屬于 裂變反應(yīng)；氫彈屬于聚變反應(yīng)。2.5什么是鏈式反應(yīng)？什么是臨界質(zhì)量？答案要點：重核受到高能中子的轟擊后分裂成兩個原子序數(shù)較輕的核后，同時會產(chǎn)生兒個新 的屮子，這新新產(chǎn)牛的屮子進入別的重核，乂產(chǎn)生更多的屮子，于是形成了 “雪崩”，同時 解放岀巨人的能量。這就是鏈式反應(yīng)。臨界質(zhì)量為維持鏈式反應(yīng)所需要的裂變材料的最 小質(zhì)量稱為臨界質(zhì)量。3量子的世界3.1什么是物質(zhì)波（德布羅意波）？答案要點：物質(zhì)波，就是兒率波，指空間中某點某時刻可能出現(xiàn)的兒率。3.2什么是不確定關(guān)系？答案要點：微觀粒子運動特征的

10、基本關(guān)系。乂稱測不準關(guān)系，1927年w.k海森們首先捉出。 它可表述為描述微觀粒了的坐標和和皿動赧不可能同時具有確定值，坐標和相應(yīng)動量的不確 定度的乘積不小于普朗克常雖h的一半，即a x a pxh / 2, ayapyh / 2, zapzmh / 2不確定關(guān)系給出同時確定微觀粒子坐標和 和應(yīng)動量準確度的下限。不確定關(guān)系表明無論采用什么方法試圖梢確測定朋標和相應(yīng)動量中 的一個，必然引起另一個較大的不確定性，這樣的結(jié)果與測量儀器及測量方法是否完備無關(guān), 無論怎樣改善測量儀器和測量方法，都不可能逾越不確定關(guān)系所給出的限度。微觀粒了的不 確定關(guān)系是由其波粒二象性確定的。每個粒子都有一個與之相聯(lián)系的

11、波而顯示其波動性。粒 子最可能在波起伏最大或最密集的地方找到，可是波越密集就越難以確定其波長，也就越難 以確定其動量；反z,動量一定的粒了對應(yīng)于具冇確定波長的波，在空間卻是無限廣延的, 則可在任意位宜找到粒子（見波粒二象性）。不確定關(guān)系表明微觀粒子的運動不存在坐標和 相應(yīng)動量同時確定的狀態(tài)，因而微觀粒子的運動不存在軌道，經(jīng)典力學(xué)描述粒子運動的方法 沒有意義。対于宏觀物體，不確定關(guān)系所加的限制并未在實驗測量的梢度上超過經(jīng)典描述的 限度，因而實際上仍表現(xiàn)為具有一定的軌道。不確定關(guān)系提供一種可以采川經(jīng)典描述和必須 采用量子描述的分界判據(jù)。不確定關(guān)系并不僅限于朋標和動量，能量和吋間的不確定關(guān)系為 ae

12、ath/2,式中ae是粒了處于某一能態(tài)的能量不確定度，at是粒了處于該能態(tài)壽命 的不確定度。3.3如何理解微觀粒子的波粒二象性？什么是概率波？答案要點：微觀粒了的波粒二象性是指某物質(zhì)同時具備波的特質(zhì)及粒了的特質(zhì)。波粒二象性 是量子力學(xué)小的一個重要概念。在經(jīng)典力學(xué)屮，研究對象總是被明確區(qū)分為兩類：波和粒子。 前者的典型例子是光，后者則組成了人們常說的“物質(zhì)”。1905年，愛因斯坦提出了光電效 應(yīng)的光量子解釋，人們開始意識到光波同時貝-有波和粒子的雙重性質(zhì)。1924年，徳布羅意 提出“物質(zhì)波”假說，認為和光一樣，一切物質(zhì)都具有波粒二象性。概率波，就是物質(zhì)波，指空間中某點某吋刻可能出現(xiàn)的幾率。比如一

13、個電子，如果是口由 電子，那么它的波函數(shù)就是行波，就是說它有可能出現(xiàn)在空間小任何一點，每點兒率相等。 如果被束縛在氫原子里，并且處于基態(tài)，那么它出現(xiàn)在空間任何一點都有可能，但是在波爾 半徑處兒率最人。對于你h己也一樣，你也有可能出現(xiàn)在月球上，但是和你坐在電腦前的兒 率相比,是非常非常小的,以至于不可能看到這種情況。3.4什么是勢壘貫穿？答案要點：考慮粒子運動遇到一個高于粒子能量的勢金，按照經(jīng)典力學(xué)，粒子是不可能越過 勢壘的；按照量了力學(xué)可以解出除了在勢壘處的反射外，還冇透過勢壘的波函數(shù)，這表明在 勢壘的另一邊，粒子具有一定的概率，粒子貫穿勢壘。4科學(xué)的誕生4.1地理大發(fā)現(xiàn)、文藝復(fù)興和宗教改革對

14、人類文明的發(fā)展起到什么作用？答案耍點:地理大發(fā)現(xiàn)促進了科學(xué)技術(shù)的進步。由于航海需要解決許多實際問題，天文學(xué)、 數(shù)學(xué)得到了很大的發(fā)展。與地理大發(fā)現(xiàn)同時或前后發(fā)牛的文藝復(fù)興運動和是宗教改革運動, 這三者之間是有聯(lián)系的。地理人發(fā)現(xiàn)及宗教改革的發(fā)牛都受到文藝復(fù)興的影響。文藝復(fù)興所 表現(xiàn)岀來的人文主義精神是一種為創(chuàng)造現(xiàn)批的幸福而奮斗的進取精神，而地理人發(fā)現(xiàn)就是在 這種精神的鼓舞下完成的。文藝復(fù)興也推動了宗教的改革：人文主義者z譴責(zé)天主教教會的 黑暗腐敗，為宗教改革派提供了攻擊天主教的論據(jù)，人文主義者z研究圣經(jīng)的原文及基 轉(zhuǎn)教的原始教義，也為新教教義的形成開辟了道路。而文藝復(fù)興、地理大發(fā)現(xiàn)及宗教改革, 乂

15、各從不同的方面為資本主義牛產(chǎn)方式鳴鑼開道：地理人發(fā)現(xiàn)為資產(chǎn)階級開辟了大顯身手的 廣闊天地；文藝復(fù)興向資產(chǎn)階級注入了-種積極進取的粕神力量；宗教改革為資產(chǎn)階級在歐 洲不少國家推倒了作為封建勢力頑固堡壘的天主教教會的統(tǒng)治，并fl為資產(chǎn)階級鍛煉了象加 爾文教那樣的精神武器。綜上所述，地理人發(fā)現(xiàn)、文藝復(fù)興和宗教改革對人類文明的發(fā)展起 到了積極的推動作用。4.2為什么鄭和下西洋未對世界產(chǎn)生重大影響，而哥倫布、麥哲倫等人的“地理大發(fā)現(xiàn)”則 對世界產(chǎn)生重大影響？答案要點：鄭和下西洋的動機：史料研究結(jié)果顯示，鄭和下西洋的目的，并非像西方那樣是 為了拓展土地，掠奪財富，而是由于當(dāng)時的皇帝好大喜功，想炫権口己天朝

16、的威力。其次, 鄭和下西洋的舉動并不受重視。中國是一個古老的國家，在漫長的歷史上，中國始終是一個 大陸國家，發(fā)展的重點始終是陸地，“陸權(quán)”的思想深入人心，對海上活動并不重視。第三， 鄭和下西洋的舉動并不受重視。中國始終是一個大陸國家，發(fā)展的重點始終是陸地，“陸權(quán)” 的思想深入人心，對海上活動并不重視，當(dāng)吋的中國政府根本沒有像西方列強那樣把海軍當(dāng) 成是開蹭拓土的工具，而是僅僅當(dāng)成炫縫天朝上國的工具，不能重視和利用這支艦隊，還是因 為”陸權(quán)”思想嚴重，缺乏海洋意識。相比之下，哥倫布、麥哲倫等的地理大發(fā)現(xiàn)給地理科學(xué)帶 來了巨大變革，它的意義也超過地理科學(xué)，兒乎對所有的自然科學(xué)和哲學(xué)都是巨大的推動力。

17、 它是人類近代匕躍性進步的先聲。正是山于地理大發(fā)現(xiàn)給人類開拓了廣闊的發(fā)展空間，發(fā)現(xiàn) 了在當(dāng)吋看來兒乎是無窮無盡的資源，刺激了產(chǎn)業(yè)革命的迅速到來，稱得上是人類歷史上、 科學(xué)發(fā)展史上最偉大的事件之一。4.3中國的四大發(fā)明對近代自然科學(xué)的誕生起到什么作用？答案要點：中國的四大發(fā)明對對近代口然科學(xué)的誕生起到了積極的推動作用。英國哲學(xué)家弗 蘭西斯培根指出，印刷術(shù)、火藥、指南針“這三種發(fā)明已經(jīng)在世界范圍內(nèi)把事物的全部 而貌和情況都改變了：笫一種是在學(xué)術(shù)方而，第二種是在戰(zhàn)事方面，第三種是在航行方面; 并由此又引起難以數(shù)計的變化來：竟至任何教派、任何帝國、任何星辰對人類事務(wù)的影響都 無過于這些機械性的發(fā)現(xiàn)了。

18、”馬克思評論：“火.藥、指南針、印刷術(shù)這是預(yù)告資產(chǎn) 階級社會到來的三大發(fā)明?；?藥把騎士階層炸得粉碎，指南針打開了世界市場并建立了殖 民地，而印刷術(shù)則變成了新教的工具，總的來說變成了科學(xué)復(fù)興的手段，變成對精神發(fā)展創(chuàng) 造必耍前提的最強大的杠桿。”雖然沒有提到造紙術(shù)，但是止是它為卬刷術(shù)的產(chǎn)生和推廣提 供了必耍條件。有了四大發(fā)明，歐洲的近代口然科學(xué)才得以誕生，成為資產(chǎn)階級發(fā)展的必要 前提，為資產(chǎn)階級走上政治舞臺提供了物質(zhì)基礎(chǔ)：印刷術(shù)的出現(xiàn)改變了只有僧侶才能讀卩和 受高等教育的狀況，便利了文化的傳播；火藥和火器的采用摧毀了封建城堡，幫助了資產(chǎn) 階級去戰(zhàn)勝封建貴族；指南針傳到歐洲航海家的手里，使他們有可

19、能發(fā)現(xiàn)美洲和實現(xiàn)環(huán)球航 行，為資產(chǎn)階級奠定了世界貿(mào)易和工場手工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。4.4從哥白尼的日心說的誕生過程來看，宗教對科學(xué)的作用是推動還是阻礙？答案要點：哥白尼經(jīng)過對天文學(xué)長達數(shù)十年的深入研究，發(fā)現(xiàn)托勒密的地心說不僅復(fù)雜混亂, 而且漏洞百出，他逐漸認識到，只要把地球從宇宙的中心移開，把太陽放到宇宙的中心，一 切問題都變得簡單、清晰而精確了。經(jīng)過長期反復(fù)思考，丨i心說在哥白尼的頭腦中逐漸成熟。 但是，哥口尼深知，他的觀點與傳統(tǒng)的神學(xué)相抵觸，很可能會觸怒教會，所以遲遲不敢發(fā)表 他的著作。知道他快病逝的吋候，他才把天體運行論這一偉大的著作交付出版。他為了 使自己在政治上盡nj能處于冇利地位，盡力討

20、好教會。在書的最前面，哥白尼寫道：“把此 書獻給最神圣的教主一保羅三世教皇陛下?！北M管如此，他的h心說還是沒能夠逃脫教會的 圍剿。隨著時間的推移，教會下令禁止出版哥口尼的苦作，禁止h心說的教授與傳播。不僅 保守的羅馬教廷，甚至標榜革新的新教，都不能容忍口心說。這一切可以看出，宗教對科學(xué) 起到了阻礙的作用。4.5開普勒的三定律的內(nèi)容是什么？答案要點：開普勒第一定律（軌道定律）：所冇行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,a陽處在橢圓的一個焦 點上。開普勒第二定律（面積定律）：對于任何一個行星來說，它與太陽的連線在相等的吋間掃 過相等的面積。開普勒第三定律（周期定律）：所有的行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)

21、周期的二次 方的比值都相等。r3用公式表示為：=kt厶其中，r是行星公轉(zhuǎn)軌道半長軸,t是行星公轉(zhuǎn)周期，=常數(shù)5物理的初創(chuàng)5.1簡述伽利略對力學(xué)的幾個重要貢獻：慣性定律、自由落體定律和相對性原理。答案要點：伽利略對力學(xué)的第一大貢獻是發(fā)現(xiàn)了自山落體定律，即重力加速度與下落物體的 質(zhì)量大小無關(guān)。第二大貢獻：慣性定律：不受外力作用的物體將保持慣性運動的狀態(tài)不變。笫三人貢獻：相對性原理：所有的慣性系都是平等的。不能川任何實驗來區(qū)分一個系統(tǒng)是靜 止還是在做勻速肓線運動。5.2牛頓對時間、空間有什么看法？答案要點：牛頓認為“絕對的空間，就其本性而言，于任何外部事物無關(guān)，它總是相同的 和不町動的。相對空間是絕

22、對空間的某個町動的部分或量度” “絕對的，真實的和數(shù)學(xué) 的時間自身在流逝著，而且因其木性均勻地、與任何外部事物并不相關(guān)地流逝著，它又可以 叫做延續(xù)性。相對的、表觀的和普通的時間是延續(xù)性的一種可感知的、外部的（無論是準確 的還是不均勻的）借助運動來進行的量度，我們通常就用它來代替真實吋間：例如一小吋, 一個刀、一年。”總z,牛頓認為絕對空間和絕對時間是客觀存在的、與運動和物質(zhì)無關(guān)的 東西。物體就在這空虛的絕對空間之內(nèi)，就在這均勻流逝的絕對時間之屮，永恒地運動看。5.3開普勒三定律與牛頓萬有引力定律有什么關(guān)系？r3答案要點：從開普勒的第三定律=k可以推導(dǎo)出，行星受到太陽引力應(yīng)該與距離的平方t2成反

23、比。當(dāng)時不清楚的是，這種與距離的平方成反比的力，能否使行星按橢鬪運動。而牛頓 用這種少平方成反比的里，可以推導(dǎo)出開普勒三定律。在牛頓的論物體的運動屮，提出 中心引力不僅與距離的平方成反比，還應(yīng)與物體的質(zhì)量成正比。這樣，萬冇引力定律的數(shù)學(xué)mm形式（f = g畔）就大體確定了。r5.4有哪些實驗證實了萬有引力定律？答案要點：1682年，一刻明亮的彗星出現(xiàn)在天空。哈雷應(yīng)用牛頓的萬有引力定律和力學(xué)三 定律，算出了這顆彗星的軌道和周期，周期約為75年；1832年，英國的亞當(dāng)斯和法國的勒 維葉各口獨立地用萬有引力定律，通過復(fù)雜的計算，指出了天王星的準確位置，經(jīng)過觀測， 果然在他們預(yù)測的位置上找到了天王星。

24、5.5經(jīng)典力學(xué)最基本的內(nèi)容有哪些？答案要點：經(jīng)典力學(xué)的最基本要內(nèi)容是：牛頓第一定律：一切物體沒有受外力作用吋，總保持勻速直線狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有 外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。牛頓笫二定律：物休的加速度與所受外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向 與外力的方向相同。公式：f （合）=ma牛頓第三定律：兩個物體z間的作用力與反作用丿j大小相等，方向相反，并h在同一條 直線上。萬有引力定律：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的大小與物體（質(zhì)點）的質(zhì)量 乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。6彎曲的時空6.1什么是非歐幾何？它與歐氏幾何有什么不同？答案要點：非歐兒里得兒何是一門大的數(shù)學(xué)分支

25、，一般來講，它有廣義、狹義、通常意義 這三個方面的不同含義。所謂廣義式泛指一切和歐幾里得幾何不同的幾何學(xué)，狹義的非歐幾 何只是指羅氏幾何來說的，至于通常意義的非歐幾何，就是指羅氏幾何和黎曼幾何這兩種幾 何。歐氏兒何是建立在平面上的兒何，而非歐兒何則是建立在非平面上的兒何。歐氏兒何與 非歐幾何各口所有的命題都構(gòu)成了一個嚴密的公理體系，各公理z間滿足和諧性、完備性和 獨立性。因此都是正確的。在我們這個不大不小、不遠不近的空間里，也就是在我們的日常 主活屮，歐式兒何是適用的；在宇宙空間屮或原子核世界，羅氏兒何更符合客觀實際；在地 球表面研究航海、航空等實際問題屮，黎曼幾何更準確一些。6.2狹義相對論

26、有什么基本困難？6.3萬有引力與電磁力有什么本質(zhì)的不同？無論是物質(zhì)帶電，還是物質(zhì)不帶電，我們都認為物質(zhì)是山于基木粒子構(gòu)成的，物質(zhì)的質(zhì)量是 由于物質(zhì)構(gòu)成的光了信息，不斷與環(huán)境光了信息相互作用的結(jié)果，物質(zhì)不帶電，是由于物質(zhì) 在單位時間內(nèi)，發(fā)出的光子信息總量與吸收的光子信息總量相等，事實上沒冇絕對的相等; 帶正電是物質(zhì)發(fā)出光子信息總量比吸收到的光子信息總量多的結(jié)果；帶負電是物質(zhì)發(fā)出光子 信息總量比吸收到的光子信息總量少的結(jié)果；它們并不沒有其它差別。6.4簡述你對廣義相對論的理解。水星近日點進動、光線在引力場中彎曲（引力透鏡）、星系譜線紅移6.5廣義相對論有哪些實驗驗證？光線彎曲不是廣義相對論獨有的預(yù)

27、言。早在1801年索德納（johann von soldner, 1766-1833） 就根據(jù)牛頓力學(xué)，把光微粒當(dāng)做冇質(zhì)雖的粒子，預(yù)言了光線經(jīng)過太陽邊緣時會發(fā)生0.87角 秒的偏折。1911年在布拉格人學(xué)當(dāng)教授的愛因斯坦根據(jù)相對論算出id食時太陽邊緣的星光 將會偏折0.87角秒。1912年回到蘇黎士的愛因斯坦發(fā)現(xiàn)空間是彎曲的，到1915年已在柏林 普魯士科學(xué)院任職的愛因斯坦把太陽邊緣星光的偏折度修正為1.74角秒。7 恒星的演化7.1萬有引力定律能夠預(yù)言黑洞嗎？能。近代以來，愛因斯坦發(fā)表了廣義相對論，越來越多的自然科學(xué)家從牛頓力學(xué)和廣義相対 論出發(fā)，得出了類似結(jié)論，紛紛預(yù)言“黑洞”的存在。依據(jù)

28、牛頓的萬有引力理論，科學(xué)家得 出，一個球形的天體，一旦它的質(zhì)量超過太陽質(zhì)量的2倍，就可能引發(fā)“引力崩潰”。也就是 說，它可能會向白己的中心引力坍縮，成為一個體積無限小、質(zhì)量無限人的質(zhì)點。依據(jù)愛因 斯坦的廣義和對論，德國科學(xué)家史瓦西計算岀了一個可能貝備無窮大引力的天體半徑。他進 一步闡述說，一個天體一旦半徑達到了這個人小，就很可能有無限人的引力，任何物質(zhì)都不 能從它那兒逃脫出來，只能被它吸引進去。即便光線速度極快，也“難逃噩運”。這個有能 力把一切吸引住的地方，人們無法看到它，因而稱之為“黑洞” 7.2簡述恒星時如何形成，如何演化。悝星的演化開始于巨分了云。一個星系屮人多數(shù)虛空的密度是每立方厘米

29、人約()到1個原 子，但是巨分子云的密度是每立方厘米數(shù)百萬個原子。一個巨分子云包含數(shù)十萬到數(shù)千萬個 太陽質(zhì)量，直徑為50到300光年。在巨分子云環(huán)繞星系旋轉(zhuǎn)時，一些事件可能造成它的引 力坍縮。巨分子云可能互相沖撞，或者穿越旋臂的稠密部分。鄰近的超新星爆發(fā)拋出的高 速物質(zhì)也可能是觸發(fā)因素zc最后，星系碰撞造成的星云壓縮和擾動也可能形成大量恒星。 坍縮過程中的角動量守恒會造成巨分子云碎片不斷分解為更小的片斷。質(zhì)量少于約5()太陽 質(zhì)量的碎片會形成恒星。在這個過程中，氣體被釋放的勢能所加熱，而角動量守恒也會造成 星云開始產(chǎn)住白轉(zhuǎn)z后形成原始星。恒星形成的初始階段兒乎完全被密集的星云氣體和灰 塵所掩蓋

30、。通常，正在產(chǎn)生恒星的星源會通過在四周光亮的氣體云上造成陰影而被觀測到， 這被稱為博克球狀體。質(zhì)量非常小(小于一個太陽質(zhì)量)的原始星的溫度不會到達足夠開始 核聚變的程度，它們會成為棕矮星，在數(shù)億年的時光中慢慢變涼。大部分的質(zhì)量更高的原始 星的中心溫度會達到一千萬開氏度，這時氫會開始聚變成氨，恒星開始自行發(fā)光。核心的核 聚變會產(chǎn)牛足夠的能量停止引力坍縮，達到一個靜態(tài)平衡。恒星從此進入一個相對穩(wěn)定的階 段。如果恒星附近仍有殘留巨分子云碎片，那么這些碎片可能會在一個更小的尺度上繼續(xù)坍 縮，成為行星、小行星和彗星等行星際天體。如果巨分了云碎片形成的恒星足夠接近，那么 可能形成雙星和多星系統(tǒng)。7.3什么

31、是主序星？什么是紅巨星？主序在天文學(xué)上是指恒星的青壯年吋期。恒星在這一階段停留的時間占整個壽命的90%以 上。這是一個相對穩(wěn)定的階段，向外膨脹和向內(nèi)收縮的兩種力大致平衡，恒星基本上不收縮 也不膨脹。處于主序階段的恒星成為主序星，目詢太陽就是一顆主序星。太陽現(xiàn)在的年齡為 46億多年，它的主序階段已經(jīng)過去了一半的時間，還要50億年才會轉(zhuǎn)到另一個演化階段。 恒星演變到主序星階段(青壯年期)末期時，除了外殼部分，它內(nèi)部的氫基本上已 經(jīng)轉(zhuǎn)化成氨而使熱核反應(yīng)停止。這時，恒星的中心部分就會在引力的作用下發(fā)生 收縮，并冃釋放岀巨大的能量，從而使外殼急劇膨脹，整個恒星便像氣球一樣被 吹大了。外殼的膨脹使恒星的表

32、面積增大，表面溫度降低，而總發(fā)光量增加。這 樣，它就變成了一顆亮度大溫度低的紅色星-紅巨星。在紅巨星的內(nèi)部，雖然氫 已經(jīng)基本耗盡，但由于內(nèi)部收縮使溫度升得更高了，于是乂開始了氨聚合反應(yīng)， 它內(nèi)部便又開始燃燒起來，并r能維持很長的時間。7.4白矮星、中子星由什么力量支撐？根據(jù)天體物理學(xué)的恒星演化理論，白矮星由“電子簡并壓”支撐，屮子星由“中子簡并壓” 支撐，與引力達到平衡狀態(tài)形成星體。7.5什么是錢德拉塞卡極限？什么是奧本海默極限？什么是錢徳拉塞卡極限？指口矮星的最高質(zhì)量，約為（3x 10的30次方）公斤，是太陽質(zhì) 量的1.44倍。這個極限是由錢徳拉塞卡計出的。星體產(chǎn)生的熱會令其大氣層向外移。當(dāng)

33、星 體的能量用盡，其大氣層便會受星體的引力影響而塌回星體表血。如果星體的質(zhì)量少于錢德 拉塞卡極限，這個塌回便受電子簡并壓力限制，因而得出一個穩(wěn)定的口矮星。若它的質(zhì)量高 于錢徳拉塞卡極限，它就會收縮，而變成屮了星、黑洞或理論上的夸克星。7.6簡述白矮星與中子星的發(fā)現(xiàn)過程。1892年，alvan graham clark發(fā)現(xiàn)了天狼星的伴星。根據(jù)對恒星數(shù)據(jù)的分析，這個伴星的質(zhì) 量約一個太陽質(zhì)量，表面溫度大約25000k,但是具光度大約是犬狼星的萬分之一，所以根 據(jù)光度和表而積的關(guān)系，推斷出其大小與地球相當(dāng)。這樣的密度是地球上的物質(zhì)達不到的。 1917年，adriaan van maancn發(fā)現(xiàn)了 l

34、i前已知離太陽最近的白矮星van maancn星。在二十世紀初由max planck等人發(fā)展出最子理論之后，ralph h. fowler于1926年建立了一個 基于費米狄拉克統(tǒng)計的解釋白矮星的密度的理論。1930年，蘇布拉馬尼揚錢德拉塞卡（印度）發(fā)現(xiàn)了白矮星的質(zhì)量上限（錢徳拉塞卡極限），并因此獲得1983年的諾貝爾物理 學(xué)獎。7.7什么是超新星？超新星爆發(fā)有哪些可能的結(jié)局？根據(jù)現(xiàn)在的認識，超新星爆發(fā)事件就是一顆大質(zhì)量恒星的“暴死”。対于大質(zhì)量的恒星，如 質(zhì)量相當(dāng)于太陽質(zhì)量的82（）倍的恒星，由于質(zhì)量的巨大，在它們演化的后期，星核和星殼 徹底分離的時候，往往要伴隨著一次超級規(guī)模的人爆炸。這種爆

35、炸就是超新星爆發(fā)?，F(xiàn)已證 明，1572年和1604年的新星都屬于超新星。在銀河系和許多河外星系屮都己經(jīng)觀測到了超 新星，總數(shù)達到數(shù)百顆?？墒窃跉v史上，人們用肉眼直接觀測到并記錄下來的超新星，卻只 冇6顆。超新星爆發(fā)后冇三種可能的結(jié)局：爆發(fā)時拋射的恒星外層物質(zhì)變成了星云遺跡，而 遺留卜的星核質(zhì)量若在3個太陽質(zhì)量以上，便可能坍縮超新星爆發(fā)有哪些可能的結(jié)局？ 形成黑洞；若星核質(zhì)錄小于1.4個太陽質(zhì)量，便坍縮形成白矮星或者完全被炸毀；若星核質(zhì) 量在這兩者z間，便坍縮形成中了星。它們都是很強的射電、x射線和宇宙射線源。7.8太陽半徑和和密度是多少？形成白矮星后的半徑和密度是多少？半徑:696295千米。平均密度約為每立方厘米1.4克，7.9太陽能夠形成中子星或者黑洞嗎？黑洞就是一顆恒星在'爆發(fā)'后的殘骸至少比太陽大2倍時，黑洞就