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狭义相对论
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回溯物理学统一之路,张朝阳对话物理学家徐一鸿
经济网· 2025-07-21 15:01
物理学发展历程 - 2025年是多个重要物理理论的纪念节点,包括狭义相对论120周年、广义相对论110周年、海森堡矩阵力学100周年,这些理论标志着人类对自然理解的重大革新 [3] - 牛顿最早统一了天体与地面的力学规律,麦克斯韦完成了电与磁的经典统一,但电磁学与牛顿时空观存在冲突 [3] - 爱因斯坦通过狭义相对论解决了电磁学与牛顿时空观的矛盾,广义相对论揭示了时空与引力的联系,量子力学领域则由薛定谔和海森堡的理论共同构成主流框架 [3] - 量子场论是迄今为止最成功的物理理论,能够高精度计算电子磁矩,粒子物理标准模型进一步统一了电磁、强、弱相互作用 [4] 物理学理论发展的偶然性 - 重要理论的发展契机可能早已蕴含在既有理论中,但未被及时重视,例如麦克斯韦方程组暗示了洛伦兹对称性,规范对称性的发展也经历了曲折历程 [6] - 赫维赛德曾认为电标势和磁矢势是"数学垃圾",但后来这些概念成为杨-米尔斯规范场论的基础 [8] - 爱因斯坦在相对论发展过程中经历了幸运的巧合,1911年预言光线弯曲时计算有误,1915年修正后得到正确结果,并由爱丁顿团队证实 [8] 物理学研究与AI的关系 - 当前AI的能力主要体现在快速访问数据库,但无法像人类一样探索物理,前沿物理研究仍依赖人类思维的直觉和创造力 [9] - 徐一鸿教授认为AI可能在牛顿力学基础上增加变量或参数,但这并非真正的物理探索方式 [9]
可视化新方法直观呈现“特勒尔效应”
科技日报· 2025-05-08 09:16
可视化新方法呈现"特勒尔效应" - 奥地利维也纳工业大学与维也纳大学联合研究团队利用创新可视化方法首次直观呈现狭义相对论中的"特勒尔效应" [1] - "特勒尔效应"指快速移动物体看起来会旋转的现象 由1959年两位科学家提出 历经60余年才实现可视化 [1] - 研究成果发表于最新一期《通讯·物理学》杂志 [1] 实验方法与技术突破 - 研究团队采用飞秒激光脉冲照射立方体和球体模型 配合超精密时间门控相机 [2] - 将光速"降档"至2米/秒 相当于普通人散步速度 实现"时空慢放"效果 [2] - 捕捉到立方体在图像中呈旋转状态 前缘突出后缘舒展 球体表面光斑分布不均 [2] 物理理论与应用价值 - 当火箭以90%光速移动时 长度会缩短2.3倍 这是已知的洛伦兹收缩现象 [1] - "特勒尔效应"不同于洛伦兹收缩 源于光线从物体不同部分到达观察者的时间差异 [1] - 可视化技术让深奥物理理论更易理解 有助于科学家探索相对论世界 [2] 跨学科合作成果 - 该研究体现了艺术与科学的结合 艺术家曾与科学家合作探索超快摄影可能性 [2] - "慢光速"效应为艺术创作提供了新的表现形式和灵感来源 [2]