爱因斯坦猜想论文开题报告

硕士论文开题报告要这样写，通过的几率还会大些

肯定能，根据狭义相对论的物理定律对惯性系无关。火车只要是惯性系，那在上面照镜子和在地面照没有什么不同。

论文开题报告基本要素

各部分撰写内容

论文标题应该简洁，且能让读者对论文所研究的主题一目了然。

摘要是对论文提纲的总结，通常不超过1或2页，摘要包含以下内容：

目录应该列出所有带有页码的标题和副标题， 副标题应缩进。

这部分应该从宏观的角度来解释研究背景，缩小研究问题的范围，适当列出相关的参考文献。

这一部分不只是你已经阅读过的相关文献的总结摘要，而是必须对其进行批判性评论，并能够将这些文献与你提出的研究联系起来。

这部分应该告诉读者你想在研究中发现什么。在这部分明确地陈述你的研究问题和假设。在大多数情况下，主要研究问题应该足够广泛，而次要研究问题和假设则更具体，每个问题都应该侧重于研究的某个方面。

大科学家的研究思路没有什么秘密，发现例外现象，做新的数学模型预测新的现象，但是一般人不敢这么做，也没有耐心这么做

首先你还是需要了解爱因斯坦所处年代的物理学发展情况，当时是牛顿力学无所不能的时代，所以有科学家直接断言：牛顿力学就是这个宇宙力学的终极理论。因为当时牛顿力学的确是把99%的问题都解决了（注意：当时还没有研究到微观领域，所以对微观世界的研究还没有进展）。

在这样一个背景下，按道理来说，后人再努力也无法做出突破性的物理成果，因为牛顿力学相当于给物理学大厦打了一个稳固的地基，后人只能在地基上面做一些修补工作。但是当时有个问题一直没解决，那就是光速问题。

按照经典的伽利略变换，速度这个物理量是可以叠加的，比如一列火车以速度4m/s往左走，此时车里有个人也往左跑在车里计算出来的速度是1m/s，那么地面上看车里面的人速度肯定就是4+1=5m/s。也就是说速度是可以直接相加的。

但是随着人们的测速仪器越来越先进，人们终于可以精确的去测量光的速度，这一测量不打紧，居然发现光速相对于任意参考系速度都是固定值。这是什么意思呢？如果还是有一列火车往前走，如果车里面有个东西在跑，速度的确是可以简单加起来。但是车里面跑的东西不能是光，如果是光的话，无论车里面看光速度还是地面上看光速度都是C不变。这也就意味着说光速是不需要任何参考系永远都是C不变。

这与我们的直觉非常违背，速度这个物理量应该是相对的才对，换了一个参考系原来处于高速运动的物体也可能速度变为0，这是再正常不过的了，也就是说速度本身就是可变的，看你选参考系是啥速度就是啥，但是光例外。

为啥光例外，当时无人能解释。所以大家明白了没？其实“光速不变”并不是某个科学家用某种理论推导出来的结论，而是大量人用不同的实验方法和原理，采用不同的仪器测量出来的。虽然我们理论告诉大家光速应该是可以变的，取决于选的参考系。但是实验却打脸理论了，实验告诉大家光速不依赖任何参考系且永远固定为C。

面对这样的问题，一般的科学家可能毕生都去研究光为啥不变，去寻找各种理论来解释这个问题。但是爱因斯坦却不一样，爱因斯坦认为既然实验说光速不变，那我就姑且把这个当做真理，看看往后推理能得出啥结论。结果一推理发现一个惊人的秘密：原来我们的时间和空间居然也是相对的，世界上没有绝对的1秒，也没有绝对的1米，相同的物理过程在某个参考系下是1秒，换了一个参考系也许是1年，同样的道理，相同的棍子在某个参考系下是1米，换了一个参考系也许是米。

所以爱因斯坦之所以能做出如此重大的成就，最主要原因就是他直接以实验的结论作为真理，去挑战了人类几年前的直觉和常识。所以大家一定要明白爱因斯坦当时的思路，其实是直接把实验结果当真理，然后往下推理，得出一个结论，尽管这个结论与直觉违背，但是相信这个结论，看看能做出啥，所以才发现了狭义相对论。

这种科研的思路其实在爱因斯坦之前尚未有人做过，以前的人都是先猜想某个理论，然后再去做实验来验证这个理论，不断去修复完善这个理论，也就是先猜想理论后实验，而爱因斯坦则是直接以实验的结果为前提，往下推理出一个理论来，相当于是反其道而行之。这种打破常规的科研思路，敢于挑战人类直觉的智慧，才是爱因斯坦做出伟大成就的法宝。

火车光速行驶，但人和镜子相对静止，不影响镜像反射，可以看到人像； 可以看到人是因为反射光，光速行驶会使光无法在人身上反射，就看不到人，也不能通过镜子看

在广义相对论建立之初，爱因斯坦提出了三项实验检验，一是水星近日点的进动，二是光线在引力场中的弯曲，三是光谱线的引力红移。其中只有水星近日点进动是已经确认的事实，其余两项只是后来才陆续得到证实。

1、水星近日点进动

1859年，天文学家勒威耶（Le Verrier）发现水星近日点进动的观测值，比根据牛顿定律计算的理论值每百年快38角秒。他猜想可能在水星以内还有一颗小行星，这颗小行星对水星的引力导致两者的偏差。可是经过多年的搜索，始终没有找到这颗小行星。1882年，纽康姆（）

经过重新计算，得出水星近日点的多余进动值为每百年43角秒。他提出，有可能是水星因发出黄道光的弥漫物质使水星的运动受到阻力。但这又不能解释为什么其他几颗行星也有类似的多余进动。纽康姆于是怀疑引力是否服从平方反比定律。后来还有人用电磁理论来解释水星近日点进动的反常现象，都未获成功。

1915年，爱因斯坦根据广义相对论把行星的绕日运动看成是它在太阳引力场中的运动，由于太阳的质量造成周围空间发生弯曲，使行星每公转一周近日点进动为：

其中a为行星轨道的长半轴，c为光速，以cm/s表示，e为偏心率，T为公转周期。对于水星，计算出ε=43″/百年，正好与纽康姆的结果相符，一举解决了牛顿引力理论多年未解决的悬案。这个结果当时成了广义相对论最有力的一个证据。水星是最接近太阳的内行星。

离中心天体越近，引力场越强，时空弯曲的曲率就越大。再加上水星运动轨道的偏心率较大，所以进动的修正值也比其他行星为大。后来测到的金星，地球和小行星伊卡鲁斯的多余进动跟理论计算也都基本相符。

2、光线在引力场中的弯曲

1911年爱因斯坦在《引力对光传播的影响》一文中讨论了光线经过太阳附近时由于太阳引力的作用会产生弯曲。他推算出偏角为″，并且指出这一现象可以在日全食进行观测。1914年德国天文学家弗劳德（）领队去克里木半岛准备对当年八月间的日全食进行观测，正遇上第一次世界大战爆发，观测未能进行。

幸亏这样，因为爱因斯坦当时只考虑到等价原理，计算结果小了一半。1916年爱因斯坦根据完整的广义相对论对光线在引力场中的弯曲重新作了计算。他不仅考虑到太阳引力的作用，还考虑到太阳质量导致空间几何形变，光线的偏角为：α=1″.75R0/r，其中R0为太阳半径，r为光线到太阳中心的距离。

1919年日全食期间，英国皇家学会和英国皇家天文学会派出了由爱丁顿（）等人率领的两支观测队分赴西非几内亚湾的普林西比岛（Principe）和巴西的索布腊儿尔（Sobral）两地观测。经过比较，两地的观测结果分别为1″.61±0″.30和1″.98±0″.12。

把当时测到的偏角数据跟爱因斯坦的理论预期比较，基本相符。这种观测精度太低，而且还会受到其他因素的干扰。人们一直在找日全食以外的可能。20世纪60年代发展起来的射电天文学带来了希望。用射电望远镜发现了类星射电源。1974年和1975年对类星体观测的结果，理论和观测值的偏差不超过百分之一。

3、光谱线的引力红移

广义相对论指出，在强引力场中时钟要走得慢些，因此从巨大质量的星体表面发射到地球上的光线，会向光谱的红端移动。爱因斯坦1911年在《引力对光传播的影响》一文中就讨论了这个问题。他以Φ表示太阳表面与地球之间的引力势差，ν0、ν分别表示光线在太阳表面和到达地球时的频率，得：（ν0 -ν）/ν=-Φ/c2=2×10－6.

爱因斯坦指出，这一结果与法布里（）等人的观测相符，而法布里当时原来还以为是其它原因的影响。

1925年，美国威尔逊山天文台的亚当斯（）观测了天狼星的伴星天狼A。这颗伴星是所谓的白矮星，其密度比铂大二千倍。观测它发出的谱线，得到的频移与广义相对论的预期基本相符。

1958年，穆斯堡尔效应得到发现。用这个效应可以测到分辨率极高的r射线共振吸收。1959年，庞德（）和雷布卡（）首先提出了运用穆斯堡尔效应检测引力频移的方案。接着，他们成功地进行了实验，得到的结果与理论值相差约百分之五。

用原子钟测引力频移也能得到很好的结果。1971年，海菲勒（）和凯丁（）用几台铯原子钟比较不同高度的计时率，其中有一台置于地面作为参考钟，另外几台由民航机携带登空，在1万米高空沿赤道环绕地球飞行。

实验结果与理论预期值在10%内相符。1980年魏索特（）等人用氢原子钟做实验。他们把氢原子钟用火箭发射至一万公里太空，得到的结果与理论值相差只有±7×10^-5。

扩展资料

1、发展过程

爱因斯坦在1905年发表了一篇探讨光线在狭义相对论中，重力和加速度对其影响的论文，广义相对论的雏型就此开始形成。1912年，爱因斯坦发表了另外一篇论文，探讨如何将引力场用几何的语言来描述。至此，广义相对论的运动学出现了。到了1915年， 爱因斯坦场方程发表了出来，整个广义相对论的动力学才终于完成。

2、求解场方程

1915年后，广义相对论的发展多集中在求解场方程上，解的物理解释以及寻求可能的实验与观测也占了很大的一部份。但场方程是非线性偏微分方程，很难得出解来，所以在电脑应用于科学上之前，只得到了少数的精确解。其中最著名的有三个解：史瓦西解、 雷斯勒——诺斯特朗姆解、克尔解。

3、三大验证

在广义相对论的实验验证上，有著名的三大验证。在水星近日点的进动中，每百年43秒的剩余进动长期无法得到解释，被广义相对论完满地解释清楚了。

光线在引力场中的弯曲，广义相对论计算的结果比牛顿理论正好大了1倍，爱丁顿和戴森的观测队利用1919年5月29日的日全食进行观测的结果，证实了广义相对论是正确的。

再就是引力红移，按照广义相对论，在引力场中的时钟要变慢，因此从恒星表面射到地球上来的光线，其光谱线会发生红移，这也在很高精度上得到了证实。从此，广义相对论理论的正确性得到了广泛地承认。

另外，宇宙的膨胀也创造出了广义相对论的另一场高潮。从1922年开始，研究者们就发现场方程所得出的解答会是一个膨胀中的宇宙，而爱因斯坦在那时自然也不相信宇宙不是静止的，所以他在场方程中加入了一个宇宙常数来使场方程可以解出一个稳定宇宙的解。

但是这个解有两个问题：在理论上，这个解不稳定，一经微扰便会膨胀或收缩；另外在观测上，1929年，哈勃发现了宇宙其实是在膨胀的，这个实验结果使得爱因斯坦放弃了宇宙常数，并宣称这是我一生最大的错误(the biggest blunder in my career)。

但根据最近的I型超新星的观察，宇宙膨胀正在加速。所以宇宙常数有再度复活的可能性，宇宙中存在的暗能量可能要用宇宙常数来解释。

”真空存在正负虚粒子量子起伏——科普，达到临界点产生大爆炸产生物质演化出万物，时间是空间的变化”——王民生， 也许整体数学和整体数学公式：Z=SYW，是互联网时代在中国发生的奇迹，整体数学公式也是整体宇宙学定律，根据整体数学预言：能够统一四种物理力的是第五种力——整体宇宙动态平衡力！ 在整体数学公式，Z=SYW，Z是宇宙整体，S是思维主体，Y是已知数，W是未知数整体物理学思想实验作者：王民生 1、宇宙 2、人类是宇宙的一部分，拥有来自宇宙整体能量、质量、体积的一部分，相对于宇宙万物是可以思维的主体 3、所以人类在现实生活中知道，存在着已知数，还有未知数 可见人们在运用Z=SYW=MC^2=STK^3，Z=宇宙整体，S=思维主体，Y=已知数，W=未知数，T=时间，K^3=空间 解具体的数学以及物理学应用题时，可以根据需要灵活统一数学以及物理学量纲的单位。整体数学公式也是整体宇宙学定律 作者：王民生 Z=SYW=E=MC^2=STK^3 能量E的单位是焦耳，在整体数学公式也是整体宇宙学定律这里，是宇宙整体能量，Z=宇宙整体，S=思维主体，有质量，有体积、有能量，Y=已知数，W=未知数，T=时间单位是秒，C^2=光速的平方，K^3=立方千米整体宇宙学定律作者：王民生，根据整体数学公式也是整体宇宙学定律：Z=SYW=E=MC^2=STK^3=ST4πR³ /3 Z=宇宙整体，S=思维主体，Y=已知数，W=未知数，与任何“常识”的数学和物理学公式不同的是，首先引入了重要的参与宇宙整体演化进程的思维主体，让相对论与量子力学的矛盾在简洁优美的公式中得到合理的统一，例如：预言能够统一四种物理力的第五种物理力——宇宙整体动态平衡力！整体数学公式也是整体宇宙学定律作者：王民生Z=SYW=MC^2=STK^3，因为宇宙整体是由思维主体、已知数还有未知数有机构成的，思维主体是宇宙整体的一部分、已知数也是宇宙整体的一部分、未知数还是宇宙整体的一部分，所以采用三个要素相乘，这是相对的区别，不是机械分割，能量与思维主体时空等效！把宇宙整体的万物丰富多彩纷繁复杂众说纷纭的事物，提炼概括出简约优美的：整体数学公式也是整体宇宙学定律。宇宙整体动态平衡力作者：王民生根据公认的物理学科普，物理学的四种基本力只统一了三种，还有相对论与量子力学存在着矛盾的现象。在互联网信息时代，人们对物理学的现象的认知，丰富多彩纷繁复杂众说纷纭，包括猜测电子为什么存在着自旋等现象，还有光量子的波粒二象性，以及量子纠缠观测的超距离超光速叠加的概率性现象？根据整体数学公式也是整体宇宙学定律：Z=SYW=E=MC^2=STK^3预言，能够解决相对论与量子力学的矛盾，统一四种基本的物理力的，包括量子纠缠的本质，是第五种物理力——宇宙整体动态平衡力！

论动体的电动力学爱因斯坦根据范岱年、赵中立、许良英编译《爱因斯坦文集》编辑大家知道，麦克斯韦电动力学——象现在通常为人们所理解的那样——应用到运动的物体上时，就要引起一些不对称，而这种不对称似乎不是现象所固有的。比如设想一个磁体同一个导体之间的电动力的相互作用。在这里，可观察到的现象只同导休和磁体的相对运动有关，可是按照通常的看法，这两个物体之中，究竟是这个在运动，还是那个在运动，却是截然不同的两回事。如果是磁体在运动，导体静止着，那么在磁体附近就会出现一个具有一定能量的电场，它在导体各部分所在的地方产生一股电流。但是如果磁体是静止的，而导体在运动，那么磁体附近就没有电场，可是在导体中却有一电动势，这种电动势本身虽然并不相当于能量，但是它——假定这里所考虑的两种情况中的相对运动是相等的——却会引起电流，这种电流的大小和路线都同前一情况中由电力所产生的一样。堵如此类的例子，以及企图证实地球相对于“光煤质”运动的实验的失败，引起了这样一种猜想：绝对静止这概念，不仅在力学中，而且在电动力学中也不符合现象的特性，倒是应当认为，凡是对力学方程适用的一切坐标系，对于上述电动力学和光学的定律也一样适用，对于第一级微量来说，这是已经证明了的。我们要把这个猜想（它的内容以后就称之为“相对性原理”）提升为公设，并且还要引进另一条在表面上看来同它不相容的公设：光在空虚空间里总是以一确定的速度 C 传播着，这速度同发射体的运动状态无关。由这两条公设，根据静体的麦克斯韦理论，就足以得到一个简单而又不自相矛盾的动体电动力学。“光以太”的引用将被证明是多余的，因为按照这里所要阐明的见解，既不需要引进一个共有特殊性质的“绝对静止的空间”，也不需要给发生电磁过程的空虚实间中的每个点规定一个速度矢量。这里所要闸明的理论——象其他各种电动力学一样——是以刚体的运动学为根据的，因为任何这种理论所讲的，都是关于刚体（坐标系）、时钟和电磁过程之间的关系。对这种情况考虑不足，就是动体电动力学目前所必须克服的那些困难的根源。一 运动学部分§1、同时性的定义设有一个牛顿力学方程在其中有效的坐标系。为了使我们的陈述比较严谨，并且便于将这坐标系同以后要引进来的别的坐标系在字面上加以区别，我们叫它“静系”。如果一个质点相对于这个坐标系是静止的，那么它相对于后者的位置就能够用刚性的量杆按照欧儿里得几何的方法来定出，并且能用笛卡儿坐标来表示。如果我们要描述一个质点的运动，我们就以时间的函数来给出它的坐标值。现在我们必须记住，这样的数学描述，只有在我们十分清楚地懂得“时间”在这里指的是什么之后才有物理意义。我们应当考虑到：凡是时间在里面起作用的我们的一切判断，总是关于同时的事件的判断。比如我说，“那列火车7点钟到达这里”，这大概是说：“我的表的短针指到 7 同火车的到达是同时的事件。”也许有人认为，用“我的表的短针的位置”来代替“时间”，也许就有可能克服由于定义“时间”而带来的一切困难。事实上，如果问题只是在于为这只表所在的地点来定义一种时间，那么这样一种定义就已经足够了；但是，如果问题是要把发生在不同地点的一系列事件在时间上联系起来，或者说——其结果依然一样——要定出那些在远离这只表的地点所发生的事件的时问，那么这徉的定义就不够 了。当然，我们对于用如下的办法来测定事件的时间也许会成到满意，那就是让观察者同表一起处于坐标的原点上，而当每一个表明事件发生的光信号通过空虚空间到达观察者时，他就把当时的时针位置同光到达的时间对应起来。但是这种对应关系有一个缺点，正如我们从经验中所已知道的那样，它同这个带有表的观察者所在的位置有关。通过下面的考虑，我们得到一种此较切合实际得多的测定法。如果在空间的A点放一只钟，那么对于贴近 A 处的事件的时间，A处的一个观察者能够由找出同这些事件同时出现的时针位置来加以测定，如果．又在空间的B点放一只钟——我们还要加一句，“这是一只同放在 A 处的那只完全一样的钟。” 那么，通过在 B 处的观察者，也能够求出贴近 B 处的事件的时间。但要是没有进一步的规定，就不可能把 A 处的事件同 B 处的事件在时间上进行比较；到此为止，我们只定义了“ A 时间”和“ B 时间”，但是并没有定义对于 A 和 B 是公共的“时间”。只有当我们通过定义，把光从 A 到 B 所需要的“时间”，规定为等于它从 B 到 A 所需要的“时间”，我们才能够定义 A 和 B 的公共“时间”。设在“A 时间”tA ，从 A 发出一道光线射向 B ，它在“ B 时间”, tB 。又从 B 被反射向 A ，而在“A时间”t`A回到A处。如果tB-tA=t’A-t’B那么这两只钟按照定义是同步的。我们假定，这个同步性的定义是可以没有矛盾的，并且对于无论多少个点也都适用，于是下面两个关系是普遍有效的：1 ．如果在 B 处的钟同在 A 处的钟同步，那么在 A 处的钟也就同B处的钟同步。2 ．如果在 A 处的钟既同 B 处的钟，又同 C 处的钟同步的，那么， B 处同 C 处的两只钟也是相互同步的。这样，我们借助于某些（假想的）物理经验，对于静止在不同地方的各只钟，规定了什么叫做它们是同步的，从而显然也就获得了“同时”和“时间”的定义。一个事件的“时间”，就是在这事件发生地点静止的一只钟同该事件同时的一种指示，而这只钟是同某一只特定的静止的钟同步的，而且对于一切的时间测定，也都是同这只特定的钟同步的。根据经验，我们还把下列量值2|AB|/(t’A-tA)=c当作一个普适常数（光在空虚空间中的速度）。要点是，我们用静止在静止坐标系中的钟来定义时间，由于它从属于静止的坐标系，我们把这样定义的时间叫做“静系时间”。§2 关于长度和附间的相对性下面的考虑是以相对性原理和光速不变原理为依据的，这两条原理我们定义，如下。1 ．物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竞是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。2 ．任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度 c运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。由此，得光速=光路的路程/时间间隔这里的“时间间隔”，是依照§1中所定义的意义来理解的。设有一静止的刚性杆；用一根也是静止的量杆量得它的长度是l．我们现在设想这杆的轴是放在静止坐标系的 X 轴上，然后使这根杆沿着X轴向 x 增加的方向作匀速的平行移动（速度是 v ）。我们现在来考查这根运动着的杆的长度，并且设想它的长度是由下面两种操作来确定的：a ）观察者同前面所给的量杆以及那根要量度的杆一道运动，并且直接用量杆同杆相叠合来量出杆的长度，正象要量的杆、观察者和量杆都处于静止时一样。b ）观察者借助于一些安置在静系中的、并且根据§1作同步运行的静止的钟，在某一特定时刻 t ，求出那根要量的杆的始末两端处于静系中的哪两个点上。用那根已经使用过的在这种情况下是静止的量杆所量得的这两点之间的距离，也是一种长度，我们可以称它为“杆的长度”。由操作 a ）求得的长度，我们可称之为“动系中杆的长度”。根据相对性原理，它必定等于静止杆的长度 l 。由操作 b ）求得的长度，我们可称之为“静系中（运动着的）杆的长度”。这种长度我们要根据我们的两条原理来加以确定，并且将会发现，它是不同于 l的。通常所用的运动学心照不宣地假定了：用上面这两种操作所测得的长度彼此是完全相等的，或者换句话说，一个运动着的刚体，于时期 t ，在几何学关系上完全可以用静止在一定位置上的同一物体来代替。此外，我们设想，在杆的两端（A和B)，都放着一只同静系的钟同步了的钟，也就是说，这些钟在任何瞬间所报的时刻，都同它们所在地方的“静系时间”相一致；因此，这些钟也是“在静系中同步的”。我们进一步设想，在每一只钟那里都有一位运动着的观察者同它在一起，而且他们把§1中确立起来的关于两只钟同步运行的判据应用到这两只钟上。设有一道光线在时 间tA从 A 处发出，在时间tB于 B 处被反射回，并在时间t`A返回到 A 处。考虑到光速不变原理，我们得到：tB-tA=rAB/(c-v) 和 t’A-tB=rAB/(c+v)此处 rAB表示运动着的杆的长度——在静系中量得的。因此，同动杆一起运动着的观察者会发现这两只钟不是同不进行的，可是处在静系中的观察者却会宣称这两只钟是同步的。由此可见，我们不能给予同时性这概念以任何绝对的意义；两个事件，从一个坐标系看来是同时的，而从另一个相对于这个坐标系运动着的坐标系看来，它们就不能再被认为是同时的事件了。