根据钟慢效应，实验室测得的寿命与固有寿命的比值是洛伦兹因子γ=1/√1-v^2/c^2，根据题意γ=n，根据以上两式可以得到粒子的速度v=(√n^2-1)c/n。所以此粒子的相对论动能p=γm0v=n×m0×(√n^2-1)c/n=m0c(√n^2-1)
Here we present the derivation of the new set of equations termed, Lorentz transformations, and all the subsequent relations. LORENTZ TRANSFORMATIONS We consider o coordinate systems (frames of reference) one stationary S and one moving at some velocity v relative to S, then aording to the o postulates of Relativity, stated in the main text, the displacement in both frames is of the same form. Therefore, we have (A-1) (A-2) We should note here that in the old Galilean transformations these equations would be (A-3) which is in direct contradiction to Postulate 2, a firm experimental fact. Equations (A-1) and (A-2) can be written as (A-4)
(A-5) That is, (A-6) We are interested in finding and in terms of x and t. That is, = (x, t) (A-7) = (x, t) (A-8) This is acplished via the formation of o linear simultaneous equations as follows: (A-9) (A-10) where a11, a12, a21, and a22 are constants to be evaluated. It is required that the transformations are linear in order for one event in one system to be interpreted as one event in the other system; quadratic transformations imply more than one event in the other system. Solution of problems involving motion begins with an assumption of their initial conditions; ., where does the problem begin? The classical assumption is to set = 0 at = 0. Therefore, aording to S, the system appears to be moving with a velocity v, so that x = vt. We can obtain this from Equa. (A-9) by writing it in the form = a11(x - vt) so that, when = 0, x = vt. Therefore, we conclude that a12 = -va11. We can write Equations (A-9) and (A-10) as (A-11) (A-12) Substituting and into Equation (A-6) and rearranging, we get (A-13) Since this equation is equal to zero, all the coefficients must vanish. That is, (A-14) (A-15) (A-16) Solving these equations we obtain (A-17) (A-18) where β = v/c and . Thus, substituting these values in Equas. (A-11) and (A-12) we obtain the famous Lorentz coordinate transformation equations connecting the fixed coordinate system S to the moving coordinate system : (A-19) (A-20) We may also obtain the inverse transformations (from system to S) by replacing v by –v and simply interchanging primed and unprimed coordinates. This gives, (A-21) (A-22) VELOCITY TRANSFORMATIONS As a direct consequence to these new transformations, all the other mathematical operations and physical variables follow aordingly. For example, the velocity equations (though still the derivatives of the displacement) assume a new form, so the Lorentz form of the velocities is: From Equas. (A-19) and (A-20) we have: (A-23) (A-24) Therefore: (A-25) ENERGY CONSIDERATIONS Consider a particle of rest mass m0 being acted by a force F through a distance x in time t and that it attains a final velocity v. The kiic energy attained by the particle is defined as the work done by the force F. The applicable equations are, (A-26) We note that and that Substituting d(γv) in Eq. (45) and integrating, we obtain (A-27) That is, (A-28) This says that K = (m – m0)c2 and finally one sees that the total energy is equal to the sum of the kiic energy K and the rest energy E0 = m0c2. ., E = K + Eo = γm0c2 = γE0, (A-29) where E0 = m0c2 and E = mc2. 给分吧
E=E0/√(1-1/4)=2E0/√3 W=E-E0=E0(2/√3-1)= 938(2/√3-1) MeV
第二宇宙速度为千米/秒。 相对质量公式为： M=Mo/√(1-v^2/c^2) Mo是物体静止时的质量，M是物体运动时的质量，v是物体速度，c是光速。由此可知速度越大，物体质量越大，当物体以光速运动，物体的质量为正无穷。 你把代入公式，得出运动时的质量，减去原来的质量即可。 记得把100t化为千克，1t=1000千克。 敲得真辛苦啊！希望你看得懂！
相对论是这样一个现实，每个老师都认为自己正确理解了相对论，但有些老师认为相对论是完全错误的；有些老师认为相对论是有问题的，需要修正；有些老师虽然认为相对论正确，但同一道问题，也会给出不同答案。 所以要练习，找你老师要，他给你打分，判断你的对错。
物理学和应用物理学两个专业都要学习，只是不是专门学，而是作为一科的一部分。当然一般大学里面对一些专业将其作为选修课来开的，一些非物理专业的学生也可以通过选修来“粗糙”的学习，其实物理专业学的也很浅。 劝你不要报物理专业，很没有前途的，除非你能考上硕士研究生，或者到更高的层次经行学习。
百度文库的干活
其实相对论非常的容易理解，例如狭义相对论中的光速不变性原理相对速度公式，就是通过迈克尔逊—莫雷实验的几何关系得到的，而相对论的洛仑兹座标变换公式可以通过上式进行微分变换得到。剩下的长度，时间，质量都是可以跳过洛伦兹变换得到，我这里有狭义相对论的课件，如果需要的话就告诉我
三个考点 1、时间关系式 2、长度关系式 3、质速公式、质能公式和相对论动能（当然你把它拆成三个考点也行）
传统上，在爱因斯坦刚刚提出相对论的初期，人们以所讨论的问题是否涉及非惯性参考系来作为狭义与广义相对论分类的标志。随着相对论理论的发展，这种分类方法越来越显出其缺点——参考系是跟观察者有关的，以这样一个相对的物理对象来划分物理理论，被认为不能反映问题的本质。目前一般认为，狭义与广义相对论的区别在于所讨论的问题是否涉及引力（弯曲时空），即狭义相对论只涉及那些没有引力作用或者引力作用可以忽略的问题，而广义相对论则是讨论有引力作用时的物理学。用相对论的语言来说，就是狭义相对论的背景时空是平直的，即四维平凡流型配以闵氏度规，其曲率张量为零，又称闵氏时空；而广义相对论的背景时空则是弯曲的，其曲率张量不为零。爱因斯坦在他1905年的论文《论动体的电动力学》中介绍了其狭义相对论。狭义相对论建立在如下的两个基本公设上：狭义相对性原理（狭义协变性原理）：一切的惯性参考系都是平权的，即物理规律的形式在任何的惯性参考系中是相同的。这意味着物理规律对于一位静止在实验室里的观察者和一个相对于实验室高速匀速运动着的电子是相同的。光速不变原理：真空中的光速在任何参考系下是恒定不变的，这用几何语言可以表述为光子在时空中的世界线总是类光的。也正是由于光子有这样的实验性质，在国际单位制中使用了“光在真空中1/299,792,458秒内所走过的距离”来定义长度单位“米”（米）。光速不变原理是宇宙时空对称性的体现，而中微子的超光速现象可能只是时空对称性的对称破缺而决不能推翻相对论（已证实该实验有误）。在狭义相对论提出以前，人们认为时间和空间是各自独立的绝对的存在，自伽利略时代以来这种绝对时空的观念就开始建立，牛顿创立的牛顿经典力学和经典运动学就是在绝对时空观的基础上创立。而爱因斯坦的相对论在牛顿经典力学、麦克斯韦经典电磁学等的基础上首次提出了“四维时空”的概念，它认为时间和空间各自都不是绝对的，而绝对的是一个它们的整体——时空，在时空中运动的观者可以建立“自己的”参照系，可以定义“自己的”时间和空间（即对四维时空做“3+1分解”），而不同的观者所定义的时间和空间可以是不同的。具体的来说，在闵氏时空中:如果一个惯性观者（G）相对于另一个惯性观者（G'）在做匀速运动，则他们所定义的时间（t与t'）和空间（{x,y,z}与{x',y',z'}）之间满足洛伦兹变换。而在这一变换关系下就可以推导出“尺缩”、“钟慢”等效应，具体见狭义相对论条目。因为爱因斯坦之前的科学家们并没有高速运动的观测和体验，所以绝对时空观在古代科技水平下无疑是真理，而爱因斯坦的狭义相对论更新了人们的世界观，为广义相对论的诞生奠定了坚实的基础。在爱因斯坦以前，人们广泛的关注于麦克斯韦方程组在伽利略变换下不协变的问题，也有人（如庞加莱和洛伦兹）注意到爱因斯坦提出狭义相对论所基于的实验（如迈克尔孙-莫雷干涉仪实验等），也有人推导出过与爱因斯坦类似的数学表达式（如洛伦兹变换），但只有爱因斯坦将这些因素与经典物理的时空观结合起来提出了狭义相对论，并极大的改变了我们的时空观。在这一点上，狭义相对论是革命性的。希望我能帮助你解疑释惑。
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理论物理方面的期刊中国物理快报理论物理通讯物理学报等等。还有一些有理论物理传统的大学的学报，比如北京大学、清华大学、北京师范大学、中国科技大学等等
相对论以势不可挡的姿态揭开了这个荒诞世界的外衣，再次让人类意识到自身的无知和渺小。 谈这个问题前，先说说量子力学和相对论的区别： 第一，量子力学是一大堆科学家头脑风暴的产物，相对论则是爱因斯坦一个人拿下的。 第二，量子力学是积小流成江海，从普朗克 开始一点一滴累积起来的，相对论，则是横空出世，一蹴而就。 第三，量子力学无论多么荒诞，至少都是从实验现象开始的，为了解释实验结果拼凑出各种理论公式，相对论则是由爱因斯坦凭空捏造，之后再根据理论去寻找实验现象。 第四，量子力学收割了成堆的诺贝尔奖，相对论自始至终都没有获奖。 第五，量子力学早已广泛应用，这点很多人可能不知道，以为量子力学只是物理学家的 游戏 ，其实现代 科技 取得如此辉煌的成就，多半都是量子力学的功劳，而相对论呢，除了用于计算校准，完全没有提供任何生产技术。 第六，量子力学应用于微观，电子、质子等等，相对论应用于宏观，恒星、时间、空间这些。 第七，量子力学描述的世界是一段一段的、量子化的，相对论描述的世界则是连续的。 你说说，这种严丝合缝的巧合是不是有点过分了，让人不免怀疑，这是不是上天在捉弄人类。相对论和量子力学就好像商量好一般，如此矛盾，却又都如此惊世骇俗，真是折磨了一代又一代的物理人！ 物理学家天生有「大一统思想」，最好把宇宙间所有规律归纳成一个公式。为了撮合这两个理论，人类付出了无比艰辛的努力，这段可歌可泣的故事，咱们留着以后慢慢说。 其实在经典物理学时代，也是个大统一的故事，经典物理经历了开枝散叶的「牛顿时代后，又逐渐归拢走向统一。 「大统一」路上的巅峰之作，非「麦克斯韦方程组」莫厉，至少排名人类最伟大公式前三甲！ 这事说起来很简单，原本「电」和「磁」是两路人，但自从法拉第Q发现电磁感应后，大家都知道电和磁早就有一腿了，却苦于没有牵线搭桥的媒婆。正当大家干着急时，麦克斯韦大笔一挥，从此电、磁成了一家人。 麦克斯韦方程组以无比优美的形式，完整阐述了电和磁的相互转化规律，堪称物理学难得见的白富美！既然是白富美，就免不了招蜂引蝶，其中就有我们今天的主角，爱因斯坦。 爱因斯坦一直对「光」情有独钟，光是一种电磁波，电磁波的事情归麦克斯韦管，于是爱因斯坦就很痴迷地看着这组方程。这情景，神似杨过悟出黯然销魂掌，爱因斯坦看着看着，豁然顿悟，提出了一个销魂的假设：光速不变原理。 光速不变原理是什么意思呢？举个例子：你站在路边不动，我骑车速度10，妹子开车速度50，那么妹子对你来说速度是50，对我来说速度是 40。 这个是我们正常的理解，对吧？ 同样的场景，把妹子换成「一束光」，那么应该是：光对你来说速度是三十万，对我来说是 29万9990，对吧？爱因斯坦说，你们太不了解「光」了，无论你们的速度是多少，她的速度永远都是三十万。 极端一点，你的速度是0，而我的速度是 29万9999，同一束「光」经过我俩，这束光对你来说速度是300000，对我来说也是300000！ 那这到底是一束光还是两束光啊？当然是一束光，只不过，这束光在不同的人看来，永远都是一样的速度。相对论的起点就是来自这么一个无比荒诞的假设：光速不变原理！ 既然光速绝对不变，那应该叫做 「绝对论」，干嘛叫「相对论」呢？ 相对论这个概念是与「绝对时空观」相对应的，学术点说，一切物理定律在所有惯性参照系中具有相同的数学形式，学名「相对性原理」，这是相对论的第二个假设，我知道你看不懂这句话的意思，别着急。 这个话题又有点哲学的味道了。 回到刚才的场景，我骑车的速度是 10，而你站在路边不动，假设整个系统或者说全宇宙只剩下你我，那么到底是谁在动？ 在你看来是我在动，在我看来是你在动，为了搞清楚谁在动，就把这事说成：我相对于你的速度是 10。这是高中物理的内容，今天的人不难理解，不过在当时「以太」学说的背景下就不一样了。 什么是「以太」？ 又是亚里士多德这位老同学提出的概念：空间是以太组成的，只是我们看不见而已，静止和运动都是相对空间而言，也就是说「我相对于空间的速度是10」，而不是「我相对于你的速度是 10」。这种观点，再算上亘古不变的一维时间，称之为牛顿时代的「绝对时空观」 这在当时是很主流的一个假说，著名的科学家迈克尔逊，诺贝尔物理学奖得主，绝对的大牛人，他就一直在找以太，结果找了8年，亲手把以太理论给掐死了。 回到相对论 「光速不变原理」 「相对性原理」，好吧，那然后呢？凭这两个就能颠覆世界了？没错，有这两样东西就够了，大家注意，老司机爱因斯坦开始飚车了！ 假设老司机把车速飙到光速的 50%，然后，车厢天花板发出一束光，垂直照到地板上。对车厢内的人来说，车厢是没有速度的，相当于在一个静止的车厢里，从上往下照一束光，那么结果很简单，这光就是直线照到地上而已。所以这束光走过的路程就是车厢的高度，花费的时间：车厢高度/光速。 但对车厢外的人来说，事情就有点麻烦了，光束是在移动的车厢里从上往下照的，这个过程中车厢一直在移动，所以光走的路径是一条斜线。 就好像从车厢顶部打一颗子弹到地上，在车厢内的人看起来，子弹是直线下落的，但在车厢外的人看来，子弹其实是斜着落地的，斜着跑当然比直线跑的路程更远。 这在经典物理学里面是没啥问题的。因为子弹的速度还得加上车厢移动的速度，所以子弹的实际速度是增加了，即便路程增加了，最后算下来时间是一样的。 但是，爱因斯坦说了，光速是不变的，无论你车厢移动速度是多少，光速始终还是那个光速，于是，事情就大条了，因为路程变多了，而光速不变，这样算下来时间也就得变多了！ 同样一件事，车厢内的时间比车厢外的时间多，这说法不好交代吧。 爱因斯坦说，这有啥，光速是不变的，只能委屈时间了，没错，车厢内的时间膨肚了！ 时间这东西看不见摸不着，爱因斯坦怎么说都行。咱们换个例子。 老司机飚车的过程中，在车厢的中间位置，闪一下光，相当于点亮一个电灯泡，对车厢内的人来说，车厢是静止的，那么光线应该是同时照亮前壁和后壁。但对车厢外的人来说，车在前进，而光速不变，所以光应该先照亮后壁，然后再照亮前壁。这就不是时间膨胀不膨胀的问题了。 如果前后壁分别有个接收器，那么这两个接收器到底是同时接收到信号，还是一前一后接受到信号。 爱因斯坦说，你们压根不知道啥叫「同时」，如何判断在两个地方发生的两个事件是否同时？当这两个事件发生的瞬间各自发出一个闪光信号，如果光同时到达这两个地方的中间位置，那么就认为这两个事情是同时发生的，不然就是不同时的。所以车厢内的人看是同时的，车厢外的人看是不同时的，「同时」也是相对的。 各位看明白没？这「光」真是集爱因斯坦万千宠爱于一身，连时间都要按照光的脚步走。 再举个例子，假设太阳突然消失了，8分钟后，地球就会知道，那地球人有没有可能在太阳消失的一瞬间就知道？爱因斯坦说，完全不可能，太阳消失后，地球依然可以感受到阳光，感受到太阳的引力，无论用什么方法都无法在8分钟内得知太阳消失了。 就算你在太阳上找个人给你打电话，无线电信号也得经过8分钟才能飞到地球。那么问题来了，对于地球人而言，太阳到底是在8分钟前消失的，还是现在消失的？ 好吧，我承认已经有点糊涂了，索性再把问题搅乱些。车厢内的人怎么测量车厢长度呢？ 这个很简单，拿个刻度尺直接量就行了。但是对车厢外的人来说就比较麻烦了，因为车厢是在运动的。但是你拿的刻度尺是静止的。 你必须在同一时间记下车头和车尾的刻度尺读数。如果按照爱因斯坦定义的那个同时，那么你量下来就会发现，运动的车厢比静止的车厢要短，这个结论会不会有点扯？ 爱因斯坦说，在「光」面前，时间都能委屈，长度算什么！物体沿着运动方向的长度会收缩，这叫「长度收缩效应」，简称「尺缩效应」，得了，那质量多半也节操难保了。 没错，因为时间和速度相关，速度和动能相关，动能和质量相关，这样推导下来，质量也就不是原来的质量了。爱因斯坦说：质量会随着速度增加而增加，然后结合动量和动能公式，就得到了大名鼎鼎的质能方程：E=MC 的平方。 虽然爱因斯坦把时间、长度、质量都搅得一塌糊涂，但本质上，无非就是运动参照系和静止参照系之间的公式转化而已。数学好的同学开始得瑟了，时间膨胀、长度缩短、质量增加，都可以按照「洛伦兹变换」推导： 去看看这些公式，你就明白为什么爱因斯坦不喜欢超光速了，按照上面的公式，一旦物体到达了光速，时间变得无穷慢、长度变得无穷小、质量变得无穷大，这种扯蛋程度终于连爱因斯坦自己都不能接受了。 大家注意到没有，刚刚说的那些假设都是在匀速和静止的前提下讨论的，这种场景只适用于理想情况，应用场景比较狭隘，所以叫「狭义相对论」。 实际情况，往往还需要在系统中加上引力或者加速度什么的，应用场景更加广泛，顾名思义，这就是「广义相对论」。 广义相对论不仅内容奇葩，而且数学无比复杂，爱因斯坦不得不求助数学家格罗斯曼，共同完成论文《广义相对论纲要和引力论》。这篇伟大的论文，除了数学系和物理系的同学，其他同学还是别看了，以免辣眼睛！ 英国科学家爱丁顿是忠实的爱因斯坦粉丝，也是第一个向英语世界介绍广义相对论的人。 有一天，有人问爱丁顿：「尊敬的教授，听说世界上只有三个人懂得相对论，是这样吗？」爱丁顿路加思索后回答：「您也许说得不错，不过，我在想第三个人是谁呢？」 这个小故事最终演变成了我们现在经常听到的一句流言：世界上只有三个人懂得相对论。这个当然是过于夸张了，不过广义相对论确实比量子力学要麻烦。 玻尔说量子力学第一次学不会，那反过来说，多学几次还是有希望的。至于广义相对论，我们普通人还是趁早放奔治疗吧，只能生搬硬套，能囫囵吞枣就不错了。 下面就是生搬硬套的广义相对论： 老司机狠踩油门，车子加速前进，注意是正在加速中。一束光从车顶照到地板，光速是不变的，而车子速度越来越快，就好像水流往下流，车子在加速，那么水流应该是弯曲的，也就是说，光走过的路程应该是弯曲的。 爱因斯坦说，光速不能变，只能委屈空间了，是空间弯曲了！这也太耍赖了，明明是你自己弯了，非说是空间弯了！ 爱因斯坦接着说，「引力」和「加速度」是等效的，所以引力也会引起空间弯曲。接着展开一下想象，如果引力足够大，空间足够弯曲，像折纸一样，把远端的两个点，弯曲重叠在一起会发生什么？ 没错，虫洞的概念有了！开个虫洞撕裂空间，就可以从这个点直接到另一个点，梦幻般的空间跳跃就是这么来的！ 目前为止，你还可以认为这一切都是胡搅蛮缠，大骂爱因斯坦是哗众取宠的神棍！ 此时的相对论，就像是埋设在物理学大厦里的炸药，就差一个导火线。然而，很快人们就找到了无数导火线，引爆了这座数百年的经典大厦。 1911 年爱因斯坦发表《引力对光传播的影响》，由于太阳的引力和质量会使周边空间产生弯曲，使得光线经过太阳附近时也会弯曲，这一现象可在日全食进行观测。 忠实粉丝爱丁顿忽悠英国政府资助了这次荒唐的测试，最终，观测数据显示恒星位置确实发生了偏移，符合相对论的计算结果，爱丁顿感慨道：这个小小的移动，改变了世界。 于是，爱因斯坦一夜爆红，卓别林有句俏皮话，恰如其分的概括了当时的场景：「人们为我欢呼，是因为他们懂我的艺术，人们为爱因斯坦欢呼，是因为没人懂他的理论。 困扰了天文学多年的水星近日点进动问题也得到了圆满解释。水星运行到近日点时有些多余的进动（我们普通人可以理解为，水星靠近太阳时，会有一些莫名其妙的抖动），多余进动值为每百年 43 角秒，当时没人能解释。 爱因斯坦计算了太阳对空间的弯曲曲率正是每百年43 角秒，完全吻合，也就是说这多余的进动是空间弯曲造成的。后来测到的金星数据也相符相对论。 为了验证引力和速度对时间的影响，不断有科学家把原子钟送到外太空，由引力产生的时间偏差也完全符合相对论的计算。 所有的实验都证明相对论是靠谱的，绝对不是一个疯子幻想的产物。 相对论以势不可挡的姿态揭开了这个荒诞世界的外衣，再次让人类意识到自身的无知和渺小。 我得再次膜拜一下爱因斯坦！要知道，当时的人们已经沉浸在量子力学带来的巨大震撼中：东西都是一段一段的、位置也是随机的，而相对论的空间描述是连续的、是可精确计算的、是与量子力学完全矛盾的，这简直是逆天下大势！ 任谁也没想到，上天竟会同时送给人类两件截然不同的礼物！更难能可贵的是，爱因斯坦既是量子力学的奠基人之一，也是相对论的开创者，这一手「左右互搏」的功夫，不敢说「后无来者」，至少是「前无古人」了。 因此爱因斯坦在物理学史上的座次仅次于开天辟地的牛顿，排行第二。 不过，相对论的应用少之又少，仅仅只是用来校准各种观察数据或实验设备，比如 GPS 精度校准，高能粒子质量和寿命的变化，或是预言一下引力波的存在，等等。 回头再看这个烂摊子，爱因斯坦飙完车，就拍拍屁股走人了，但对于这个理论的起点：光速不变原理，已经弄疯了无数的物理学家。 相对论和量子力学把 科技 树主干硬生生掰成了两个方向，但物理学家固执地认为事物的本源最终都是相通的，这一百年来，所有人梦寐以求的就是统一这两大理论，但无一不是折戟沉沙！ 尽管前路漫漫，可大家仍乐此不疲地奔波在大统一的路上，最近几年非常热门的「超弦理论」和大型对撞机，就是人类对大统一事业的再一次冲锋。
论文背景不给无法给出准确的材料，以下是相对论的基本概念，精选一些，希望对你有用。【基本概念】相对论（Principle of relativity relativism[5relEtivizEm] relativity[7relE5tiviti] theory of relativity）相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。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论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯系参照系）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。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论最著名的推论是质能公式，它可以用来计算核反应过程中所释放的能量，并导致了原子弹的诞生。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，也相继被天文观测所证实。【提出过程】除了量子理论以外，1905年刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为《论动体的电动力学》的文章引发了二十世纪物理学的另一场革命。文章研究的是物体的运动对光学现象的影响，这是当时经典物理学面对的另一个难题。爱因斯坦提出了两条基本原理作为讨论运动物体光学现象的基础。第一个叫做相对性原理。它是说：如果坐标系K'相对于坐标系K作匀速运动而没有转动，则相对于这两个坐标系所做的任何物理实验，都不可能区分哪个是坐标系K，哪个是坐标系K′。第二个原理叫光速不变原理，它是说光（在真空中）的速度c是恒定的，它不依赖于发光物体的运动速度。从表面上看，光速不变似乎与相对性原理冲突。因为按照经典力学速度的合成法则，对于K′和K这两个做相对匀速运动的坐标系，光速应该不一样。爱因斯坦认为，要承认这两个原理没有抵触，就必须重新分析时间与空间的物理概念。爱因斯坦发现，如果承认光速不变原理与相对性原理是相容的，那么这两条假设都必须摒弃。这时，对一个钟是同时发生的事件，对另一个钟不一定是同时的，同时性有了相对性。在两个有相对运动的坐标系中，测量两个特定点之间的距离得到的数值不再相等。距离也有了相对性。如果设K坐标系中一个事件可以用三个空间坐标x、 y、z和一个时间坐标t来确定，而K′坐标系中同一个事件由x′、y′、z′和t′来确定，则爱因斯坦发现，x′、y′、z′和t′可以通过一组方程由 x、y、z和t求出来。两个坐标系的相对运动速度和光速c是方程的唯一参数。这个方程最早是由洛仑兹得到的，所以称为洛仑兹变换。利用洛仑兹变换很容易证明，钟会因为运动而变慢，尺在运动时要比静止时短，速度的相加满足一个新的法则。相对性原理也被表达为一个明确的数学条件，即在洛仑兹变换下，带撇的空时变量x'、y'、z'、t'将代替空时变量x、y、z、t，而任何自然定律的表达式仍取与原来完全相同的形式。人们称之为普遍的自然定律对于洛仑兹变换是协变的。这一点在我们探索普遍的自然定律方面具有非常重要的作用。此外，在经典物理学中，时间是绝对的。它一直充当着不同于三个空间坐标的独立角色。爱因斯坦的相对论把时间与空间联系起来了。认为物理的现实世界是各个事件组成的，每个事件由四个数来描述。这四个数就是它的时空坐标t和x、y、z，它们构成一个四维的连续空间，通常称为闵可夫斯基四维空间。在相对论中，用四维方式来考察物理的现实世界是很自然的。狭义相对论导致的另一个重要的结果是关于质量和能量的关系。在爱因斯坦以前，物理学家一直认为质量和能量是截然不同的，它们是分别守恒的量。爱因斯坦发现，在相对论中质量与能量密不可分，两个守恒定律结合为一个定律。他给出了一个著名的质量-能量公式：E＝mc^2，其中c为光速。于是质量可以看作是它的能量的量度。计算表明，微小的质量蕴涵着巨大的能量。这个奇妙的公式为人类获取巨大的能量，制造原子弹和氢弹以及利用原子能发电等奠定了理论基础。对爱因斯坦引入的这些全新的概念，大部分物理学家，其中包括相对论变换关系的奠基人洛仑兹，都觉得难以接受。旧的思想方法的障碍，使这一新的物理理论直到一代人之后才为广大物理学家所熟悉，就连瑞典皇家科学院，1922年把诺贝尔奖金授予爱因斯坦时，也只是说“由于他对理论物理学的贡献，更由于他发现了光电效应的定律。”对于相对论只字未提。爱因斯坦于1915年进一步建立起了广义相对论。狭义相对性原理还仅限于两个相对做匀速运动的坐标系，而在广义相对论性原理中匀速运动这个限制被取消了。他引入了一个等效原理，认为我们不可能区分引力效应和非匀速运动，即非匀速运动和引力是等效的。他进而分析了光线在靠近一个行星附近穿过时会受到引力而弯折的现象，认为引力的概念本身完全不必要。可以认为行星的质量使它附近的空间变成弯曲，光线走的是最短程线。基于这些讨论，爱因斯坦导出了一组方程，它们可以确定由物质的存在而产生的弯曲空间几何。利用这个方程，爱因斯坦计算了水星近日点的位移量，与实验观测值完全一致，解决了一个长期解释不了的困难问题，这使爱因斯坦激动不已。他在写给埃伦菲斯特的信中这样写道：“……方程给出了近日点的正确数值，你可以想象我有多高兴！有好几天，我高兴得不知怎样才好。”1915年11月25日，爱因斯坦把题为“万有引力方程”的论文提交给了柏林的普鲁士科学院，完整地论述了广义相对论。在这篇文章中他不仅解释了天文观测中发现的水星轨道近日点移动之谜，而且还预言：星光经过太阳会发生偏折，偏折角度相当于牛顿理论所预言的数值的两倍。第一次世界大战延误了对这个数值的测定。1919年5月25日的日全食给人们提供了大战后的第一次观测机会。英国人爱丁顿奔赴非洲西海岸的普林西比岛，进行了这一观测。11月6日，汤姆逊在英国皇家学会和皇家天文学会联席会议上郑重宣布：得到证实的是爱因斯坦而不是牛顿所预言的结果。他称赞道“这是人类思想史上最伟大的成就之一。爱因斯坦发现的不是一个小岛，而是整整一个科学思想的新大陆。”泰晤士报以“科学上的革命”为题对这一重大新闻做了报道。消息传遍全世界，爱因斯坦成了举世瞩目的名人。广义相对论也被提高到神话般受人敬仰的宝座。从那时以来，人们对广义相对论的实验检验表现出越来越浓厚的兴趣。但由于太阳系内部引力场非常弱，引力效应本身就非常小，广义相对论的理论结果与牛顿引力理论的偏离很小，观测非常困难。七十年代以来，由于射电天文学的进展，观测的距离远远突破了太阳系，观测的精度随之大大提高。特别是1974年9月由麻省理工学院的泰勒和他的学生赫尔斯，用305米口径的大型射电望远镜进行观测时，发现了脉冲双星，它是一个中子星和它的伴星在引力作用下相互绕行，周期只有天，它的表面的引力比太阳表面强十万倍，是地球上甚至太阳系内不可能获得的检验引力理论的实验室。经过长达十余年的观测，他们得到了与广义相对论的预言符合得非常好的结果。由于这一重大贡献，泰勒和赫尔斯获得了1993年诺贝尔物理奖。[编辑本段]【狭义理论】·狭义相对论的概念马赫和休谟的哲学对爱因斯坦影响很大。马赫认为时间和空间的量度与物质运动有关。时空的观念是通过经验形成的。绝对时空无论依据什么经验也不能把握。休谟更具体的说：空间和广延不是别的，而是按一定次序分布的可见的对象充满空间。而时间总是又能够变化的对象的可觉察的变化而发现的。1905年爱因斯坦指出，迈克尔逊和莫雷实验实际上说明关于“以太”的整个概念是多余的，光速是不变的。而牛顿的绝对时空观念是错误的。不存在绝对静止的参照物，时间测量也是随参照系不同而不同的。他用光速不变和相对性原理提出了洛仑兹变换。创立了狭义相对论。狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论，因此要弄清相对论的内容，要先对相对论的时空观有个大体了解。在数学上有各种多维空间，但目前为止，我们认识的物理世界只是四维，即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思，只有数学意义，在此不做讨论。四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。我在一个帖子上说过一个例子，一把尺子在三维空间里（不含时间）转动，其长度不变，但旋转它时，它的各坐标值均发生了变化，且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标，它与空间坐标是有联系的，也就是说时空是统一的，不可分割的整体，它们是一种“此消彼长”的关系。四维时空不仅限于此，由质能关系知，质量和能量实际是一回事，质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，比如速度越大，质量越大。在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里，动量和能量实现了统一，称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度，四维加速度，四维力，电磁场方程组的四维形式等。值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完美，完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。至少由它的完美性，我们不能对它妄加怀疑。相对论中，时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空，能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。在今后论及广义相对论时我们还会看到，时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。·狭义论原理物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，由于物质是在相互联系，相互作用中运动的，因此，必须在物质的相互关系中描述运动，而不可能孤立的描述运动。也就是说，运动必须有一个参考物，这个参考物就是参考系。伽利略曾经指出，运动的船与静止的船上的运动不可区分，也就是说，当你在封闭的船舱里，与外界完全隔绝，那么即使你拥有最发达的头脑，最先进的仪器，也无从感知你的船是匀速运动，还是静止。更无从感知速度的大小，因为没有参考。比如，我们不知道我们整个宇宙的整体运动状态，因为宇宙是封闭的。爱因斯坦将其引用，作为狭义相对论的第一个基本原理：狭义相对性原理。其内容是：惯性系之间完全等价，不可区分。著名的麦克尔逊·莫雷实验彻底否定了光的以太学说，得出了光与参考系无关的结论。也就是说，无论你站在地上，还是站在飞奔的火车上，测得的光速都是一样的。这就是狭义相对论的第二个基本原理：光速不变原理。由这两条基本原理可以直接推导出相对论的坐标变换式，速度变换式等所有的狭义相对论内容。比如速度变幻，与传统的法则相矛盾，但实践证明是正确的，比如一辆火车速度是10m/s，一个人在车上相对车的速度也是10m/s，地面上的人看到车上的人的速度不是20m/s，而是(20-10^(-15))m/s左右。在通常情况下，这种相对论效应完全可以忽略，但在接近光速时，这种效应明显增大，比如，火车速度是倍光速，人的速度也是倍光速，那么地面观测者的结论不是倍光速，而是倍光速。车上的人看到后面的射来的光也没有变慢，对他来说也是光速。因此，从这个意义上说，光速是不可超越的，因为无论在那个参考系，光速都是不变的。速度变换已经被粒子物理学的无数实验证明，是无可挑剔的。正因为光的这一独特性质，因此被选为四维时空的唯一标尺。·狭义论效应根据狭义相对性原理，惯性系是完全等价的，因此，在同一个惯性系中，存在统一的时间，称为同时性，而相对论证明，在不同的惯性系中，却没有统一的同时性，也就是两个事件(时空点)在一个惯性系内同时，在另一个惯性系内就可能不同时，这就是同时的相对性，在惯性系中，同一物理过程的时间进程是完全相同的，如果用同一物理过程来度量时间，就可在整个惯性系中得到统一的时间。在今后的广义相对论中可以知道，非惯性系中，时空是不均匀的，也就是说，在同一非惯性系中，没有统一的时间，因此不能建立统一的同时性。相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系，发现运动的惯性系时间进度慢，这就是所谓的钟慢效应。可以通俗的理解为，运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。尺子的长度就是在一惯性系中"同时"得到的两个端点的坐标值的差。由于"同时"的相对性，不同惯性系中测量的长度也不同。相对论证明，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。由以上陈述可知，钟慢和尺缩的原理就是时间进度有相对性。也就是说，时间进度与参考系有关。这就从根本上否定了牛顿的绝对时空观，相对论认为，绝对时间是不存在的，然而时间仍是个客观量。比如在下期将讨论的双生子理想实验中，哥哥乘飞船回来后是15岁，弟弟可能已经是45岁了，说明时间是相对的，但哥哥的确是活了15年，弟弟也的确认为自己活了45年，这是与参考系无关的，时间又是"绝对的"。这说明，不论物体运动状态如何，它本身所经历的时间是一个客观量，是绝对的，这称为固有时。也就是说，无论你以什么形式运动，你都认为你喝咖啡的速度很正常，你的生活规律都没有被打乱，但别人可能看到你喝咖啡用了100年，而从放下杯子到寿终正寝只用了一秒钟。爱因斯坦只用了几个星期就建立起了狭义相对论，然而为解决这两个困难，建立起广义相对论却用了整整十年时间。为解决第一个问题，爱因斯坦干脆取消了惯性系在理论中的特殊地位，把相对性原理推广到非惯性系。因此第一个问题转化为非惯性系的时空结构问题。在非惯性系中遇到的第一只拦路虎就是惯性力。在深入研究了惯性力后，提出了著名的等性原理，发现参考系问题有可能和引力问题一并解决。几经曲折，爱因斯坦终于建立了完整的广义相对论。广义相对论让所有物理学家大吃一惊，引力远比想象中的复杂的多。至今为止爱因斯坦的场方程也只得到了为数不多的几个确定解。它那优美的数学形式至今令物理学家们叹为观止。就在广义相对论取得巨大成就的同时，由哥本哈根学派创立并发展的量子力学也取得了重大突破。然而物理学家们很快发现，两大理论并不相容，至少有一个需要修改。于是引发了那场著名的论战：爱因斯坦VS哥本哈根学派。直到现在争论还没有停止，只是越来越多的物理学家更倾向量子理论。爱因斯坦为解决这一问题耗费了后半生三十年光阴却一无所获。不过他的工作为物理学家们指明了方向：建立包含四种作用力的超统一理论。目前学术界公认的最有希望的候选者是超弦理论与超膜理论。[编辑本段]【佯谬问题】·时钟双生子佯谬相对论诞生后，曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题---双生子佯谬。一对双生子A和B，A在地球上，B乘火箭去做星际旅行，经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言，二人经历的时间不同，重逢时B将比A年轻。许多人有疑问，认为A看B在运动，B看A也在运动，为什么不能是A比B年轻呢?由于地球可近似为惯性系，B要经历加速与减速过程，是变加速运动参考系，真正讨论起来非常复杂，因此这个爱因斯坦早已讨论清楚的问题被许多人误认为相对论是自相矛盾的理论。如果用时空图和世界线的概念讨论此问题就简便多了，只是要用到许多数学知识和公式。在此只是用语言来描述一种最简单的情形。不过只用语言无法更详细说明细节，有兴趣的请参考一些相对论书籍。我们的结论是，无论在那个参考系中，B都比A年轻。为使问题简化，只讨论这种情形，火箭经过极短时间加速到亚光速，飞行一段时间后，用极短时间掉头，又飞行一段时间，用极短时间减速与地球相遇。这样处理的目的是略去加速和减速造成的影响。在地球参考系中很好讨论，火箭始终是动钟，重逢时B比A年轻。在火箭参考系内，地球在匀速过程中是动钟，时间进程比火箭内慢，但最关键的地方是火箭掉头的过程。在掉头过程中，地球由火箭后方很远的地方经过极短的时间划过半个圆周，到达火箭的前方很远的地方。这是一个"超光速"过程。只是这种超光速与相对论并不矛盾，这种"超光速"并不能传递任何信息，不是真正意义上的超光速。如果没有这个掉头过程，火箭与地球就不能相遇，由于不同的参考系没有统一的时间，因此无法比较他们的年龄，只有在他们相遇时才可以比较。火箭掉头后，B不能直接接受A的信息，因为信息传递需要时间。B看到的实际过程是在掉头过程中，地球的时间进度猛地加快了。在B看来，A先是比B年轻，接着在掉头时迅速衰老，返航时，A又比自己衰老的慢了。重逢时，自己仍比A年轻。也就是说，相对论不存在逻辑上的矛盾。[编辑本段]【广义理论】·广义相对论的概念相对论问世，人们看到的结论就是：四维弯曲时空，有限无边宇宙，引力波，引力透镜，大爆炸宇宙学说，以及二十一世纪的主旋律--黑洞等等。这一切来的都太突然，让人们觉得相对论神秘莫测，因此在相对论问世头几年，一些人扬言"全世界只有十二个人懂相对论"。甚至有人说"全世界只有两个半人懂相对论"。更有甚者将相对论与"通灵术"，"招魂术"之类相提并论。其实相对论并不神秘，它是最脚踏实地的理论，是经历了千百次实践检验的真理，更不是高不可攀的。相对论应用的几何学并不是普通的欧几里得几何，而是黎曼几何。相信很多人都知道非欧几何，它分为罗氏几何与黎氏几何两种。黎曼从更高的角度统一了三种几何，称为黎曼几何。在非欧几何里，有很多奇怪的结论。三角形内角和不是180度，圆周率也不是等等。因此在刚出台时，倍受嘲讽，被认为是最无用的理论。直到在球面几何中发现了它的应用才受到重视。空间如果不存在物质，时空是平直的，用欧氏几何就足够了。比如在狭义相对论中应用的，就是四维伪欧几里得空间。加一个伪字是因为时间坐标前面还有个虚数单位i。当空间存在物质时，物质与时空相互作用，使时空发生了弯曲，这是就要用非欧几何。相对论预言了引力波的存在，发现了引力场与引力波都是以光速传播的，否定了万有引力定律的超距作用。当光线由恒星发出，遇到大质量天体，光线会重新汇聚，也就是说，我们可以观测到被天体挡住的恒星。一般情况下，看到的是个环，被称为爱因斯坦环。爱因斯坦将场方程应用到宇宙时，发现宇宙不是稳定的，它要么膨胀要么收缩。当时宇宙学认为，宇宙是无限的，静止的，恒星也是无限的。于是他不惜修改场方程，加入了一个宇宙项，得到一个稳定解，提出有限无边宇宙模型。不久哈勃发现著名的哈勃定律，提出了宇宙膨胀学说。爱因斯坦为此后悔不已，放弃了宇宙项，称这是他一生最大的错误。在以后的研究中，物理学家们惊奇的发现，宇宙何止是在膨胀，简直是在爆炸。极早期的宇宙分布在极小的尺度内，宇宙学家们需要研究粒子物理的内容来提出更全面的宇宙演化模型，而粒子物理学家需要宇宙学家们的观测结果和理论来丰富和发展粒子物理。这样，物理学中研究最大和最小的两个目前最活跃的分支：粒子物理学和宇宙学竟这样相互结合起来。就像高中物理序言中说的那样，如同一头怪蟒咬住了自己的尾巴。值得一提的是，虽然爱因斯坦的静态宇宙被抛弃了，但它的有限无边宇宙模型却是宇宙未来三种可能的命运之一，而且是最有希望的。近年来宇宙项又被重新重视起来了。黑洞问题将在今后的文章中讨论。黑洞与大爆炸虽然是相对论的预言，它们的内容却已经超出了相对论的限制，与量子力学，热力学结合的相当紧密。今后的理论有希望在这里找到突破口。·广义论公式根据广义相对论中“宇宙中一切物质的运动都可以用曲率来描述，引力场实际上就是一个弯曲的时空 ”的思想，爱因斯坦给出了著名的引力场方程（Einstein's field equation）： 其中 G 为牛顿万有引力常数，这被称为爱因斯坦引力场方程，也叫爱因斯坦场方程。该方程是一个以时空为自变量、以度规为因变量的带有椭圆型约束的二阶双曲型偏微分方程。它以复杂而美妙著称，但并不完美，计算时只能得到近似解。最终人们得到了真正球面对称的准确解——史瓦兹解。 加入宇宙学常数后的场方程为： ·广义论原理由于惯性系无法定义，爱因斯坦将相对性原理推广到非惯性系，提出了广义相对论的第一个原理：广义相对性原理。其内容是，所有参考系在描述自然定律时都是等效的。这与狭义相对性原理有很大区别。在不同参考系中，一切物理定律完全等价，没有任何描述上的区别。但在一切参考系中，这是不可能的，只能说不同参考系可以同样有效的描述自然律。这就需要我们寻找一种更好的描述方法来适应这种要求。通过狭义相对论，很容易证明旋转圆盘的圆周率大于。因此，普通参考系应该用黎曼几何来描述。第二个原理是光速不变原理：光速在任意参考系内都是不变的。它等效于在四维时空中光的时空点是不动的。当时空是平直的，在三维空间中光以光速直线运动，当时空弯曲时，在三维空间中光沿着弯曲的空间运动。可以说引力可使光线偏折，但不可加速光子。第三个原理是最著名的等效原理。质量有两种，惯性质量是用来度量物体惯性大小的，起初由牛顿第二定律定义。引力质量度量物体引力荷的大小，起初由牛顿的万有引力定律定义。它们是互不相干的两个定律。惯性质量不等于电荷，甚至目前为止没有任何关系。那么惯性质量与引力质量(引力荷)在牛顿力学中不应该有任何关系。然而通过当代最精密的试验也无法发现它们之间的区别，惯性质量与引力质量严格成比例(选择适当系数可使它们严格相等)。广义相对论将惯性质量与引力质量完全相等作为等效原理的内容。惯性质量联系着惯性力，引力质量与引力相联系。这样，非惯性系与引力之间也建立了联系。那么在引力场中的任意一点都可以引入一个很小的自由降落参考系。由于惯性质量与引力质量相等，在此参考系内既不受惯性力也不受引力，可以使用狭义相对论的一切理论。初始条件相同时，等质量不等电荷的质点在同一电场中有不同的轨道，但是所有质点在同一引力场中只有唯一的轨道。等效原理使爱因斯坦认识到，引力场很可能不是时空中的外来场，而是一种几何场，是时空本身的一种性质。由于物质的存在，原本平直的时空变成了弯曲的黎曼时空。在广义相对论建立之初，曾有第四条原理，惯性定律：不受力(除去引力，因为引力不是真正的力)的物体做惯性运动。在黎曼时空中，就是沿着测地线运动。测地线是直线的推广，是两点间最短(或最长)的线，是唯一的。比如，球面的测地线是过球心的平面与球面截得的大圆的弧。但广义相对论的场方程建立后，这一定律可由场方程导出，于是惯性定律变成了惯性定理。值得一提的是，伽利略曾认为匀速圆周运动才是惯性运动，匀速直线运动总会闭合为一个圆。这样提出是为了解释行星运动。他自然被牛顿力学批的体无完肤，然而相对论又将它复活了，行星做的的确是惯性运动，只是不是标准的匀速。
关于光的性质，还有很多谜，直到现在也无法用科学解释。光是怎样产生的？在空间如何传播？光怎样从物质出现？光是什么，是物质、振动、还是纯能？颜色是否为光必不可少？对于这许许多多的问题，科学已经作出了部分解释，但归根结底，这些问题尚未解答。不过，20世纪初，在人们了解光、研究光的过程中，带来了物理学的两场革命，这就是相对论和量子论。为建立这两个理论体系，许多科学家都作出了重要贡献，他们都是一些杰出的物理学大师，其中最为突出的是爱因斯坦。 相对论认为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动的最大速度。由于相对论效应，运动物体的长度会变短，运动物体的时间膨胀。但由于日常生活中所遇到的问题，运动速度都是很低的（与光速相比），看不出相对论效应。 爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学，指出质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。他并且给出了著名的质能关系式：E=mc2，质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。 狭义相对论和广义相对论建立以来，已经过去了很长时间，它经受住了实践和历史的考验，是人们普遍承认的真理。相对论对于现代物理学的发展和现代人类思相的发展都有巨大的影响。 相对论从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，都是对洛伦兹变换协变的，牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。广义相对论又在广义协变的基础上，通过等效原理，建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系，得到了所有物理规律的广义协变形式，并建立了广义协变的引力理论，而牛顿引力理论只是它的一级近似。这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系数的问题，从逻辑上得到了合理的安排。相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念，给出了科学而系统的时空观和物质观，从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。 狭义相对论给出了物体在高速运动下的运动规律，并提示了质量与能量相当，给出了质能关系式。这两项成果对低速运动的宏观物体并不明显，但在研究微观粒子时却显示了极端的重要性。因为微观粒子的运动速度一般都比较快，有的接近甚至达到光速，所以粒子的物理学离不开相对论。质能关系式不仅为量子理论的建立和发展创造了必要的条件，而且为原子核物理学的发展和应用提供了根据。 广义相对论建立了完善的引力理论，而引力理论主要涉及的是天体。到现在，相对论宇宙学进一步发展，而引力波物理、致密天体物理和黑洞物理这些属于相对论天体物理学的分支学科都有一定的进展，吸引了许多科学家进行研究。 一位法国物理学家曾经这样评价爱因斯坦：“在我们这一时代的物理学家中，爱因斯坦将位于最前列。他现在是、将来也还是人类宇宙中最有光辉的巨星之一”，“按照我的看法，他也许比牛顿更伟大，因为他对于科学的贡献，更加深入地进入了人类思想基本要领的结构中。” 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论的区别是，前者讨论的是惯性参照系，（匀速直线运动的参照系）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。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论提出于1905年，广义相对论提出于1915年（爱因斯坦在1915年末完成广义相对论的创建工作，在1916年初正式发表相关论文）。 换句话说艾萨克牛顿的万有引力定律是只限与绝对空间而无法解释一些不是绝对空间的东西。。如水星的轨道（当时困扰了好几代天文学家的东西）而爱因斯坦的相对论可以。 由于牛顿定律给狭义相对论提出了困难，即任何空间位置的任何物体都要受到力的作用。因此，在整个宇宙中不存在惯性观测者。爱因斯坦为了解决这一问题又提出了广义相对论。 狭义相对论最著名的推论是质能公式，它说明了质量随能量的增加而增加。它也可以用来解释核反应所释放的巨大能量，但它不是导致原子弹的诞生的原因。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，与有些天文观测到的现象符合。（如水星轨道，爱丁顿应爱因斯坦邀请观测到的光经过太阳被扭曲的空间发生分的偏折等） 推论关系 相对论的一个非常重要的推论是质量和能量的关系。爱因斯坦关于光速对于任何人而言都应该显得相同。这意味着，没有东西可以运动得比光还快。当人们用能量对任何物体进行加速时，无论是粒子或者空间飞船，实际上要发生的事，它的质量增加，使得对它进一步加速更加困难。要把一个粒子加速到光速要消耗无限大能量，因而是不可能的。正如爱因斯坦的著名公式E=MC^2所总结的，质量和能量是等效的。 除了量子理论以外，1905年刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为《论动体的电动力学》的文章引发了二十世纪物理学的另一场革命。文章研究的是物体的运动对光学现象的影响，这是当时经典物理学面对的另一个难题。 建立相对论 爱因斯坦于1915年进一步建立起了广义相对论。狭义相对性原理还仅限于两个相对做匀速运动的坐标系，而在广义相对论性原理中匀速运动这个限制被取消了。他引入了一个等效原理，认为我们不可能区分引力效应和非匀速运动，即非匀速运动和引力是等效的。他进而分析了光线在靠近一个行星附近穿过时会受到引力而弯折的现象，认为引力的概念本身完全不必要。可以认为行星的质量使它附近的空间变成弯曲，光线走的是最短程线。基于这些讨论，爱因斯坦导出了一组方程，它们可以确定由物质的存在而产生的弯曲空间几何。利用这个方程，爱因斯坦计算了水星近日点的位移量，与实验观测值完全一致，解决了一个长期解释不了的困难问题，这使爱因斯坦激动不已。他在写给埃伦菲斯特的信中这样写道：“……方程给出了近日点的正确数值，你可以想象我有多高兴！有好几天，我高兴得不知怎样才好。”
第一章 相对论 人类对宇宙的认识在相对论出现后有了很大变化。当19 年，爱因斯坦发表相对论的时候，世人都以为他是个疯子，即使在今天，依然有包括众多物理学家在内的学习相对论的人不能很好的领悟它，相对论真的那么难吗，当你看完下面这篇不到一千字的短文，或许会惊呼“相对论原来这么简单，呵呵，我难道已经胜过那些专家啦。” 废话少说，我们开始吧，在这里我不会讨论相对论任何公式，而主要集中在它使众多人迷失方向的问题上。 让我们来看下面这个例子：在一列奔驰的火车中，此时，你正坐在火车里，你的伙伴拿着一个手电筒，把它对向天花板，打开手电.......一瞬间，光已竖直射到了天花板上，就象图A中展示的那样，是不是。 图A 图B 那好，现在让我们换一个角度，你现在在火车外的平地上，看着你的伙伴在这列奔驰的列车内做这个动作，即将光射向他正上方的天花板，不过这时，你在车外看到的将是如图B这样的景象。因为火车在前进，在光从发出到射中天花板，火车已向前进了一段距离，因此，你在陆地上看到的情况是光斜着射了上去。 有没有问题，仔细想清楚这两个现象，你可别问我怎么没见过这种情况，废话，现实当中火车的速度跟光速哪有的比，但若是火车的速度接近光速，那么光斜射上去就很明显啦。有点糊涂的话可以先把光换做常见的东西，比如向上扔的石子，在火车内外观察，肯定会看到这两种现象吧？前面有关的描述一定要想清楚呀，别含糊。这个例子可是你能否突破自我思维屏障的关键。 好，我们现在用最简单的公式来分析一下，即用路程=时间*速度（S=VT），两种观察下路程肯定是后一种长是吧（见图B）。接下来看看时间和速度，千万不要忘记光以石子有一点不同的是，光速是恒定不变的，不管你的参照物是火车还是地面，真空中的光速都是一样的，那么这意味着什么呢，S=VT，路程变长了，速度不变......天！怎么回事（你大惊失色），时间变啦，不可能。这是同一个事件，仅仅是观察点不同，时间怎么会变，一定那里搞错了，好吧，你就好好研究吧。我希望你能够好好的把这个现象在自己的脑海中描绘清楚，因为只有你自己在这里动了脑筋，你对后面提到的一些现象才能明白，也才会对我继续要说的话感兴趣。 ............ 呵呵，研究出来了吗？也许你宁愿要找出证据证明光速可变，也不愿承认时间变了，毕竟，时间在人们的脑海中是那样永恒，过去的，永远不能回环。不错，在现实中我们从没感到过有时间差异的现象，那当然，我说过我们人类目前的速度从来没达到过可以跟光速相比的程度，而要有明显的相对时间变化，物体的速度必须接近光速。每秒十几公里的人造卫星跟每秒三十万公里差的太远啦。 我要指出的是，正是因为我们很多人的思维无法跳出感觉器官带给我们的一些错觉，才会使包括宇宙物理学家在内谈论相对论的人，一不留神就会说出一个违背相对论基本思想的错误。好！现在你相信时间是会变的了吗？但事实上是否相信只是第一步，关键是你能否通过上面这个例子用相对的时间观去看待发生的每一个事件。知道吗，当初我终于明白相对论的时间观的时候，才猛然间发现我们的宇宙尽是那样美妙，充满了想象中的古怪离奇，而看待日常的一切都似乎是从一个高度向下看那样的感觉，这感觉真是好极啦。 我们来看一些有趣的例子，记不记得以前你看过的科幻小说中总有这样的情况，几个人坐着飞船离开了地球，当他们回来时，地球已经过了三千年了，而他们依然年轻。很明显小说中的这些情节都用到了相对的时间观，我们来分析一下吧。 现在我们乘上一艘光速飞船远离地球，那么在地球上的人观察我们，跟前面那列火车一样，即使我们做一个用手电照天花板的动作，地面上的人会发现这束光可能会走的很慢很慢，过很久很久才能射在天花板上，其实，他们看待飞船中的我们的任何动作都是异常的缓慢，而对我们来说，光射中天花板只是一瞬间的事。这就产生了一个现象，我们在飞船上五分钟做的事，地球上观察，就像看电影慢镜头一样，用了整整一天。因此飞船上一天等于地球上一年的说法诞生啦。呵呵，你是不是很想做这样的飞船，可以比别人活的更长。我告诉你，你的如意算盘打空啦，想一想，用我们刚才学到的时间相对性的知识，有没有觉得什么不对头的地方。 你已经相信了时间相对可变的真理，下一步我希望能起到引导你学会用正确的时间观来勾画我们的宇宙，我们继续分析飞船的例子。 首先要明确的是，现象确时如此，地面上的人会觉得飞船内的动作慢的多，像是电影慢镜头。 可是你有没有反过来想想，光速远离地球飞行的飞船，其内的人看地球也是已光速相对运动的，现在的情况是他看你是慢镜头，你看他也是慢镜头，到底谁更慢。 问题的实质是速度，两者有近乎光速的相对速度，当两者保持这种速度的时候，确实会觉得对方生理总比自己要慢很多，可是一但一方的速度慢下来，或者更准确的说，当我们双方的速度在不断接近的时候。比方说飞船减速要飞回地球啦，那么在它减速过程中，我们地面上的人又会像看电影快像一般，猛然间一个船员的胡子变的老长，一个家伙在我们一眨眼间吃光了他的晚餐，总之船员们的动作快的出奇。反之，船上的人看我们也是一样，这是因为在高速运动中，时间被拉长了，所以高速运动的物体上的一切都显的缓慢，而在飞船减速过程中，原本被拉长的时间不断追上来，产生了一种时间压缩的感觉。当地球以飞船的相对速度为零时，地面上的人和船员的时间相对性消失了，他们看起来已没什么不同，大家的生命钟走了同样的长度。 众多科幻小说家在这里都犯过错误，他们真的以为飞船里的人会活的更久，他们愿意这样想，因为那样的小说更吸引读者。其实船上的人新陈代谢慢只是我们的时空间带给我们的错觉，如果我们永不和飞船中的人谋面错觉将会一直持续下去，但一但大家又坐在一起，那我们跟他们还是一样老。宇宙事实上还是很公平的，你幼年时的孪生兄弟，不管日后跟你相隔多少光年，他呆的星球跟你呆的相对速度有多少，当你们碰面时，依然跟你是同样的年龄。而在你们分别的日子里，你们会有很多时感到对方比你要衰老的慢。 好了，相对论的问题我们讨论到这，现在，如果你已能用前面所学的知识，去勾画宇宙，那将和爱因斯坦发表相对论时脑中的宇宙因已没什么不同，大家现在都是以相对的时空观去联想宇宙啦。你做到了吗？打开你的思维，用相对的时间观在你的脑海中去描绘我们的世界，我们的宇宙，那才是一个更加真实的世界。也是我们探索宇宙终极的秘密所必需的能力。 下面一章要轻松的多，如果你已经想通了相对时间观，那么下面的多维空间将是很容易应付的。欢迎参观第二章 多维空间 科幻小说中另一个常见的说法是有关多维空间的。什么是维，我们的世界可以说成是由长宽高组成的三维世界，这当中长宽高就是维，那么除了长宽高以外还有第四维吗，有一种说法是加上时间，把时间算做第四维，但今天我们要讨论的多维空间不包括时间，而是实实在在的表示空间位置坐标的第四维。 为了说清楚四维空间对我们的影响，我们先来设计四种生物，线虫、面虫、人类和四维生物。 从我们人的角度来说，空间可用一个XYZ三条互相垂直的坐标轴表示的坐标系来表示我们空间的位置，而我们设计的第一种一维生物--线虫，它只能沿着其上的一条直线做前后移动，它只能看见它前进道路上前方或后方的物体（图C）， 图C 图D 面虫要好一些，能看到它所处的平面上四面八方的物体（图D），而如果我们这些三维生物正好出现在面虫所在的平面上，它能看见我们（图E）。但如果此时，我们用力一跳，脱离了这个平面（图F），面虫定会大吃一惊，它不知道我们去了哪，在它看来，一下子我们整个形体都消失了，记住面虫的感觉器官是二维的，它无法想象我们通过跳跃改变第三维坐标这种事情。不过面虫还可以捉弄线虫，从它眼前消失，或又突然出现，而我们则可以做出许多令这两种生物都无法想象的事情。但如果存在四维生物呢，它会从我们眼中忽然消失，当我们目瞪口呆之时，它却暗暗好笑，为什么我们只会傻乎乎的在三维坐标中寻找它，而不会移动一下第四维的坐标位置，没办法啊，我们三维的大脑，是无法感知第四维的存在，因而也就自然不能明白何以四维生物能够自由的消失，再出现。 图E 图F 虽然我们无法感知四维空间，但就像线虫和面虫那样，这并不意味着我们感知不到的第四维不存在，而人类日后若想在宇宙间能够在可接受的时间内来往于恒星之间，第四维是必须要有的，因为我们知道三维空间中的极限速度就是光速。 现代科学研究表明，虫洞很有可能存在，所谓虫洞，可以认为是一条连接两个时空地带的第四维空间走廊。如果我们的飞船从虫洞的一头进去，出来时，可能已远在几十或几百光年之外。这使人类在不远的将来能够向银河系深处深险提供了可能。可以这样来形容虫洞起的作用。来看图G中纸上的两个点，一点到另一点的最近路程是联系两点的一条直线，是吗？事实上，因为这是一张纸，纸平面是二维的，只有长和宽。对于我们这些三维生物有更好的办法，比方说把纸对叠，令两点贴在一起，这样它们的距离就近多了，但我们在对折纸这个动作中，至少要把纸的半边竖起来，在压下去，这只有在三维空间中完成，二维世界中是做不到的，因此，线虫和面虫都无法想象也不可能做这个动作。同样，地球到木星的距离，我们在三维空间中看来，就像是图G中A到B的直线长度，可是如果存在第四维，或许就能把三维空间做一个对叠，使两点间的距离近多了，也许一瞬间，我们就从地球到了木星。这个动作我们也无法想象，因为我们只是三维的。但就像前面说的，我们感知不到，并不意味着它就不存在。 图G 图H 现在的一些研究报告甚至认为，虫洞其实无处不在，只是它们太小，都是纳米级的，所以我们无法看到，如果能够将虫洞放大，大到能令飞船进入，并且能预测虫洞出口的位置，那么我们的宇航时代就真正开始了。 从讲相对论到现在，我竭尽全力的想说清楚一个问题，我们要真正认识我们的宇宙，必须跳出感觉器官传递给我们的世界形式的框框，真实的世界并非只是我们眼中看到的，事实上，在相对论出现后，我们的感官大大限制了我们对宇宙的深层认识。我们再也不能依靠感觉器官来验证观点，恰恰相反，许多时候正是感觉欺我们。当年相对论之所以只有极少数的人能够理解，就是因为人类不敢反对自己的感觉器官带来的错觉。从突破自我的角度来说，爱因斯坦真是太伟大啦，他是第一个敢不相信自己感觉的人，要知道，在光速不变被证实后，许多情况明摆着只有时间改变才能解决，就要我们第一章举的手电的例子一样，但是谁敢相信时间是会变的，人们几千万年来感觉到的最永恒的时间竟然也会变化。 如果你已经认可了光速不变，相对论和多维空间的存在，那么，我们现在就可以一起去探索宇宙根源的秘密了，欢迎参观下一章。 星海迷茫 第三章 是大爆炸还是缓变生长？大爆炸宇宙理论”是关于宇宙形成的最有影响的一种学说，英文说法为BIG BANG，也称为“大爆炸宇宙论”。大爆炸理论诞生于20世纪20年代，在40年代得到补充和发展，直到50年代，人们才开始广泛注意这个理论。“大爆炸宇宙”学认为：如果宇宙是膨胀的，那么，昨天的宇宙应该比今天的宇宙更小，物质也更密集一些。所以，在宇宙的早期，可能是一种非常密集的状态。那时候物质密度非常之高，完全不同于我们今天看到的星空世界。 沿着这条线索来研究宇宙中物性的演化历史，称为“大爆炸宇宙”学。目前比较盛行的是“大爆炸宇宙”学。 但我认为：“大爆炸宇宙”学说是很狭隘的。爆炸点之外难道就不是宇宙？这就和说无穷大有边界一样。一个逻辑的问题：装着宇宙的时空是什么？难道不也是宇宙？ 质疑（1）：“大爆炸理论”无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样子？或者确切地解释清楚发生这次大爆炸的原因是什么？ 质疑（2）： 如果“大爆炸理论”是正确的，那么这个空间里所有的物质应该生于大爆炸之后，这是个因果关系。虽然爱因斯坦的相对论原则上不需有绝对的时间和空间，但是如果宇宙有一个起源，它就有一个绝对时间的原点，破坏了时间的相对性，所以这个因果律便是一个绝对的定律。最近美国的哈勃太空望远镜观测到一些现象，显示这个绝对的因果律出了问题。也就是说宇宙可能没有起源，就像相对性的空间一样，时间也是没有原点，时间也不是绝对的。 质疑（3）：自从“大爆炸宇宙”理论被提出来以后，大多数天文学家都接受了“大爆炸宇宙”学说的基本思想。特别是许多天文学家都认为：“大爆炸宇宙”有许多相关的证据，所以，有些科学家们也就不去想什么了。为什么我们不去想一想：天体物理的许多问题还不能得到有效的解释？ 质疑（4）：哈伯太空望远镜的观测显示，如果宇宙真是由大爆炸所造成的，那么爆炸距现在的时间是小于很多老星球的年龄。最老星球的年龄可达一百六十亿年，但观测显示爆炸的时间顶多是一百二十亿年前而已。这个发现最近在英国的自然杂志发表，引起天文物理界莫大的震撼。 如果一定要用“大爆炸”宇宙理论解释黑洞现象，就显得非常困难，换个思路，如果我们换一种其他的方法来解释宇宙的现状，可能就会好一些。
照相机成像原理：照相机的镜头相当于一个凸透镜，来自物体的光经过照相机的镜头后会聚在胶片上，成倒立、缩小的实像。补充知识：照相机是如何成像并得到相片的？来自物体的光经过照相机的镜头后，会聚在胶片上，形成被照物体的像。胶片上涂着一层对光敏感的物质，它在曝光后发生化学变化，物体的像就被记录在胶片上，经过显影、定影后成为底片，再用底片冲印就可以得到相片。
1.无声的世界无声的世界幻想一下无声的世界将怎样在我们这个充满着绚丽色彩的世界中，声音起到着重要的作用。没有声音的世界将会怎样。让我们来幻想一下那将会是一个怎样的世界呢？是有趣的？阴冷的？安静的？还是……人类是世界的主宰者，首先声音会对人类怎样呢？那就让我们先来谈谈声音对人类的影响吧！如果没有声音，人类会怎样呢？如果没有声音人们说话发不出声音，就像是那些失声的人打着哑语来交谈。人又为什么要耳朵呢？又没有声音能听，难道是用来装饰的吗？现在的那些优美的音乐又怎么会有呢？如果没有声音整个世界都死寂在死一般宁静的宇宙中有何意义呢？如果没有声音，学生们上学如何读书、识字呢？又怎么会有音乐、英语、信息……课程呢？又将如何表达想要表达的意思，难道靠手语吗？我实在无法想象那时的教学会是怎样的。中国的祖先盘古制造出人类就是他觉得世界太安静了，太缺少生气了，但现在如果没有声音，没有那欢声笑语。那为什么又要有人类呢，有了人类又有何意义呢。我们不是贝多芬，也没有贝多芬的本领，即使听不见，也能够用牙咬住木棍，根据振动颅骨感到声音，但如果没有声音，连声波也没有，即使是贝多芬也不能感受到声音，更别说弹钢琴了。假如没有声音又怎么会有现在的电话呢，如果亲人在远方，他们又将如何交谈呢？难道相隔那么远也能够打手语吗？如果……如果……太多的如果了，我认为这些如果是不可以的，总而言之人类需要声音。很难想象如果没有声音，人类将怎样生存呢！当然这不只有人类；动物也同样需要声音，如果没有声音连动物也无法生存；举个例子来说吧！蝙蝠可以说是特殊的动物了，它虽然长有一双眼睛，按说听不见总可以看见吧，但是你们可知道被喻为动物界中的“盲人”。它的眼睛是名不副实的，因为它靠得是耳朵。用耳朵听超声波来辨别位置和躲避障碍物的。如果没有声音，蝙蝠听不见声音，捕不到食物，也不能够飞翔，那它还有生存的机会吗，当然不止蝙蝠一种动物，其他动物同样离不开声音。这里举出这个例子强调“地球离不开声音”。没有声音，人们仿佛生活在真空中，安安静静的，一丝声也没有。没有风声雨声读书声，更加鸟声歌声欢笑声。所以现在有人类生存的这个宇宙中不能没有色彩更加不能没有声音。.介绍照相机照相机的工作原理，概略地说是应用光学成像原理，通过照相镜头将被摄物体成像在感光材料上。下面将粗略地介绍摄影光学成像原理：人类对于光的本性的认识，光线的传播及透镜成像原理。人类对于光的本性的认识经历了漫长而又曲折的过程。在整个18世纪中，光的微粒流理论在光学中仍占优势，人们普遍认为光是微小的粒子组成的，从点光源发出并以直线向四面八方辐射。19世纪初，以杨氏（Young）和菲涅耳（Fresnel）的著作为代表逐步发展成今天的波动光学体系。如今对光的本性认识是：光和实物一样，是物质的一种，它同时具有波的性质和微粒（量子）的性质，但从整体来说，它既不是波，也不是微粒，也不是它们的混合物。从本质上，讲光和一般无线电波并无区别，光和电磁波一样是横波，即波的振动方向与传播方向垂直。一个发光体就是电磁波的发射源，发光体发射的电磁波向周围空间传播，和水波波动产生的波浪向四周传播相似。强度最大或最小的两点距离称为波长，用λ表示。传播一个波长所需的时间称为周期，用T表示，一个周期就是一个质点完成一次振动所需要的时间。1秒内振动的次数称为频率，用ν表示。经过1s振动传播的距离称为速度，用“v”表示。波长、频率、周期和速度之间有如下关系：v=λ/T ，ν=1/T，v=λν由此可见，光的波长与频率成反比。实际上光波只占整个电磁波波段的很小一部分。波长在400～700nm的电磁波能够为人眼所感觉，称为可见光，超过这个范围人眼就感觉不到了。不同波长的可见光在我们的眼睛中产生不同的颜色感觉，按照波长由长到短，光的颜色依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色。不同波长的电磁波在真空中具有完全相同的传播速度，数值是c=300,000km/s。下面叙述几何光学的几个基本定律——光线的传播规律：(1)光的直线传播定律 光在均匀介质中，是沿着直线传播的，即在均匀介质中光线为一直线。光的直线传播现象在日常生活中随时随地可以见到，如物体被光照射而成影，小孔成像等。光的直线传播引出了光线这个概念。(2)光的独立传播定律 光的传播是独立的，当不同光线从不同方向通过介质某一点时，彼此互不影响。当两支光线会聚于空间某一点时，它的作用为简单的叠加。光线的这一性质，使被拍摄物体各点的光互不影响地进入照相镜头，在成像面上成像。(3)光的反射定律 当光传播到两种不同介质的分界面时，就会改变传播方向，发生光的反射。光的反射定律指出：①入射光线、反射光线和分界面上光投射点的法线在同一平面内，人射光线与反射光线分别位于法线的两侧。②人射角和反射角相等。入射光线与法线N的夹角记为入射角，用i表示；反射光线与法线N的夹角记为反射角，用α表示。则有i=α。光的反射现象还具有可逆性，假如光线逆着原来反射光线方向入射到界面上，那么它将逆着原来入射光线的方向反射出去。随着界面的不同，反射又可分为定向反射和漫反射。从一个方向入射到光亮、平整的镜子上的光线，入射点都落到同一平面上，其反射都向着同一方向，则称为定向反射。当光从一个方向投射到粗糙表面上时（如毛玻璃面等），由于粗糙面可以看成由许多角度不同的小平面组成，光线便从各个不同的方向反射出去，称为漫反射。但需注意在漫反射现象中，就每一条光线而言都还是遵循反射定律的。光的反射，在照相术中起着相当重要的作用。例如人本身并不发光，但当光线从各个角度照射到人身上后，光线便可从各个角度有所反射。我们常利用反射光进行拍照，就是遵循光的反射定律。3.物理学存在于物理学家的身边。勤于观察的意大利物理学家伽利略，在比萨大教堂做礼拜时，悬挂在教堂半空中的铜吊灯的摆动引起了他极大的兴趣，后来反复观察，反复研究，发明了摆的等时性；勇于实践的美国物理学家富兰克林，为认清“天神发怒”的本质，在一个电闪雷鸣、风雨交加的日子，冒着生命危险，利用司空见惯的风筝将“上帝之火”请下凡，由此发明了避雷针；敢于创新的英国科学家亨利•阿察尔去邮局办事。当时身旁有位外地人拿出一大版新邮票，准备裁下一枚贴在信封上，苦于没有小刀。找阿察尔借，阿察尔也没有。这位外地人灵机一动，取下西服领带上的别针，在邮票的四周整整齐齐地刺了一圈小孔，然后，很利落地撕下邮票。外地人走了，却给阿察尔留下了一串深深的思考，并由此发明了邮票打孔机，有齿纹的邮票也随之诞生了；古希腊阿基米德发现阿基米德原理；德国物理学家伦琴发现X射线；……研究身边的琐事并有大成就的物理学家的事例不胜枚举。物理学也存在于同学们身边。学了测量的初步知识，同学们纷纷做起了软尺。有位同学别出心裁，用透明胶把制好的牛皮纸软尺包扎好，这样更牢固。然后，用大大卷泡泡糖的包装盒作为软尺的外壳，在盒的中心利用铁丝做一摇柄中心轴，软尺的末端固定在轴上，这样一个可以收拾并反复使用的卷尺诞生了。同时，这位同学受软尺自作的启示，用实验解决了一道习题：用软尺测量物体长度时，若把软尺拉长些，测量值是偏大还是偏小？他做了这样一个模拟实验：在白纸上画一条直线，标上刻度，然后用透明胶粘贴，再扯下来，便做成了“软尺”，用“软尺”不仅找到了上题的答案，而且还清楚地看到分度值变大了，知其然，并知其所以然；学了电学的有关知识后，同学们对蚯蚓能承受的最大电压进行了探究：当给它加上的电压时，蚯蚓迅速分泌粘液，且奋力挣扎，从瓶内跳出瓶外。当给它加上3V的电压时，蚯蚓被电为两截；有同学在测量“、”的小灯泡的功率，并研究其发光情况时，不满足于给灯泡加上的电压，而是用自己早已准备好的小灯泡做破坏性实验，不断加大灯泡两端的电压，直至电压高达9V、灯泡灯丝烧断，才停止探究；有同学在学习蒸发的知识时，不厌其烦地座在桌旁观察相同的两滴水（其中一滴水滩开），进行聚精会神地观察，然后进行分析、对比，得出影响蒸发的因素；……同学们捕捉身边的琐事进行探究的事例屡见不鲜。4.影响摩擦力大小的因素在人类生活、生产中，摩擦力无处不在。摩擦力按其性质可分为滑动摩擦力、静摩擦力和滚动摩擦力三种。不同性质的摩擦力，影响其大小的因素亦不相同。我们组选择了滑动摩擦力和静摩擦力进行研究，并粗略研究物体在流体中运动时受到的摩擦力。研究至今，已取得一些成果。首先对于滑动摩擦力，从课本中知道它与正压力成正比。我们组员采取控制变量法，通过实验准确验证了在动摩擦因数一定时，滑动摩擦力与正压力成正比这一结论。但因为动摩擦因数较难控制，只粗略验证了在正压力一定时，滑动摩擦力与动摩擦力系数成正比这一结论。由此，我们仍可得出f＝μN这一公式。那么动摩擦因数由什么决定呢？我们知道动摩擦因数反映物体表面的粗糙程度，反过来说就是物体表面的粗糙程度决定了动摩擦因数，而动摩擦力是两个有不光滑接触，有相对运动的物体间的相互作用，因此动摩擦因数也不是单独由某一物体表面粗糙程度决定的，而是由两个有相互作用摩擦力的物体的接触面粗糙程度决定的。假如我们拿一支笔，一段小绳，把绳子缠绕在笔上，我们会发现绳子缠绕的圈数越多越难拉动，如果绳子之间有重叠的话，则更是难以拉动。这中间是否存在其它影响摩擦力的因素呢？我们分析得到：绳子在笔上每绕一圈，绳子与笔之间就多了一圈（无数多个）接触点，两者之间的相互作用就多了无数处，即有更多的地方产生摩擦力，所有的摩擦力叠加在一起，便使合力增大了。若绳子中有重叠，则不止绳子与笔之间，连绳子与绳子之间也会有相互作用，阻碍对方运动。且这时绳子与笔的压力除直接与笔接触的绳子的压力外，也包括绳子与绳子之间的压力，这样摩擦力便急剧增大，以致难拉动绳子。生活中，船靠岸时总是用绳子绑住岸上的桩，也是采用多绕几圈绳子的办法来增大摩擦力的。但这里面并不包括除正压力及动摩擦因数以外的其它影响摩擦力大小的因素。对于静摩擦力，其产生原因是因为物体间有相对运动的趋势。而相对运动趋势产生的原因是有外力作用，因此，产生静摩擦力的条件不仅包括接触面不光滑、有正压力，还需要有外力作用。在不超出最大静摩擦力的范围时，外力越大，静摩擦力越大。一旦超出最大静摩擦力的范围，物体便开始运动，静摩擦力变为滑动摩擦力。那么最大静摩擦力与什么有关呢？经过实验可知fmax=μN即最大静摩擦力与静摩擦因数和正压力成正比，其中静摩擦因数比动摩擦因数稍大，因为当外力等于动摩擦力时，物体受力还是平衡的，要使物体运动，就必须增大外力。至于物体在流体中运动时，主要是受到排开流体时流体产生的阻力，但物体侧面受到流体的摩擦力也是不可忽略的。对于排开流体时所受的阻力，可采用把运动物体改造成流线型等方法来减小，也可采用相反的方法来增大。对于物体运动时侧面所受摩擦力，我们知道，物体运动时会带动附近流体随之运动，而稍远处的流体仍是静止的，这样，根据伯努利方程“ =常量”可知，静止的流体会对物体有压力，加之物体与流体间的接触不光滑，便会产生摩擦力。而且随着速度的增加，运动的流体的压强减小，而静止的流体压强不变，所以压强差与压力都增大，摩擦力也就增大；经过类似的分析可得随着深度的增加，摩擦力也是增加的。影响摩擦力大小的因素是固定的，较少的，但其表现形式却十分多样化、复杂化、只有充分了解、控制这些因素，才能充分利用有益摩擦，避免有害摩擦，最大程度地改进生产，改善生活。
日论文的研究意义可以从两个方面写:一是理论意义,第二个是实践意义.理论意义可以总结前人的研究,
论文是一种学术观点的体现，提出自己的见解，让别人得到一些启示，同时扩展他人的理解和见识。自己也可以看他人的论文，学到不同的知识，是一个学术交流的地方。
在写论文的研究意义的时候作者要根据自己的选题来写，如下：
1、是前人没有研究过的，也就是说研究领域中一个新颖有意义的课题，被前人所忽略的。
2、前人有研究过，或者阐述过但阐述论证的不全面和有不足的地方，作者加以丰满，或者驳斥前人的观点。
总之就是，所写论文研究的意义一定要叙述的清晰并且是有一定的新意。次也要注意自己所使用的理论，是用什么理论证明此观点的，也要叙述清楚，否则难以有说服力。
而且在做文献综述和国内外研究水平的评价等也要有详实的根据，这样才能衬托出作者的选题的意义所在。
当然，研究的意义也就是为什么要研究、研究它有什么价值。所以要从现实的方面去进行论述，要写的具体点。这里，作者可以了解一下数学教学论文研究有什么意义。
其主要内容包括：
1、研究的有关背景课题的提出：即根据什么、受什么启发而搞这项研究。
2、通过分析本地的教育教学实际，指出为什么要研究该课题，研究的价值，要解决的问题。
扩展资料
论文作用
所谓撰写教育科研论文，就是在调查研究或实验的基础上，经过分析论证的深化认识过程，把研究成果文字化，形成论文或报告。
撰写教育科研论文是中小学教育科研活动的一个重要环节，其作用在于：
⑴、显示研究的水平与价值
⑵、提高研究者的研究水平
撰写科研论文，不仅是反映科研成果的问题，而且也是个深化科研成果和发展科研成果的问题，在撰写科研论文过程中，对实验研究过程所取得的大量材料进行去粗取精，实现由感性认识向理性认识的飞跃和升华，使研究活动得到深化，使人们的认识得到深化。
⑶、推广经验，交流认识
教育科研过程，是人们获得直接经验的过程。这种经过精心设计、精心探索而获得的直接经验不仅对直接参加者来说是十分宝贵的，而且对于所有教育工作者，对于人类整体认识的提高和发展都是十分宝贵的。
正如恩格斯所指出：“现代自然科学已经把全部思维内容起源于经验这一命题加以扩展，以至把它的旧的形而上学的限制和公式完全推翻了。
由于它承认了获得性的遗传，它便把经验的主体从个体扩大到类，每一个体都必须亲自去经验，这不再是必要的了；它的个体经验，在某种程度上可以由它的历代祖先的经验的结果来代替。”（《马克思恩格斯选集》3卷564页）可见，为了不同空间、不同时间人们交流认识，承接认识成果，必须搞好论文撰写。
⑷、推动教育科研活动自身不断完善
教育科研活动是个探索未知领域的活动，并无既定模式和途径可循，在一定意义上可以讲，教育科研活动均属创造性活动。为了保证教育科研活动越发卓有成效，为了给进一步开展教育科研活动提供可靠依据，在每一科研活动终端都撰写报告或论文是十分必要的。
论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章，简称之为论文。它既是探讨问题进行学术研究的一种手段，又是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。它包括学年论文、毕业论文、学位论文、科技论文、成果论文等。那么关于论文的研究意义怎么写呢?在写论文的研究意义的时候作者要根据自己的选题来写，如下：1，是前人没有研究过的，也就是说研究领域中一个新颖有意义的课题，被前人所忽略的。2，前人有研究过，或者阐述过但阐述论证的不全面和有不足的地方，作者加以丰满，或者驳斥前人的观点。总之就是，所写论文研究的意义一定要叙述的清晰并且是有一定的新意。次也要注意自己所使用的理论，是用什么理论证明此观点的，也要叙述清楚，否则难以有说服力。而且在做文献综述和国内外研究水平的评价等也要有详实的根据，这样才能衬托出作者的选题的意义所在。当然，研究的意义也就是为什么要研究、研究它有什么价值。所以要从现实的方面去进行论述，要写的具体点。这里，作者可以了解一下数学教学论文研究有什么意义。其主要内容包括：1.研究的有关背景课题的提出：即根据什么、受什么启发而搞这项研究。2.通过分析本地的教育教学实际，指出为什么要研究该课题，研究的价值，要解决的问题。
理想作为一种精神现象，是人类 社会实践 的产物，作为一名大学生，我们要有理想，并为之努力奋斗。下面是我为大家推荐的大学有关理想的思修2000字论文，希望能对大家有所帮助!
摘要：理想信念教育是思想政治教育的核心。大学生只有具备坚定的理想信念和执著的事业追求，才能成才。本文以理想信念教育的内涵和特征为基础，分析了马克思主义哲学与大学生理想信念教育的关系。
关键词：马克思主义哲学;大学生;理想信念
一、当代大学生理想信念教育的内涵及其特征
(一)当代大学生理想信念教育的时代内涵
大学生是建设有中国特色社会主义事业的中坚力量，党的十六届六中全会提出了社会主义核心价值体系，我们有强烈的社会主义价值观的辩护意识，中央也高度重视意识形态的建设，中国特色社会主义共同理想认同弱化已是不争事实，理想信念教育的成效如何直接关系到高校能否将当代大学生培养成合格的社会主义建设者和接班人。加强理想信念教育是大学生成长的需要，是建设有中国特色社会主义事业的需要，是中华民族实现伟大复兴的需要。
(二)当代大学生理想信念教育的特征
现实可能性，理想信念存在的前提，就是要立足于现实的土壤中，只有具备现实可能性的理想信念，才能为当下生活中的人们提供信念支撑、信念引导以及价值目标;其二，未来指向性，以为来的实物为对象，以现存的事物为参照系，辩证的指向未来的世界;其三，主题依存性，理想信念主要是依存、从属于主体，显示出很强的主体依存性。其四，时代性与时代赋有不同的历史烙印，理想信念体系的形成与社会的发展时刻保持着紧密的联系，随着时代的进步，人们整体素质的不断提高以及对人类社会发展规律认识的不断加深，人们的理想信念也必将更加进步、更加科学。
二、理想信念教育是马克思主义哲学教育的本质要求
(一)马克思主义哲学是理想信念教育的理论基础
理想信念问题是哲学理论中的一个十分重要的问题。每一个时代的哲学，它们都是以自己的世界观和 方法 论证一个关于自己时代和社会的理想。这是因为哲学通过对人身本质的追问，对世界本质的追问，对人与世界关系的追问，都会自觉不自觉地落实到或涉及到人的未来和社会的未来题。马克思主义哲学作为科学的世界观和方法论，内涵着理想信念问题，它是对大学生进行理想信念教育的理论基石。
第一，马克思主义哲学以实践为基础的革命的批判的本质观点指引大学生科学的理想信念而奋斗。马克思主义哲学的基本精神，充分体现了共产党人的人生境界和理想追求，高校的哲学教育，最重要的就是要使青年学生受到这种基本精神的熏陶、启迪和激励，使他们形成追求进步、追求真理的风范，铸造自强不息、艰苦奋斗的精神，为青年学生树立社会主义理想信念营造良好的 文化 氛围和正确的思想导向。
第二，马克思主义哲学以能动的创造的反映论指引大学生树立科学的理想信念。马克思说：“从前的一切唯物主义的主要缺点是：对对象、现实、感性，只是从客体的或直观的形式支理解，而不是把它当作感性的人的活动，当作实践去理解，不是从主体方面去理解”①。马克思主义认识论是以实践为基础的能动的创造性的反映论。这种能动的创造性的反映，可以理解为反映与虚拟的统一。能动性的创造性的反映论本身就是一种积极的选择实践中认识和改造、创造客体，以求得认识与存在、理论与实践、理想和现实的具体的历史的统一。
第三，马克思主义哲学以可能性与现实性辩证关系原理指引大学生正确处理理想与现实的关系。马克思主义哲学认为，作为合乎规律的、有根据的现实，同必然性是密切联系着的。一个事物如果丧失了自己存在的根据，丧失了自己的必然性，也就丧失了它的现实性。在实践中，应从现实出发，而不能从可能出发。但是，我们也不能氢可能与现实截然分开，它们之间除了有对立的一南之外，还存在着互相渗透、互相依赖的一面。可有作为潜在的东西，是相对于现实而言的;而现实则是已经展开了的可能。在客观事物运动发展的过程中，既没有脱离现实的可能，也没有不包括可能的现实，可能是现实的一个环节。不仅如此，可能与现实还可以互相转化。
马克思主义哲学关于可能性与现实性辩证统一的原理，是大学生正确处理理想与现实关系的理论基础。在处理理想与现实关系的问题上，可以有多种不同的态度：有人偏好甚至痴迷于理想，但却昧于现实，因而，其理想多半止于清谈，在现实问题面前却往往束手无策，其理想与现实是分裂的，极端表现就是为了理想而牺牲现实;有人顺应现实而抛弃理想，其典型表现则是逆来顺受，委曲求全，与世无争。显然，这些都是版面和有害的。正确的态度应当是是促进现实与理想的较高统一。大学生既要有远大理想，又要立足于现实，脚踏实地做好眼前工作，为实现自己的理想积极准备条件。
第四，马克思主义哲学的唯物史观指引大学生树立共产主义理想。唯物史观揭示了人类社会发展规律：生产力与生产关系、经济基础与上层建筑的社会基础矛盾运动，决定了社会主义必然代替资本主义，人类社会最终必将走向共产主义，这个科学就是马克思发现并揭示的社会发展规律。当代的大学生应当认识到，只有把马克思主义普遍真理与中国具体实际相结合，建设有中国特色的社会主义现代化建设做贡献，才是大学生的正确选择。
(二)马克思主义哲学教育应如何贯彻理想信念教育
第一在马克思主义哲学教育的内容上增加理想信念教育，强化对人的关怀。理想教育是马克思主义哲学教育的重要功能。但是，目前的哲学教育却提供足够的空间。现有的教学体系重视“客观规律”的“发现”问题以及“客观规律”的论证和表述问题，而对于理想建构问题基本没有深入论证。鉴于此，马克思主义哲学教学体系，应增加一些关于理想问题的哲学范畴和命题。一方面，要坚持以提高社会运行效率和效益为核心的生产力原理的教育;另一方面，也必须加强理想、信念、道德的教育，深化“精神”、“文明”、“道德”、“理想”、“人格”范畴的讲评和教育。
第二，在马克思主义哲学教育过程中更新教育模式，尊重大学生的主体地位。大学生理想信念教育危机的出现，一个最关键的问题是我们在教育过程中，往往把大学生单纯当成了理想教育客体，而哲学教育工作者成了理想信念教育的主体。实际上，大学生既是理想教育的主体，又是理想教育的客体②，应该改变的教育观念和模式，以平等、诚恳的姿态，有针对性地与学生进行思想交流，调动他们接受教育的主动性，发挥他们的能动性，引导学生坚持用正确的、科学的立场、观点和方法武装自己的头脑，加强自我教育，增强自主、自律、自辩能力;培养学生用辩证唯物主义和历史唯物主义分析和解决实际问题的能力，学会明辩是非;增强学生自身的抗干扰力和免疫力，自觉选择、吸收美好的、崇高的、科学的思想信念，反对并抵制庸俗、低级、错误的理想信念。
第三，在马克思主义哲学教育环节上注重实践，引导大学生自觉地树立科学的理想信念。社会实践是哲学教育活力和魅力之所在，也是培养大学生理想信念重要环节和途径，对于促进大学生了解社会、了解国情、增长才干、奉献社会、锻炼毅力、培养品格进而增强社会责任感具有不可替代的作用。因而，马克思主义哲学教育必须注意实践环节，坚持课堂教学与课外实践想结合，校内教育与社会教育相结合，被动教育与主动教育相结合，引导大学生走出校门，到基层去，到工农群众中去。马克思主义哲学教育把社会实践纳入教育、教学计划，规定学时和学分，可以运用社会调查与撰写 调研 报告 、社会参观与撰写小论文、志愿服务和公益活动与撰写思想体会等方法，调动学生的学习马克思主义哲学的兴趣，引导大学生在社会实践中受教育、长才干、作贡献，并自觉地树立科学的理想信念。
参考文献：
①邓小平选集(第55卷)[M].北京：人民出版社，
②陈龙彪，黎齐英.新时期加强大学生理想信念教育的思考[J]茂名学院学报，2007，(4)：69.
一、理想信念的含义与特征
理想，是人们在实践中形成的具有实现可能性的对未来的向往和追求，是人们的政治立场和世界观在奋斗目标上的集中体现。不同的阶级、不同的时代，人们的理想各不相同，同一阶级、同一时代人的理想也不尽相同。理想是人类精神生活的产物。理想作为一种社会意识，是人们对客观现实发展趋势的超前反映，即人们在认识客观规律基础上给自己构成的未来美好蓝图。因此，理想不是人们主观的臆造，不是空想或幻想，而是经过努力可能实现的符合科学的目标。
从形式上看，理想是主观的精神现象。主体的需要、价值观、人生观等都会影响人的理想的形成。但从内容上看，理想又具有客观的因素。
理想作为一种社会意识，既不是人们头脑里固有的，也不是天上掉下来的，而是社会存在在人们头脑中的反映。因此，它是一个社会历史范畴。
信念，是认知、情感和意志的有机统一体，是人们在一定的认知基础上确立的对某种思想或事物坚信不移并身体力行的心理态度和精神状态。信念一旦形成，就不会轻易改变。信念的稳定性也不是绝对地，科学的信念必然会随着客观实际的改变而与时俱进，不断充实、调整、和完善。
不同的人由于社会环境、思想观念、利益需要、人生经历和性格特征等方面的差异，会形成不同的乃至截然相反的信念。即使同一个人也会形成关于社会不同方面的信念和相应不同的信念。
二、理想信念对大学生成才的重要意义
有人说人生犹如大海上的一叶小舟，那么毫无疑问理想便是我们前进道路上的灯塔。有了这明亮的灯塔，我们就不会迷航，不会气馁，坚定果敢地向前，最终才会乘风破浪直达成功的彼岸!
雄鹰的理想是振翅长空翱翔九天;海燕的理想是搏击风浪穿越茫茫海面;蛟龙的理想是行云布雨畅游深潭;当代大学生的理想是与时俱进屹立风口浪尖。
当代大学生肩负着祖国和民族的的希望，承载着家庭和亲人的嘱托，满怀着对未来美好生活的向往。同学们在大学期间，不仅要提高知识水平，增强实践才干，更要坚定，科学、崇高的理想信念，明确作人的根本。
崇高的理想信念能够引导大学生做什么人。人的理想信念，反映的是对社会和人自身发展的期望。因此，有什么样的理想信念，就意味着以什么样期望和方式去改造自然社会、塑造和成就自身。在大学阶段，“做什么人”是同学们在学习生活中会时时面对的人生课题，只有树立起高尚的理想信念，才能够很好的回答这一重要的人生课题。
崇高的理想信念能够指引大学生走什么路。大学时期，同学们都普遍面临着一系列人生课题，如人生目标的确立、生活态度的形成、知识才能的丰富、发展方向的设定、工作岗位的选择，以及如何择友、如何恋爱、如何面对挫折、如何克服困难，等等。这些问题的解决，都需要一个总的原则和目标，这就需要确立科学、崇高的理想信念。只有这样，才能使将来的人生道路越走越宽，是宝贵的一生富有价值，卓有成效，充满自豪。
崇高的理想信念能够指引大学生为什么学。对当代大学生而言，为什么学的问题，是与走什么路、做什么人的问题紧密联系在一起的。大学生只有树立崇高的理想信念，才能明确学习的目的和意义，激发起为国家富强、民族复兴和自身成才而发奋学习的强烈责任感于使命感，努力掌握建设祖国、服务人民的本领。把今天的学习进步同祖国明天的繁荣昌盛紧紧联系在一起，是理想信念之花结出丰硕的成长成才之果。
崇高的理想信念能够帮助大学生提升生命生活质量，提高人生境界、幸福指数，有助于大学生的和谐发展。
总之，理想信念是激励人们迎接挑战、克服困难的精神支柱和强大力量，理想信念越坚定，克服困难的勇气和意志就越坚定。当代大学生所处的时代和所承担的任务与以往不同了，但同样会遇到各种各样的困难和挫折，同样需要坚定理想信念，培养克服困难和应对挑战的坚强意志。
三、当代大学生怎样树立崇高理想信念
当代大学生要正确认识社会发展规律，正确认识国家的前途命运，正确认识自己的社会责任，确立在中国共产党领导下走中国特色社会主义道路、为实现中华民族的伟大复兴而奋斗的共同理想和坚定信念。
首先，我们要增强对中国共产党和人民政府的信任。中国共产党是中国工人阶级的先锋队，同时是中国人民和中华民族的先锋队，是中国特色社会主义事业的领导核心。中国共产党的地位是历史形成的，是中国人民在长期的艰苦斗争中的选择。党的领导是社会主义取得胜利地关键，坚定走走中国特色社会主义道路的信念，坚定实现中华民族的伟大复兴的信心。只有紧密的团结在党的周围才能将自己的理想与中国特色社会主义道路联系在一起，坚定了社会主义道路的信念才能够自觉按照党的和人民的要求为人、学习、做事，健康成长成才。
其次，我们要确立马克思主义的科学信仰。马克思主义是科学理想信念的理论基础，是牢固树立中国特色社会主义共同理想、坚定共产主义远大理想的理论前提。当代大学生只有确立马克思主义的科学信仰，才能深刻认识人类社会的发展规律，深刻认识中国走社会主义道路的历史必然性，把个人理想与社会理想统一起来，为国家和社会的发展作出更大的贡献。胡锦涛指出：“必须认识到，我们现在的努力以及将来多少代的持续努力，都是朝着实现共产主义这个最终的目标前进的。同时必须认识到，实现共产主义是一个非常漫长的历史过程，我国现在仍处于并长期处于社会主义初期阶段。我们必须从这个实际出发确定先阶段的奋斗目标，脚踏实地地推进我们的事业。”一切有志于为人类解放事业而奋斗的大学生，要胸怀共产主义的远大理想，在建设中国特色社会主义事业中积极贡献力量。
再次，坚定实现中华民族伟大复兴的信心。中华民族几千年来，创造了辉煌的文明，为人类发展和进步作出了举世公认的重大贡献。但是近代一来人民饱受磨难。中国共产党勇敢地负担起实现中华民族伟大复兴的庄严使命。党团结和带领全国各族人民完成了民族独立、人民解放的历史任务，为实现民族复兴奠定了最重要的基础。新中国成立以来，我国社会主义建设取得了举世瞩目的巨大成就，民族伟大复兴展现出灿烂辉煌的美好前景。当代大学生要树立为祖国繁荣富强贡献青春力量的远大志向，在为实现中华民族伟大复兴的奋斗中谱写出壮美的青春之歌。
将立志高远与始于足下相结合。立志当高远，立志做大事，同时立志需躬行。志当存高远就是放开眼界，不满足于现状，也不屈从于一时一地的困难和挫折，更不要斤斤计较个人私利的多与少、得与失。当然，雄心壮志只能建立在踏实的基础上，“雄心壮志需要有步骤，一步步地，踏踏实实地去实现，一步一个脚印，不让它有一步落空”。伟大出自平凡。社会需要杰出人物，更需要千千万万个普通劳动者。祖国的富强、民族的繁荣，需要每一个社会成员尽其才、奋其志。只要是为国家和民族作出贡献，无论是杰出人物还是普通劳动者，都是伟大的。昨天已经过去，明天还没到来，最现实、最需要把握的是今天。与其在夕阳西下的时候作美妙的幻想，不如乘风华正茂时躬身实践、奋斗不止。
正确对待实现理想过程中的顺境和逆境。在逆境中孤而不堕，逆境的恶劣环境，对于挑战者而言，可以磨练意志、陶冶情操。在顺境中不骄不躁，应高潮而快上，乘顺风而勇进，抓住时机不断丰富与完善自己。
最后，在实践中化理想为现实。当代大学生在确立理想和追求理想的过程中，常常会感受到理想与现实的矛盾。这就需要正确认识和把握理想与现实的关系。追求崇高的理想，仅有美好的愿望是远远不够的。追求理想需要有执着的信念。当代大学生要把敢于吃苦、勇于奋斗的精神落实到日常的学习、生活和工作中。践行艰苦奋斗精神，是当代大学生实现理想的根本途径。
因此，当代大学生应追求远大理想，坚定崇高信念。
参考文献
1.《思想道德修养与法律基础》，2010年，高等教育出版社
大学生不仅要有远大的理想，还应脚踏实地的为实现理想而奋斗。下面是我为大家整理的大学生如何实现理想论文，供大家参考。
摘要： 理想，是人们在实践中形成的具有实现可能性的对未来的向往和追求，是人们的政治立场和世界观在奋斗目标上的集中体现。信念，是认知、情感和意志的有机统一体。理想具有可能性、时代性等特征;信念具有稳定性、不同层次性等特征。崇高的理想信念能够引导大学生做什么人，崇高的理想信念能够指引大学生走什么路, 崇高的理想信念能够指引大学生为什么学。当代大学生要树立崇高理想就必须正确认识社会发展规律, 正确认识国家的前途命运，正确认识自己的社会责任，确立在中国共产党领导下走中国特色社会主义道路、为实现中华民族的伟大复兴而奋斗的共同理想和坚定信念。
关键词：理想信念 大学生 成长成才 树立崇高理想信念
引言：针对当代大学生对自己的前途目标不明确，理想观念淡薄，过于追求物质上的享乐，以至不能将自己的前途与祖国的需要结合起来，有些同学甚至有“此时不乐，更待何时”的想法。因此，本文提出了一些有关理想信念的具体内容。
一、理想信念的含义与特征
理想，是人们在实践中形成的具有实现可能性的对未来的向往和追求，是人们的政治立场和世界观在奋斗目标上的集中体现。不同的阶级、不同的时代，人们的理想各不相同，同一阶级、同一时代人的理想也不尽相同。理想是人类精神生活的产物。理想作为一种社会意识，是人们对客观现实发展趋势的超前反映，即人们在认识客观规律基础上给自己构成的未来美好蓝图。因此，理想不是人们主观的臆造，不是空想或幻想，而是经过努力可能实现的符合科学的目标。
(1)理想具有实现的可能性。
从形式上看，理想是主观的精神现象。主体的需要、价值观、人生观等都会影响人的理想的形成。但从内容上看，理想又具有客观的因素。
(2)理想具有时代性。
理想作为一种社会意识，既不是人们头脑里固有的，也不是天上掉下来的，而是社会存在在人们头脑中的反映。因此，它是一个社会历史范畴。
信念，是认知、情感和意志的有机统一体，是人们在一定的认知基础上确立的对某种思想或事物坚信不移并身体力行的心理态度和精神状态
(1)信念具有稳定性。
信念一旦形成，就不会轻易改变。信念的稳定性也不是绝对地，科学的信念必然会随着客观实际的改变而与时俱进，不断充实、调整、和完善。
(2)信念有不同的内涵，也有不同的层次。
不同的人由于社会环境、思想观念、利益需要、人生经历和性格特征等方面的差异，会形成不同的乃至截然相反的信念。即使同一个人也会形成关于社会不同方面的信念和相应不同的信念。
二.理想信念对大学生成长成才的意义
苏格拉底曾说：世界上最快乐的事，莫过于为理想而奋斗。因此，如果说社会是大海，人生是小舟，那么理想信念就是引航的灯塔和推进的风帆。理想信念能够指引人生的奋斗目标，提供人生的前进动力，提高人生的精神境界，所以，树立正确远大的理想信念对我们大学生具有重要意义。
当代大学生肩负着祖国和民族的的希望，承载着家庭和亲人的嘱托，满怀着对未来美好生活的向往。同学们在大学期间，不仅要提高知识水平，增强实践才干，更要坚定，科学、崇高的理想信念，明确作人的根本。
崇高的理想信念能够引导大学生做什么人。人的理想信念，反映的是对社会和人自身发展的期望。因此，有什么样的理想信念，就意味着以什么样期望和方式去改造自然社会、塑造和成就自身。在大学阶段，“做什么人”是同学们在学习生活中会时时面对的人生课题，只有树立起高尚的理想信念，才能够很好的回答这一重要的人生课题。
崇高的理想信念能够指引大学生走什么路。大学时期，同学们都普遍面临着一系列人生课题，如人生目标的确立、生活态度的形成、知识才能的丰富、发展方向的设定、工作岗位的选择，以及如何择友、如何恋爱、如何面对挫折、如何克服困难，等等。这些问题的解决，都需要一个总的原则和目标，这就需要确立科学、崇高的理想信念。只有这样，才能使将来的人生道路越走越宽，是宝贵的一生富有价值，卓有成效，充满自豪。
崇高的理想信念能够指引大学生为什么学。对当代大学生而言，为什么学的问题，是与走什么路、做什么人的问题紧密联系在一起的。大学生只有树立崇高的理想信念，才能明确学习的目的和意义，激发起为国家富强、民族复兴和自身成才而发奋学习的强烈责任感于使命感，努力掌握建设祖国、服务人民的本领。把今天的学习进步同祖国明天的繁荣昌盛紧紧联系在一起，是理想信念之花结出丰硕的成长成才之果。
总之，理想信念是激励人们迎接挑战、克服困难的精神支柱和强大力量，理想信念越坚定，克服困难的勇气和意志就越坚定。当代大学生所处的时代和所承担的任务与以往不同了，但同样会遇到各种各样的困难和挫折，同样需要坚定理想信念，培养克服困难和应对挑战的坚强意志。
三.当代大学生怎样树立崇高理想信念
当代大学生要正确认识社会发展规律，正确认识国家的前途命运，正确认识自己的社会责任，确立在中国共产党领导下走中国特色社会主义道路、为实现中华民族的伟大复兴而奋斗的共同理想和坚定信念。
首先，我们要坚定对中共的信任，党的领导是社会主义取得胜利地关键，坚定走走中国特色社会主义道路的信念，坚定实现中华民族的伟大复兴的信心。只有紧密的团结在党的周围才能将自己的理想与中国特色社会主义道路联系在一起，坚定了社会主义道路的信念才能够自觉按照党的和人民的要求为人、学习、做事，健康成长成才。
其次，将立志高远与始于足下相结合。立志当高远，立志做大事，同时立志需躬行。志当存高远就是放开眼界，不满足于现状，也不屈从于一时一地的困难和挫折，更不要斤斤计较个人私利的多与少、得与失。当然，雄心壮志只能建立在踏实的基础上，“雄心壮志需要有步骤，一步步地，踏踏实实地去实现，一步一个脚印，不让它有一步落空”。(《华罗庚诗文选》中国文史出版社1986年版，第188页)
再次，正确对待实现理想过程中的顺境和逆境。在逆境中孤而不堕，逆境的恶劣环境，对于挑战者而言，可以磨练意志、陶冶情操。在顺境中不骄不躁，应高潮而快上，乘顺风而勇进，抓住时机不断丰富与完善自己。
因此，当代大学生要杜绝拜金主义、享乐主义等不良思想，树立崇高的理想和坚定的信念，使自己的理想适应祖国和人民的需要。真正做一个对社会有用的人。
每个人，都有或曾有个属于自己的梦，即所谓的理想，那么理想是什么，其意义又是什么呢?理想是建立在现实可能性基础上的对美好未来的向往与追求。理想的意义在于人们对未来事物的想象和希望，他带着特定历史时代的烙印，随着社会的进步，人类认识的深化，理想亦不断的被调整、丰富和发展。理想具有客观现实性，预见性，超前性，时代性和阶级性。并且理想的形式是多样的，他有大有小，有平凡又有伟大，却都是独一无二的!
现在不少的大学生每天只会夸夸其谈，我以后怎么怎么样，可有谁再想我现在怎么样，所谓“一屋不扫，何以扫天下”。你连今天的事都做不好，何谈以后怎么样。我们应该一步一步的踏踏实实的走好每一步，真正的认识自己，少做点空想，多做点事实，少想一点结果怎么样,多去享受一下经历的过程。事实上，大学生或多或少都有过迷茫与困惑。因为相当一部分大学生在实现了高考这一所谓“人生理想”后，由于迷失了目标以致丧失了继续努力学习的动力，时常感到空虚无聊，找不到寄托，哀叹生活没有意义。中学生徐力、大学生马家爵事件告诉我们，人生需要一个理想目标，没有理想的人，只是一具行尸走肉，生活如荒凉的戈壁，更别提有所作为了。现在，大学生谈理想，有时候会觉得很抽象，谈未来，谈责任又觉得很苍白，很无力。但作为一名大学生我们应该弄清楚自己是谁，在社会与他人心中的定位如何。
同时，一个坚定的信念，会让你勇敢的走着自己的路。信念也同
理想一样，是人类特有的一种精神现象，信念是认知、情感和意志的有机统一体，是人们在一定的认识基础上确定的，对某种思想和事物坚信不疑并身体力行的心理态度和精神状态。郭沫若说过“我们只愿在真理的圣坛之前低头，不愿在一切物质的权威之前拜倒。” 我们只愿在真理的圣坛之前低头，不愿在一切物质的权威之前拜倒。如果把理想比作舟，那么信念就是帆。舟不能没有帆，而没有舟，更没有帆存在的意义。鉴于两者的关系，人们更喜欢将它们放在一起讨论，将它们视为一体。
理想信念是激励人们迎接挑战，克服困难的精神支柱和强大力量，理想越坚定克服困难的勇气和意志就越坚定。理想信念是一个思想认识问题，更是一个实践问题。理想不等于现实，理想的实现往往要通过一条充满艰险的曲折之路，有赖于脚踏实地，持之以恒的奋斗。 从目前的情况看，我国大学生的理想信念状况，主流是积极的、健康的。他们对党的方针政策，对中国特色社会主义事业的理想有较高的认可度;他们关注国家和民族的命运，了解个体的发展与国家前途的内在联系;他们看到了改革开放带给中国的巨大变化，对邓小平理论有了逐渐深刻的理解。越来越多的青年学生向党组织递交了入党 申请书 ，越来越多的大学生党员在学校和我院发挥着重要的作用。他们有朝气，有热情，思维活跃，富于创新精神，给高校的基层党组织带来了生机和活力。但是，同时也应当看到，当代大学生在理想信念方面日益呈现出多元化倾向，共产主义理想信念淡薄，一部分大学生，包括学生党员对社会主义信心不够坚定，对社会主义前途存在模糊认识，某些消极、落后的政治观点、价值观念和各种错误思潮在大学生中还有相当的影响力。但是，空谈理想，不去实践，即使有着坚如磐石的信念，也是无济于事的。俗话说的好：“千里之行始于足下”。只有真正行动起来，一切才会变得真实，同时，机遇也是理想实现不可缺少的。
人生是一个奋斗的过程，活着就是一场不见硝烟的战争。一个人有了理想信念，就会以惊人的毅力和不懈的努力，成就事业，创造奇迹。大学时期确立的理想信念，对今后的人生之路将产生重要影响，甚至会影响终身。况且当代大学生还肩负着祖国和民族的希望承载着家庭和亲人的嘱托，满怀着对未来美好生活的向往，因此，不管你现在正处于一个什么状态，朋友，让我们一起为自己树立个目标并勇敢的为之努力奋斗吧!
摘 要：对当代大学生进行思想政治教育是当前我国高等教育的一项重要任务，关键在于进行理想信念教育。加强当代大学生理想信念教育的途径如下：创新教学方式,增强课堂的吸引力;完善教学内容,增强教育的针对性;优化学校环境，树立正确的理想信念。
关键词：当代大学生;理想信念;教育
在目前的情况下，当代大学生主要是指90后大学本专科学生，是指1990-1999年出生的进入大学的中国公民。从2008年秋开始，我国高校90后大学生不断增加，他们在理想信念等方面所表现出来的鲜明的特征引起了社会的广泛关注。对90后大学生进行思想政治教育是目前我国高等教育的一项重要任务，其核心就是要进行理想信念教育，让他们正确把握社会发展的规律，把国家的前途命运和自身的社会责任紧密相连。走中国特色社会主义道路，立志为实现中华民族伟大复兴而奋斗[1]。党的十七届四中全会通过的《中共中央关于加强和改进新形势下党的建设若干重大问题的决定》指出:把理想信念教育作为全党学习践行社会主义核心价值体系的重中之重[2]。中共中央国务院《关于进一步加强和改进大学生思想政治教育的意见》指出:加强和改进大学生的思想政治教育的主要任务之一，以理想信念教育为核心，
深入进行树立正确的世界观、人生观和价值观教育[3]，充分表明了党和政府对于大学生理想信念教育的高度重视。当前加强大学生的理想信念教育对大学生自我的全面发展和和谐社会的构建都具有非常重要的意义。
一、理想信念对当代大学生的重要意义
理想作为一种精神现象，是人类 社会实践 的产物，它源于现实又超越现实。科学的理想是人的主观能动性与社会发展客观趋势的一致性的反映，是人们在社会实践基础上，对社会历史发展客观规律的正确把握，因而对人们有着巨大的感召力，对社会实践具有重要的指导作用[4]。信念和理想一样，是人类特有的一种精神现象。信念是认知、情感和意志的有机统一体，是人们在一定的认识基础上确立的对某种思想和事物坚信不疑并身体力行的心理态度和精神状态。理想和信念相辅相成，理想是信念的根据和前提，信念则是实现理想的重要保障。常常理想即信念，信念即理想。
(一)指引奋斗目标，引导大学生怎样做人
一个人要想有意义地活着，就必须在有意义的奋斗目标的指引下，沿着正确的人生道路前进。确立正确的理想信念，可以使人方向明确、精神振奋，即使在前进中遇到挫折，也能使人看到希望，不迷失前进的路。有什么样的理想信念，就意味着以什么样的期望和方式去改造社会、塑造自身。在“四有”新人目标中，“有理想”摆在了首位，说明理想信念与大学生应该怎样做人关系紧密。
(二)提供前进动力，指引大学生怎样进步
理想信念是人生力量的源泉，给人们向着既定的目标奋斗提供了动力。当代大学生应高度重视并认真选择科学的理想信念，让未来的人生道路越走越宽。在大学期间树立的理想信念，对今后的人生之路将产生重大影响。在确定人生目标的时候，会有更加坚定的信念作支撑，也才不至于迷茫。
(三)提高精神境界，激励大学生怎样为学
理想信念作为人精神生活的核心内容，引导人们不断地追求更高的人生目标，提高精神境界。一个人的理想信念越崇高、越坚定，精神境界和人格就会越高尚。大学生只有树立崇高的理想信念，才能明确学习的目的和意义，激发起为国家富强、民族振兴和自身成才而努力学习的强烈责任感和使命感，为努力建设国家和服务人民而努力学习。
二、当代大学生理想信念的现状与问题
胡锦涛同志在2009年五四讲话中希望当代青年具有执着的信念、优良的品格、丰富的知识、过硬的本领。温家宝同志也希望青年朋友做有道德、有学问、能为人民做出贡献的人。伴随改革开放成长起来的当代大学生们，他们享受着三十几年改革开放的硕果，又承受着改革开放以及社会转型所带给他们的压力。受“独生子女”政策的影响，他们成了一家人的希望。他们备受关怀，甚至是在溺爱中成长，因此他们习惯于从家庭和社会中索取，享受生活。他们也缺少兄弟姐妹，在成长过程中特别孤独，所以长大后尤其希望与社会沟通，但又缺乏的一些素养和知识，往往就会受到挫折和失败。在日新月异的信息时代，他们接受新生事物的速度很快，思想观念和行为方式独立且多样。怎样才能公正地评价80后、90后大学生?瞿振元在2009年五四期间所发表的 文章 中阐述的观点具有一定代表性。他认为当代青年确实是我国社会中最积极、最活跃、最有生气的一支力量，确实是值得信赖、堪当重任、大有希望的。当代大学生是社会发展不可或缺的重要环节，在理想信念方面，还有很多问题需要我们做进一步的思考。
三、加强当代大学生理想信念教育的策略研究
(一)创新教学方式，增强课堂的吸引力
在课堂教学环节中，首先老师们应当采用多种多样的教学形式和教学手段,如多媒体教学、课堂中设计讨论环节、进行案例分析等,从而丰富课堂教学生活,增强课堂教学的吸引力,使学生能更形象而深刻地理解并接受教学内容。比如，在给学生讲授《思想道德修养与法律基础课》第一章涉及的内容时，不是单纯的理论讲授，这样让学生觉得内容枯燥又乏味，可以增加课内主题讨论环节，同学们结合自身实际情况，讨论立志高远与始于足下的一个问题：立志须躬行。作为当代大学生，立志须躬行就是要落实到自己学习和生活的点点滴滴中，从认真听好每一堂课开始，从每一件小事做起。同学们在讨论的环节中将获得更多的收获，更坚定自己的理想信念。当然在创新教学方式的时候也可以组织同学们到社会主义新农村，尤其是灾后重建地区去参观考察。其次，课堂教学与课外教育实践活动相结合。老师们应该积极关注学生的学习和生活情况。在课外教育实践活动中，认真对他们进行积极的辅导教育,让他们在实践中磨炼自己的意志和品质，在校园 文化 活动中进一步陶冶学生的情操,帮助他们树立积极、乐观、向上的人生观、价值观和世界观，也为他们树立正确的理想信念。总之，教学方式多种多样，还可以做进一步的开拓与创新，为增强课堂的吸引力，教学方式可以根据教学需要来适当选择，并不是一概而论。
(二)完善教学内容，增强教育的针对性
每个大学生都有个体差异和特殊的实际情况,具有不同的思想道德素质、科学文化素质、生理心理素质,而90后大学生更是如此。90后大学生经历丰富,思维活跃,见识广,接触新事物新思想多,而目前高校理想信念教育的内容僵化,教学形式单一,不能够引起90后大学生理想信念学习的兴趣,这些已成为90后大学生忽视思想政治教育学习的重要原因。据了解，大家普遍谈及了对思想政治课中的理想信念内容教学的改进诉求。对于该课程,课堂应该更开放,思想政治教育不只是教师传授,大家还应该有必要的交流和讨论，这样可以有助于大家更好地理解。此外,可以将理论与实践结合起来,既可以使同学们树立正确的世界观、人生观、价值观，也可以丰富课堂教学形式,提高大家的学习积极性,更加自主地学习。高校在进行大学生思想政治教育时，应改变简单化的群体集中灌输教学方式，向多元化、灵活性的方向转变,充分发挥学生在接受教育过程中的积极性和主动性,诱发学生的好奇心,促使他们主动积极地学习。
(三)优化学校环境，树立正确的理想信念
校园环境对90后大学生的理想信念、思想观念、 思维方式 、精神状态、心理素质、行为处事方式,乃至价值取向都具有重要的影响作用。学校是影响和塑造大学生理想信念的重要场所，关系到当代大学生理想信念的形成和发展。构建积极健康的高校校园文化环境,是90后大学生理想信念教育中的重要一环。学生接受的理想信念教育主要还是由思想政治理论课来承担,然而目前我国高校思想政治教育内容老化,教育形式不丰富,教学方式单一,没有将理想信念的教育看成是一项系统性的工程,在课堂上照本宣科,仅仅抽象地描述理想信念,使理论与实践、言传与身教分离,难以达到理想的教育效果,导致当代大学生在理想信念上出现“知行不一”等许多矛盾现象。
总之，在加强当代大学生理想信念教育的过程中，我们应积极地做出多方面的努力，尽量让我们在理想信念教育方面取得一定的成绩，让大学生们的理想信念更加牢固，以更好地服务人民和中国特色社会主义建设。
参考文献：
[1]潘子彦，王磊.大学生理想信念教育教育实效性的张力架构[N].光明日报，2006-04-08.
[2]中共中央.关于加强和改进新形势下党的建设若干重大问题的决定[EB/OL].
[3]中共中央国务院.关于进一步加强和改进大学生思想政治教育的意见[EB/OL
[4]本书编写组.思想道德修养与法律基础[M].北京：高等教育出版社，2013：16.
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加强当代大学生理想信念教育，要遵循大学生自身发展需要，尊重人、关心人、理解人，把思想政治教育与人的全面发展、培养适应社会需求的健康人格统一起来，把思想政治教育与大学生的个性培养统一起来，把思想政治教育与人文精神的培养统一起来，从而提高高校思想政治教育的效果。大学生作为理想信念教育的对象，是教育活动的参与者，更是整个教育过程的接受主体。教育工作者必须充分尊重大学生的主体地位，对于大学生的合理化需求要予以重视和满足，并以此为突破口激发大学生积极向上的精神动力，引导其树立崇高的理想信念。“青年一代有理想、有担当，国家就有前途，民族就有希望，实现我们的发展目标就有源源不断的强大力量。”当代大学生是我国社会主义现代化建设事业的接班人，切实加强理想信念教育，引导他们坚定社会主义理想信念，树立正确的世界观、人生观、价值观，对于推进中国特色社会主义事业、实现中华民族伟大复兴的中国梦有着重要意义。从实践看，理想信念教育作为一种思想意识范畴的教育活动，要取得实效，关键要遵循思想发展规律，根据时代特征、学生主体差异等因素有针对性地开展。加强校园文化建设，营造良好的理想信念教育氛围。高校校园文化是高校精神文明建设的重要组成部分，是一种特殊的、重要的育人环境，是无声的教育课堂。良好的校园文化环境，对弘扬时代正能量，陶冶学生的情操、规范学生的行为、培养学生高尚品质、引导学生树立远大理想等发挥着重要作用。大学生最重要的生活场所就是宿舍，将社会主义核心价值观融入宿舍文化氛围中，营造良好的生活环境。以宿舍为单位开展形式多样、健康高雅的文化活动，通过活动将社会主义核心价值观转化为学生个人的思想观念，增进同学间的友谊，增强集体主义观念和团队协作精神。