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科學成就：

1、1905年發表《論物體的電動力學》，標志著狹義相對論的提出，主要內容包括相對性和光速不變原理。

2、1916年愛因斯坦發表《廣義相對論的基礎》，將狹義相對論擴大為廣義相對論。包含兩大原理：一是等效原理，二是廣義相對性。認為時間、空間、運動、質最不是絕對不變的，而是相對的，可以互相轉化的。

3、1905年，愛因斯坦提出光的量子理論，解釋了經典物理學無法解釋的光電效應及光的本質問題，推動了量子力學的發展。

評價：

1、愛因斯坦是歷史上繼牛頓之后最偉大的科學家，創立的俠義相對論和廣義相對論，是物理學的重大突破，是科學發展的道路上血立起的一座新的里程碑。
①狹義相對論的創立，改變了牛頓力學的絕對時空觀，揭示了物質和能量的相當性，為原子能的利用奠定了理論基礎，是近代物理學領域的一次偉大革命。
②廣義相對論改變了人們對宇宙的認識，在這一理論指引下，天體和宇宙演化的觀測研究及理論探討前所未有地蓬勃開展起來。

2、愛因斯坦不僅是一位偉大的科學家，還是一位具有正義感的社會活動家，時刻關心人類的進步與和平。

近代以來物理學的發展過程：

牛頓的經典力學：

經典力學的基本定律是牛頓運動定律或與牛頓定律有關且等價的其他力學原理，它是20世紀以前的力學，有兩個基本假定：
其一是假定時間和空間是絕對的，長度和時間間隔的測量與觀測者的運動無關，物質間相互作用的傳遞是瞬時到達的；
其二是一切可觀測的物理量在原則上可以無限精確地加以測定。20世紀以來，由于物理學的發展，經典力學的局限性暴露出來。
①伽利略對經典力學創立的奠基作用。
②牛頓創立經典力學。

經典力學的特征：

與傳統科學和現代物理學相比，經典力學具有三大特征：
1、注重實驗，實驗可以進一步揭示客觀現象和過程之間內在的邏輯聯系，并由此得出重要的結論。
2、它的數學化，這種數學化的根源是自然內在的數學關系。自然的數學結構是近代科學的先驅們深信不疑的真理。
3、研究人們日常生活中易于理解的宏觀世界，后來的X射線、放射性和電子等三大發現所揭示的卻是人們沒有直接經驗的微觀現象。
這些表明人們對物質世界的認識在不斷深入。

牛頓創立經典力學：

（一）背景：
1、16世紀末17世紀初，文藝復興運動的擴展促進了人的思想解放，對科學研究產生了重要影響；
2、文藝復興運動時期哥白尼提出“太陽中心說”，不但動搖了上帝創世說，也啟迪了伽利略對亞里士多德力學的質疑和實驗思想的萌生。
3、伽利略基于觀察、實驗以及實驗與數學相結合的科學研究，發現了自由落體定律；
4、英國工場手工業時期經濟上的需要與力學有直接關系；
5、牛頓在伽利略研究的基礎上發現了萬有引力定律和運動三定律，形成了以實驗為基礎、以數學為表達形式的牛頓力學體系，即經典力學體系。
（二）標志：
1687年牛頓發表《自然哲學的數學原理》，提出物體運動三大定律和萬有引力定律。
（三）歷史地位：
17～18世紀，近代自然科學中突出發展起來的是經典力學。伽利略的自由落體定律奠基，牛頓的《自然哲學的數學原理》一書的出版則標志著經典力學的成熟，一個有關物體運動的理論體系形成了，故此，經典力學又稱牛頓力學。
1、在經典力學領域中，最重要的成就是萬有引力定律和運動三定律的發現，這些成就構成了經典力學的基本內容。
2、牛頓力學在科學史上的意義表現在它把天上和地上的運動統一起來，把萬有引力定律和運動三定律視為宇宙間一切力學運動的普遍規律，從力學的角度證明了自然界的統一性，實現了人類自然界認識的第一次綜合，完成了人類對自然規律的第一次理論概括和總結。
3、經典力學體系的建立標志著近代科學的形成，表達了近代自然科學的基本特點：以實驗為基礎，以數學為表達形式。人們根據萬有引力定律發現海王星，又表明了科學的預見力和對實踐的理論指導意義。
（四）意義：
①經典力學體系的建立標志著近代科學的形成。
②促進了天文學發展：根據牛頓力學體系，人們發現了海王星和冥王星。
③促進了光學、電磁學等與力學的統一，推動了物理學的發展。
④促進了資本主義的兩次科技革命的出現和發展。

經典力學的重要奠基者——伽利略

1、成就：發現自由落體定律等物理學定律
意義：開創了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系的近代科學，為后來經典力學的創立和發展奠定了基礎。
自由落體定律的發現是伽利略把科學實驗和理性思維相結合解決物理學問題的典范。它不僅發現了物體下落運動的客觀規律，而且為人類認識自然找到了一條正確的途徑和方法，因此，現在人們稱伽利略為物理學之父。正是由于伽利略創立的科學方法，物理學研究才走上正確道路。
2、成就：利用自制望遠鏡發現許多星體，證明了哥白尼“日心說”的正確性。
意義：伽利略的這些發現和觀點，摧毀了教會的信條而證明了哥白尼學說的正確。

牛頓：

牛頓（1642—1727）是著名的英國科學家，在物理學、數學、天文學等許多方面作出了卓越的貢獻。
1687年，他出版了《自然哲學的數學原理》，在該書中他首先給力學的基本要領如質量、動量、慣性、力及向心力下了定義，對大至宇宙天體，小至光的微粒的一切物體在真空中或在有阻力的介質中的運動，全部應用運動三定律和萬有引力定律給予了說明，把自然界中的一切力學現象都囊括在他的力學體系之中。《自然哲學的數學原理》一書的出版標志著經典力學的成熟。
牛頓力學在科學史上的意義表現在它把天上和地上的運動統一起來，把萬有引力定律和運動三定律視為宇宙間一切力學運動有普遍規律，從力學的角度證明了自然界的統一性，實現了人類自然界認識的第一次綜合。
牛頓力學方面的貢獻之一是確立了萬有引力定律。這個定律說明，任何兩個物體之間都有引力存在。這個引力與彼此吸引的物體的質量體積成正比，而與兩物體間距離的平方成反比。萬有引力定律總結了此前一個半世紀的科學發明并用精確的數學術語把它們聯結起來了。
此外，牛頓還確立了著名的運動三定律，即慣性定律、比例定律（即加速度與力成正比）、作用和反作用相等定律。運動三定律是經典物理學的基礎。

《自然哲學的數學原理》：

牛頓的主要研究成果集中在其不朽的名著《自然哲學的數學原理》一書中。這里所謂的“自然哲學”實際上就是指物理學。在古代，自然科學是以自然哲學的形式出現的。《自然哲學的數學原理》全書分為兩大部分。
第一部分包括：“定義和注釋”和“運動的基本定理或定律”。這部分雖然篇幅不大，卻極為重要。
第二部分是這些基本定律的作用，包括三篇：
第一篇是研究萬有引力的；第二篇討論介質對物體運動的影響；
第三篇是“論宇宙系統”。在該書的第一部分中，牛頓首先給力學的基本概念如質量、動量、慣性、力及向心力下了定義，說明了絕對時間和絕對空間的含義。接著陳述了他總結和創立的運動三定律和矢量合成原理。
牛頓對運動三定律的表述如下：
運動第一定律（又稱慣性定律）：任何物體將保持它的靜止狀態或勻速直線運動狀態，直到外力作用迫使它改變這種狀態為止。
運動第二定律：運動的變化與所施的力成正比，并沿力的作用方向發生。
運動第三定律：每一個作用總是有一個相等的反作用和它對抗；或者說，兩物體彼此之間的相互作用永遠相等，并且各自指向對方。
《自然哲學的數學原理》以牛頓三大運動定律和萬有引力定律為基礎，建立了完美的力學理論體系，說明了當時人們所能理解的一切力學現象，解決了行星運動、落體運動、微粒運動、聲音和波、潮汐以及地球的扁圓形狀等各種各樣的問題。在此后二百多年中，再也沒有人補充任何本質上的東西。直到20世紀量子力學和相對論問世，才使力學擴大了范圍。

經典力學的困境：

在經典力學體系中，時間和空間的量度是絕對不變的。正如牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中寫的：“絕對的空間，就其本性而言，是與外界任何事物無關而且永遠是相同的和不動的。”隨著生產實踐，特別是科學實驗的發展，卻出現了一些由“絕對時空觀”解釋不了的實驗事實。比如，電磁波、光的傳播和快速的電子運動，等等，都不遵循牛頓的力學定律。為了檢驗以太存在的假說，1887年，美國物理學家邁克耳遜和莫雷，利用光的干涉效應，觀察干涉條紋的移動，試圖探測地球相對于以太運動的速度，尋找以太絕對靜止坐標系。雖然實驗本身達到了很高的精確度，但是并未觀察到干涉條紋的移動。這個實驗被許多人所重復，結果都相同。實驗的“零”結果否定了以太風的存在，這就是以太的飄移實驗。很顯然，新的發現與古典理論發生了矛盾，迫使人們重新考慮、大膽懷疑絕對時空觀的正確性。新的實驗表明，牛頓力學的致命弱點，就是把時空和物質運動割裂開來，忽視了它們之間的內在聯系，因而當物體運動接近光速時，牛頓理論的終極真理性被否定了。這種狀況表明，一種新的更為普遍性的理論的產生已不可避免了。

狹義相對論和廣義相對論的區別：

狹義相對論討論的是勻速直線運動的參照系（慣系參照系）之間的物理定律，廣義相對論則推廣到具有加速度的參照系中（非慣性系），并在等效原理的假設下，廣泛應用于引力場中。
相對論和量子力學是現代物理學的兩大基本支柱。奠定了經典物理學基礎的經典力學，不適用于高速運動的物體和微觀領域。相對論解決了高速運動問題；
量子力學解決了微觀亞原子條件下的問題。相對論顛覆了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念，提出了“時間和空間的相對性”、“四維時空”、“彎曲空間”等全新的概念。
狹義相對論最著名的推論是質能公式，它可以用來計算核反應過程中所釋放的能量，并導致了原子彈的誕生。而廣義相對論所預言的引力透鏡和黑洞，也相繼被天文觀測所證實。

愛恩斯坦創立相對論：

1、歷史背景：
（1）19世紀科學得到了飛速發展；
19世紀末，物理學界連續發生了三個重大事件，這就是X射線、放射性和電子的發現。這三大發現以實驗事實使得原子不可分、不變化的傳統觀念發生了動搖。物理學家們曾認為的似乎已經基本上完成了的經典物理學體系，從根本上出現了動搖，這就是所謂的“物理學危機”。經典物理學所研究的是人們日常生活中易于理解的宏觀世界，三大發現所揭示的卻是人們沒有直接經驗的微觀現象，這表明人們對物質世界的認識已經深入了一個層次。物理學的“危機”沒有嚇倒大多數物理學家，他們繼續向前探索，于是產生了以量子論和相對論的建立為標志的物理學革命，物理學從此開辟了新的天地。
（2）經典力學無法解釋高速運動的微觀粒子發生的現象。經典力學認為，時間和空間與物質運動無關，存在著絕對的靜止和絕對的時間。這與人們的一般看法一致。但到了19世紀，經典力學無法解釋研究中遇到的一些新問題，面臨著挑戰。
英國著名物理學家開爾文在一篇瞻望20世紀物理學的文章中，就曾談到:“在已經基本建成的科學大廈中，后輩物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了。”然而，正當物理學界沉浸在滿足的歡樂之中的時候，從實驗上陸續出現了一系列重大發現。如固體比熱、黑體輻射、光電效應、原子結構cdotscdots這些新現象都涉及物質內部的微觀過程，用已經建立起來的經典理論進行解釋顯得無能為力。特別是關于黑體輻射的實驗規律，運用經典理論得出的瑞利——金斯公式，雖然在低頻部分與實驗結果符合得比較好，但是，隨著頻率的增加，輻射能量單調地增加，在高頻部分趨于無限大，即在紫色一端發散。這一情況被埃倫菲斯特稱為“紫外災難”；對邁克爾遜——莫雷實驗所得出的“零結果”更是令人費解。實驗結果表明，根本不存在“以太漂移”。這引起了物理學家的震驚，反映出經典物理學面臨著嚴峻的挑戰。這兩件事被當時物理學界的權威稱為“在物理學晴朗的天空的遠處還有兩朵小小的，令人不安的烏云”。然而就是這兩朵小小的烏云，給物理學帶來了一場深刻的革命。
2、相對論的提出及主要內容：
（1）提出：1905年剛剛得到博士學位的愛因斯坦發表的一篇題為《論動體的電動力學》的文章，提出了著名的相對論，引發了二十世紀物理學的另一場革命。
（2）內容：相對論包含狹義相對論和廣義相對論。狹義相對論認為，物體運動時，質量會隨著物體運動速度增大而增加，同時，空間和時間也會隨著物體運動的變化而變化，即會發生尺縮效應和鐘慢效應。
廣義相對論認為，空間和時間的性質不僅取決于物質的運動情況，也取決于物質本身的分布狀態。
狹義相對論：1905年6月，愛因斯坦完成題為《論運動媒質的電動力學》的論文，提出了狹義相對論。此后，愛因斯坦又連續發表幾篇論文，建立起狹義相對論的全部框架。
廣義相對論：1915年，愛因斯坦完成了創立廣義相對論的工作，并于1916年寫成總結性論文《廣義相對論的基礎》。這篇論文的發表宣告了廣義相對論的誕生。
3、意義：
（1）相對論的提出是物理學思想的一次重大革命，它否定了經典力學的絕對時空論，從本質上修正了由狹隘經驗建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性。即：揭示了時空的可變性、時空變化的聯系性，樹立了新的時空觀、運動觀、物質觀。這一理論被后人譽為20世紀人類思想史上最偉大的成就之一。
（2）愛因斯坦的相對論也發展了牛頓力學，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發展到一個新的高度。

愛因斯坦：

艾伯特·愛因斯坦（1879—1955），美籍德國物理學家。
1879年3月14日誕生在德國烏爾姆的一個猶太人家中。
1894年舉家遷居意大利米蘭。1900年畢業于瑞士蘇黎世工業大學。1901年入瑞士國籍。
1902年6月至1909年10月，在瑞士專利局任技術員。1909年10月，任蘇黎世大學理論物理學副教授；
1911年3月，在布拉格任德意志大學理論物理學教授；1912年10月，任蘇黎世工業大學理論物理學教授；
1914年4月，在柏林任德國威廉皇帝物理研究所所長兼柏林大學教授。
1933年，因受納粹迫害，移居美國。1940年入美國國籍。1955年4月18日逝世。
愛因斯坦被認為是最富于創造力的科學家，他不但創立了相對論，還提出了光量子的概念，得出了光電效應的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本質，為量子力學的建立奠定了基礎。為此榮獲1921年度的諾貝爾物理學獎。同時，他還證明了熱的分子運動論，提出了測定分子大小的新方法。

愛因斯坦沒有因為相對論而獲得諾貝爾物理學獎原因：

美國科學史專家羅伯特·馬克·弗里德曼博士耗時二十多年，通過發掘與諾貝爾獎評獎當事人有關的大量書信、日記、評審報告等素材，撰寫成一本有關諾貝爾獎評獎內幕的書，這本書的書名是《權謀：諾貝爾科學獎的幕后》，已由上海科技教育出版社出版了中譯本。那么，在諾貝爾物理學獎評審委員會里，究竟是誰不想讓愛因斯坦獲獎？該書作者揭示出，這個人是瑞典皇家科學院的權威古爾斯特蘭德。這個著名醫生說：“愛因斯坦的理論作為一個智識成就不具備可考慮授予諾貝爾獎的物理學價值。”結果，古爾斯特蘭德毫不費力地在委員會中做了一個經典的外科“手術”，成功地“切除”了愛因斯坦獲獎的可能性。另外，委員會另一個核心人物哈塞爾貝里對愛因斯坦的理論也無好感。直到1922年，哈塞爾貝里去世，奧森添補了委員會的空缺，愛因斯坦才得到獲獎的機會。事實上，在這件事情上，奧森也頗費了一番心思，其策略是不以委員會中大多數人反對的相對論，而是以普遍被接受但是重要性稍遜的光電效應定律，提出為愛因斯坦授獎，他成功了。應該說，是愛因斯坦為諾貝爾獎增添了光彩，而不是諾貝爾獎成全了愛因斯坦。

經典力學、相對論與量子論的關系：

經典力學改變了自古代以來人們的認識論和方法論。相對論打破了牛頓以來傳統的絕對時空觀，但并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規律，而相對論反映的是物體高速運動的客觀規律，是對牛頓力學的繼承和發展。牛頓力學是相對論的一種特例（物體低速運動狀態），包括在相對論體系中。量子論則是研究微觀世界粒子運動規律的科學。量子論與相對論一起，構成了現代物理學的基礎。

量子論的誕生與發展：

1、誕生的背景：
（1）19世紀末20世紀初，電子和放射性的發現，打開了原子的大門，使人們對物質的認識深入到了原子內部。
（2）大量的實驗表明，微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體的運動規律進行描述。量子論在這種背景下誕生。
2、量子論的誕生、發展和量子力學：
（1）誕生：1900年，德國物理學家普朗克提出量子假說，宣告了量子論的誕生。
（2）發展：
①愛因斯坦利用量子論成功地解釋了光電效應出現的現象及光的本質，進一步推動了量子論的發展。
②丹麥物理學家玻爾把量子論用于原子結構的研究，創立了原子結構的理論。
③經過這些科學家的共同努力，到1925年左右量子力學最終建立。量子力學是研究微觀世界粒子運動規律的科學。
3、量子論和量子力學的影響：
（1）量子論使人類對微觀世界的基本認識取得革命性的進步，成為20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一。
（2）量子論與相對論一起構成現代物理學的基礎，并彌補了經典力學在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足。
（3）推動了物理學自身的進步，開闊了人們的視野，改變了人們認識世界的角度和方式。
4、量子論誕生的意義：
它與相對論一起，構成了現代物理學的基礎。相對論和量子論彌補了經典力學在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足。它們的提出，不僅推動了物理學自身的進步而且開闊了人們的視野，改變了人們認識世界的角度和方式。人類對客觀規律的認識開始從宏觀世界深入到了微觀世界。

普朗克和量子論的發展：

普朗克（1858—1947）是近代偉大的德國物理學家、量子論的奠基人。1858年4月23日生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。1900年，他在黑體輻射研究中引入能量量子。12月14日，在德國物理學會的例會上，普朗克作了《論正常光譜中的能量分布》的報告。在這個報告中，他激動地闡述了自己最驚人的發現。他說，為了從理論上得出正確的輻射公式，必須假定物質輻射（或吸收）的能量不是連續地而是一份一份地進行的，只能取某個最小數值的整數倍。這個最小數值就叫能量子，輻射頻率是ν的能量的最小數值ε=hν。其中h，普朗克當時把它叫做基本作用量子，現在叫做普朗克常數。由此，量子論創立。由于這一發現，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎。他一生發表了215篇研究論文和7部著作。在普朗克誕辰80周年的慶祝會上，人們“贈給”他一個小行星，并命名為“普朗克行星”。量子論不僅給光學，也給整個物理學提供了新的概念，故通常把它的誕生視為近代物理學的起點。
第一個意識到量子概念的普遍意義并將其運用到其他問題上的科學家是愛因斯坦，他建立了光量子理論解釋光電效應中出現的新現象。此外，玻爾、德布羅意等許多科學家也對量子論的發展作出了重要貢獻。量子論的發展經歷了三個主要階段：古典量子論（普朗克、愛因斯坦、玻爾、索未菲、康普頓），量子力學（德布羅意、薛定諤、海森伯、約爾丹、玻恩）以及最新的相對論量子力學或量子場論。但是，否定量子論或對它有疑問的科學家也不少，即使是贊同量子論的科學家之間也有很大的爭論，如愛因斯坦和玻爾。盡管人們對量子理論的爭論一直沒有消除，但它在實踐中獲得的成就卻是令人吃驚的。用量子理論來研究金屬和寶石這些晶體，可以解釋很多現象，例如，為什么銀是電和熱的良導體卻不透光，金剛石不是電和熱的良導體卻透光？實際上，更為重要的是量子理論很好地解釋了處于導體和絕緣體之間的半導體的原理，為晶體管的出現奠定了基礎。而且量子論在工業領域的應用前景也十分美好。科學家認為，量子力學理論將對電子工業產生重大影響，是物理學一個尚未開發而又具有廣闊前景的新領域。