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【愛因斯坦】愛因斯坦的故事_愛因斯坦發明了什么

愛因斯坦

人物簡介   阿爾伯特·愛因斯坦(1879.3.14-1955.4.18),出生于德國符騰堡王國烏爾姆市,畢業于蘇黎世聯邦理工學院,是一位猶太裔物理學家,1900年入瑞士國籍。1921年,愛因斯坦因光電效應研究而獲得諾貝爾物理學獎,他的研究推動了量子力學的發展。此外還創立了狹義相對論、廣義相對論、能量守恒、宇宙常數等,為核能開發奠定了理論基礎,被公認是繼伽利略、牛頓以來最偉大的物理學家。甚至被美國《時代周刊》評選為“世紀偉人”。
人物經歷
  讀書時期
  1888年(9歲),愛因斯坦入路易波爾德高級中學學習。在學校受宗教教育,接受受戒儀式,弗里德曼是指導老師。
  1889年(10歲),在醫科大學生塔爾梅引導下,讀通俗科學讀物和哲學著作。
  1891年(12歲),自學歐幾里德幾何,同時開始自學。愛因斯坦開始懷疑歐幾里德的假定。
  1892年(13歲),開始讀康德的著作。
  1894年(15歲),愛因斯坦一家人移居意大利。
  1895年(16歲),自學完微積分。同年,愛因斯坦在瑞士理工學院的入學考試失敗。愛因斯坦開始思考當一個人以光速運動時會看到什么現象。對經典理論的內在矛盾產生困惑。
  1896年(17歲),獲阿勞中學畢業證書。10月29日,愛因斯坦遷居蘇黎世并在瑞士理工學院就讀。
  1899年10月19日(20歲),愛因斯坦正式申請瑞士公民權。
  1900年8月(21歲),愛因斯坦畢業于蘇黎世聯邦工業大學;12月完成論文《由毛細管現象得到的推論》,次年發表在萊比錫《物理學雜志》上并入瑞士籍。
  1901年3月21日(22歲),取得瑞士國籍。在這一年5-7月完成電勢差的熱力學理論的論文。
  畢業以后
  1902年6月16日(23歲),被瑞士伯爾尼專利局雇傭。
  1903年(24歲),他與大學同學米列娃·瑪麗克結婚。他們結婚前就已經有了第一個孩子。
  1904年(25歲)9月,由專利局的試用人員轉為正式三級技術員。
  1905年(26歲)3月,發表量子論,提出光量子假說,解決了光電效應問題。4月向蘇黎世大學提出論文《分子大小的新測定法》,取得博士學位。5月完成論文《論動體的電動力學》,獨立而完整地提出狹義相對性原理,開創物理學的新紀元。這一年因此被稱為“愛因斯坦奇跡年”。
  1906年(27歲)4月,晉升為專利局二級技術員。11月完成固體比熱的論文,這是關于固體的量子論的第一篇論文。
  1907年(28歲)升職為專利局一級技術員。
  1908年(29歲)10月,兼任伯爾尼大學編外講師。
  1909年(30歲)10月,離開伯爾尼專利局,任理論物理學副教授。
  1910年(31歲)10月,完成關于臨界乳光的論文。
  1911年(32歲),從瑞士遷居到布拉格。
  1912年(33歲),提出“光化當量”定律。
  1913年(34歲),重返德國,任柏林威廉皇帝物理研究所長和柏林洪堡大學教授,并當選為普魯士科學院院士。
  震驚世界
  1914年(35歲)4月,愛因斯坦接受德國科學界的邀請。遷居到柏林。8月,即爆發了第一次世界大戰。他雖身居戰爭的發源地。生活在戰爭鼓吹者的包圍之中,卻堅決地表明了自己的反戰態度。9月,愛因斯坦參與發起反戰團體“新祖國同盟”,在這個組織被宣布為非法、成員大批遭受逮捕和迫害而轉入地下的情況下,愛因斯坦仍堅決參加這個組織的秘密活動。10月,德國的科學界和文化界在軍國主義分子的操縱和煽動下,發表了“文明世界的宣言”,為德國發動的侵略戰爭辯護,鼓吹德國高于一切,全世界都應該接受“真正德國精神”。在“宣言”上簽名的有九十三人,都是當時德國有聲望的科學家、藝術家和牧師等。就連能斯脫、倫琴、奧斯特瓦爾德、普朗克等都在上面簽了字。當征求愛因斯坦簽名時,他斷然拒絕了,而同時他卻毅然在反戰的《告歐洲人書》上簽上自己的名字。
  1915年(36歲)11月,提出《廣義相對論》引力方程的完整形式,并且成功地解釋了水星近日點運動。
  1916年(37歲)3月,完成總結性論文《廣義相對論的基礎》。5月,提出宇宙空間有限無界的假說。8月,完成《關于輻射的量子理論》,總結量子論的發展,提出受激輻射理論。
  1917年(38歲),列寧領導的蘇聯社會主義革命勝利后,愛因斯坦非常支持這個偉大的革命,贊揚這是一次對全世界將有決定性意義的、偉大的社會實踐,并表示:“我尊敬列寧,因為他是一位有完全自我犧牲精神,全心全意為實現社會正義而獻身的人。我并不認為他的方法是切合實際的,但有一點可以肯定:像他這種類型的人,是人類良心的維護者和再造者。”
  1919年(40歲),愛因斯坦與米列娃離婚,同年,與表姐艾爾莎結婚。
  1921年(42歲),愛因斯坦因光電效應研究而獲得諾貝爾物理學獎,他的研究推動了量子力學的發展。1月,訪問布拉格和維也納。同年1月27日在普魯士科學院作《幾何學和經驗》的報告。2月,去阿姆斯特丹參加國際工聯會議。4月5日至5月30日,為了給耶路撒冷的希伯萊大學的創建籌集資金,同魏茨曼一起首次訪問美國。在哥倫比亞大學獲巴納德勛章。在白宮受哈丁總統接見。在訪問芝加哥、波士頓和普林斯頓期間,就相對論進行了4次講學。6月,訪問英國,拜謁了牛頓墓地。
  1922年(43歲)1月,完成關于統一場論的第一篇論文。3—4月訪問法國,努力促使法德關系正常化。發表批判馬赫哲學的談話。4月,參加國際聯盟知識界合作委員會。7月,受到被謀殺的威脅,暫離柏林。沿途訪問科倫坡、新加坡、香港和上海。
  1922年11月9日,在去日本—上海的途中,愛因斯坦通過電報知道被授予1921年諾貝爾物理學獎。
  1923年(44歲)2月2日,從日本返回途中,到巴勒斯坦訪問,逗留12天。
  1923年2月8日,成為特拉維夫市的第一個名譽公民。
  從巴勒斯坦返回德國途中,訪問了西班牙。3月,愛因斯坦對國聯的能力大失所望,向國聯提出辭職。6—7月,幫助創建“新俄朋友協會”,并成為其執行委員會委員。7月,到哥德堡接受1921年度諾貝爾獎金。并講演相對論,作為對得到諾貝爾獎金的感謝。發現了康普頓效應,解決了光子概念中長期存在的矛盾。12月,第一次推測量子效應可能來自過度約束的廣義相對論場方程。
  1924年(45歲)加入柏林的猶太組織,并成為繳納會費的會員。6月,重新考慮加入國聯。12月,取得最后一個重大發現,從統計漲落的分析中得出一個波和物質締合的獨立的論證。此時,還發現了玻色—愛因斯坦凝聚態。
  1925年(46歲)受聘為德蘇合作團體“東方文化技術協會”理事。5月—6月,去南美洲訪問。與甘地和其他人一道,在拒絕服兵役的聲明上簽字。接受科普列獎章。為希伯萊大學的董事會工作。發表《非歐幾里德幾何和物理學》。
  1926年(47歲)同海森堡討論關于量子力學的哲學問題。接受“皇家天文學家”的金質獎章。接受為蘇聯科學院院士。
  1927年(48歲)2月,在巴比塞起草的反法西斯宣言上簽名。參加國際反帝大同盟,被選為名譽主席。10月參加第五屆布魯塞爾索爾維物理討論會,開始同哥本哈根學派就量子力學的解釋問題進行激烈論戰。發表《牛頓力學及其對理論物理學發展的影響》。
  1928年(49歲)1月,被選為“德國人權同盟”(前身為德國“新祖國同盟”)理事。春,由于身體過度勞累,健康欠佳,到瑞士達伏斯療養,并為療養青年講學。發表《物理學的基本概念至其最近的變化》。4月,海倫·杜卡斯開始到愛因斯坦家擔任終生的私人秘書。
  1929年(50歲)2月,發表《統一場論》。3月,50歲生日,躲到郊外以避免生日慶祝會。第一次訪問比利時皇室,與伊麗莎白女皇結下友誼,直到去世之前一直與比利時女皇通信。普朗克獎章。9月,同法國數學家阿達馬進行關于戰爭與和平問題的爭論,堅持無條件地反對一切戰爭。
  1930年(51歲)不滿國際聯盟在改善國際關系上的無所作為,提出辭職。5月,在“國際婦女和平與自由同盟”的世界裁軍聲明上簽字。7月,同泰戈爾爭論真理的客觀性問題。12月11日—1931年3月4日,愛因斯坦第一次到美國訪問,主要在加州理工學院。
  1930年12月13日,沃克市長向愛因斯坦贈送紐約市的金鑰匙。
  1930年12月19日—20日,訪問古巴。發表《我的世界觀》、《宗教和科學》等文章。
  1931年(52歲)3月,從美國回柏林。5月,訪問英國,在牛津講學。11月,號召各國對日本經濟封鎖,以制止其對中國的軍事侵略。12月,再度去加利福尼亞講學。為參加1932年國際裁軍會議,特地發表了一系列文章和演講。發表《麥克斯韋對物理實在觀念發展的影響》。
  1932年(53歲)2月,對于德國和平主義者奧西茨基被定為叛國罪,在帕莎第納提出抗議。3月,從美國回柏林。5月,去劍橋和牛津講學,后趕到日內瓦列席裁軍會議,感到極端失望。6月,同墨菲作關于因果性問題的談話。7月,同弗洛伊德通信,討論戰爭的心理問題。號召德國人民起來保衛魏瑪共和國,全力反對法西斯。12月10日,和妻子離開德國去美國。原來打算訪問美國,然而,他們從此再也沒有踏上德國的領土。
  1933年(54歲)德國納粹政府查抄他在柏林的寓所,焚毀其書籍,沒收其財產,并懸賞十萬馬克索取他的人頭。愛因斯坦當時在普林斯頓大學任客座教授,得知消息后便加入美國國籍。
  1934年(55歲)文集《我的世界觀》由其繼女婿魯道夫·凱澤爾編輯出版。1935年5月到百慕大作短期旅行。在百慕大正式申請永遠在美國居住。這也是他最后一次離開美國。獲富蘭克林獎章。同波多耳斯基和羅森合作,發表向哥本哈根學派挑戰的論文,宣稱量子力學對實在的描述是不完備的。為使諾貝爾和平獎贈予關在納粹集中營中的奧西茨基而奔走。
  1936年(57歲)開始同英費爾德和霍夫曼合作研究廣義相對論的運動問題。12月20日,妻艾爾莎病故。發表《物理學和實在》、《論教育》。
  1937年(58歲)3月—9月,參加由英費爾德執筆的通俗冊子《物理學的進化》的編寫工作。3月,聲援中國“七君子”。6月,同英費爾德和霍夫曼合作完成論文《引力方程和運動問題》,從廣義相對論的場方程推導出運動方程。
  1938年(59歲)同柏格曼合寫論文《卡魯查電學理論的推廣》。
  1939年(60歲)8月2日,在西拉德推動下,上書羅斯福總統,建議美國抓緊原子能研究,防止德國搶先掌握原子彈。妹妹瑪雅從歐洲來美,在愛因斯坦家長期住下來。
  1940年(61歲)5月15日,發表《關于理論物理學基礎的考查》。5月22日,致電羅斯福,反對美國的中立政策。10月1日,取得美國國籍。同年愛因斯坦寫了一篇著名論文,為他的這一命題進行辯護,即“我不信仰一個人格化的神”
  1941年(62歲)發表《科學和宗教》等文章。
  1942年(63歲)10月,在猶太人援蘇集會上熱烈贊揚蘇聯各方面的成就。
  1943年(64歲)5月,作為科學顧問參與美國海軍部工作。
  1944年(65歲)為支持反法西斯戰爭,以600萬美元拍賣1905年狹義相對論論文手稿。發表對羅素的認識論的評論。12月,同斯特恩、玻爾討論原子武器和戰后和平問題,聽從玻爾勸告,暫時保持沉默。
  1945年(66歲)3月,同利奧·西拉德討論原子軍備的危險性,寫信介紹西拉德去見羅斯福,未果。4月,從高等學術研究院退休(事實上依然繼續照常工作)。9月,連續發表一系列關于原子戰爭和世界政府的言論。
  1946年(67歲)5月,發起組織“原子科學家非常委員會”,擔任主席。5月,接受黑人林肯大學名譽博士學位。寫長篇《自述》,回顧一生在科學上探索的道路。5月,妹妹瑪雅因中風而癱瘓,以后每夜念書給她聽。10月,給聯合國大會寫公開信,敦促建立世界政府。
  1947年(68歲),繼續發表大量關于世界政府的言論。9月,發表公開信,建議把聯合國改組為世界政府。
  1948年(69歲)4月,同天文學家夏普林利合作,全力反對美國準備對蘇聯進行“預防性戰爭”。抗議美國進行普遍軍事訓練。發表《量子力學和實在》。前妻米列娃在蘇黎世病故。12月,作剖腹手術,在腹部主動脈里發現一個大動脈瘤。
  1949年(70歲)1月13日,愛因斯坦出院。1月,寫《對批評的回答》,對哥本哈根學派在文集《阿爾伯特·愛因斯坦:哲學家—科學家》中的批判進行反批判。11月,“原子科學家非常委員會”停止活動。
  1950年(71歲)2月13日,發表電視演講,反對美國制造氫彈。4月,發表《關于廣義引力論》。《晚年集》出版。3月18日,在遺囑上簽字蓋章。內森博士被指名為唯一的遺囑執行人。遺產由內森博士和杜卡斯共同托管。信件和手稿的最終貯藏所是希伯萊大學。其他條款當中還有:小提琴贈給孫子伯恩哈德·凱撒。
  1951年(72歲),連續發表文章和信件,指出美國的擴軍備戰政策是世界和平的嚴重障礙。6月,妹妹瑪婭在長期癱瘓后去世。9月,“原子能科學家非常委員會”解散。
  1952年(73歲)發表《相對論和空間問題》、《關于一些基本概論的緒論》。11月,以色列第1任總統哈伊姆·魏茨曼死后,以色列政府請他擔任第2任總統,被拒絕。
  1953年(74歲)4月3日,給伯爾尼時代的舊友寫《奧林匹亞科學院頌詞》,緬懷青年時代的生活。5月16日,給受迫害的教師弗勞恩格拉斯寫回信,號召美國知識分子起來堅決抵抗法西斯迫害,引起巨大反響。為紀念玻恩退休,發表關于量子力學解釋的論文,由此引起兩人之間的激烈爭論。發表《〈空間概念〉序》。
  晚年患病
  1954年(75歲)3月,75歲生日,通過“爭取公民自由非常委員會”,號召美國人民起來同法西斯勢力作斗爭。3月,被美國參議員麥卡錫公開斥責為“美國的敵人”。5月,發表聲明,抗議對奧本海默的政治迫害。秋因患溶血性貧血癥臥床數日。11月18日,在《記者》雜志上發表聲明,不愿在美國做科學家,而寧愿做一個工匠或小販并完成了《非對稱的相對論性理論》。
  1955年(76歲)2月,同羅素通信討論和平宣言問題。3月,寫《自述片斷》,回憶青年時代的學習和科學探索的道路。4月3日,同科恩談論關于科學史等問題。4月5日,駁斥美國法西斯分子給他扣上“顛覆分子”帽子。4月11日,在宣言上簽名。4月13日,在草擬一篇電視講話稿時發生嚴重腹痛,后診斷為動脈出血。4月15日進普林斯頓醫院。4月18日,愛因斯坦被診斷出患有主動脈瘤,18日午夜在睡夢中感到呼吸困難,主動脈瘤破裂導致大腦溢血破裂,而逝世于普林斯頓。一位名叫托馬斯·哈維的醫生在驗尸過程中,在經愛因斯坦的長子漢斯允許下,取下愛因斯坦的大腦保存,這位病理醫生希望未來神經科學界能夠研究愛因斯坦的大腦,以發現愛因斯坦那么聰明的原因。為遵照愛因斯坦的遺囑,他死后并沒有舉行任何喪禮,也不筑墳墓,不立紀念碑,骨灰撒在永遠保密的地方,目的是不會令埋葬他的地方成為圣地。
 
愛因斯坦的智商
  普林斯頓醫院的頂級醫師 托馬斯·哈維把愛因斯坦的大腦悄悄帶回家中,浸泡在消毒防腐藥水里,后來又用樹脂固化, 再切成大約200片,并親自動手研究大腦,同時也給科學界提供切片進行研究。 哈維醫師將愛因斯坦的大腦保存了四十多年,此間科學界對愛因斯坦的大腦進行了全面的研究。但據威爾特森研究的結果,愛因斯坦大腦左右半球的頂下葉區域,比常人大15%,非常發達。大腦后上部的頂下葉區發達,對一個人的數學思維、想象能力以及視覺空間認識,都發揮著重要的作用,這也解釋了愛因斯坦為何具有獨特的思維,才智過人。愛因斯坦大腦的另一個特點,是表層的很多部分沒有凹溝(回間溝),這些凹溝就像腦中的路障,使神經細胞受阻,難以互相聯系,如果腦中沒有這些障礙,神經細胞就可以暢通無阻地進行聯系,使得大腦的思維活躍無比。威爾特森的研究小組,把愛因斯坦的大腦與99名已死老年男女的腦部比較,得出了這一結論。但遺憾的是威爾特森的研究小組經過超過3000次的數據測試統計結果:愛因斯坦的智商只有:146。任意取100名普通人大腦按照當年的威爾特森規則智商有:125。
 
愛因斯坦的故事
  慧眼識才
  愛因斯坦十六歲時報考瑞士蘇黎世的聯邦工業大學工程系,可是入學考試卻告以失敗。看過他的數學和物理考卷的該校物理學家韋伯先生卻慧眼識英才,稱贊他:“你是個很聰明的孩子,愛因斯坦,一個非常聰明的孩子,但是你有一個很大的缺點:就是你不想表現自己。”愛因斯坦在數學方面可以說是“天才”,他在12歲到16歲時就已經自學學會了解析幾何和微積分。而對于不想表現自己這個“缺點”,他也是“死不悔改”。他晚年寫給朋友的信中說:“我年輕時對生活的需要和期望是能在一個角落安靜地做我的研究,公眾人士不會對我完全注意,可是現在卻不能了。”
  世界公民
  在愛因斯坦小的時候,有一天德皇軍隊通過慕尼黑的市街。好奇的人們都涌向窗前喝彩助興,小孩子們則為士兵發亮的頭盔和整齊的腳步而向往。但愛因斯坦卻恐懼得躲了起來,他既瞧不起又害怕這些“打仗的妖怪”,并要求他的母親把他帶到自己永遠也不會變成這種妖怪的國土去。
  中學時愛因斯坦放棄了德國國籍,可他并不申請加入意大利國籍。他要做一個不要任何依附的世界公民,大戰過后,愛因斯坦試圖在現實的基礎上建立他的世界和平的夢想,并且在“敵國”里作了一連串“和平”演說。德國右翼刺客們的黑名單上也出現了阿爾伯特·愛因斯坦的名字,希特勒懸賞兩萬馬克要他的人頭。為了使自己與這個世界保持“和諧”,愛因斯坦不得不從意大利遷到荷蘭。又從荷蘭遷居美國,而且加入了美國國籍。他認為,在美國這個國度里,各階級的人們都能在勉強過得去的友誼中生存下去。
  淡泊名利
  1948年5月14日,以色列國誕生,但不久以色列與周圍阿拉伯國家的戰爭便爆發了。已經定居在美國十多年的愛因斯坦立即向媒體宣稱:“現在,以色列人再不能后退了,我們應該戰斗。猶太人只有依靠自己,才能在一個對他們存有敵對情緒的世界上生存下去。”1952年11月9日,愛因斯坦的老朋友以色列首任總統魏茨曼逝世。在此前一天,就有以色列駐美國大使向愛因斯坦轉達了以色列總理戴維·本-古里安的信,正式提請愛因斯坦為以色列共和國總統候選人。當日晚,一位記者給愛因斯坦的住所打來電話,詢問愛因斯坦是否會擔任以色列總統,“不,我干不了。”愛因斯坦否定了這個提議。剛放下電話,電話鈴又響了。這次是駐華盛頓的以色列大使打來的。大使說:“教授先生,我是奉以色列共和國總理本·古里安的指示,想請問一下,如果提名您當總統候選人,您愿意接受嗎?”愛因斯坦被同胞們的好意感動了,但他想的更多的是如何委婉地拒絕大使和以色列政府,而不使他們失望,不讓他們窘迫。不久,愛因斯坦在報上發表聲明,正式謝絕出任以色列總統。在愛因斯坦看來,“當總統可不是一件容易的事。”同時,他還再次引用他自己的話:“方程對我更重要些,因為政治是為當前,而方程卻是一種永恒的東西。”
  不拘小節
  有一次,他要把墻上的一幅舊畫換下來,就搬來一架梯子,一步一步爬上去。突然,他又想起一個問題,沉思起來,忘記自己在做什么了,猛地從梯子上摔下來。摔到地上以后,他顧不得疼痛,馬上想到:人為什么會筆直地掉下來呢?看來物體總是沿著阻力最小的線路運動的。愛因斯坦想到這里便馬上站立起來,一瘸一拐地走到桌邊,提筆把自己的這個想法記了下來。這對他正在研究的問題——相對論有很大的啟發。1930年,德國出版了一本批判相對論的書,書名叫做《一百位教授出面證明愛因斯坦錯了》。愛因斯坦聞訊后,僅僅聳聳肩道:“100位實在太多了,只要能證明我真的錯了,哪怕是一個人出面也足夠了。”有一次,愛因斯坦走在紐約的大街上。他最好的朋友遇見了他。并對他說:“愛因斯坦,你該買件新衣服了。看看你的衣服多舊啊!”但是愛因斯坦卻回答說:“沒關系的,這里沒有人認識我。”幾年以后,愛因斯坦成為世界著名的科學家,但是他仍然穿著那件衣服。那位朋友再次遇見他,告訴他去買件新衣服。但是愛因斯坦說:“我不需要買新衣服了,這里每個人都認識我。”
  成功秘訣
  愛因斯坦常對人說:學習時間是個常數,它的效率卻是個變數,單獨追求學習時間是不明智的,最重要的是提高學習效率。他認為必須通過文體活動,才能獲得充沛的精力,保持清醒的頭腦,愛因斯坦還根據自己的親身體會,總結出一個公式,即A=X+Y+Z。A代表成功,X代表正確的方法,Y代表努力工作,Z代表少說廢話。他把這個公式的內容,概括成兩句話:工作和休息是走向成功之路的階梯,珍惜時間是有所建樹的重要條件。
  熱愛運動
  愛因斯坦從小喜歡運動,一生堅持不懈,直到老年,人們尊重地稱他“老年運動家”。他在學習或工作十分緊張的情況下,仍抽空參加多種文體活動,尤其喜歡爬山、騎車、賽艇、散步等體育活動。有人形容他工作時的勁頭簡直象個瘋子,似乎有使不完的精力。
  愛因斯坦在瑞士蘇黎世工業大學就讀時,盡管每天學習任務緊張,仍抽出一定時間散步,節假日還要出外旅游或劃船。愛因斯坦的這種愛好,不但是從興趣出發,而且為了提高學習效率。
  愛因斯坦晚年時,還堅持勞動堅持鍛煉,他經常從事一些家務勞動和栽花、澆水、剪枝,還經常邀請朋友去爬山,有意識地磨煉意志,鍛煉身體。有一次愛因斯坦和居里夫人及其兩個女兒,興致勃勃地攀登瑞士東部的安加丁冰川。他們按照登山運動員的要求,身背干糧袋,手持木拐杖,順著山徑往上爬。在旅途中,愛因斯坦談笑風生,十分活躍,好像年輕人一樣。從此,人們贈給他一個光榮的稱號:老年運動家。
 
愛因斯坦發明了什么
  相對論
  狹義相對論的創立:早在16歲時,愛因斯坦就從書本上了解到光是以很快速度前進的電磁波,與此相聯系,他非常想探討與光波有關的所謂以太的問題。愛因斯坦似乎就是那個將構建嶄新的物理學大廈的人。愛因斯坦認真研究了麥克斯韋電磁理論,特別是經過赫茲和洛倫茲發展和闡述的電動力學。愛因斯坦堅信電磁理論是完全正確的,但是有一個問題使他不安,這就是絕對參照系以太的存在。愛因斯坦在時空觀的徹底變革的基礎上建立了相對論力學,指出質量隨著速度的增加而增加,當速度接近光速時,質量趨于無窮大。他并且給出了著名的質能關系式:E=mc^2,質能關系式對后來發展的原子能事業起到了指導作用。
  廣義相對論的建立:愛因斯坦的廣義相對論認為,由于有物質的存在,空間和時間會發生彎曲,而引力場實際上是一個彎曲的時空。愛因斯坦用太陽引力使空間彎曲的理論,很好地解釋了水星近日點進動中一直無法解釋的43秒。廣義相對論的第二大預言是引力紅移,即在強引力場中光譜向紅端移動,20年代,天文學家在天文觀測中證實了這一點。廣義相對論的第三大預言是引力場使光線偏轉,最靠近地球的大引力場是太陽引力場,愛因斯坦預言,遙遠的星光如果掠過太陽表面將會發生一點七秒的偏轉。
  光電效應
  1905年,愛因斯坦提出光子假設,成功解釋了光電效應,因此獲得1921年諾貝爾物理獎。
  光照射到金屬上,引起物質的電性質發生變化。這類光變致電的現象被人們統稱為光電效應(Photoelectriceffect)。
  光電效應分為光電子發射、光電導效應和光生伏特效應。前一種現象發生在物體表面,又稱外光電效應。后兩種現象發生在物體內部,稱為內光電效應。
  赫茲于1887年發現光電效應,愛因斯坦第一個成功的解釋了光電效應(金屬表面在光輻照作用下發射電子的效應,發射出來的電子叫做光電子)。光波長小于某一臨界值時方能發射電子,即極限波長,對應的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料,而發射電子的能量取決于光的波長而與光強度無關,這一點無法用光的波動性解釋。還有一點與光的波動性相矛盾,即光電效應的瞬時性,按波動性理論,如果入射光較弱,照射的時間要長一些,金屬中的電子才能積累住足夠的能量,飛出金屬表面。可事實是,只要光的頻率高于金屬的極限頻率,光的亮度無論強弱,光子的產生都幾乎是瞬時的,不超過十的負九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關的嚴格規定的能量單位(即光子或光量子)所組成。
  光電效應里,電子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直于金屬表面射出,與光照方向無關,光是電磁波,但是光是高頻震蕩的正交電磁場,振幅很小,不會對電子射出方向產生影響。
  能量守恒
  E=mc?,物質不滅定律,說的是物質的質量不滅;能量守恒定律,說的是物質的能量守恒。
  雖然這兩條偉大的定律相繼被人們發現了,但是人們以為這是兩個風馬牛不相關的定律,各自說明了不同的自然規律。甚至有人以為,物質不滅定律是一條化學定律,能量守恒定律是一條物理定律,它們分屬于不同的科學范疇。愛因斯坦認為,物質的質量是慣性的量度,能量是運動的量度;能量與質量并不是彼此孤立的,而是互相聯系的,不可分割的。物體質量的改變,會使能量發生相應的改變;而物體能量的改變,也會使質量發生相應的改變。在狹義相對論中,愛因斯坦提出了著名的質能公式:E=mc^2(這里的E代表能量,m代表多少質量,c代表光的速度,近似值為3×10^8m/s,這說明能量可以用減少質量的方法創造)。愛因斯坦的質能關系公式,正確地解釋了各種原子核反應:就拿氦4(He4)來說,它的原子核是由2個質子和2個中子組成的。照理,氦4原子核的質量就等于2個質子和2個中子質量之和。實際上,這樣的算術并不成立,氦核的質量比2個質子、2個中子質量之和少了0.0302u(原子質量單位)!這是為什么呢?因為當2個氘[dao]核(每個氘核都含有1個質子、1個中子)聚合成1個氦4原子核時,釋放出大量的原子能。生成1克氦4原子時,大約放出2.7×10^12焦耳的原子能。正因為這樣,氦4原子核的質量減少了。
  這個例子生動地說明:在2個氘原子核聚合成1個氦4原子核時,似乎質量并不守恒,也就是氦4原子核的質量并不等于2個氘核質量之和。然而,用質能關系公式計算,氦4原子核失去的質量,恰巧等于因反應時釋放出原子能而減少的質量。愛因斯坦從更新的高度,闡明了物質不滅定律和能量守恒定律的實質,指出了兩條定律之間的密切關系,使人類對大自然的認識又深了一步。
  宇宙常數
  愛因斯坦在提出相對論的時候,曾將宇宙常數(為了解釋物質密度不為零的靜態宇宙的存在,他在引力場方程中引進一個與度規張量成比例的項,用符號Λ表示。該比例常數很小,在銀河系尺度范圍可忽略不計。只在宇宙尺度下,Λ才可能有意義,所以叫作宇宙常數。即所謂的反引力的固定數值)代入他的方程。他認為,有一種反引力,能與引力平衡,促使宇宙有限而靜態。當哈勃將膨脹宇宙的天文觀測結果展示給愛因斯坦看時,愛因斯坦說:“這是我一生所犯下的最大錯誤。”
  宇宙是膨脹著的。哈勃等認為,反引力是不存在的,由于星系間的引力,促使膨脹速度越來越慢。星系間有一種扭旋的力,促使宇宙不斷膨脹,即暗能量。70億年前,它們“戰勝”了暗物質,成為宇宙的主宰。最新研究表明,按質量成份(只算實質量,不算虛物質)計算,暗物質和暗能量約占宇宙96%。看來,宇宙將不斷加速膨脹,直至解體死亡。(也有其它說法,爭議不休)。宇宙常數雖存在,但反引力的值遠超過引力。林德饒有風趣的說:“我終于明白,為什么他(愛因斯坦)這么喜歡這個理論,多年后依然研究宇宙常數,宇宙常數依然是當今物理學最大的疑問之一。”
 
愛因斯坦的名言
  想象力比知識更重要
  邏輯會把你從A帶到B,想象力能帶你去任何地方
  從觀察和理解中獲得樂趣是大自然賜予的最美好的禮物
  試著不去做一個成功的人,而去做一個有價值的人
  如果你不能把它簡單地解釋出來,那說明你還沒有很好的理解它
  當答案很簡單時,是老天在回答
  有一個問題常常把我搞迷糊:究竟是我瘋了還是別人瘋了?
  人生就像騎單車。想保持平衡就得往前走
  我用比相對論還多的腦力在量子論上
 
歷史評價
  愛因斯坦常常被稱為一個孤獨的人。數學想象的領域有助于把精神從紛繁的俗物中解脫出來,就這個意義而言,我認為他確實是一個孤獨的人。他的哲學可以叫做一種超驗的唯物論,這種哲學達到了形而上學的前沿,那里可以完全割斷對自我世界的糾纏。對我來說,科學和藝術都是我們天性的表現,它們高出我們的生物學需要之上而具有終極價值。(泰戈爾評價)
  愛因斯坦的理論,最初受到許多人的反對,就連當時一些著名物理學家也對這位年青人的論文表示懷疑。然而,隨著科學的發展,大量的科學實驗證明愛因斯坦的理論是正確的,愛因斯坦才一躍而成為世界著名的科學家,成為20世紀世界最偉大的科學家。(新華網評價)
  愛因斯坦的生前不要虛榮,死后更不要哀榮。他留下遺囑,要求不發訃告,不舉行葬禮。他把自己的腦供給醫學研究,身體火葬焚化,骨灰秘密的撒在不讓人知道的河里,不要有墳墓也不想立碑。在把他的遺體送到火葬場火化的時候,隨行的只有他最親近的12個人,而其他人對于火化的時間和地點都不知道。(新華網評價)
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