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爱因斯坦:改变人类对世界认识的人

时间:2010-06-05 09:17:46  来源:  作者:

 1905年,德国的《物理年鉴》杂志上发表了3篇引起当时国际科学界震动的论文。3篇论文的作者是同一个人,一个在科学界名不见经传的26岁的小人物:阿尔伯特·爱因斯坦。当时他只是瑞士专利局的一个小职员,但却注定要改变人类对整个世界的认识。

  在讨论光电效应的论文中,他把5年前刚被提出的量子论应用到这一问题上,指出:由特定能量的量子所组成的特定波长的光,会被金属中的原子所吸收,并释放出含有特定能量的电子。这一理论对于量子力学的建立是决定性的。他在1921年获得的诺贝尔物理学奖,就是因为他在光电理论上的贡献而被授予的。两个月后发表的第二篇论文中,爱因斯坦给出了布朗运动(即在液体或气体中分子的随机运动)的数学分析。他推导出了表述布朗运动的数学方程。3年后,关于布朗运动的实验证实了爱因斯坦的理论,并且得出了第一个关于原子大小的可靠数值。

  1905年发表的第三篇创立了狭义相对论的论文,使爱因斯坦获得了在人类科学史上唯一可以与牛顿相提并论的地位。他认为“一切运动都是相对的”,相对论即由此而得名。

  狭义相对论研究系统匀速运动时的情形。光速被假定为一个常数,由此可以推论,时间流逝的速度将随运动速度的变化而变化,因此不再有绝对的时间和空间,只有时空统一体。在狭义相对论中,爱因斯坦还推导出了那个极其著名的公式:E=MC2即能量等于质量乘以光速的平方,这个公式揭示了质量和能量的转换,为未来的原子能应用开辟了道路。

  狭义相对论无疑是物理学史上的一个高潮,但10年后问世的广义相对论则是一个更加辉煌的高潮。在广义相对论中,爱因斯坦研究处于引力场中的系统,得出了关于万有引力的新理论。更精彩的是,爱因斯坦根据广义相对论推论出了三个明确的现象:第一是关于水星近日点的运动值。第二是预言在强引力场中光谱线应该有红移。第三是预言了光线在引力场中的偏折要比牛顿力学中所预言的大得多。三点推论的证实使广义相对论获得了极大的成功。

  相对论与牛顿力学之间有着非常美妙的关系———广义相对论在引力非常弱的情况下即简化为狭义相对论,而狭义相对论在运动速度远小于光速的情况下即简化为牛顿的万有引力理论。新的理论并未“推翻”旧的理论,而只是将旧理论收纳为新理论中的一个特例。

  纳粹统治德国后,具有犹太血统的爱因斯坦决定在美国定居,就职于普林斯顿高级研究所,这时他已是具有世界声誉的著名科学家。1939年他致信罗斯福总统,力劝他执行一项研究计划以研制原子弹。1952年他谢绝了出任以色列总统。1955年他致信罗素,同意签署一份号召一切国家放弃核武器的宣言,但7天后即去世。
 

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