更全的杂志信息网

爱因斯坦一生发表论文几次

发布时间:2024-07-07 10:01:54

爱因斯坦一生发表论文几次

爱因斯坦在1905年发表了四篇论文。

分别为:《关于光的产生和转化的一个启发性观点》、《根据分子运动论研究静止液体中悬浮微粒的运动》、《论运动物体的电动力学》、《物体惯性与其所含能量有关吗》,随后导出了E = mc²的公式。

这四篇论文中每一篇都足以获得一次诺贝尔奖,这些成就深远地影响了整个世界,爱因斯坦也由此变得举世闻名。1905年被称为“爱因斯坦奇迹年”。

在狭义相对论被提出10年后,1915年,爱因斯坦又创建了广义相对论学说,并据此推出光在引力场中是沿曲线传播的,在1919年被天文学家证实,轰动科学界。

爱因斯坦在20世纪最重要的两个物理学学术贡献中占了一半,除了相对论之外,量子力学、光电效应都从爱因斯坦开始。

不晓得 问他的弟子

爱因斯坦一生发表论文

爱因斯坦在1905年发表了四篇论文。这四篇论文中每一篇都足以获得一次诺贝尔奖,这些成就深远地影响了整个世界,爱因斯坦也由此变得举世闻名。在第一篇论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》里,爱因斯坦通过量子理论解释了光电效应,并最终证明了能量子以及光子(即光的粒子)的存在。

另外一个是布朗运动,还有一篇是关于原子大小的测定,我们从这些成果可以看出,爱因斯坦在20世纪最重要的两个物理学学术贡献中占了一半,除了相对论之外,量子力学、光电效应都从爱因斯坦开始。

在该年度发表的论文中,爱因斯坦深信原子真实存在,直到那时,原子对科学界来说还更多的是一个对方程有用的数学工具,而不是物理实体。假设热水是由很多不稳定的水分子组成的,水是热的,这些分子不稳定,到处移动,无规则地撞击花粉;爱因斯坦推论花粉的运动是碰撞的结果。爱因斯坦遇到的最大问题是需要结合热力学和经典力学来阐述他的观点,后者描述物体的运动,前者却研究大系统。

1、相对论和爱因斯坦质能方程

爱因斯坦在论文《论运动物体的电动力学》里提出了狭义相对论的两个基本公设:“光速不变”,以及“相对性原理”,按照这两个基本公设对于经典力学在运动速度接近光速时做出一些重要修正,从而化解了麦克斯韦方程组与经典力学定律之间的矛盾。经过整理之后,这些创举成为爱因斯坦的狭义相对论。

承认时空的相对性与光速的不变性导致了几个必然的推论。一是运动物体在其运动方向会表现出长度收缩。二是运动物体会经历时间膨胀。也就是说,一个运动中的钟表要比静止的同样钟表走得慢。三是以太的概念其实是多余无用的。

爱因斯坦在表述质能等价的论文里,从狭义相对论的方程里推导出质能方程E = mc2。这意味着能量和质量其实是一回事,可以相互转换。对于任何物体来说,其质量会随着其速度的增加而增加。

爱因斯坦的相对论曾经有很多年备受争议,他获得1921年诺贝尔物理学奖并不是因为表扬他在相对论做出重大贡献。普朗克是最热烈支持相对论的物理学者之一。

2、光子与能量量子

在论文《关于光的产生和转变的一个启发性观点》里,爱因斯坦提出光量子假说,即光是由离散的能量量子组成,这能量量子称为光量子,后来被简称为光子。最初,光量子假说遭到物理学者强烈质疑,其中包括马克斯·普朗克以及尼尔斯·玻尔。

后来,罗伯特·密立根做实验证实了光电效应的方程,阿瑟·康普顿做康普顿散射实验展示在某种情况下光会表现出粒子性。直到1919年,光量子假说才被广为接受。

爱因斯坦得到了一个结论,频率为f的光束是由能量为hf的光量子所组成;其中,h为普朗克常数。爱因斯坦并没有对这结论给出很多解释,实际而言,他并不确定光量子与光波之间的关系。但是,他的确建议这点子能够解释某些实验结果,尤其是光电效应。

3、量子化原子振动

在1906年论文《普朗克的辐射理论和比热容理论》里,爱因斯坦提出一种新的描述物质的物理模型,称为爱因斯坦模型。在这模型里,位于晶格结构里的每一个原子都被视为一个独立的量子谐振子,它们各自以相同频率像弹簧一样做简谐振动,因此具有离散的能级。

杜隆-珀蒂定律预言比热容为常数,在高温极限时,这模型给出相同的理论结果;而当温度趋于零时,这模型预言比热容也趋于零,与实验结果相符合。这是20世纪初期第三个被发现的重要量子理论。

爱因斯坦模型预言比热容以温度的指数函数趋于零,这是因为它假设所有谐振子的振动频率相同。彼得·德拜对于这假设给予修正,在他研究出的德拜模型里,振动频率不一样,因此比热容以温度的立方函数趋于零。

4、波粒二象性

在爱因斯坦的光量子假说中,光量子只是表现出能量的不连续性,它尚未被赋予粒子应具有的性质,所以不能被严格视为粒子。1909年,在爱因斯坦发表的两篇论文《论辐射问题的现状》与《论我们关于辐射的本性和组成的观点的发展》里,爱因斯坦阐明,光量子具有良好定义的动量,并且在某些方面表现出类点粒子的物理行为。

这两篇论文引入了光子的概念(吉尔伯特·路易斯于1926年给出术语光子的命名),启发了量子力学的波粒二象性观念。他又表示,理论物理下一个阶段将会发展出一种能够将光的波动论与光的粒子论融合在一起的理论。在这里,“融合”意味着波粒二象性,或更加延伸,尼尔斯·玻尔后来提出的互补原理。

5、临界乳光理论

在临界点附近,照射于介质的光束会被介质强烈散射,这现象称为临界乳光。波兰物理学者马里安·斯茅鲁樵斯基于1908年首先表明,临界乳光的机制为介质密度涨落,他并没有给出相关的方程。

两年后,爱因斯坦应用统计力学严格论述介质的分子结构所形成的密度涨落,从而推导出相关的方程,并且用这方程给出另一种计算阿伏伽德罗常数的方法,更有意思的是,这临界乳光的机制可以解释天空呈蓝色的现象。

按照瑞利散射理论,瑞利散射光的辐照度和入射光波长的四次方成反比。应用瑞利散射来解释天空的蓝色现象,波长较短的蓝光比波长较长的红光更易产生瑞利散射。因此,天空的颜色是蓝色的。瑞利散射方程能够准确地描述光束对于气体的瑞利散射行为,但对于液体并不适用。

爱因斯坦的临界乳光理论更一般地适用于液体与气体;瑞利散射只是临界乳光问题的一个特别案例。后来,布鲁诺·齐姆分析粒子在气体与液体里的随机性,将瑞利散射理论加以延伸来描述光在液体里的散射行为。

6、零点能

零点能指的是量子系统处于基态时所拥有的能量,量子系统所拥有能量不能低于零点能。普朗克于1911年至1913年之间重新表述他的1900年量子理论时提出了零点能的概念。

爱因斯坦和助手奥托·施特恩对于这点子极感兴趣。他们研究出一种方法,能够证实零点能的存在。他们假设双原子分子的旋转能含有零点能,并且所有双原子分子以同样角速度旋转,然后计算出双原子分子气体的比热容。

7、广义相对论

爱因斯坦在1907-1915年间创建的广义相对论是一种引力理论。根据广义相对论,在质量与质量之间观测到的引力是源自于这些质量所造成的时空弯曲。在现代天文物理学里,广义相对论是重要工具。

在接受1921年诺贝尔物理奖的演讲时,爱因斯坦表示狭义相对论对于惯性运动的偏好并不令人满意,而从最开始就不偏好任何运动状态(不论是匀速运动或加速度运动)的理论,应该会显得更令人满意,因此他才会尝试发展广义相对论。

他在1907年论文《关于相对性原理和由此得出的结论》里指出,自由下落实际是一种惯性运动,对于自由下落的观察者而言,狭义相对论的规则应该适用。爱因斯坦并没有对这后来被称为等效原理的论题给出详尽分析。

另外,他还初步预言重力红移,即射入引力势阱中的光会发生蓝移,而相反从引力势阱中射出的光会发生红移;又粗略预言光线在重力场中的偏折,即光子的路径在引力场中会发生偏折。这些预言后来纷纷得到了实验验证。

爱因斯坦将1907年论文加以扩充,于1911年写成论文《论重力对光的传播的影响》;在这篇论文里,他对光线在重力场中的偏折重新加以详细分析,得到可以严格测试的结果,即光线经过太阳产生的引力场时被偏折的角度。这预言可以做实验严格检试,因此他呼吁实验者的关注,尽快完成这实验。

8、引力波

引力波是时空曲率的涟漪以波动的形式从波源向外传播,同时会有能量向外传输。1916年,爱因斯坦了预测引力波的存在,根据广义相对论,洛伦兹不变性使得引力波的存在成为可能,由于引力相互作用必须以有限速度传播于空间。牛顿万有引力定律无法预言这种结果,因其假定引力相互作用是以无穷高速度传播于空间。

普林斯顿大学物理学家拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒于1974年发现发现首个脉冲双星系统PSR B1913+16,通过对其深入研究,首次发现引力波存在的间接定量证据。2016年2月11日,爱因斯坦论文一世纪之后,LIGO团队宣布,已直接探测到引力波,其源头来自于双黑洞融合机制。

9、宇宙学

全新装备了功能超强的广义相对论,爱因斯坦已准备好在梦寐以求的宇宙学领域大展身手。1917年,他应用广义相对论来建模整个宇宙结构。从那时的实验观测推论,他认为宇宙的范围是有限,并且不具有任何边界,因为宇宙质量会使时空弯曲回自己,就如同圆球的表面,具有有限的面积,不具有任何边界。

这种宇宙称为静态宇宙。但是,根据爱因斯坦场方程,静态宇宙不可能存在,宇宙只能扩张或收缩。为了使宇宙保持静态,爱因斯坦在他的方程中加入了一个宇宙常数项,然后让宇宙常数项与宇宙质量项相互抵销,这样,宇宙常数可以抗拒引力的效应,从而实现静态宇宙。

然而,爱德文·哈勃于1929年确定宇宙呈膨胀状态。爱因斯坦只好放弃宇宙常数,他认为在引力方程中引入该常数是他“一生中最大的错误”。

后来,人们发现宇宙加速膨胀,这现象的最简单说法是宇宙常数不为零,而是一个很小的数值。爱因斯坦的直觉最终可能还是正确的。

10、玻色-爱因斯坦统计

印度物理学者萨特延德拉·玻色在1923年完成论文《普朗克定律与光量子假说》,并且将这篇论文寄给英国《哲学杂志》,但是遭到拒绝发表。玻色丝毫不因此气馁,隔年他又将该论文转寄给爱因斯坦,寻求爱因斯坦的意见。

在这篇论文里,玻色提出一种新的统计模型,按照这模型,光束可以被视为由一群无法分辨的粒子所组成气体,因此在做统计运算时,所有相同能量的光子应该合并处理。爱因斯坦注意到玻色的统计模型不仅适用于光子,还适用于很多其它种粒子,这些粒子后来被称为玻色子。爱因斯坦把玻色的论文翻译成德文后发表于德国的《物理期刊》(Zeitschrift für Physik)。

爱因斯坦将玻色的理论推广至带质量的粒子,于1924年发表论文《单原子理想气体的量子理论》,隔年,又发表论文预言,玻色子冷却至非常低温时,会凝聚到其能量最低的量子态,因此会出现一种新的物态,称为玻色-爱因斯坦凝聚态。

1995年,科罗拉多大学波德分校的埃里克·康奈尔和卡尔·威曼使用铷原子气体在170 nK(1.7×10−7 K)的低温下首次观测到了玻色-爱因斯坦凝聚。四个月后,麻省理工学院的沃尔夫冈·克特勒使用钠原子气体独立实现了玻色-爱因斯坦凝聚。

11、奇迹年论文

爱因斯坦于1905年在《物理年鉴》发表了四篇划时代的论文。从来没有人能在这么短暂的时间内对于现代物理给出这么多重大贡献。这一年因此被称为“爱因斯坦奇迹年”。这四篇论文分别为:《关于光的产生和转变的一个启发性观点》、《热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮粒子的运动》、《论运动物体的电动力学》、《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》

扩展资料:

阿道夫·希特勒于1933年开始掌权成为德国总理之时,爱因斯坦正在走访美国。由于爱因斯坦是犹太裔人,所以尽管身为普鲁士科学院教授,他并没有返回德国。1940年,他定居美国,随后成为美国公民。

在第二次世界大战前夕,他在一封写给当时美国总统富兰克林·罗斯福的信里署名,信内提到德国可能发展出一种新式且深具威力的炸弹,因此建议美国也尽早进行相关研究,美国因此开启了曼哈顿计划。爱因斯坦支持增强同盟国的武力,但谴责将当时新发现的核裂变用于武器用途的想法,后来爱因斯坦与英国哲学家伯特兰·罗素共同签署《罗素—爱因斯坦宣言》,强调核武器的危险性。

爱因斯坦一生总共发表了300多篇科学论文和150篇非科学作品。爱因斯坦被誉为是“现代物理学之父”及20世纪世界最重要科学家之一。他卓越和原创性的科学成就使得“爱因斯坦”一词成为“天才”的同义词。

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日),美国物理学家,犹太人,现代物理学的开创者和奠基人,相对论——“质能关系”的提出者,“决定论量子力学诠释”的捍卫者(振动的粒子)——不掷骰子的上帝。 1999年12月26日,爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。

爱因斯坦最后一次发表论文

爱因斯坦是当代最伟大的物理学家。他热爱物理学,把毕生献给了物理学的理论研究。人们称他为20世纪的哥白尼、20世纪的牛顿。 爱因斯坦生长在物理学急剧变革的时期,通过以他为代表的一代物理学家的努力,物理学的发展进入了一个新的历史时期。由伽利略和牛顿建立的古典物理学理论体系,经历了将近200年的发展,到19世纪中叶,由于能量守恒和转化定律的发现,热力学和统计物理学的建立,特别是由于法拉第和麦克斯韦在电磁学上的发现,取得了辉煌的成就。这些成就,使得当时不少物理学家认为,物理学领域中原则性的理论问题都已经解决了,留给后人的,只是在细节方面的补充和发展。可是,历史的进程恰恰相反,接踵而来的却是一系列古典物理学无法解释的新现象:以太漂移实验、元素的放射性、电子运动、黑体辐射、光电效应等等。在这个新形势面前,物理学家一般企图以在旧理论框架内部进行修补的办法来解决矛盾,但是,年轻的爱因斯坦则不为旧传统所束缚,在洛伦兹等人研究工作的基础上,对空间和时间这样一些基本概念作了本质上的变革。这一理论上的根本性突破,开辟了物理学的新纪元。 爱因斯坦一生中最重要的贡献是相对论。1905年他发表了题为《论动体的电动力学》的论文,提出了狭义相对性原理和光速不变原理,建立了狭义相对论。这一理论把牛顿力学作为低速运动理论的特殊情形包括在内。它揭示了作为物质存在形式的空间和时间在本质上的统一性,深刻揭露了力学运动和电磁运动在运动学上的统一性,而且还进一步揭示了物质和运动的统一性(质量和能量的相当性),发展了物质和运动不可分割原理,并且为原子能的利用奠定了理论基础。随后,经过多年的艰苦努力,1915年他又建立了广义相对论,进一步揭示了四维空时同物质的统一关系,指出空时不可能离开物质而独立存在,空间的结构和性质取决于物质的分布,它并不是平坦的欧几里得空间,而是弯曲的黎曼空间。根据广义相对论的引力论,他推断光在引力场中不沿着直线而会沿着曲线传播。这一理论预见,在1919年由英国天文学家在日蚀观察中得到证实,当时全世界都为之轰动。1938年,他在广义相对论的运动问题上取得重大进展,即从场方程推导出物体运动方程,由此更深一步地揭示了空时、物质、运动和引力之间的统一性。广义相对论和引力论的研究,60年代以来,由于实验技术和天文学的巨大发展受到重视。 另外,爱因斯坦对宇宙学、用引力和电磁的统一场论、量子论的研究都为物理学的发展作出了贡献。 爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家,一个富有哲学探索精神的杰出的思想家,同时又是一个有高度社会责任感的正直的人。他先后生活在西方政治漩涡中心的德国和美国,经历过两次世界大战。他深刻体会到一个科学工作者的劳动成果对社会会产生怎样的影响,一个知识分子要对社会负怎样的责任。爱因斯坦一心希望科学造福于人类,但他却目睹了科学技术在两次世界大战中所造成的巨大破坏,因此,他认为战争与和平的问题是当代的首要问题,他一生中发表得最多的也是这方面的言论。他对政治问题第一次公开表态,就是1914年签署的一个反对第一次世界大战的声明。他对政治问题的最后一次发言,即1955年4月签署的“罗素—爱因斯坦宣言”,也仍然是呼吁人们团结起来,防止新的世界大战的爆发。 在20世纪思想家的画廊中,爱因斯坦,就是公正、善良、真理的化身。他的品格与天地日月相争辉,他的科学贡献,人类将万世景仰。 本书不仅以翔实的史实勾勒出爱因斯坦伟大的一生,而且也从人类文化的源头上探寻着爱因斯坦思想、人格的精神底蕴。在书中,玄奥的物理学理论、传奇般的故事,在读者理喻20世纪历史文化进程的视野中,或许会形成一个既有深度、又有趣味的立体画面。同时,我们将在历史氛围中去理解爱因斯坦,也将在现实情境中去悄然接受爱因斯坦的精神感召。 爱因斯坦曾以理性之剑为当代物理学辟出一条新路,也曾以理性之剑挥斩人间的妖魔鬼怪,而今天,这把理性之剑在哪里?我们是否该去寻找这把理性之剑?这是爱因斯坦留下的一个硕大问号。每一个走向21世纪的人都该在这个问号面前沉思默想,都应该接过爱因斯坦的理性之剑,为和谐、公正的21世纪而努力

20世纪最伟大的物理学家阿尔伯特·爱因斯坦(Albert.Einstein)1879年3月14日出生在德国西南的乌耳姆城,一年后随全家迁居慕尼黑。爱因斯坦的父母都是犹太人,父亲赫尔曼·爱因斯坦和叔叔雅各布·爱因斯坦合开了一个为电站和照明系统生产电机、弧光灯和电工仪表的电器工厂。母亲玻琳是受过中等教育的家庭妇女,非常喜欢音乐,在爱因斯坦六岁时就教他拉小提琴。 爱因斯坦小时候并不活泼,三岁多还不会讲话,父母很担心他是哑巴,曾带他去给医生检查。还好小爱因斯坦不是哑巴,可是直到九岁时讲话还不很通畅,所讲的每一句话都必须经过吃力但认真的思考。 在四、五岁时,爱因斯坦有一次卧病在床,父亲送给他一个罗盘。当他发现指南针总是指着固定的方向时,感到非常惊奇,觉得一定有什么东西深深地隐藏在这现象后面。他一连几天很高兴的玩这罗盘,还纠缠着父亲和雅各布叔叔问了一连串问题。尽管他连“磁”这个词都说不好,但他却顽固地想要知道指南针为什么能指南。这种深刻和持久的印象,爱因斯坦直到六十七岁时还能鲜明的回忆出来。 爱因斯坦在念小学和中学时,功课属平常。由于他举止缓慢,不爱同人交往,老师和同学都不喜欢他。教他希腊文和拉丁文的老师对他更是厌恶,曾经公开骂他:“爱因斯坦,你长大后肯定不会成器。”而且因为怕他在课堂上会影响其他学生,竟想把他赶出校门。 爱因斯坦的叔叔雅各布在电器工厂里专门负责技术方面的事务,爱因斯坦的父亲则负责商业的往来。雅各布是一个工程师,自己就非常喜爱数学,当小爱因斯坦来找他问问题时,他总是用很浅显通俗的语言把数学知识介绍给他。在叔父的影响下,爱因斯坦较早的受到了科学和哲学的启蒙。 父亲的生意做得并不好,但却是一个乐观和心地善良的人,家里每星期都有一个晚上要邀请来慕尼黑念书的穷学生吃饭,这样等于是救济他们。其中有一对来自立陶宛的犹太兄弟麦克斯和伯纳德,他们都是学医科的,喜欢阅读书籍、兴趣广泛。他们被邀请来爱因斯坦家里吃饭,并和羞答答、长着黑头发和棕色眼睛的小爱因斯坦交成了好朋友。 麦克斯可以说是爱因斯坦的“启蒙老师”,他借了一些通俗的自然科学普及读物给他看。麦克斯在爱因斯坦十二岁时,给了他一本施皮尔克的平面几何教科书。爱因斯坦晚年回忆这本神圣的小书时说:“这本书里有许多断言,比如,三角形的三个高交于一点,它们本身虽然并不是显而易见的,但是可以很可靠地加以证明,以致任何怀疑似乎都不可能。这种明晰性和可靠性给我留下了一种难以形容的印象。” 爱因斯坦还幸运地从一部卓越的通俗读物中知道了自然科学领域里的主要成果和方法,科普读物不但增进了爱因斯坦的知识,而且拨动了年轻人好奇的心弦,引起他对问题的深思。 爱因斯坦十六岁时报考瑞士苏黎世的联邦工业大学工程系,可是入学考试却告失败。他接受了联邦工业大学校长以及该校著名的物理学家韦伯教授的建议,在瑞士阿劳市的州立中学念完中学课程,以取得中学学历。 1896年10月,爱因斯坦跨进了苏黎世工业大学的校门,在师范系学习数学和物理学。他对学校的注入式教育十分反感,认为它使人没有时间、也没有兴趣去思考其他问题。幸运的是,窒息真正科学动力的强制教育,在苏黎世的联邦工业大学要比其他大学少得多。爱因斯坦充分的利用学校中的自由空气,把精力集中在自己所热爱的学科上。在学校中,他广泛的阅读了赫尔姆霍兹、赫兹等物理学大师的著作,他最着迷的是麦克斯韦的电磁理论。他有自学本领、分析问题的习惯和独立思考的能力。早期工作 1900年,爱因斯坦从苏黎世工业大学毕业。由于他对某些功课不热心,以及对老师态度冷漠,被拒绝留校。他找不到工作,靠做家庭教师和代课教师过活。在失业一年半以后,关心并了解他才能的同学马塞尔·格罗斯曼向他伸出了援助的手。格罗斯曼设法说服自己的父亲把爱因斯坦介绍到瑞士专利局去作一个技术员。 爱因斯坦终身感谢格罗斯曼对他的帮助。在悼念格罗斯曼的信中,他谈到这件事时说,当他大学毕业时,“突然被一切人抛弃,一筹莫展的面对人生。他帮助了我,通过他和他的父亲,我后来才到了哈勒(时任瑞士专利局局长)那里,进了专利局。这有点象救命之恩,没有他我大概不致于饿死,但精神会颓唐起来。” 1902年2月21日,爱因斯坦取得了瑞士国籍,并迁居伯尔尼,等待专利局的招聘。1902年6月23日,爱因斯坦正式受聘于专利局,任三级技术员,工作职责是审核申请专利权的各种技术发明创造。1903年,他与大学同学米列娃.玛丽克结婚。 1900~1904年,爱因斯坦每年都写出一篇论文,发表于德国《物理学杂志》。头两篇是关于液体表面和电解的热力学,企图给化学以力学的基础,以后发现此路不通,转而研究热力学的力学基础。1901年提出统计力学的一些基本理论,1902~1904年间的三篇论文都属于这一领域。 1904年的论文认真探讨了统计力学所预测的涨落现象,发现能量涨落取决于玻尔兹曼常数。它不仅把这一结果用于力学体系和热现象,而且大胆地用于辐射现象,得出辐射能涨落的公式,从而导出维恩位移定律。涨落现象的研究,使他于1905年在辐射理论和分子运动论两方面同时做出重大突破。1905年的奇迹 1905年,爱因斯坦在科学史上创造了一个史无前例奇迹。这一年他写了六篇论文,在三月到九月这半年中,利用在专利局每天八小时工作以外的业余时间,在三个领域做出了四个有划时代意义的贡献,他发表了关于光量子说、分子大小测定法、布朗运动理论和狭义相对论这四篇重要论文。 1905年3月,爱因斯坦将自己认为正确无误的论文送给了德国《物理年报》编辑部。他腼腆的对编辑说:“如果您能在你们的年报中找到篇幅为我刊出这篇论文,我将感到很愉快。”这篇“被不好意思”送出的论文名叫《关于光的产生和转化的一个推测性观点》。 这篇论文把普朗克1900年提出的量子概念推广到光在空间中的传播情况,提出光量子假说。认为:对于时间平均值,光表现为波动;而对于瞬时值,光则表现为粒子性。这是历史上第一次揭示了微观客体的波动性和粒子性的统一,即波粒二象性。 在这文章的结尾,他用光量子概念轻而易举的解释了经典物理学无法解释的光电效应,推导出光电子的最大能量同入射光的频率之间的关系。这一关系10年后才由密立根给予实验证实。1921年,爱因斯坦因为“光电效应定律的发现”这一成就而获得了诺贝尔物理学奖。 这才仅仅是开始,阿尔伯特·爱因斯坦在光、热、电物理学的三个领域中齐头并进,一发不可收拾。1905年4月,爱因斯坦完成了《分子大小的新测定法》,5月完成了《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》。这是两篇关于布朗运动的研究的论文。爱因斯坦当时的目的是要通过观测由分子运动的涨落现象所产生的悬浮粒子的无规则运动,来测定分子的实际大小,以解决半个多世纪来科学界和哲学界争论不休的原子是否存在的问题。 三年后,法国物理学家佩兰以精密的实验证实了爱因斯坦的理论预测。从而无可非议的证明了原子和分子的客观存在,这使最坚决反对原子论的德国化学家、唯能论的创始人奥斯特瓦尔德于1908年主动宣布:“原子假说已经成为一种基础巩固的科学理论”。 1905年6月,爱因斯坦完成了开创物理学新纪元的长论文《论运体的电动力学》,完整的提出了狭义相对论。这是爱因斯坦10年酝酿和探索的结果,它在很大程度上解决了19世纪末出现的古典物理学的危机,改变了牛顿力学的时空观念,揭露了物质和能量的相当性,创立了一个全新的物理学世界,是近代物理学领域最伟大的革命。 狭义相对论不但可以解释经典物理学所能解释的全部现象,还可以解释一些经典物理学所不能解释的物理现象,并且预言了不少新的效应。狭义相对论最重要的结论是质量守恒原理失去了独立性,他和能量守恒定律融合在一起,质量和能量是可以相互转化的。其他还有比较常讲到的钟慢尺缩、光速不变、光子的静止质量是零等等。而古典力学就成为了相对论力学在低速运动时的一种极限情况。这样,力学和电磁学也就在运动学的基础上统一起来。 1905年9月,爱因斯坦写了一篇短文《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》,作为相对论的一个推论。质能相当性是原子核物理学和粒子物理学的理论基础,也为20世纪40年代实现的核能的释放和利用开辟了道路。 在这短短的半年时间,爱因斯坦在科学上的突破性成就,可以说是“石破天惊,前无古人”。即使他就此放弃物理学研究,即使他只完成了上述三方面成就的任何一方面,爱因斯坦都会在物理学发展史上留下极其重要的一笔。爱因斯坦拨散了笼罩在“物理学晴空上的乌云”,迎来了物理学更加光辉灿烂的新纪元。广义相对论的探索 狭义相对论建立后,爱因斯坦并不感到满足,力图把相对性原理的适用范围推广到非惯性系。他从伽利略发现的引力场中一切物体都具有同一加速度这一古老实验事实找到了突破口,于1907年提出了等效原理。在这一年,他的大学老师、著名几何学家闵可夫斯基提出了狭义相对论的四维空间表示形式,为相对论进一步发展提供了有用的数学工具,可惜爱因斯坦当时并没有认识到它的价值。 等效原理的发现,爱因斯坦认为是他一生最愉快的思索,但以后的工作却十分艰苦,并且走了很大的弯路。1911年,他分析了刚性转动圆盘,意识到引力场中欧氏几何并不严格有效。同时还发现洛伦茨变化不是普适的,等效原理只对无限小区域有效……。这时的爱因斯坦已经有了广义相对论的思想,但他还缺乏建立它所必需的数学基础。 1912年,爱因斯坦回到苏黎世母校工作。在他的同班同学、母校任数学教授的格罗斯曼帮助下,他在黎曼几何和张量分析中找到了建立广义相对论的数学工具。经过一年的奋力合作,他们于1913年发表了重要论文《广义相对论纲要和引力理论》,提出了引力的度规场理论。这是首次把引力和度规结合起来,使黎曼几何获得实在的物理意义。 不过他们当时得到的引力场方程只对线性变换是协变的,还不具有广义相对论原理所要求的任意坐标变换下的协变性。这是由于爱因斯坦当时不熟悉张量运算,错误的认为,只要坚持守恒定律,就必须限制坐标系的选择,为了维护因果性,不得不放弃普遍协变的要求。科学成就的第二个高峰 在1915年到1917年的3年中,是爱因斯坦科学成就的第二个高峰,类似于1905年,他也在三个不同领域中分别取得了历史性的成就。除了1915年最后建成了被公认为人类思想史中最伟大的成就之一的广义相对论以外,1916年在辐射量子方面提出引力波理论,1917年又开创了现代宇宙学。 1915年7月以后,爱因斯坦在走了两年多弯路后,又回到普遍协变的要求。1915年10月到11月,他集中精力探索新的引力场方程,于11月4日、11日、18日和25日一连向普鲁士科学院提交了四篇论文。 在第一篇论文中他得到了满足守恒定律的普遍协变的引力场方程,但加了一个不必要的限制。第三篇论文中,根据新的引力场方程,推算出光线经过太阳表面所发生的偏转是1.7弧秒,同时还推算出水星近日点每100年的进动是43秒,完满解决了60多年来天文学的一大难题。 1915年11月25日的论文《引力的场方程》中,他放弃了对变换群的不必要限制,建立了真正普遍协变的引力场方程,宣告广义相对论作为一种逻辑结构终于完成了。1916春天,爱因斯坦写了一篇总结性的论文《广义相对论的基础》;同年底,又写了一本普及性的小册子《狭义与广义相对论浅说》。 1916年6月,爱因斯坦在研究引力场方程的近似积分时,发现一个力学体系变化时必然发射出以光速传播的引力波,从而提出引力波理论。1979年,在爱因斯坦逝世24年后,间接证明了引力波存在。 1917年,爱因斯坦用广义相对论的结果来研究宇宙的时空结构,发表了开创性的论文《根据广义相对论对宇宙所做的考察》。论文分析了“宇宙在空间上是无限的”这一传统观念,指出它同牛顿引力理论和广义相对论都是不协调的。他认为,可能的出路是把宇宙看作是一个具有有限空间体积的自身闭合的连续区,以科学论据推论宇宙在空间上是有限无边的,这在人类历史上是一个大胆的创举,使宇宙学摆脱了纯粹猜想的思辨,进入现代科学领域。漫长艰难的探索 广义相对论建成后,爱因斯坦依然感到不满足,要把广义相对论再加以推广,使它不仅包括引力场,也包括电磁场。他认为这是相对论发展的第三个阶段,即统一场论。 1925年以后,爱因斯坦全力以赴去探索统一场论。开头几年他非常乐观,以为胜利在望;后来发现困难重重,他认为现有的数学工具不够用;1928年以后转入纯数学的探索。他尝试着用各种方法,但都没有取得具有真正物理意义的结果。 1925年~1955年这30年中,除了关于量子力学的完备性问题、引力波以及广义相对论的运动问题以外,爱因斯坦几乎把他全部的科学创造精力都用于统一场论的探索。 1937年,在两个助手合作下,他从广义相对论的引力场方程推导出运动方程,进一步揭示了空间——时间、物质、运动之间的统一性,这是广义相对论的重大发展,也是爱因斯坦在科学创造活动中所取得的最后一个重大成果。 在同一场理论方面,他始终没有成功,他从不气馁,每次都满怀信心底从头开始。由于他远离了当时物理学研究的主流,独自去进攻当时没有条件解决的难题,因此,同20年代的处境相反,他晚年在物理学界非常孤立。可是他依然无所畏惧,毫不动摇地走他自己所认定的道路,直到临终前一天,他还在病床上准备继续他的统一场理论的数学计算。最伟大的科学家的风格 爱因斯坦因为在科学上的成就,获得了许多奖状以及名誉博士的授予证书。如果一般人就会把这些东西高高挂起。可是爱因斯坦把以上的东西,包括诺贝尔奖奖状一起乱七八糟地放在一个箱子里,看也不看一眼。英费尔德说他有时觉得爱因斯坦可能连诺贝尔奖是什么意义都不知道。据说他在得奖的那一天,脸上和平日一样平静,没有显出特别高兴或兴奋。 少年时代的爱因斯坦在瑞士生活时,过的是穷学生的生活,他对物质生活要求不高,有一碟意大利面条加上一点酱他就感到很满意。成名后,成为教授以及后来为了躲避纳粹的迫害移民美国,他是有条件过很好的物质享受的,但是他仍保留像穷学生那样简朴无华的生活。 当爱因斯坦来到普林斯顿的高等科学研究所工作时,当局给了他相当的高薪——年薪一万六千美元,他却说:“这么多钱,是否可以给我少一点?给我三千美元就够了。” 爱因斯坦对自己的衣着也是不注意的,长年披着一件黑色皮上衣,不穿袜子,不结领带,裤子有时既没有绑皮带也没有吊带,他和人在黑板前讨论问题时,一面写黑板,一面要把那像要滑下的裤子用手拉住,这种情形是有些滑稽,而他的头发却留得长长的,不加修饰。这对当年“贵族学府”普林斯顿大学的学生来说是惊异的事,难怪他们要希望上帝叫他把头发剪掉。 爱因斯坦是很节俭的人,他在计算的纸上是两面都写,而且他把许多寄给他的信的信封裁开,当作计算的草稿纸,不让它们在进了纸篓之前失掉可以再利用的价值。爱因斯坦在外出时经常坐二、三等车,平时只吃一些简单的食物。 1909年7月,爱因斯坦应邀到日内瓦,参加隆重的日内瓦大学三百五十周年校庆和纪念建校人加尔文的庆祝活动,并接受日内瓦大学颁发给他的荣誉博士学位。在庆祝活动的游行中,学校里的显要人物和政府中的大人物,都身穿燕尾服、头戴高礼帽,或者身穿中世纪式的锈金长袍,头戴平顶丝帽,而爱因斯坦却穿着一套平时上街穿的衣服,戴着一顶草帽。对这次庆祝活动所举办的盛大宴会,爱因斯坦很不以为然,他对坐在旁边的人说,“如果加尔文还活着,他会堆起一大堆柴禾,因为搞这样的铺张浪费的盛宴而把我们全都烧死。” 爱因斯坦自己曾说过:“安逸和幸福,对我来说从来不是目的。我称这些伦理基础为猪倌的理想……”。他甚至拒绝自己被安排在上流社会中,而居于与众不同的地位,对社会上对他的特殊照顾感到愤怒。 爱因斯坦是很珍惜时间的人,他不喜欢参加社交活动与宴会,他曾讽刺地说:“这是把时间喂给动物园。”他集中精神专心的钻研,他不希望宝贵的时间消耗在无意义的社交谈话上。他也不想听那些奉承和赞扬的话。他认为:“一个以伟大的创造性观念造福于全世界的人,不需要后人来赞扬。他的成就本身就已经给了他一个更高的报答。”1929年3月,为了躲避五十寿辰的庆祝活动,他在生日前几天,就秘密跑到柏林近郊的一个花匠的农舍里隐居起来。 作为物理学革命中的伟大科学巨匠,爱因斯坦从来没有自认为是一个超人。他认识到,自己所走的道路是前人走过的道路的延伸,科学的新时代是在前人工作基础上的合理发展,因此他总是抱着感激和敬仰的心情赞赏前人的贡献。 在谈到相对论的创立时,他说:“相对论实在可以说是对麦克思韦和洛伦兹的伟大构思画了最后一笔,因为它力图把场物理学扩充到包括引力在内的一切现象。”爱因斯坦曾几次在信中对赞扬他的成就的朋友写道:“我完全知道我没有什么特殊的才能:兴趣、专一、顽强工作,以及自我批评使我达到我想要达到的理想境界。”全人类命运的关注者 爱因斯坦热爱科学,也热爱人类。他没有因为埋头于科学研究而把自己置于社会之外,一直关心着人类的文明和进步,并为之顽强、勇敢地战斗。他说过:“人只有献身于社会,才能找出那实际上是短暂而又有风险的生命的意义”,他自己正是这样去做的。1914年4月,爱因斯坦接受德国科学界的邀请,迁居到柏林,8月即爆发了第一次世界大战。他虽身居战争的发源地,生活在战争鼓吹者的包围之中,却坚决地表明了自己的反战态度。9月,爱因斯坦参与发起反战团体“新祖国同盟”,在这个组织被宣布为非法、成员大批遭受逮捕和迫害而转入地下的情况下,爱因斯坦仍坚决参加这个组织的秘密活动。 10月,德国的科学界和文化界在军国主义分子的操纵和煽动下,发表了所谓“文明世界的宣言”,为德国发动的侵略战争辩护,鼓吹德国高于一切,全世界都应该接受“真正德国精神”。在“宣言”上签名的有九十三人,都是当时德国有声望的科学家、艺术家和牧师等。就连能斯脱、伦琴、奥斯特瓦尔德、普朗克等都在上面签了字。当征求爱因斯坦签名时,他断然拒绝了,而同时他却毅然在反战的《告欧洲人书》上签上自己的名字。这一举动震惊了全世界。 1917年,列宁领导的苏联社会主义革命胜利后,爱因斯坦热情地支持这个伟大的革命,赞扬这是一次对全世界将有决定性意义的、伟大的社会实验,表示:“我尊敬列宁,因为他是一位有完全自我牺牲精神、全心全意为实现社会正义而献身的人。我并不认为他的方法是切合实际的,但有一点可以肯定:象他这种类型的人,是人类良心的维护者和再造者。” 1918年11月,德国工人和士兵在俄国十月革命胜利的影响和鼓舞下,发动起义,推翻了德皇威廉二世下台第三天,爱因斯坦即给他的母亲连续写了两张明信片,欢呼“伟大的事变发生了……亲身经历了这个事变是多么荣幸!” 在二十年代到三十年代初期,爱因斯坦基本上是一个绝对的和平主义者。但是,侵略和掠夺战争不断发生的现实,打破了他那美好的梦想。特别是1933年希特勒上台后,德国日益法西斯化,使爱因斯坦意识到新的野蛮战争不可避免,促使他改变了自己的观点。他明确表示:“当法律和人类尊严必需保卫时,我们一定要战斗。自从法西斯的危险到来后,现在我不再相信绝对的被动的和平主义是有效的了。只要法西斯主义统治欧洲,那就不会有和平。” 由于爱因斯坦的进步活动,又因为他是犹太人,因而被德国纳粹分子列为重要的迫害对象,幸而他1932年底离开德国到美国讲学,才未遭毒手。他在柏林的住屋被查抄和捣毁,他的财产被没收,他的著作被焚毁,纳粹还悬赏二万马克要杀害他。面对纳粹分子暗杀的危险,爱因斯坦没有丝毫的畏惧,而是更坚定地战斗。当他的挚友劳厄写信劝他对政治问题采取明哲保身的态度时,他不顾个人安危,大声疾呼,指出法西斯就意味着战争,和平必须用武装来保卫,呼吁美国人民起来同法西斯作斗争。 在为人类的进步事业而战斗的历程中,爱因斯坦一直关心着被压迫、被奴役的国家和民族。他反对法西斯灭绝犹太人的暴行,为争取犹太人的生存权利而大声疾呼。但他也反对狭隘的犹太民族主义,希望看到犹太人“同阿拉伯人在和平共处的基础上达成公平合理的协议,而不希望创立一个犹太国”。他反对美国的种族歧视政策,支持黑人的解放运动,并呼吁“美国黑人在这个方向上所作的坚定的努力,应当得到大家的赞扬和支援”。 在五十年代美国麦卡锡份子兴风作浪的时期,麦卡锡参议员说他是“美国的第一敌人”,而一些狂热人士还造谣说他是共产份子,并且说他的前助手英费尔德从他那里知道原子弹的材料,准备供给苏联这些情报。事实上他除了担心纳粹能制造新式武器,在1939年8月2日向罗斯福总统建议这方面该进行研究写的一封信外,他以后完全不知道美国政府秘密从事原子弹的制造,一些从事这一工作的爱因斯坦的朋友也对他保密,不让他知道有这回事。但当他知道德国没有制成原子弹,而美国已造出原子弹后,他的心情感到沉重和不安。他说,如果他知道德国不会制造原子弹,他就不会为“打开这个潘多拉魔匣做任何事情。” 当爱因斯坦后来从无线电广播知道美国对广岛、长崎投下原子弹,杀伤许多平民时他感到非常痛心。他后来写了一封告美国公民书,说:“我们将此种巨大力量解放的科学家们,对于一切事物都要优先负起责任,必须限制原子能绝对不能使用来杀害全人类,而是用来增进人类的幸福方面。”1955年,爱因斯坦与罗素联名发表了反对核战争和呼吁世界和平的《罗素—爱因斯坦宣言》。 在1949年爱因斯坦写了一篇《为什么要社会主义?》的论文。在这里,他提出了现在看来还是正确的看法!“计划经济还不就是社会主义。计划经济本身可能伴随着对个人的完全奴役。社会主义的建成,需要解决这样一些极端困难的社会——政治问题,鉴于政治权力和经济权力的高度集中,怎样才有可能防止行政人员变成权力无限和傲慢自负呢?怎样能够使个人的权利得到保障,同时对于行政权力能够确保有一种民主的平衡力量呢?”巨星陨落 1955年4月18日,人类历史上最伟大的科学家,阿尔伯特.爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于美国普林斯顿。巨星陨落,举世同悲。 在爱因斯坦去世的前几天还录音对以色列广播,他说:“我们这时代最大的问题是人类分成两个互相对敌的阵营:共产世界和所谓的自由世界。由于“自由”及“共产”这两个词的意义对我很难理解,我宁愿用“东方”和“西方”的权力冲突来说,然而,这地球是圆的,这样“东方”和“西方”的真正精确意义也不能清楚。” 爱因斯坦生前不要虚荣,死后更不要哀荣。他留下遗嘱,要求不发讣告,不举行葬礼。他把自己的脑供给医学研究,身体火葬焚化,骨灰秘密的撒在不让人知道的河里,不要有坟墓也不想立碑。在把他的遗体送到火葬场火化的时候,随行的只有他最亲近的12个人,而其他人对于火化的时间和地点都不知道。 爱因斯坦在去世之前, 把他在普林斯顿默谢雨街112号的房子留给跟他工作了几十年的秘书杜卡斯小姐,并且强调:“不许把这房子变成博物馆。”他不希望把默谢雨街变成一个朝圣地。他一生不崇拜偶像,也不希望以后的人把他当作偶像来崇拜。 爱因斯坦曾经说过:“我自己不过是自然的一个极微小的部分”,他把一切献给了人类从自然界获得自由的征程,最后连自己的骨灰也回到了大自然的怀抱。但是正如英费尔德第一次与他接触时所感受到的那样:“真正的伟大和真正的高尚总是并肩而行的”,爱因斯坦的伟大业绩和精神永远留给了人类。逸事爱因斯坦逃学记 1895年春天,爱因斯坦已16岁了。根据德国当时的法律,男孩只有在17岁以前离开德国才可以不必回来服兵役。由于对军国主义深恶痛绝,加之独自一人呆在军营般的路易波尔德中学已忍无可忍,爱因斯坦没有同父母商量就私自决定?br>参考资料:

一、早年生活与教育

爱因斯坦于1879年3月14日出生在德意志帝国(德国)之符腾堡王国乌尔姆市。父亲赫尔曼·爱因斯坦是一名商人。母亲宝琳·柯克从小受到良好教育,演奏钢琴造诣深厚。1880年,举家迁往慕尼黑,爱因斯坦的父亲与叔叔在那里经营一间电器公司,专门设计与制造电器。

爱因斯坦一家是不遵循犹太教规的阿什肯纳兹犹太人。爱因斯坦学习说话的速度比较缓慢,父母因此很担心,甚至曾经找过医生看诊。他2岁后才学会使用字词,并且养成一种奇怪习惯,就是每当他想要说话之前,他都会先小声的对自己说几遍,直到觉得满意,才会大声说出来。家人都很担心,怕他以后会有学习障碍。

在4岁或5岁时的某天,父亲送了一只指南针给卧病在床的爱因斯坦,他深深地被磁针展现出的奇异行为所迷住,这成为他以后对物理学产生浓厚兴趣的原因之一。大约在那时期,他开始学习拉小提琴。爱因斯坦5岁时进入一所天主教小学就读。8岁时,他转学到路特波德文科中学,这学校很注重数学、科学、拉丁文与希腊文。在这里,他获得7年良好的教育。

爱因斯坦的父亲所经营的电器公司,因无法与大公司竞争而被迫于1894年关闭,全家随后搬至意大利帕维亚,只有爱因斯坦继续留在慕尼黑完成学业。虽然他住在远房亲戚家里,但他心里仍有被丢弃的感觉。

严格专制的校风与机械式的学习方式令他难以忍受。那年年底,他借口身体不适,毅然决然地离开学校,搬去帕维亚与家人会合。这样,他也可以避免从军。后来,他决然放弃德国国籍,成为无国籍人。在意大利的时期,年仅16岁的他撰写了有生以来第一篇理论物理论文,标题为《磁场里以太的状态的研究》。

年仅16岁的爱因斯坦参加了瑞士苏黎世联邦理工学院的1895年入学考试,这时的他比大多数考生至少要小两岁。虽然他在数理科部分得到高分,但没有通过考试的文科部分。理工学院院长建议他先完成高中学业,因此他进入瑞士阿劳的阿劳州立中学读书,住在教授焦思特·温特勒的家里。

几个月后,他爱上了温特勒的女儿玛莉。隔年9月,他成功通过瑞士高中毕业考试,大部分学科都获得优良成绩,特别是在物理与数学两个学科,都得到了最高分6分。

爱因斯坦的父亲很希望爱因斯坦能够继承他的电机工程事业,但爱因斯坦对这不感兴趣,他认为对他而言这是大材小用。1896年,年仅17岁的爱因斯坦获准进入苏黎世联邦理工学院师范系数理科学习物理。他在那里遇到未来妻子米列娃·马利奇。

同班六名学生中,米列娃是唯一女性,她比爱因斯坦大三岁。爱因斯坦与米列娃在物理方面有共同的兴趣与目标,久而久之渐渐擦出爱情火花。

1900年,爱因斯坦获得教学文凭,平均分数为4.9,是全班五名学生中第四名;米列娃的平均分数为4.0,是最后一名,校方不准她毕业,必须留级一年。有些人认为,米列娃与爱因斯坦合作写出著名的1905年论文,但物理历史学者经过仔细研究后,找不到任何证明她做出实质贡献的依据。

二、婚姻与家庭

爱因斯坦与米列娃的一封早期往来信件于1987年被发现与发表,信中透露他们在婚前曾有一名称为丽瑟尔的女儿。。1902年初,丽瑟尔诞生在塞尔维亚诺威萨米列娃的娘家。米列娃并没有带着丽瑟尔回瑞士,丽瑟尔的命运至今仍旧未知。爱因斯坦可能从未见过丽瑟尔。在1903年9月一封写给米列娃的信里,爱因斯坦最后一次提到她,内容暗示女婴可能被收养或死于猩红热。

爱因斯坦和米列娃在1903年1月结婚。婚后生了两个儿子,大儿子汉斯·爱因斯坦于1904年5月在瑞士伯尔尼出生。二儿子爱德华·爱因斯坦于1910年7月在瑞士苏黎世出生。4年后,爱因斯坦任聘为德国柏林洪堡大学教授,一家人又再搬回德国柏林。由于夫妻感情不好,米列娃带着两个儿子到苏黎世居住,爱因斯坦仍旧留在柏林。

第一次世界大战结束后不久,他俩已分居5年,但婚姻终旧无法挽回,他们正式于1919年2月14日离婚。尽管有报道指出,他为了离婚把光电效应的诺贝尔奖金全部给了米列娃,但是爱因斯坦与妻子和孩子间的信件表明大部分奖金被他用来在美国投资了,其中很多都在大萧条中成为了泡沫。

二儿子爱德华对西格蒙德·佛洛伊德的精神分析有兴趣[29],20岁时精神崩溃,医生诊断为思觉失调,母亲长期照顾他。母亲百年后,他被送进精神病院生活,直到1965年过世。

爱因斯坦和米列娃的婚姻并不快乐。爱因斯坦曾经在1910年写信给他读中学时的女友玛莉·温特勒,在这封于2015年被公开的信里,爱因斯坦写到他的婚姻状况:“每一分钟空闲时间,我都以诚挚的爱想到你;我现在感受到只有男人能够感受到的不快乐。”那时,米列娃正怀有二儿子爱德华。

爱因斯坦的第二任妻子爱尔莎·爱因斯坦是他的亲戚,在父系方面,他们都是同一位曾祖父的后代,在母系方面,他们都是同一位外祖父的后代。他们在1919年6月2日结婚。1933年,为了逃避纳粹德国,他们移民到美国,居住在普林斯顿。

两年后,爱尔莎被诊断出患有心脏与肾脏疾病,必需卧床休息。她的病情迅速恶化,并于1936年过世。1935年,他的继女玛歌(Margot)将他介绍给玛格丽塔(Margarita Konenkova),之后两人坠入恋爱。一位俄国间谍专家指认玛格丽塔是俄国间谍,但这说法尚未被历史学者证实。

三、瑞士专利局

爱因斯坦在1900年毕业,没能留校担任助教,接下来两年时间都没能找到教职。1901年获得瑞士国籍[,由于健康因素,他没有被征召入伍当兵。1902年在大学同学马塞尔·格罗斯曼的父亲协助下,成为伯尔尼瑞士专利局的助理鉴定员,从事电磁发明专利申请的技术鉴定工作。1903年成为正式职员。

爱因斯坦在专利局的工作很多都是与电信号传递、机电时间的同步化这类技术问题有关,这两类技术问题也时常会明显地出现在爱因斯坦的思想实验里,而这些思想实验最终导致爱因斯坦作出关于光的性质与时空之间的基础关联的大胆结论。

他利用业余时间开展科学研究,并且和在伯尔尼遇到的几位朋友组成讨论小组,自嘲地取名为“奥林匹亚学院”。他们时常定期聚集在一起讨论科学和哲学,共同阅读昂利·庞加莱、恩斯特·马赫和大卫·休谟的著作,他的科学哲学的发展因此深受影响。

四、学术生涯

爱因斯坦最早于1900年已在极具权威性的德国《物理年鉴》发表论文《毛细现象的结论》,由于这篇论文的基本猜测并不正确,其对于日后物理学的发展并没有给出任何实质贡献。[那年,他决定继续攻读博士学位,由于苏黎世联邦理工学院并不提供物理博士学位,他必须通过特别安排从苏黎世大学得到博士学位。

隔年,他成为苏黎世大学实验物理学教授阿尔弗雷德·克莱纳的博士学生。那年11月,他写完了初版的博士论文,但克莱纳并不满意这论文,特别是爱因斯坦在论文里对于其它科学权威的攻击。经过努力改善,1905年,他的博士论文《分子大小的新测定法》终获接受,他可以得到博士学位。

同年,他发表了关于光电效应、布朗运动、狭义相对论、质量和能量关系的四篇论文,在物理学的四个不同领域中取得了历史性成就。该年被后人称为“爱因斯坦奇迹年”。

到了1908年,爱因斯坦已被公认为物理学领域的顶尖学者,伯尔尼大学聘请他为讲师,但由于薪俸微薄,他仍需继续在专利局工作。隔年,苏黎世大学新设立了一个理论物理学副教授席位,克莱纳很想让爱因斯坦专任这份工作,可是克莱纳很不欣赏爱因斯坦的教学风格,他讲课时会长时间独白,并且缺乏条理,爱因斯坦只好提议,在苏黎世的物理学会开一场讲课,请克莱纳再评估一次。

经过精心准备,爱因斯坦的讲课获得好评,克莱纳于是向苏黎世大学推荐爱因斯坦,“自从他在相对论的成就之后,他已是最重要的理论物理学者之一??爱因斯坦博士会证实他也是一位教师,因为他的才智与良心会在必要时间促使他接受建议”。爱因斯坦成为苏黎世大学的理论物理学副教授,他辞去了专利局工作。

那时期,布拉格查理大学正在努力招募年轻物理人才,在名望与薪资的双重吸引下,爱因斯坦1911年转任这所大学的教授,同时获准成为奥匈帝国的公民。任职期间,他共撰写了11篇科学论文,其中5篇论述辐射数学与固体量子理论。

1912年7月,他又回到母校苏黎世联邦理工学院担任理论物理学教授,主要是教导分析力学与热力学,在学术研究方面,他专注于引力问题,与数学家朋友马塞尔·格罗斯曼共同尝试找到解答,突破似乎在望,但真正严格表述还要等待几年。

应马克斯·普朗克和瓦尔特·能斯特的邀请,爱因斯坦于1914年回到德国担任威廉皇家物理研究所的第一任所长(1914-1932)兼柏林洪堡大学教授,而且不需要在课堂担任教职。很快地,他当选为普鲁士科学院院士。1916年,又获选为德国物理学会的会长(1916-1918)。

爱因斯坦于1915年发表了广义相对论。根据这理论,他预言,光线经过太阳引力场时会被弯曲。1919年,这预言由英国天文学家亚瑟·爱丁顿观测1919年5月29日日食的结果所证实。全世界的很多新闻媒体都以头版报导这惊人的观测结果,爱因斯坦因此成为家喻户晓的物理学者,同年11月7日,英国泰晤士报的头条新闻标题宣告,“科学革命,宇宙新理论已将牛顿绘景推翻”。

1917年,爱因斯坦在《论辐射的量子性》一文中提出了受激辐射理论,开创了激光学术领域。

由于在光电效应方面的研究成果,爱因斯坦获授予1921年诺贝尔物理学奖。在瑞典科学院的公告中并未提及相对论,原因是相对论被认为仍旧存在争议。

五、普林斯顿岁月

1933年1月,纳粹党攫取德国政权,希特勒成为德国总理。那时,爱因斯坦正在美国,由于纳粹党鼓吹反犹太主义,爱因斯坦知道他无法返回德国。3月,爱因斯坦与妻子爱尔莎坐船来到比利时。途中,爱因斯坦获知,纳粹借口闯入了他的暑假小屋,又没收了他的心爱小船。

抵达安特卫普后,他立刻到德国大使馆缴回护照,并且宣布再度放弃德国国籍,他又向普鲁士科学院提出辞呈,他在辞呈里表示,“就目前情势来看,他觉得无法忍受倚赖普鲁士政府。”

回到美国后,10月,爱因斯坦成为普林斯顿高等研究院的常驻教授,他此后有生之年,几乎都在这里度过,他再也没有踏上欧洲一步。除了爱因斯坦以外,奥斯瓦尔德·维布伦、约翰·冯·诺伊曼、库尔特·哥德尔与赫尔曼·外尔等等世界级学者也都获聘来到这里做研究。

爱因斯坦与哥德尔成为忘年之交,他们每天都会一起走路到研究室工作,途中顺便讨论一些科学问题。爱因斯坦本性幽默,很喜欢开玩笑,而严肃的哥德尔则疑心很重,时常忧虑、郁闷;爱因斯坦极力主张量子力学的不完备性,哥德尔的不完备定理则是现代逻辑学的重要里程碑。在某些方面,他们很像对方,他们都有“打破砂锅问到底”的习性,想要找到问题的症结所在。

在这段时期,爱因斯坦尝试发展出统一场理论,驳斥量子物理的哥本哈根诠释,但都没有获得重大突破,他逐渐地与物理研究的主流趋势脱节。

六、二战和曼哈顿工程

在1939年,包括利奥·西拉德、爱德华·泰勒、尤金·维格纳在内的一群流亡物理学者试图警告美国政府,揭露纳粹德国正在进行的原子弹研究;他们把警告美国人民视为己任:德国科学家也许会赢得制造原子弹竞赛的胜利;希特勒会毫不犹豫地使用这种武器。

为了要让美国警觉到原子弹的巨大威胁,他们曾拜访爱因斯坦,告诉他杀伤力超强的原子弹可能在不久的将来被制成。爱因斯坦支持和平主义,他正在专心研究统一场理论,并不清楚核子研究的最新发展,他从未想到这项技术的进展会如此快速。

爱因斯坦被说服借助其崇高声望和西拉德写信给美国总统富兰克林·罗斯福。他们还建议美国政府注重并直接介入核武器研究。这封信被认为是,美国在参与二战前夕,展开大规模核武器研究的关键激励因素。

罗斯福不能冒险让希特勒抢先掌握原子弹技术。由于爱因斯坦的信件,美国加入研制原子弹竞赛,依托其巨大的材料、金融、科学资源展开曼哈顿计划,成为在二战中唯一成功研制出原子弹的国家。

七、晚年时的爱因斯坦

对爱因斯坦而言,“战争是一种疾病??他呼吁抵抗战争”。写给罗斯福的那封信违反了爱因斯坦所支持的和平主义。在过世之前一年,爱因斯坦对老朋友莱纳斯·鲍林说:“我一生之中犯了一个巨大的错误:我签署了那封要求罗斯福总统制造核武器的信。但是犯这错误是有原因的:德国人制造核武器的危险是存在的。”

八、离世

爱因斯坦69岁时被诊断出患有腹主动脉瘤,著名肠胃科权威医生鲁道夫·尼森是他的开刀医生,他用玻璃纸紧紧包住葡萄柚尺寸的瘤,试图促使血管纤维化,降低破裂的风险。爱因斯坦可能因此手术多活了几年。

1955年4月13日,爱因斯坦的腹主动脉瘤破裂,引起内出血。他正在撰写的一篇庆祝以色列建国7周年的电视讲稿,还没有写完,就于18日过世,享寿76岁。

在那时代,动手术治疗在技术上成功率很高,纽约医院的医生弗兰克·格伦(Frank Glenn)建议立刻动手术治疗,但爱因斯坦坚决拒绝,他表示:“当我想要离去的时候请让我离去,一味地延长生命是毫无意义的。我已经完成了我该做的。现在是该离去的时候了,我要优雅地离去。”

在验尸过程中,病理学家托马斯·哈维医生,未经爱因斯坦的家人允许,私自取下爱因斯坦的大脑保存,他希望未来神经科学研究能够发现爱因斯坦那么聪明的原因。遵照爱因斯坦的遗嘱,他身体的其它部分在过世当天就被火化,包括他的儿子汉斯在内,只有12人在场参与简单的仪式。火化后,骨灰全都撒在附近的特拉华河里。

扩展资料:

爱因斯坦与中国

1937年7月7日,日本军挑起卢沟桥事变,中日战争因此全面爆发。隔年1月5日,爱因斯坦与罗素等人在英国发表联合声明,呼吁全世界援助中国。当上海抗日运动的领袖“七君子”被逮捕时,他又与美国多位知名人士于1937年3月发表声援给予支持。

为了纪念爱因斯坦逝世50周年,全世界发起“物理照亮世界”的光束传递活动。4月18日美国普林斯顿大学发射出激光信号,透过大洋光缆传遍整个地球,24小时之后信号又返回美国。中国也在北京时间4月19日傍晚开始传递信号。这信号在短短2个小时里经过了中国的33个城市,然后再传递到印度和俄罗斯。

爱因斯坦爱因斯坦(AlbertEinstein,1879~1955)20世纪最伟大的物理学家,科学革命的旗手。1879年3月14日生于德国乌尔姆一个犹太人家庭。父亲和叔父开的电气小工厂和家庭的自由派思想,使他童年就受到科学和哲学的启蒙加上音乐熏陶。他从小脑中就充满许多奇思还想,例如4岁时就奇怪为什么罗盘针总是转向南方?它周围有什么东西推动它?小学时排犹浪潮、军国主义教育方式和宗教礼仪等使他厌恶权威,他说:“我这个教徒在12岁时突然终结了,通过阅读科普书籍,我很快领悟到圣经里的许多故事不是真的。我认为青年被政府用谎言故意地欺了”。12岁时他一口气读完《几何学原》本,并练习用自己的方法证明定理。他特别喜欢读《自然科学通俗丛书》中如《力与物质》等书。13岁时读了康德的《纯粹理性批判》,使他的思考转向宇宙、哲学和自然现象中的逻辑。他的数学物理很出色,但其余学业成绩不佳。15岁时,即他中学毕业前一年本已准备“因神经系统状况不佳”休学,学校却以其自由主义思想令其退学。他在辗转意大利和瑞士的高校人学考试中曾因无中学文会和外语、生物课成绩不佳而落榜。1895年在阿。劳人大学预科班,过了一年愉快的学习生活。他随时将思考记人身边的小本,例如“追光问题”:观察者随光前进时,会不会看见电磁波形成停止的驻波?1896年,他进人瑞士苏黎世工科大学师范系(实即数理系)。他喜欢在物理实验室观察实际现象。读科学原著和思考现代物理学中的重大问题。1900年毕业后失业两年才到瑞士专利局任三级鉴定员,这里的七年是他辉煌的科学创造时期。1902~1905年,他和两个青年朋友每晚阅读和讨论哲学与自然科学著作,戏称为“奥林比亚科学院”。1908年兼任伯尔尼大学编外讲师。1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授。1911年任布拉格德国大学理论物理学教授。1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授。1914年任柏林大学教授和威廉皇帝物理研究所所长 。法西斯政权建立后。爱因斯坦受到迫害,被迫离开德国。1933年移居美国任普林斯顿高级研究院教授,直至1945年退休。在美期间,1940年取得美国国籍。 爱因斯坦是人类历史中最具创造性才智的人物之一。他一生中开创了物理学的四个领域:狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论。他是量子理论的主要创建者之一。他在分子运动论和量子统计理论等方面也作出重大贡献。 1905年,爱因斯坦利用在专利局的业余时间写了6篇论文。其中4月、5月、12月的3篇是关于液体中悬浮粒子布朗运动的理论。他设想通过观测由分子运动的涨落现象所产生的悬浮粒子的无规则运动,来测定分子的实际大小,试图解决科学界和哲学界长期争论不休的原子是否存在的问题。3年后由法国物理学家佩兰的精密实验证实。3月的论文《关于光的产生和转化的一个推测性的观点、把普朗克的量子概念应用到光的传播,认为光是由光量子组成的,它们既具有波动性又有粒子性,从而圆满地解释了光电效应(10年后由密立根实验证实)。因此,爱因斯坦获得了1921年度诺贝尔物理学奖。6月的论体论运动物体的电动力学中,完整地提出了狭义相对性理论。由于这三个不同领域中取得的历史性成就,才使他在1908年有缘进人学术机构工作。狭义相对论建立以后,爱因斯坦并不满足,力图把相对性原理推广到非惯性系。他从惯性质量!司引力质量相等这一事实出发,经过10年艰苦探索,于1915~1916年创立了广义相对论。随后,爱因斯坦用广义相对论的结果来研究整个宇宙的时空结构。1917年发表论文《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》,他以科学论据推论宇宙在空间上是有限无界的,这是宇宙观的一次革命。1924年与印度物理学家玻色提出草原子气体的量子统计理论,即玻色一爱因斯坦统计。1925年至1955年间,爱因斯坦几乎全力以赴地去探索统一场论。他力图把广义相对论再加以推广,使它不仅包括引力场,也包括电磁场,即寻求一种统一场理论。遗憾的是他始终没有成功。然而,从70年代开始,统一场论的思想以新的形式重新显示出生命力,为物理学未来的发展指出了方向。 爱因斯坦的科学成就与他的哲学思想密切相关,他坚持了一个自然科学家必然具有的自然科学唯物论的传统,吸收了斯宾诺莎等的唯理论思想以及休漠和马赫的经验论的批判精神,经过毕生对真理的追求和科学实践,形成了自己独特的科学思想和科学研究方法。坚信自然界的统一性和合理性,相信人的理性思维能力,求得对自然界的统一性和规像姓的理解,是他生活的最高目标。统一性思想、简单性思想、相对性思想、对称性思想作为科学活动的指导思想始终贯穿和广泛应用于他的科学探索之中。他也是一位纯熟地运用思实证、想象与逻辑、直觉与数学等科学方法的大师。 爱因斯坦在科学思想上的贡献,在历史上也许只有牛顿和达尔文可以媲美。爱因斯坦同时还以极大的热忱关心社会进步,关心人类命运。他一贯为反对侵略战争,反对军国主义和法西斯主义,反对民族压迫和种族歧视,进行了不屈不挠的斗争。1914年第一次世界大战爆发时,爱因斯坦在一份仅有4人赞同的反战宣言上签了名,后又积极参加地下反战组织的活动。战争结束后,他致力于恢复各国人民相互谅解的活动,为此到法、英、荷等地奔走呐喊。在匈牙利物理学家西拉德促动下,爱因斯坦于1939年建议罗斯福抢在德国之前研制原子弹。第二次世界大战结束前夕,当他获悉美国的原子弹轰炸人口稠密的日本城市时,大为震惊,义愤填腐。对于自己曾给罗斯福写信一事感到无比懊悔。战后,他为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯恐怖,进村了不懈的斗争。他对水深火热、饥寒交迫的旧中国劳动人民寄予深切同情。“九一八”事变后,他一再向各国呼吁采用联合的经济制裁制止日本对华侵略。1936年沈钧儒等“七君子”因抗日被捕,他热情参与营救和声援。像爱因斯沮这样在自然科学创造上有划时代贡献,在对待社会政治问题上又如此严肃、热情,是很难能可贵的。 综观爱因斯坦的一生,可以说他不仅是一个伟大的科学家,又是一个富有哲学探索精神的杰出的思想家,同时也是一个有强烈正义感和社会责任感的世界公民。他的一生崇尚理性。相信人类进步一努为使科学造福于人类,把真、善、美融为一体。他认为“人只有献身于社会,才能找出那实标上是短暂而有风险的生命的意义。一个人的真正价值首先取决于他在什么程度上和在什么意义上自我解放出来。辽这正是爱因斯坦一生的真实写照和完美体现。 1955年4月18日爱因斯坦逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱,不举行任何活动。不立纪念碑,骨灰撒在永远对人保密的地方,为的是不使任何地方成为圣地。

爱因斯坦一生发表的论文

1.爱因斯坦论测定分子大小的博士论文2.爱因斯坦论布朗运动3.爱因斯坦论相对论论文4 论动体的电动力学论文物体的惯性同它所含的能量有关吗?5.爱因斯坦关于量子假说的早期工作

爱因斯坦在1905年发表了6篇划时代的论文,分别为:1.《关于光的产生和转化的一个试探性观点》2.《分子大小的新测定方法》3.《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》4.《论动体的电动力学》5.《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》6.《布朗运动的一些检视》1905年被称为“爱因斯坦奇迹年”。100年后的2005年因此被定为“2005 世界物理年”。1905年3月,德国《物理年鉴》发表《关于光的产生和转化的一个试探性观点》(Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt),认为光是由分离的粒子所组成。爱因斯坦解释光也是由小的能量粒子(光量子)组成的,并且量子可以像单个的粒子那样运动。“光量子”理论把1900年普朗克创立的量子论大大推进一步,揭示了微观世界的基本特征:波动—粒子二元性。 1905年5月11日,德国《物理年鉴》发表一篇用布朗运动解释微小颗粒随机游走的现象的论文《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》(Die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen)。这篇论文是对布朗运动这种平移扩散的开创性研究。 1905年6月30日,德国《物理年鉴》发表《论动体的电动力学》(Elektrodynamik bewegter Körper)一文。首次提出了狭义相对论基本原理,论文中提出了两个基本公理:“光速不变”,以及“相对性原理”。 1905年9月27日,德国《物理年鉴》刊出《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》(Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?),认为“物体的质量可以度量其能量”,随后导出了E = mc²的公式。

爱因斯坦在1905年发表了四篇论文。这四篇论文中每一篇都足以获得一次诺贝尔奖,这些成就深远地影响了整个世界,爱因斯坦也由此变得举世闻名。在第一篇论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》里,爱因斯坦通过量子理论解释了光电效应,并最终证明了能量子以及光子(即光的粒子)的存在。

另外一个是布朗运动,还有一篇是关于原子大小的测定,我们从这些成果可以看出,爱因斯坦在20世纪最重要的两个物理学学术贡献中占了一半,除了相对论之外,量子力学、光电效应都从爱因斯坦开始。

在该年度发表的论文中,爱因斯坦深信原子真实存在,直到那时,原子对科学界来说还更多的是一个对方程有用的数学工具,而不是物理实体。假设热水是由很多不稳定的水分子组成的,水是热的,这些分子不稳定,到处移动,无规则地撞击花粉;爱因斯坦推论花粉的运动是碰撞的结果。爱因斯坦遇到的最大问题是需要结合热力学和经典力学来阐述他的观点,后者描述物体的运动,前者却研究大系统。

爱因斯坦几岁发表论文

估计大部分的人都认识爱因斯坦,不认识的不用怕,看看他的简历,了解一下吧。下面是我为你整理的爱因斯坦的个人简介,希望对你有用!

阿尔伯特·爱因斯坦简介

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert.Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日),犹太裔物理学家。

爱因斯坦1879年出生于德国乌尔姆市的一个犹太人家庭(父母均为犹太人),1900年 毕业 于苏黎世联邦理工学院,入瑞士国籍。1905年,获苏黎世大学哲学博士学位,爱因斯坦提出光子假设,成功解释了光电效应,因此获得1921年诺贝尔物理奖,创立狭义相对论。1915年创立广义相对论。

爱因斯坦为核能开发奠定了理论基础,开创了现代科学技术新纪元,被公认为是继伽利略、牛顿以来最伟大的物理学家。1999年12月26日,爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。

阿尔伯特·爱因斯坦人物经历

读书时期

1888年(9岁),爱因斯坦入路易波尔德高级中学学习。在学校受宗教 教育 ,接受受戒仪式,弗里德曼是指导老师。

1889年(10岁),在医科大学生塔尔梅引导下,读通俗科学读物和哲学著作。

1891年(12岁),自学欧几里德几何,感到狂热的喜爱,同时开始自学高等数学。

1892年(13岁),开始读康德的著作。

1894年(15岁),爱因斯坦一家人移居意大利。

1895年(16岁),自学完微积分。同年,爱因斯坦在瑞士理工学院的入学考试失败。爱因斯坦开始思考当一个人以光速运动时会看到什么现象。对经典理论的内在矛盾产生困惑。

1896年(17岁),获阿劳中学毕业证书。10月29日,爱因斯坦迁居苏黎世并在瑞士理工学院就读。

1899年10月19日(20岁),爱因斯坦正式申请瑞士公民权。

1900年8月(21岁),爱因斯坦毕业于苏黎世联邦工业大学;12月完成论文《由毛细管现象得到的推论》,次年发表在莱比锡《物理学杂志》上并入瑞士籍。

1901年3月21日(22岁),取得瑞士国籍。在这一年5-7月完成电势差的热力学理论的论文。

毕业以后

1902年6月16日(23岁),被瑞士伯尔尼专利局雇佣。

1903年(24岁),他与大学同学米列娃·玛丽克结婚。他们结婚前就已经有了第一个孩子。

1904年(25岁)9月,由专利局的试用人员转为正式三级技术员。

1905年(26岁)3月,发表量子论,提出光量子假说,解决了光电效应问题。4月向苏黎世大学提出论文《分子大小的新测定法》,取得博士学位。5月完成论文《论动体的电动力学》,独立而完整地提出狭义相对性原理,开创物理学的新纪元。这一年因此被称为“爱因斯坦奇迹年”。

1906年(27岁)4月,晋升为专利局二级技术员。11月完成固体比热的论文,这是关于固体的量子论的第一篇论文。

1907年(28岁)升职为专利局一级技术员。

1908年(29岁)10月,兼任伯尔尼大学编外讲师。

1909年(30岁)10月,离开伯尔尼专利局,任理论物理学副教授。

1910年(31岁)10月,完成关于临界乳光的论文。

1911年(32岁),从瑞士迁居到布拉格。

1912年(33岁),提出“光化当量”定律。

1913年(34岁),重返德国,任柏林威廉皇帝物理研究所长和柏林洪堡大学教授,并当选为普鲁士科学院院士。

阿尔伯特·爱因斯坦主要成就

相对论

狭义相对论的创立:

早在16岁时,爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波,与此相联系,他非常想探讨与光波有关的所谓以太的问题。以太这个名词源于希腊,用以代表组成天上物体的基本元素。17世纪的笛卡尔和其后的克里斯蒂安·惠更斯首创并发展了以太学说,认为以太就是光波传播的媒介,它充满了包括真空在内的全部空间,并能渗透到物质中。与以太说不同,牛顿提出了光的微粒说。牛顿认为,发光体发射出的是以直线运动的微粒粒子流,粒子流冲击视网膜就引起视觉。18世纪牛顿的微粒说占了上风,19世纪,却是波动说占了绝对优势。以太的学说也大大发展:波的传播需要媒质,光在真空中传播的媒质就是以太,也叫光以太。与此同时,电磁学得到了蓬勃发展,经过麦克斯韦、赫兹等人的努力,形成了成熟的电磁现象的动力学理论——电动力学,并从理论与实践上证明光就是一定频率范围内的电磁波,从而统一了光的波动理论与电磁理论。以太不仅是光波的载体,也成了电磁场的载体。直到19世纪末,人们企图寻找以太,然而从未在实验中发现以太,相反,迈克耳逊莫雷实验却发现以太不太可能存在。

电磁学的发展最初也是纳入牛顿力学的框架,但在解释运动物体的电磁过程时却发现,与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。按照麦克斯韦理论,真空中电磁波的速度,也就是光的速度是一个恒量;然而按照牛顿力学的速度加法原理,不同惯性系的光速不同。例如,两辆汽车,一辆向你驶近,一辆驶离。你看到前一辆车的灯光向你靠近,后一辆车的灯光远离。根据伽利略理论,向你驶来的车将发出速度大于c(真空光速3.0x10^8m/s)的光,即前车的光的速度=光速+车速;而驶离车的光速小于c,即后车光的速度=光速-车速。但按照这两种光的速度相同,因为在麦克斯韦的理论中,车的速度有无并不影响光的传播,说白了不管车子怎样,光速等于c。麦克斯韦与伽利略关于速度的说法明显相悖!

爱因斯坦似乎就是那个将构建崭新的物理学大厦的人。爱因斯坦认真研究了麦克斯韦电磁理论,特别是经过赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的,但是有一个问题使他不安,这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现,所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究爱因斯坦发现,除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外,以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。

爱因斯坦喜欢阅读哲学著作,并从哲学中吸收思想营养,他相信世界的统一性和逻辑的一致性。在“奥林匹亚科学院”时期大卫·休谟(David Hume)对因果律的普遍有效性产生的怀疑,对爱因斯坦产生了影响。相对性原理已经在力学中被广泛证明,却在电动力学中却无法成立,对于物理学这两个理论体系在逻辑上的不一致,爱因斯坦提出了怀疑。他认为,相对论原理应该普遍成立,因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的形式,但在这里出现了光速的问题。光速是不变的量还是可变的量,成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。当时的物理学家一般都相信以太,也就是相信存在着绝对参照系,这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。19世纪末,马赫在所著的《发展中的力学》中,批判了牛顿的绝对时空观,这给爱因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天,爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题,贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法,两人讨论了很久。突然,爱因斯坦领悟到了什么,回到家经过反复思考,终于想明白了问题。第二天,他又来到贝索家,说:谢谢你,我的问题解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事:时间没有绝对的定义,时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙,经过五个星期的努力工作,爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。

1905年6月30日,德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》,在同年9月的该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇 文章 ,它包含了狭义相对论的基本思想和基本内容。狭义相对论所根据的是两条原理:相对性原理和光速不变原理。爱因斯坦解决问题的出发点,是他坚信相对性原理。伽利略最早阐明过相对性原理的思想,但他没有对时间和空间给出过明确的定义。牛顿建立力学体系时也讲了相对性思想,但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动,在这个问题上他是矛盾的。而爱因斯坦大大发展了相对性原理,在他看来,根本不存在绝对静止的空间,同样不存在绝对同一的时间,所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。对于任何一个参照系和坐标系,都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。

对于一切惯性系,运用该参照系的空间和时间所表达的物理规律,它们的形式都是相同的,这就是相对性原理,严格地说是狭义的相对性原理。在这篇文章中,爱因斯坦没有讨论将光速不变作为基本原理的根据,他提出光速不变是一个大胆的假设,是从电磁理论和相对性原理的要求而提出来的。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的结果,他从同时的相对性这一点作为突破口,建立了全新的时间和空间理论,并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式,以太不再是必要的,以太漂流是不存在的。

什么是同时性的相对性?不同地方的两个事件我们何以知道它是同时发生的呢?一般来说,我们会通过信号来确认。为了得知异地事件的同时性我们就得知道信号的传递速度,但如何测出这一速度呢?我们必须测出两地的空间距离以及信号传递所需的时间,空间距离的测量很简单,麻烦在于测量时间,我们必须假定两地各有一只已经对好了的钟,从两个钟的读数可以知道信号传播的时间。但我们如何知道异地的钟对好了呢?答案是还需要一种信号。这个信号能否将钟对好?如果按照先前的思路,它又需要一种新信号,这样无穷后退,异地的同时性实际上无法确认。不过有一点是明确的,同时性必与一种信号相联系,否则我们说这两件事同时发生是无意义的。

光信号可能是用来对时钟最合适的信号,但光速非无限大,这样就产生一个新奇的结论,对于静止的观察者同时的两件事,对于运动的观察者就不是同时的。我们设想一个高速运行的列车,它的速度接近光速。列车通过站台时,甲站在站台上,有两道闪电在甲眼前闪过,一道在火车前端,一道在后端,并在火车两端及平台的相应部位留下痕迹,通过测量,甲与列车两端的间距相等,得出的结论是,甲是同时看到两道闪电的。因此对甲来说,收到的两个光信号在同一时间间隔内传播同样的距离,并同时到达他所在位置,这两起事件必然在同一时间发生,它们是同时的。但对于在列车内部正中央的乙,情况则不同,因为乙与高速运行的列车一同运动,因此他会先截取向着他传播的前端信号,然后收到从后端传来的光信号。对乙来说,这两起事件是不同时的。也就是说,同时性不是绝对的,而取决于观察者的运动状态。这一结论否定了牛顿力学中引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。

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=mc^2,质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。

广义相对论的建立:

1905年,爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后(即《论动体的电动力学》),并没有立即引起很大的反响。但是德国物理学的权威人士普朗克注意到了他的文章,认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美,正是由于普朗克的推动,相对论很快成为人们研究和讨论的课题,爱因斯坦也受到了学术界的注意。

1907年,爱因斯坦听从友人的建议,提交了那篇著名的论文申请联邦工业大学的编外讲师职位,但得到的答复是论文无法理解。虽然在德国物理学界爱因斯坦已经很有名气,但在瑞士,他却得不到一个大学的教职,许多有名望的人开始为他鸣不平,1908年,爱因斯坦终于得到了编外讲师的职位,并在第二年当上了副教授。1912年,爱因斯坦当上了教授,1913年,应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。

在此期间,爱因斯坦在考虑将已经建立的相对论推广,对于他来说,有两个问题使他不安。第一个是引力问题,狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的物理规律是正确的,但是它不能解释引力问题。牛顿的引力理论是超距的,两个物体之间的引力作用在瞬间传递,即以无穷大的速度传递,这与相对论依据的场的观点和极限的光速冲突。第二个是非惯性系问题,狭义相对论与以前的物理学规律一样,都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的惯性系。从逻辑上说,一切自然规律不应该局限于惯性系,必须考虑非惯性系。狭义相对论很难解释所谓的双生子佯谬,该佯谬说的是,有一对孪生兄弟,哥在宇宙飞船上以接近光速的速度做宇宙航行,根据相对论效应,高速运动的时钟变慢,等哥哥回来,弟弟已经变得很老了,因为地球上已经经历了几十年。而按照相对性原理,飞船相对于地球高速运动,地球相对于飞船也高速运动,弟弟看哥哥变年轻了,哥哥看弟弟也应该年轻了。这个问题简直没法回答。实际上,狭义相对论只处理匀速直线运动,而哥哥要回来必须经过一个变速运动过程,这是相对论无法处理的。正在人们忙于理解相对狭义相对论时,爱因斯坦正在继续完成广义相对论。

1907年,爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》,在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理,此后,爱因斯坦关于等效原理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据,提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。爱因斯坦并且提出了封闭箱的说法:在一封闭箱中的观察者,不管用什么 方法 也无法确定他究竟是静止于一个引力场中,还是处在没有引力场却在作加速运动的空间中,这是解释等效原理最常用的说法,而惯性质量与引力质量相等是等效原理一个自然的推论。

1915年11月,爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交了四篇论文,在这四篇论文中,他提出了新的看法,证明了水星近日点的进动,并给出了正确的引力场方程。至此,广义相对论的基本问题都解决了,广义相对论诞生了。1916年,爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》,在这篇文章中,爱因斯坦首先将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论,将只对于惯性系物理规律同样成立的原理称为狭义相对性原理,并进一步表述了广义相对性原理:物理学的定律必须对于无论哪种方式运动着的参照系都成立。

爱因斯坦的广义相对论认为,由于有物质的存在,空间和时间会发生弯曲,而引力场实际上是一个弯曲的时空。爱因斯坦用太阳引力使空间弯曲的理论,很好地解释了水星近日点进动中一直无法解释的43秒。广义相对论的第二大预言是引力红移,即在强引力场中光谱向红端移动,20年代,天文学家在天文观测中证实了这一点。广义相对论的第三大预言是引力场使光线偏转,最靠近地球的大引力场是太阳引力场,爱因斯坦预言,遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生一点七秒的偏转。1919年,在英国天文学家爱丁顿的鼓动下,英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食,经过认真的研究得出最后的结论是:星光在太阳附近的确发生了一点七秒的偏转。英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测 报告 ,确认广义相对论的结论是正确的。会上,著名物理学家、皇家学会会长汤姆孙说:“这是自从牛顿时代以来所取得的关于万有引力理论的最重大的成果”,“爱因斯坦的相对论是人类思想最伟大的成果之一”。爱因斯坦成了新闻人物,他在1916年写了一本通俗介绍相对论的书《狭义与广义相对论浅说》,到1922年已经再版了40次,还被译成了十几种文字,广为流传。

相对论的意义:

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想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。

对于爱因斯坦引入的这些全新的概念,当时地球上大部分物理学家,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。甚至有人说“当时全世界只有两个半人懂相对论”。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年把诺贝尔物理学奖授予爱因斯坦时,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。”对爱因斯坦的诺贝尔物理学奖颁奖辞中竟然对于爱因斯坦的相对论只字未提。(注:相对论没有获诺贝尔奖,一个重要原因就是还缺乏大量事实验证。)

光电效应

1905年,爱因斯坦提出光子假设,成功解释了光电效应,因此获得1921年诺贝尔物理奖。

光照射到金属上,引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。

光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。

赫兹于1887年发现光电效应,爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应(金属表面在光辐照作用下发射电子的效应,发射出来的电子叫做光电子)。光波长小于某一临界值时方能发射电子,即极限波长,对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关,这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,光子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。

光电效应里,电子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直于金属表面射出,与光照方向无关,光是电磁波,但是光是高频震荡的正交电磁场,振幅很小,不会对电子射出方向产生影响。

能量守恒

E=mc²,物质不灭定律,说的是物质的质量不灭;能量守恒定律,说的是物质的能量守恒。

虽然这两条伟大的定律相继被人们发现了,但是人们以为这是两个风马牛不相关的定律,各自说明了不同的自然规律。甚至有人以为,物质不灭定律是一条化学定律,能量守恒定律是一条物理定律,它们分属于不同的科学范畴。

爱因斯坦认为,物质的质量是惯性的量度,能量是运动的量度;能量与质量并不是彼此孤立的,而是互相联系的,不可分割的。物体质量的改变,会使能量发生相应的改变;而物体能量的改变,也会使质量发生相应的改变。

在狭义相对论中,爱因斯坦提出了著名的质能公式:E=mc^2(这里的E代表能量,m代表多少质量,c代表光的速度,近似值为3×10^8m/s,这说明能量可以用减少质量的方法创造)。

爱因斯坦的质能关系公式,正确地解释了各种原子核反应:就拿氦4(He4)来说,它的原子核是由2个质子和2个中子组成的。照理,氦4原子核的质量就等于2个质子和2个中子质量之和。实际上,这样的算术并不成立,氦核的质量比2个质子、2个中子质量之和少了0.0302u(原子质量单位)!这是为什么呢?因为当2个氘[dao]核(每个氘核都含有1个质子、1个中子)聚合成1个氦4原子核时,释放出大量的原子能。生成1克氦4原子时,大约放出2.7×10^12焦耳的原子能。正因为这样,氦4原子核的质量减少了。

这个例子生动地说明:在2个氘原子核聚合成1个氦4原子核时,似乎质量并不守恒,也就是氦4原子核的质量并不等于2个氘核质量之和。然而,用质能关系公式计算,氦4原子核失去的质量,恰巧等于因反应时释放出原子能而减少的质量。

爱因斯坦从更新的高度,阐明了物质不灭定律和能量守恒定律的实质,指出了两条定律之间的密切关系,使人类对大自然的认识又深了一步。

宇宙常数

爱因斯坦在提出相对论的时候,曾将宇宙常数(为了解释物质密度不为零的静态宇宙的存在,他在引力场方程中引进一个与度规张量成比例的项,用符号Λ表示。该比例常数很小,在银河系尺度范围可忽略不计。只在宇宙尺度下,Λ才可能有意义,所以叫作宇宙常数。即所谓的反引力的固定数值)代入他的方程。他认为,有一种反引力,能与引力平衡,促使宇宙有限而静态。当哈勃将膨胀宇宙的天文观测结果展示给爱因斯坦看时,爱因斯坦说:“这是我一生所犯下的最大错误。”

宇宙是膨胀着的。哈勃等认为,反引力是不存在的,由于星系间的引力,促使膨胀速度越来越慢。星系间有一种扭旋的力,促使宇宙不断膨胀,即暗能量。70亿年前,它们“战胜”了暗物质,成为宇宙的主宰。最新研究表明,按质量成份(只算实质量,不算虚物质)计算,暗物质和暗能量约占宇宙96%。看来,宇宙将不断加速膨胀,直至解体死亡。(也有 其它 说法,争议不休)。宇宙常数虽存在,但反引力的值远超过引力。林德饶有风趣的说:“我终于明白,为什么他(爱因斯坦)这么喜欢这个理论,多年后依然研究宇宙常数,宇宙常数依然是当今物理学最大的疑问之一。”

爱因斯坦小时候真的很笨,生下来的时候不会说话,不会吃饭,不会走路。好几岁的时候连汉字“一”都认不到,更不要说“二”了。

其实爱因斯坦没有那么笨,只是小时候贪玩调皮,不爱学习,其实他还是特别聪明的,不然怎会有那么高的智商。

发表狭义相对论时是26岁,提出广义相对论是33岁,完整发表36岁。

相关百科

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号-2