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根據第19講的內容博士怎樣講述的關於愛因斯坦的故事

發布時間: 2020-11-22 20:05:35

㈠ 關於愛因斯坦的故事 要簡短的

阿爾伯特·愛因斯坦(Albert.Einstein,1879年3月14日—1955年4月18日),出生於德國符騰堡王國烏爾姆市,畢業於蘇黎世聯邦理工學院,猶太裔物理學家。

愛因斯坦1879年出生於德國烏爾姆市的一個猶太人家庭(父母均為猶太人),1900年畢業於蘇黎世聯邦理工學院,入瑞士國籍。1905年,獲蘇黎世大學哲學博士學位,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,1905年創立狹義相對論。

1915年創立廣義相對論。1955年4月18日去世,享年76歲。

愛因斯坦為核能開發奠定了理論基礎,開創了現代科學技術新紀元,被公認為是繼伽利略、牛頓以來最偉大的物理學家。1999年12月26日,愛因斯坦被美國《時代周刊》評選為「世紀偉人」。


(1)根據第19講的內容博士怎樣講述的關於愛因斯坦的故事擴展閱讀

愛因斯坦生平的主要成就:

1、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。以太這個名詞源於希臘,用以代表組成天上物體的基本元素。

2、廣義相對論的建立

1905年,愛因斯坦發表了關於狹義相對論的第一篇文章後(即《論動體的電動力學》),是德國物理學的權威人士普朗克注意到了他的文章,認為愛因斯坦的工作可以與哥白尼相媲美,正是由於普朗克的推動,愛因斯坦也受到了學術界的注意。

3、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(Photoelectric effect)。

4、能量守恆

E=mc²,物質不滅定律,說的是物質的質量不滅;能量守恆定律,說的是物質的能量守恆。

5、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。

㈡ 愛因斯坦的故事(簡短)

阿爾伯特·愛因斯坦(Albert.Einstein,1879年3月14日—1955年4月18日),出生於德國符騰堡王國烏爾姆市,畢業於蘇黎世聯邦理工學院,猶太裔物理學家。

愛因斯坦1879年出生於德國烏爾姆市的一個猶太人家庭(父母均為猶太人),1900年畢業於蘇黎世聯邦理工學院,入瑞士國籍。1905年,獲蘇黎世大學哲學博士學位,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,1905年創立狹義相對論。

1915年創立廣義相對論。1955年4月18日去世,享年76歲。

愛因斯坦為核能開發奠定了理論基礎,開創了現代科學技術新紀元,被公認為是繼伽利略、牛頓以來最偉大的物理學家。1999年12月26日,愛因斯坦被美國《時代周刊》評選為「世紀偉人」。

(2)根據第19講的內容博士怎樣講述的關於愛因斯坦的故事擴展閱讀:

愛因斯坦生平的主要成就:

1、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。以太這個名詞源於希臘,用以代表組成天上物體的基本元素。

2、廣義相對論的建立

1905年,愛因斯坦發表了關於狹義相對論的第一篇文章後(即《論動體的電動力學》),是德國物理學的權威人士普朗克注意到了他的文章,認為愛因斯坦的工作可以與哥白尼相媲美,正是由於普朗克的推動,愛因斯坦也受到了學術界的注意。

3、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(Photoelectric effect)。

4、能量守恆

E=mc²,物質不滅定律,說的是物質的質量不滅;能量守恆定律,說的是物質的能量守恆。

5、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。

參考資料來源:網路-阿爾伯特-愛因斯坦

㈢ 愛因斯坦的故事主要講了一件什麼事

講了只要堅持努力,就一定會成功

㈣ 關於愛因斯坦的勵志故事

1、愛因斯坦小時候十分貪玩。他的母親常常為此憂心忡忡,再三告誡他應該怎樣怎樣,然而對他來講如同耳邊風。這樣,一直到16歲的那年秋天,一天上午,父親將正要去河邊釣魚的愛因斯坦攔住,並給他講了一個故事,正是這個故事改變了愛因斯坦的一生。故事是這樣的:

「昨天,」愛因斯坦父親說,「我和咱們的鄰居傑克大叔清掃南邊工廠的一個煙囪。那煙囪只有踩著里邊的鋼筋踏梯才能上去。你傑克大叔在前面,我在後面。我們抓著扶手,一階一階地終於爬上去了。下來時,你傑克大叔依舊走在前面,我還是跟在他的後面。

後來,鑽出煙囪,我發現一個奇怪的事情:你傑克大叔的後背、臉上全都被煙囪里的煙灰蹭黑了,而我身上竟連一點煙灰也沒有。」愛因斯坦的父親繼續微笑著說:「我看見你傑克大叔的模樣,心想我肯定和他一樣,臉臟得像個小丑,於是我就到附近的小河裡去洗了又洗。

而你傑克大叔呢,他看見我鑽出煙囪時乾乾凈凈的,就以為他也和我一樣干凈呢,於是就只草草洗了洗手就大模大樣上街了。結果,街上的人都笑痛了肚子,還以為你傑克大叔是個瘋子呢。」愛因斯坦聽罷,忍不住和父親一起大笑起來。父親笑完了,鄭重地對他說。

「其實,別人誰也不能做你的鏡子,只有自己才是自己的鏡子。拿別人做鏡子,白痴或許會把自己照成天才的。」愛因斯坦聽了,頓時滿臉愧色。愛因斯坦從此離開了那群頑皮的孩子們。他時時用自己做鏡子來審視和映照自己,終於映照出生命中的熠熠光輝。

盲目地與別人相比較,以為自己比身邊的人聰明就滿足了,或者覺得自己不如別人就沮喪了。這多麼愚蠢啊!每一個人都有其不同的人生目標和生活方式,自己才是自己在這個世界上最可靠的人生向導。

2、在愛因斯坦的童年時,還有一件非常值得一提的事。一天傍晚,下班回來的赫爾曼先生一踏進家門,就對著愛因斯坦的房間大聲喊:「阿爾伯特,快來看看爸爸給你買什麼禮物啦!」正在專心練琴的愛因斯坦一聽「禮物」兩個字,便立即興高采烈地從房間里跑了出來。

只見爸爸從他的包里取出一個紙盒,然後小心翼翼地慢慢打開它。愛因斯坦好奇地接過來一看,裡面裝的是一個圓圓的、像大個兒懷表一樣的東西。只是這個「大懷表」的四周除了均勻的刻度,還相對寫了四個字母:N、S、E、W。它與懷表更大的不同之處還在於它只有一個指針。

它正在不停地左右搖擺。「這是什麼呀?是不是一塊手錶啊?可是,上面似乎多了點東西。」愛因斯坦驚疑地問爸爸。「聽我給你講啊,它不是表,表是用來計時的,而有了這個東西,你就可以知道方位了,它是用來確定方向的。」父親耐心地做起了講解員。

當愛因斯坦發現這個羅盤有如此神奇時,眼睛便開始發亮。現在,這羅盤奇妙的功能已使愛因斯坦愛不釋手了。他拿著羅盤不停地晃動,不管怎樣搖動,磁針總是指向一個方向——北方。「磁針為什麼總是指向北方呢?」愛因斯坦望著神奇的羅盤,像是自言自語地說。

「這是因為我們所住的地球,有一種磁力,這種磁力將磁針引向北方了。」爸爸聽了愛因斯坦的話後,耐心地解釋道。「這種磁力到底是在地球的什麼地方呢?」「可以說,整個地球到處都有。」以後,一連幾天,愛因斯坦常常雙手捧著那個小小的羅盤發愣。

他不斷地嘗試著把它翻轉,或是緩緩地轉動方向,可無論他怎麼做,那個小指針始終指著北方。他知道,這是那個看不見、摸不著的地球磁場在起作用呢。他想和那個小指針一起感受這個地球磁場,指針依舊指著北方,而他自己卻什麼也沒有感受到。

3、1952年11月8日,以色列駐美國大使向愛因斯坦轉交了以色列總理本·古里安的信,正式提請這位科學家為以色列共和國總統候選人。在一般人看來,能夠成為一國之「君」,君臨天下,是做夢都不敢想的天大好事,可謂榮耀之極。可愛因斯坦的態度卻出人意料,他毫不猶豫地拒絕了。

在解釋拒絕的原因時,他十分誠懇地說:「關於自然,我了解一點;關於人,我幾乎一點都不了解。我這樣的人,怎麼能擔任總統呢?說實話,方程對我來說更重要些,因為政治是當前的,而方程卻是永恆的。我一生都在與客觀物質打交道,既沒有天生的才智。

也無處理行政事務和人際關系的經驗,所以本人不是當總統的料。」可以設想,假如愛因斯坦那時當了總統,我們這個世界上還會有那個偉大的科學家愛因斯坦嗎?相對論的誕生,使人們發現了時間旅行的奧秘、原子裂變的巨大能量、宇宙的起源和終結、黑洞和暗能量等奇妙現象。

可以說,幾乎所有的奧秘都隱藏在他的相對論——幾行簡單的公式中。2005年,是愛因斯坦發表相對論100周年,德國把這一年叫「愛因斯坦年」。德國人希望通過紀念愛因斯坦發表相對論100周年,為更多具有創新意識的青年思想家和科學家提供創新的氛圍和環境。

愛因斯坦用他相對論的公式(E=MC2)改變人類已經100年了,而且現在還在改變著。

4、愛因斯坦小的時候,有一次上手工課,他想做一隻小木凳。下課鈴響了,同學們爭先恐後拿出自己的作品,交給了漂亮又嚴厲的女教師。愛因斯坦沒有拿出自己的作品,急得滿頭大汗。女教師寬厚地望著這個數學、幾何方面非常出色的男孩,相信他能交上一件好作品。

第二天,愛因斯坦交給女教師的是一個製作得很粗糙的小板凳,一條凳腿還釘偏了。滿懷期望的女教師十分不滿地對全班同學說:「你們有誰見過這么糟糕的凳子?」同學們竊笑著紛紛搖頭。老師又看了愛因斯坦一眼,生氣地說:「我想,世界上不會再有比這更壞的凳子了。」教室里一陣鬨笑。

愛因斯坦臉上紅紅的,他走到老師面前,肯定地對老師說:「有,老師,還有比這更壞的凳子。」教室里一下子靜下來,大家都迷惑不解地望著愛因斯坦。他走回自己的座位,從書桌下拿出兩個更為粗糙的木板凳,說:「這是我第一次和第二次製作的,剛才交給老師的是第三個木板凳。

雖然它並不使人滿意,可是比起前兩個總要強一些。」這回大家都不笑了,女教師向愛因斯坦親切又深思地點著頭,同學們也向他投去敬佩和贊許的目光。這個小故事讓我們看到愛因斯坦的韌性,在他不滿意自己的小板凳的時候,他又再次投入製作。

他一共製作了三個小板凳,最後的一個比前兩個要好一些。在製作小板凳的過程中,愛因斯坦表現了他對自己的態度,那就是無論做任何事,他都要力求做好,完全釋放自己的能量,不滿足已有的成績,讓自己的潛能充分發揮。

5、愛因斯坦小時候並不活潑,三歲多還不會講話,父母很擔心他是啞巴,帶他去給醫生檢查。還好小愛因斯坦不是啞巴可是直到九歲時講話還不很通暢,所講的每一句話都必須經過吃力但認真的思考。小愛因斯坦是一個誠實的孩子,從不做違心的或騙人的事。為此,他受到同學們的譏笑。

給他起了一個綽號叫「誠實的約翰」。普通孩子喜歡玩帶有競爭性的游戲,可是他卻不喜歡參加。孩子喜歡打仗的游戲,喜歡看士兵操練,但是他卻從小到大不喜歡任何和軍事有關的東西。他是一個不想看到人類互相殘殺的和平主義者。愛因斯坦家的住房周圍有花園。

他經常一個人長時間地蹲在花園角落的灌木叢里,用手撫摩著小葉片或者凝視著匆匆跑動的螞蟻。他很小就喜歡冥想,想了解大自然的奧秘。一次,在依薩爾河岸野餐時,一位親戚說,小愛因斯坦很嚴肅,當其他的孩子都在互相玩耍、逗樂時。他卻獨自坐著看湖的對岸。

母親玻琳深情的為自己的孩子辯護:「他是沉靜的,因為他在思索。等著吧,總有一天他會成為一個教授!」那位親戚感到可笑,但也理解母親的心情。教授!在人們的心目中,只有那些聰敏的人才有可能得到這個榮譽的稱號,這個連話都說不好的笨孩子能成為一個教授嗎?

㈤ 有關愛因斯坦的故事

愛因斯坦是當代偉大的物理學家。他遇事愛思考、研究,常常從一點小事中受到啟發。

有一次,他要把牆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,忘記自己做什麼了,猛地從梯子上摔下來。摔到地上以後,他顧不得疼痛,馬上想到:人為什麼會筆直地掉下來呢?看來物體總是沿著引力最小的線路運動的。愛因斯坦想到這里馬上站立起來,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。

愛因斯坦在物理學上取得偉大成就以後,在世界上獲得了很高的榮譽,但是他從來不圖虛名,生活一直艱苦簡朴。有一年,比利時王後邀請他訪問比利時,為了迎接他,比利時特別組織了一個歡迎委員會,到火車站迎接。等著等著,旅客都走了,他們也沒有迎到愛因斯坦,只好立即向王後報告情況。

「什麼?你們沒接到貴賓?」王後著急地問。

「我們在火車到站之前就等著,直到人都走光了也沒有看見愛因斯坦。」歡迎委員會的人說。

「你們馬上分頭去尋找貴賓,一定要把他接到王宮來。」王後吩咐道。

於是,歡迎委員會的人馬上分散行動,到各處尋找。最後,在大街上熙熙攘攘的人群中發現了一位頭發灰白又蓬亂的老人——愛因斯坦。他們只得和他一起步行到王宮。比利時王後奇怪地問他:「您為什麼不乘我派去接您的車子呢?」

「我覺得這樣步行要比乘車愉快得多。」愛因斯坦微笑著回答。
(在網路上就能找到)

㈥ 愛因斯坦的研究故事

在愛因斯坦小的時候,有一天德皇軍隊通過慕尼黑的市街,好奇的人們都湧向窗前喝彩助興,小孩子們則為士兵發亮的頭盔和整齊的腳步而神往,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」,並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,母親滿足了愛因斯坦的請求,把他帶到義大利。愛因斯坦放棄了德國國籍,可他並不申請加入義大利國籍,他要做一個不要任何依附的世界公民。……大戰過後,愛因斯坦試圖在現實的基礎上建立他的世界和平的夢想,並且在「敵國」里作了一連串「和平」演說。他的思想和行動,使他險遭殺身之禍:一個抱有帝國主義野心的俄國貴族女刺客把槍口偷偷對准了他;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」,愛因斯坦不得不從義大利遷到荷蘭,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共存下去。 (節選自《應用寫作》學術月刊1985年第5-6期《愛因斯坦的反省》
十九世紀末期是物理學的變革時期,愛因斯坦從實驗事實出發,重新考查了物理學的基本概念,在理論上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推動了天文學的發展。他的量子理論對天體物理學、特別是理論天體物理學都有很大的影響。理論天體物理學的第一個成熟的方面——恆星大氣理論,就是在量子理論和輻射理論的基礎上建立起來的。愛因斯坦的狹義相對論成功地揭示了能量與質量之間的關系,堅守著「上帝不擲骰子」的量子論詮釋(微粒子振動與平動的矢量和)的決定論陣地,解決了長期存在的恆星能源來源的難題。近年來發現越來越多的高能物理現象,狹義相對論已成為解釋這種現象的一種最基本的理論工具。其廣義相對論也解決了一個天文學上多年的不解之謎,並推斷出後來被驗證了的光線彎曲現象,還成為後來許多天文概念的理論基礎。
愛因斯坦對天文學最大的貢獻莫過於他的宇宙學理論。他創立了相對論宇宙學,建立了靜態有限無邊的自洽的動力學宇宙模型,並引進了宇宙學原理、彎曲空間等新概念,大大推動了現代天文學的發展。

■成功的秘訣
有一次,一個美國記者問愛因斯坦關於他成功的秘訣。他回答:「早在1901年,我還是二十二歲的青年時,我已經發現了成功的公式。我可以把這公式的秘密告訴你,那就是A=X+Y+Z! A就是成功,X就是努力工作,Y是懂得休息,Z是少說廢話!這公式對我有用,我想對許多人也是一樣有用。」

■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,他產生了一個想法,如果一個人以光的速度運動,他將看到一幅什麼樣的世界景象呢?他將看不到前進的光,只能看到在空間里振盪著卻停滯不前的電磁場。這種事可能發生嗎?
與此相聯系,他非常想探討與光波有關的所謂以太的問題。以太這個名詞源於希臘,用以代表組成天上物體的基本元素。17世紀,笛卡爾首次將它引入科學,作為傳播光的媒質。其後,惠更斯進一步發展了以太學說,認為荷載光波的媒介物是以太,它應該充滿包括真空在內的全部空間,並能滲透到通常的物質中。與惠更斯的看法不同,牛頓提出了光的微粒說。牛頓認為,發光體發射出的是以直線運動的微粒粒子流,粒子流沖擊視網膜就引起視覺。18世紀牛頓的微粒說佔了上風,然而到了19世紀,卻是波動說佔了絕對優勢,以太的學說也因此大大發展。當時的看法是,波的傳播要依賴於媒質,因為光可以在真空中傳播,傳播光波的媒質是充滿整個空間的以太,也叫光以太。與此同時,電磁學得到了蓬勃發展,經過麥克斯韋、赫茲等人的努力,形成了成熟的電磁現象的動力學理論——電動力學,並從理論與實踐上將光和電磁現象統一起來,認為光就是一定頻率范圍內的電磁波,從而將光的波動理論與電磁理論統一起來。以太不僅是光波的載體,也成了電磁場的載體。直到19世紀末,人們企圖尋找以太,然而從未在實驗中發現以太。
但是,電動力學遇到了一個重大的問題,就是與牛頓力學所遵從的相對性原理不一致。關於相對性原理的思想,早在伽利略和牛頓時期就已經有了。電磁學的發展最初也是納入牛頓力學的框架,但在解釋運動物體的電磁過程時卻遇到了困難。按照麥克斯韋理論,真空中電磁波的速度,也就是光的速度是一個恆量,然而按照牛頓力學的速度加法原理,不同慣性系的光速不同,這就出現了一個問題:適用於力學的相對性原理是否適用於電磁學?例如,有兩輛汽車,一輛向你駛近,一輛駛離。你看到前一輛車的燈光向你靠近,後一輛車的燈光遠離。按照麥克斯韋的理論,這兩種光的速度相同,汽車的速度在其中不起作用。但根據伽利略理論,這兩項的測量結果不同。向你駛來的車將發出的光加速,即前車的光速=光速+車速;而駛離車的光速較慢,因為後車的光速=光速-車速。麥克斯韋與伽利略關於速度的說法明顯相悖。我們如何解決這一分歧呢?
19世紀理論物理學達到了巔峰狀態,但其中也隱含著巨大的危機。海王星的發現顯示出牛頓力學無比強大的理論威力,電磁學與力學的統一使物理學顯示出一種形式上的完整,並被譽為「一座庄嚴雄偉的建築體系和動人心弦的美麗的廟堂」。在人們的心目中,古典物理學已經達到了近乎完美的程度。德國著名的物理學家普朗克年輕時曾向他的老師表示要獻身於理論物理學,老師勸他說:「年輕人,物理學是一門已經完成了的科學,不會再有多大的發展了,將一生獻給這門學科,太可惜了。」
愛因斯坦似乎就是那個將構建嶄新的物理學大廈的人。在伯爾尼專利局的日子裡,愛因斯坦廣泛關注物理學界的前沿動態,在許多問題上深入思考,並形成了自己獨特的見解。在十年的探索過程中,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。他閱讀了許多著作發現,所有人試圖證明以太存在的試驗都是失敗的。經過研究愛因斯坦發現,除了作為絕對參照系和電磁場的荷載物外,以太在洛倫茲理論中已經沒有實際意義。於是他想到:以及絕對參照系是必要的嗎?電磁場一定要有荷載物嗎?
愛因斯坦喜歡閱讀哲學著作,並從哲學中吸收思想營養,他相信世界的統一性和邏輯的一致性。相對性原理已經在力學中被廣泛證明,但在電動力學中卻無法成立,對於物理學這兩個理論體系在邏輯上的不一致,愛因斯坦提出了懷疑。他認為,相對論原理應該普遍成立,因此電磁理論對於各個慣性系應該具有同樣的形式,但在這里出現了光速的問題。光速是不變的量還是可變的量,成為相對性原理是否普遍成立的首要問題。當時的物理學家一般都相信以太,也就是相信存在著絕對參照系,這是受到牛頓的絕對空間概念的影響。19世紀末,馬赫在所著的《發展中的力學》中,批判了牛頓的絕對時空觀,這給愛因斯坦留下了深刻的印象。 1905年5月的一天,愛因斯坦與一個朋友貝索討論這個已探索了十年的問題,貝索按照馬赫主義的觀點闡述了自己的看法,兩人討論了很久。突然,愛因斯坦領悟到了什麼,回到家經過反復思考,終於想明白了問題。第二天,他又來到貝索家,說:謝謝你,我的問題解決了。原來愛因斯坦想清楚了一件事:時間沒有絕對的定義,時間與光信號的速度有一種不可分割的聯系。他找到了開鎖的鑰匙,經過五個星期的努力工作,愛因斯坦把狹義相對論呈現在人們面前。
1905年6月30日,德國《物理學年鑒》接受了愛因斯坦的論文《論動體的電動力學》,在同年9月的該刊上發表。這篇論文是關於狹義相對論的第一篇文章,它包含了狹義相對論的基本思想和基本內容。狹義相對論所根據的是兩條原理:相對性原理和光速不變原理。愛因斯坦解決問題的出發點,是他堅信相對性原理。伽利略最早闡明過相對性原理的思想,但他沒有對時間和空間給出過明確的定義。牛頓建立力學體系時也講了相對性思想,但又定義了絕對空間、絕對時間和絕對運動,在這個問題上他是矛盾的。而愛因斯坦大大發展了相對性原理,在他看來,根本不存在絕對靜止的空間,同樣不存在絕對同一的時間,所有時間和空間都是和運動的物體聯系在一起的。對於任何一個參照系和坐標系,都只有屬於這個參照系和坐標系的空間和時間。對於一切慣性系,運用該參照系的空間和時間所表達的物理規律,它們的形式都是相同的,這就是相對性原理,嚴格地說是狹義的相對性原理。在這篇文章中,愛因斯坦沒有多討論將光速不變作為基本原理的根據,他提出光速不變是一個大膽的假設,是從電磁理論和相對性原理的要求而提出來的。這篇文章是愛因斯坦多年來思考以太與電動力學問題的結果,他從同時的相對性這一點作為突破口,建立了全新的時間和空間理論,並在新的時空理論基礎上給動體的電動力學以完整的形式,以太不再是必要的,以太漂流是不存在的。
什麼是同時性的相對性?不同地方的兩個事件我們何以知道它是同時發生的呢?一般來說,我們會通過信號來確認。為了得知異地事件的同時性我們就得知道信號的傳遞速度,但如何沒出這一速度呢?我們必須測出兩地的空間距離以及信號傳遞所需的時間,空間距離的測量很簡單,麻煩在於測量時間,我們必須假定兩地各有一隻已經對好了的鍾,從兩個鍾的讀數可以知道信號傳播的時間。但我們如何知道異地的鍾對好了呢?答案是還需要一種信號。這個信號能否將鍾對好?如果按照先前的思路,它又需要一種新信號,這樣無窮後退,異地的同時性實際上無法確認。不過有一點是明確的,同時性必與一種信號相聯系,否則我們說這兩件事同時發生是沒有意義的。
光信號可能是用來對時鍾最合適的信號,但光速不是無限大,這樣就產生一個新奇的結論,對於靜止的觀察者同時的兩件事,對於運動的觀察者就不是同時的。我們設想一個高速運行的列車,它的速度接近光速。列車通過站台時,甲站在站台上,有兩道閃電在甲眼前閃過,一道在火車前端,一道在後端,並在火車兩端及平台的相應部位留下痕跡,通過測量,甲與列車兩端的間距相等,得出的結論是,甲是同時看到兩道閃電的。因此對甲來說,收到的兩個光信號在同一時間間隔內傳播同樣的距離,並同時到達他所在位置,這兩起事件必然在同一時間發生,它們是同時的。但對於在列車內部正中央的乙,情況則不同,因為乙與高速運行的列車一同運動,因此他會先截取向著他傳播的前端信號,然後收到從後端傳來的光信號。對乙來說,這兩起事件是不同時的。也就是說,同時性不是絕對的,而取決於觀察者的運動狀態。這一結論否定了牛頓力學中引以為基礎的絕對時間和絕對空間框架。
相對論認為,光速在所有慣性參考系中不變,它是物體運動的最大速度。由於相對論效應,運動物體的長度會變短,運動物體的時間膨脹。但由於日常生活中所遇到的問題,運動速度都是很低的(與光速相比),看不出相對論效應。
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,質量趨於無窮大。他並且給出了著名的質能關系式:E=mc2,質能關系式對後來發展的原子能事業起到了指導作用。

■廣義相對論的建立

1905年,愛因斯坦發表了關於狹義相對論的第一篇文章後,並沒有立即引起很大的反響。但是德國物理學的權威人士普朗克注意到了他的文章,認為愛因斯坦的工作可以與哥白尼相媲美,正是由於普朗克的推動,相對論很快成為人們研究和討論的課題,愛因斯坦也受到了學術界的注意。
1907年,愛因斯坦聽從友人的建議,提交了那篇著名的論文申請聯邦工業大學的編外講師職位,但得到的答復是論文無法理解。雖然在德國物理學界愛因斯坦已經很有名氣,但在瑞士,他卻得不到一個大學的教職,許多有名望的人開始為他鳴不平,1908年,愛因斯坦終於得到了編外講師的職位,並在第二年當上了副教授。1912年,愛因斯坦當上了教授,1913年,應普朗克之邀擔任新成立的威廉皇帝物理研究所所長和柏林大學教授。
在此期間,愛因斯坦在考慮將已經建立的相對論推廣,對於他來說,有兩個問題使他不安。第一個是引力問題,狹義相對論對於力學、熱力學和電動力學的物理規律是正確的,但是它不能解釋引力問題。牛頓的引力理論是超距的,兩個物體之間的引力作用在瞬間傳遞,即以無窮大的速度傳遞,這與相對論依據的場的觀點和極限的光速沖突。第二個是非慣性系問題,狹義相對論與以前的物理學規律一樣,都只適用於慣性系。但事實上卻很難找到真正的慣性系。從邏輯上說,一切自然規律不應該局限於慣性系,必須考慮非慣性系。狹義相對論很難解釋所謂的雙生子佯謬,該佯謬說的是,有一對孿生兄弟,哥在宇宙飛船上以接近光速的速度做宇宙航行,根據相對論效應,高速運動的時鍾變慢,等哥哥回來,弟弟已經變得很老了,因為地球上已經經歷了幾十年。而按照相對性原理,飛船相對於地球高速運動,地球相對於飛船也高速運動,弟弟看哥哥變年輕了,哥哥看弟弟也應該年輕了。這個問題簡直沒法回答。實際上,狹義相對論只處理勻速直線運動,而哥哥要回來必須經過一個變速運動過程,這是相對論無法處理的。正在人們忙於理解相對狹義相對論時,愛因斯坦正在接受完成廣義相對論。
1907年,愛因斯坦撰寫了關於狹義相對論的長篇文章《關於相對性原理和由此得出的結論》,在這篇文章中愛因斯坦第一次提到了等效原理,此後,愛因斯坦關於等效原理的思想又不斷發展。他以慣性質量和引力質量成正比的自然規律作為等效原理的根據,提出在無限小的體積中均勻的引力場完全可以代替加速運動的參照系。愛因斯坦並且提出了封閉箱的說法:在一封閉箱中的觀察者,不管用什麼方法也無法確定他究竟是靜止於一個引力場中,還是處在沒有引力場卻在作加速運動的空間中,這是解釋等效原理最常用的說法,而慣性質量與引力質量相等是等效原理一個自然的推論。
1915年11月,愛因斯坦先後向普魯士科學院提交了四篇論文,在這四篇論文中,他提出了新的看法,證明了水星近日點的進動,並給出了正確的引力場方程。至此,廣義相對論的基本問題都解決了,廣義相對論誕生了。1916年,愛因斯坦完成了長篇論文《廣義相對論的基礎》,在這篇文章中,愛因斯坦首先將以前適用於慣性系的相對論稱為狹義相對論,將只對於慣性系物理規律同樣成立的原理稱為狹義相對性原理,並進一步表述了廣義相對性原理:物理學的定律必須對於無論哪種方式運動著的參照系都成立。
愛因斯坦的廣義相對論認為,由於有物質的存在,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。1919年,在英國天文學家愛丁頓的鼓動下,英國派出了兩支遠征隊分赴兩地觀察日全食,經過認真的研究得出最後的結論是:星光在太陽附近的確發生了一點七秒的偏轉。英國皇家學會和皇家天文學會正式宣讀了觀測報告,確認廣義相對論的結論是正確的。會上,著名物理學家、皇家學會會長湯姆孫說:「這是自從牛頓時代以來所取得的關於萬有引力理論的最重大的成果」,「愛因斯坦的相對論是人類思想最偉大的成果之一」。愛因斯坦成了新聞人物,他在1916年寫了一本通俗介紹相對認的書《狹義相對論與廣義相對論淺說》,到1922年已經再版了40次,還被譯成了十幾種文字,廣為流傳。

■相對論的意義

狹義相對論和廣義相對論建立以來,已經過去了很長時間,它經受住了實踐和歷史的考驗,是人們普遍承認的真理。相對論對於現代物理學的發展和現代人類思想的發展都有巨大的影響。 相對論從邏輯思想上統一了經典物理學,使經典物理學成為一個完美的科學體系。狹義相對論在狹義相對性原理的基礎上統一了牛頓力學和麥克斯韋電動力學兩個體系,指出它們都服從狹義相對性原理,都是對洛倫茲變換協變的,牛頓力學只不過是物體在低速運動下很好的近似規律。廣義相對論又在廣義協變的基礎上,通過等效原理,建立了局域慣性長與普遍參照系數之間的關系,得到了所有物理規律的廣義協變形式,並建立了廣義協變的引力理論,而牛頓引力理論只是它的一級近似。這就從根本上解決了以前物理學只限於慣性系數的問題,從邏輯上得到了合理的安排。相對論嚴格地考察了時間、空間、物質和運動這些物理學的基本概念,給出了科學而系統的時空觀和物質觀,從而使物理學在邏輯上成為完美的科學體系。
狹義相對論給出了物體在高速運動下的運動規律,並提示了質量與能量相當,給出了質能關系式。這兩項成果對低速運動的宏觀物體並不明顯,但在研究微觀粒子時卻顯示了極端的重要性。因為微觀粒子的運動速度一般都比較快,有的接近甚至達到光速,所以粒子的物理學離不開相對論。質能關系式不僅為量子理論的建立和發展創造了必要的條件,而且為原子核物理學的發展和應用提供了根據。
廣義相對論建立了完善的引力理論,而引力理論主要涉及的是天體。到現在,相對論宇宙學進一步發展,而引力波物理、緻密天體物理和黑洞物理這些屬於相對論天體物理學的分支學科都有一定的進展,吸引了許多科學家進行研究。
一位法國物理學家曾經這樣評價愛因斯坦:「在我們這一時代的物理學家中,愛因斯坦將位於最前列。他現在是、將來也還是人類宇宙中最有光輝的巨星之一」,「按照我的看法,他也許比牛頓更偉大,因為他對於科學的貢獻,更加深入地進入了人類思想基本要領的結構中。」
愛因斯坦評論自然辯證法
愛因斯坦對恩格斯的《自然辯證法》手稿閱讀完畢後曾做出這樣的評價:「愛德華•伯恩斯坦先生把恩格斯的一 部關於自然科學內容的手稿交給我,託付我發表意見,看這部手稿是否應該付印。我的意見如下:要是這部手稿出自一位並非作為一個歷史人物而引人注意的作者, 那麼我就不會建議把它付印,因為不論從當代物理學的觀點來看,還是從物理學史方面來說,這部手稿的內容都沒有特殊的趣味。可是,我可以這樣設想:如果考慮到這部著作對於闡明恩格斯的思想的意義是一個有趣的文獻,那是可以出版的。」
在1940年6月17日給胡克的信中,愛因斯坦說:「我堅信,要是恩格斯本人能夠看到,在這樣長久的時間之後,他的這個謹慎的嘗試竟被認為具有如此巨大的重要性,他會覺得好笑。」
以上選自《愛因斯坦文集》第一卷,商務印書館,1977年,第202頁
愛因斯坦是當代偉大的物理學家。他遇事愛思考、研究,常常從一點小事中受到啟發。
有一次,他要把牆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,忘記自己在做什麼了,猛地從梯子上摔下來。摔到地上以後,他顧不得疼痛,馬上想到:人為什麼
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。

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