爱因斯坦:物理学领域的革命

爱因斯坦:物理学领域的革命

在谈到爱因斯坦的时候,不得不先说到牛顿。艾萨克·牛顿(1643——1727),英国伟大的物理学家、天文学家和数学家。出生于英格兰乌尔斯索普一个自耕农家庭,他的父亲在他出生前两个月死于肺炎。1665年毕业于剑桥大学三一学院。1669教授,1703年成为英国皇家院终身会长,1705年因在任造币局局长时改革币制有功被封为爵士。牛顿在力学上提出了作为近代物理学基础的力学三大定律和万有引力定律;他关于白光白色光组成的发现为物理光学奠定了基础;他还是数学微积分的创始人。牛顿的《自然哲学的数学原理》是近代科学史上的重要著作,它标志着经典力学体系的建立。牛顿是近代物理学的集大成者,成为了17世纪科学革命的顶峰人物。现在的人造卫星、宇宙飞船等运行轨道的设计,仍以万有引力作为依据。

牛顿在自然科学领域内作出了奠基性的贡献,奇怪的是,他并不是一个无神论者。他不但否定哲学的指导作用,而且虔诚地信奉上帝。他的后半生几乎是在研究上帝的存在中度过的。当他无法解释行星的切向运动时,提出了这是因为“神的第一推动”的结论。

对牛顿定律的真正突破,却要等到爱因斯坦了。

阿尔伯特·爱因斯坦(1879——1955),20世纪最伟大的自然科学家,物理学革命的旗手。1879314日出生于德国乌尔姆,一年后迁往慕尼黑。父母都是犹太人,父亲赫尔曼与叔叔雅各布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,喜爱音乐,在爱因斯坦6岁教他拉小提琴。

1900年毕业于瑞士苏黎世工业大学师范系物理学专业,由于他落拓不羁的性格和独立思考的习惯,为教授们所不满,大学毕业后竟然找不到工作。1901年取得瑞士国籍。1902年在同学马塞尔·格罗斯曼的帮助下,被聘为伯尔尼瑞士专利局技术员,从事发明专利的技术鉴定工作。1903年与大学同学米列娃·玛丽克结婚。1901年提出统计力学的一些基本理论,1905年的论文《关于光的产生和转化的一个推测性观点》,把普朗克在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。他用光量子概念解决了经典物理学无法解释的光电效应。正是因为“光电效应的发现”,在被实验证实之后,于是1921获得诺贝尔物理学奖。

1905年,爱因斯坦完成了开创物理学新纪元的长篇论文《论运体的电动力学》,提出狭义相对论。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,提示了物质和能量的相当性,创立了一个全新的物理学世界。同时,他的《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》,质能相当性是原子核物理学和粒子物理学的理论基础,为20世纪40年代实现的核能的释放和利用开辟了道路。

1907年,爱因斯坦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中找到了突破口,提出了等效原理。同年,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,也许是出于对大学生活的痛恨,爱因斯坦并没有认识到它的价值。

1912年,爱因斯坦任苏黎士工业大学理论物理学教授,1913年受聘为柏林威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。1915年提出了被认为是人类思想史上最伟大的成就之一的广义相对论,1916年在辐射量子方面提出了引力波理论,1917年开创了现代宇宙学,在《根据广义相对论对宇宙所作的考察》中,分析了“宇宙在空间上是无限”的传统观念,指出它同牛顿引力理论和广义相对论都是不协调的,认证宇宙在空间上的有限性。这使宇宙学摆脱了纯粹猜想的思辩,进入现代科学领域。

1925年后,爱因斯坦全力探索统一场论,他认为这是相对论发展的第三个阶段,但没有获得成功。

1933年,由于纳粹德国迫害犹太人,爱因斯坦来到美国,在普林斯顿高级研究院任教授,1940年取得美国国籍。1955418,因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。

爱因斯坦并不是一个纯科学家,他在科学研究的同时,一直关心着人类的文明和进步。191410月,德国科学界和文化界在军国主义的操纵和煽动下,发表了“文明世界的宣言”,鼓吹德国高于一切,全世界都应该接受“真正德国精神”,为德国发动的战争辩护。在宣言上签名的有93人,都是当时德国有声望的科学家、文学艺术家和牧师,大名鼎鼎的能斯脱、伦琴、奥斯特瓦尔德、普朗克等都签了名,但爱因斯坦断然拒绝签名,却在反战的《告欧洲人书》上签字。纳粹德国期间,大肆迫害犹太人,爱因斯坦被列为重点对象,要不是他在1932年离开了德国,必有生命危险。但他在柏林的住房被查抄和捣毁,财产被没收,著作也被焚毁。他不顾个人安危,指出法西斯就意味着战争。1939年上书罗斯福总统,建议研制原子弹,以防德国占先。但当美国在日本广岛和长崎投下原子弹,杀伤无数平民时,感到非常痛心。他在一封告美国公民书中说:“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,绝对不能用来杀害全人类,而是用来增进人类的幸福方面。”所幸后来处于相当危机的核战争没有爆发,不然,地球还是否存在就是个问号!1955年,爱因斯坦还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》。

编辑/发表时间:2009-02-19 14:11
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刘丹俊