爱因斯坦

爱因斯坦（Albert Einstein，1879年3月14日-1955年4月18日），举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。 　　 爱因斯坦1900年毕业于苏黎世工业大学，1909年开始在大学任教，1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。后被迫移居美国，1940年入美国国籍。 　　 十九世纪末期是物理学的变革时期，爱因斯坦从实验事实出发，从新考查了物理学的基本概念，在理论上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推动了天文学的发展。他的量子理论对天体物理学、特别是理论天体物理学都有很大的影响。理论天体物理学的第一个成熟的方面——恒星大气理论，就是在量子理论和辐射理论的基础上建立起来的。爱因斯坦的狭义相对论成功地揭示了能量与质量之间的关系，解决了长期存在的恒星能源来源的难题。近年来发现越来越多的高能物理现象，狭义相对论已成为解释这种现象的一种最基本的理论工具。其广义相对论也解决了一个天文学上多年的不解之谜，并推断出后来被验证了的光线弯曲现象，还成为后来许多天文概念的理论基础。 　　 爱因斯坦对天文学最大的贡献莫过于他的宇宙学理论。他创立了相对论宇宙学，建立了静态有限无边的自洽的动力学宇宙模型，并引进了宇宙学原理、弯曲空间等新概念，大大推动了现代天文学的发展。 生平简述 1879年3月14日出生于德国乌尔姆一个经营电器作坊的小业主家庭。一年后，随全家迁居慕尼黑。 1894年，他的家迁到意大利米兰。 1895年他转学到瑞士阿劳市的州立中学。 1896年进苏黎世工业大学师范系学习物理学，1900年毕业。 1901年取得瑞士国籍。 1902年大学毕业后无法进入学术机构，只在瑞士伯尔尼专利局找到一份做审查员的临时工作，被伯尔尼瑞士专利局录用为技术员，从事发明专利申请的技术鉴定工作。但在那里，爱因斯坦被正规教育扼杀的科学激情终于重新迸发出来，轻松的工作让爱因斯坦得以继续致力于科学研究。 他利用业余时间开展科学研究，在1905年，年近26岁的爱因斯坦连续发表了三篇论文（《光量子》、《布朗运动》和《狭义相对论》），在物理学三个不同领域中取得了历史性成就，特别是狭义相对论的建立和光量子论的提出，推动了物理学理论的革命。同年，以论文《分子大小的新测定法》，取得苏黎世大学的博士学位。 爱因斯坦1908年兼任伯尔尼大学的编外讲师。 1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授。 1911年任布拉格德语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，应马克斯·普朗克和瓦尔特·能斯脱的邀请，回德国任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授，直到1933年。 1920年应亨德里克·安东·洛伦兹和保耳·埃伦菲斯特的邀请，兼任荷兰莱顿大学特邀教授。第一次世界大战爆发后，他投入公开和地下的反战活动。 1915年爱因斯坦发表了广义相对论。他所作的光线经过太阳引力场要弯曲的预言，于1919年由英国天文学家亚瑟·斯坦利·爱丁顿的日全食观测结果所证实。 1916年他预言的引力波在1978年也得到了证实。爱因斯坦和相对论在西方成了家喻户晓的名词，同时也招来了德国和其他国家的沙文主义者、军国主义者和排犹主义者的恶毒攻击。 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，成为激光的理论基础。 爱因斯坦因在光电效应方面的研究，被授予1921年诺贝尔物理学奖。 1933年1月纳粹党攫取德国政权后，爱因斯坦是科学界首要的迫害对象，幸而当时他在美国讲学，未遭毒手。3月他回欧洲后避居比利时，9月9日发现有准备行刺他的盖世太保跟踪，星夜渡海到英国，10月转到美国普林斯顿大学，担任新建的高级研究院的教授，直至1945年退休。 1940年他取得美国国籍。 1939年他获悉铀核裂变及其链式反应的发现，在匈牙利物理学家利奥·西拉德推动下，上书罗斯福总统，建议研制原子弹，以防德国占先。第二次世界大战结束前夕，美国在日本广岛和长崎两个城市上空投掷原子弹，爱因斯坦对此强烈不满。战后，为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯危险，进行了不懈的斗争。 1955年4月18日爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不举行任何丧礼，不筑坟墓，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。爱因斯坦的后半生一直从事寻找大统一理论的工作，不过这项工作没有获得成功，现在大统一理论是理论物理学研究的中心问题。 1955年4月，弥留之际的爱因斯坦签署了《罗素——爱因斯坦宣言》 ，呼吁人们团结起来，防止新的世界大战爆发。爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家，还是一位和平主义者。他目睹了两次世界大战中对人类文明的摧残，认为和平是人类的首要问题。 1999年《时代》杂志将其评选为20世纪风云人物。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《论动体的电动力学》，完整的提出了狭义相对论。这是爱因斯坦十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。 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。 成长履历 1879年3月14日上午11时30分，爱因斯坦（Einstein）出生在德国乌尔姆市班霍夫街135号。父母都是犹太人。父名赫尔曼·爱因斯坦，母亲波林·科克。 1884年，5岁，爱因斯坦对袖珍罗盘着迷。 1885年，爱因斯坦开始学小提琴。 1886年，爱因斯坦在慕尼黑公立学校（CouncilSchool）读书；在家里学习犹太教的教规。 1888年，爱因斯坦入路易波尔德高级中学学习。在学校继续受宗教教育，接受受戒仪式。弗里德曼是指导老师。 1889年，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，自学欧几里德几何学（Euclidean geometry），感到狂热的喜爱，同时开始自学高等数学。 1892年，开始读康德（ImmanuelKant）的著作。 1895年，自学完微积分（calculous）。 1896年，获阿劳中学毕业证书。10月，进苏黎世联邦工业大学师范系学习物理。 1899年10月19日，爱因斯坦正式申请瑞士公民权。 1900年8月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。 1901年，3月21日取得瑞士国籍。在这一年5－7月完成电势差的热力学理论的论文。 1904年，9月由专利局的试用人员转为正式三级技术员。 1905年3月发展量子论，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。 1906年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。 1908年10月兼任伯尔尼大学编外讲师。 1909年10月离开伯尔尼专利局，任苏黎世大学理论物理学副教授。 1910年10月完成关于临界乳光的论文。 1912年提出“光化当量”定律。 1913年　12月7日在柏林接受院士称号。 1914年　4月6日，从苏黎世迁居柏林。 1915年　11月提出广义相对论引力方程的完整形式，并且成功地解释了水星近日点运动。 1916年　3月完成总结性论文《广义相对论的基础》。5月提出宇宙空间有限无界的假说。8月完成《关于辐射的量子理论》，总结量子论的发展，提出受激辐射理论。 1919年　爱因斯坦的理论被视为“人类思想史中最伟大的成就之一”。12月，接受德国唯一的名誉学位：罗斯托克大学的医学博士学位。 1921年　4月2日—5月30日，为了给耶路撒冷的希伯莱大学的创建筹集资金，同魏茨曼一起首次访问美国。 1922年　1月完成关于统一场论的第一篇论文。7月受到被谋杀的威胁，暂离柏林。10月8日，爱因斯坦和艾尔莎在马赛乘轮船赴日本。沿途访问科伦坡、新加坡、香港和上海。11月9日，在去日本途中，爱因斯坦被授予1921年“诺贝尔物理学奖”。11月17日－12月29日，访问日本。 1923年　7月，到哥德堡接受1921年度诺贝尔奖金。12月，第一次推测量子效应可能来自过度约束的广义相对论场方程。 1924年　发现了“波色－爱因斯坦凝聚”。 1926年　被选为苏联科学院院士。 1928年　1月，被选为“德国人权同盟”（前身为德国“新祖国同盟”）理事。 1929年　3月，50岁生日，躲到郊外以避免生日庆祝会。6月28日获“普朗克奖章”。 1930年是年12月11日～1931年3月4日，爱因斯坦第二次到美国访问，在加利福尼亚州理工学院讲学。 1932年　7月，同弗洛伊德通信，讨论战争的心理问题；号召德国人民起来保卫魏玛共和国，全力反对法西斯。 1933年　1月30日，纳粹上台。 3月10日，在帕莎第纳发表不回德国的声明，次日启程回欧洲。 3月20日，纳粹搜查他的房屋，他发表抗议。后他在德国的财产被没收，著作被焚。 1935年　5月，在百慕大正式申请永远在美国居住。是年，为使诺贝尔奖金（和平奖）赠予被关在纳粹集中营中的奥西茨基，而四处奔走。 1937年　3月声援中国“七君子”。 1938年　9月，给五千年后的子孙写信，对资本主义社会现状表示不满。 1939年　8月2日，上书罗斯福总统，建议美国抓紧原子能研究，防止德国抢先掌握原子弹。 1940年　5月22日致电罗斯福，反对美国的中立政策。 10月1日取得美国国籍。 1943年　5月，作为科学顾问参与美国海军部工作。 1944年　为支持反法西斯战争，以600万美元拍卖1905年狭义相对论论文手稿。 1947年　继续发表大量关于世界政府的言论。 1949年　1月，写《对批评的回答》，对哥本哈根学派在文集《阿尔伯特·爱因斯坦：哲学家—科学家》中的批判进行反批判。 1950年　2月13日发表电视演讲，反对美国制造氢弹。3月18日，在遗嘱上签字盖章。 1951年　连续发表文章和信件，指出美国的扩军备战政策是世界和平的严重障碍。 1952年　11月以色列第1任总统魏斯曼死后，以色列政府请他担任第2任总统，被拒绝。 1954年　3月被美国参议员麦卡锡公开斥责为“美国的敌人”。 1955年　4月18日1时25分在医院逝世。 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。 在统一场理论方面，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。 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“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。 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。 爱因斯坦的贡献 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代表物体的能量，m代表物体的质量，c代表光的速度，即每秒30万公里。） 按照爱因斯坦的理论，如果把1克温度为0℃的水，加热到100℃水吸收了100卡的热量，这时水的质量也相应增加了。按照质能关系公式计算，1克水的质量增加了0.00000000000465克。 爱因斯坦的理论，最初受到许多人的反对，就连当时一些著名物理学家也对这位年青人的论文表示怀疑。然而，随着科学的发展，大量的科学实验证明爱因斯坦的理论是正确的，爱因斯坦才一跃而成为世界著名的科学家，成为20世纪世界最伟大的科学家之一。 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0.0302原子质量单位[57]！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2700000000000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！ 这样一来，爱因斯坦就从更新的高度，阐明了物质不灭定律和能量守恒定律的实质，指出了这两条定律之间的密切关系，使人类对大自然的认识又深化了一步。 没有什么大自然的奥秘，是人类所不能认识的；但是，大自然的奥秘又是无穷无尽的。人类永远没有一天完全认识得了大自然，没有一天可以完全知道它的奥秘。只有永不知足，才能不断前进。 物质不灭定律和能量守恒定律，是自然界的伟大定律。它来自客观实际，又在客观实际中久经考验。多少年来，这两条定律经受了千万次考验，象经得起风吹雨打的宝石一样，闪耀着夺目的光芒。 物质不灭定律和能量守恒定律，已经成为现代自然科学的基石，同时，它也从根本上给宗教的唯心主义观点以致命的打击，因为物质是不能凭空创造的，也不能凭空消灭，所以谁也不再相信什么上帝创造万物，上帝创造世界的反科学的谬论了。另外，它还雄辩地说明，世界上永远不会有“永动机”。想不花费劳动就从大自然中获取能源，是不可能的。 定律是客观存在着的。人，虽然不能去“创造”定律，“改造”定律，但是，人可以去发现定律，掌握定律，利用定律。现在，物质不灭宣告和能量守恒守律已经被千百万人所掌握。人们正在利用物质不灭定律和能量守恒定律，去征服自然，改造自然，揭开大自然的秘密！ 著作 《关于光的产生和转化的一个启发性观点》 《分子大小的新测定方法》 《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》《论动体的电动力学》 《物体的惯性同它所含的能量有关系吗？》 《狭义相对论》 《广义相对论》