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爱因斯坦

2012-02-19 17:10:05 本文行家:宇宙与道

阿尔伯特·爱因斯坦,是20世纪犹太裔理论物理学家、思想家及哲学家,也是相对论的创立者。阿尔伯特·爱因斯坦被誉为是现代物理学之父及二十世纪最重要的科学家之一。

阿尔伯特·爱因斯坦 - 简介

阿尔伯特·爱因斯坦Albert Einstein 阿尔伯特·爱因斯坦

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日),犹太人,是20世纪著名的理论物理学家思想家哲学家,也是相对论的创立者,是现代物理学及二十世纪最重要的科学家之一。

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。

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。

阿尔伯特·爱因斯坦 - 生平

年轻时期的爱因斯坦年轻时期的爱因斯坦

1879年爱因斯坦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。他利用业余时间开展科学研究,于1905年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,而被授予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,任新建的高级研究院教授,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。[1]

阿尔伯特·爱因斯坦 - 科研工作

爱因斯坦的主要科学研究工作有:毛细管的作用;狭义相对论;广义相对论;统计力学的古典问题;布朗运动;原子跃迁的几率;量子力学的或然率解析;单原子气体的量子理论;低辐射密度光的热性质,以及统一场论的构架等。其中以狭义相对论,广义相对论和光电子理论最为出名。光电子理论还是爱因斯坦1921年获诺贝尔物理奖的项目。

(1)爱因斯坦的狭义相对论:

 爱因斯坦只把运动的相对性原理应用到惯性参考系中,这样的理论称为狭义相对论。他吧伽利略的相对运动原理推广到相对运动的速度可与光速相比的参考坐标系。此外还引入光速不变作为运动的参考。他在1905年以“关于运动物体的电动力学”的名义发表狭义相对论。

 爱因斯坦在狭义相对论中引入二个假设:

1.所有的物理定律在全部惯性参考坐标中都是相同的,不需要特别的惯性参考系。
2.在真空中光传播的速度是恒定的,它与光源的运动速度无关。他从这二个假设出发,利用罗伦兹变换方法,计算得出,当二个相对运动的惯性系统的速度可与光速相比时,出现一些和平常生活相矛盾的狭义相对论结果。其中最重要令人发生概念变化的恐怕要算时间和空间概念了。在牛顿力学中,空间和时间是绝对不变的。但在狭义相对论中,时间和空间是随二个相对运动的参考坐标系的相对运动速度而改变的。这为原子物理基本粒子的研究提供了重要的原则。

狭义相对论也得出,物质的质量和能量有等价的性质:E=mc2;这里E为物体的能量;m是物体的质量。这公式表示;物体的质量和它的能量可以相互转换,有等价的性质。发现这种性质很重要。例如:奥托·哈恩等人在研究铀裂变时,就利用这个关系发现了人工核裂变过程。

(2)广义相对论

1915-1916年间爱因斯坦想把相对论和牛顿的万有引力定律统一起来,形成广义相对论,他认为在地球上的物体受到地球的引力,和一个物体在等加速参考坐标系内的运动相当,即,在等加速坐标系内是感觉不出引力的,因而引力是不存在的。从这一点再加上一些别的原则出发,爱因斯坦得出广义相对论的一些结果如下:

1.光的引力红移;当光移到更高引力势(gravitational potentials);光的频率会减少;发生光的红移现象。
2.引力时间膨胀(time dilation),意思是,处在较低的引力势时,时钟会走得慢些。
3.光经过太阳等巨大物体的附近时,其行程会变弯曲等。

上述的大部分预言都已为实验所证实,因而已广泛接受。

(3)光电子理论

1905年爱因斯坦根据普朗克的假定;原子发射出光的能量是不连续的;只能等于hv的整数倍。对雷纳德的光电实验结果做了完整的定量解析。他把光看成具有能量为hv的光子。因此,光的频率愈高,即光的波长愈短的光粒子就具有愈高的能量。这样。爱因斯坦就能定量地预言出光电效应的停止电压V(停止)和入射光的频率的关系是一根直线,而它的斜率是h/e..。这里,h是普朗克常数;而e是电子所带的电荷。

爱因斯坦把光看成颗粒,并引用普朗克的能量量子化假设,完满地解析了当时认为是物理难题,光电效应的结果。说明了量子理论的正确性,因而大大推动了量子力学的发展。爱因斯坦也为此而获得了1921年诺贝尔物理奖。

阿尔伯特·爱因斯坦 - 主要观点

爱因斯坦是一个和平主义者,他为人和蔼友善,同时谦虚却又特立独行,从而受到广泛的尊敬。他有时会讲讲笑话,并爱好航行和拉小提琴。他还是个心不在焉的教授,经常丢三落四,专心于思考物理问题而忽视周围的世界。他还是位素食主义者。他曾说:“我认为素食者的人生态度,乃是出自极单纯的生理上的平衡状态,因此对于人类的理想是有所裨益的。”

宗教观点

中年時期的中年時期的爱因斯坦

爱因斯坦是犹太人,但他并不信奉犹太教,他认为宗教是幼稚迷信的化身,他只是赞叹宇宙和自然的美丽。爱因斯坦1934年成为理性主义者出版协会(Rationalist Press Association)名誉会员。

政治观点

爱因斯坦说自己是和平主义者和人道主义者,晚年成为民主社会主义者。美国联邦调查局保存的关于爱因斯坦的档案中记录他曾被拒绝以难民条款(Alien Exclusion Act)移民美国,其中一条理由是爱因斯坦信奉、主张并宣扬无政府主义,从而使政府名存实亡。他还被指责为“1937年-1954年34个共产主义运动的参与者和支持者。”不过这些档案是其他部门提交给美国联邦调查局的,而不是美国联邦调查局的正式文件。 

爱因斯坦反对残暴的政府,同时也因为自己是犹太人,他反对纳粹政府并在纳粹政府掌权后不久就离开了德国。在其他人的影响下,爱因斯坦开始支持研制原子弹,以防止希特勒抢先研制成功,为此他还在1939年8月2日上书当时美国总统罗斯福(这封信很可能是别人执笔),建议开始研制核武器。罗斯福接受了建议,成立了一个小组负责研究铀作为武器的可行性,几年之后这个小组被曼哈顿计划取代。战后,因为日本已经无条件投降,所以爱因斯坦开始为消除核武器建立和平政府游说,因为原子弹并不适合于军事训练所使用的武器。 

爱因斯坦支持犹太复国主义,他支持将犹太人定居点选择在犹太教的古地,并热衷于在耶路撒冷建立希伯来大学。1930年爱因斯坦在希伯来大学发表名为《关于犹太复国主义:爱因斯坦教授的讲座》的文章。爱因斯坦也将自己的论文都传给了希伯来大学。但是他反对民族主义,同时也怀疑建立一个犹太国家是不是最好的选择。他可能幻想着犹太人和阿拉伯人和平的居住在同一个地方。1952年,晚年的爱因斯坦曾被邀请作新成立的以色列的第二任总统,但他拒绝了,理由是自己缺少必要的人事能力。 

爱因斯坦还联同史怀哲伯特兰·罗素为禁止核试验和核武器斗争。在他去世的前几天,他签署了《罗素—爱因斯坦宣言》(Russell-Einstein Manifesto),这一声明促使帕格沃什科学和世界事务会议(Pugwash Conferences on Science and World Affairs)召开。

阿尔伯特·爱因斯坦 - 著作

 •《关于热平衡和热力学第二定律的运动论》(《物理学杂志》,4辑,9卷,此文写于伯尔尼,完成于1902年6月26日。 
•《热力学基础理论》(《物理学杂志》,4辑,11卷,完成于1903年1月26日。) 
•《关于热的一般分子理论》(《物理学杂志》,4辑,14卷,完成于1904年3月27日。) 
•《关于光的产生与转化的一个启发性观点》(《物理学杂志》,4辑,17卷,132—148页。完成于1905年3月17日。此即获诺贝尔物理学奖金的论文。) 
•《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》(《物理学杂志》,4辑,17卷,549—560页。完成于1905年5月11日。) 
•《论动体的电动力学》(《物理学杂志》,4辑,17卷,891—921页。完成于1905年5月11日。该文是物理学史上有划时代意义的文献。) 
•《关于相对性原理和由此得出的结论》(《放射学年报》,4卷,411—462页;5卷,98—99页。完成于1907年12月4日,更正写于1908年3月3日。) 
•《论我们关于辐射的本质和组成的观点的发展》(《物理学期刊》,10卷,817—826页。系1909年9月21日在萨尔斯堡(Salzburg)“德国自然科学家协会”第81次大会上的报告。) 
•《关于引力对光传播的影响》(《物理学杂志》,4辑,35卷,898—908页。完成于1911年6月。) 
•《广义相对论纲要和引力理论》(莱比锡,Tubner出版,共38页,1913年出版。) 
•《理论物理学的原理——在普鲁士科学院的就职讲话》(《普鲁士科学院会议报告》,1914年,第二部,739—742页。) 
•《用广义相对论解释水星近日点的进动》(《普鲁士科学院会议报告》,1915年,第二部,831—839页。完成于1915年11月18日。) 
•《引力的场方程》(《普鲁士科学院会议报告》,1915年,第二部,844—847页。完成于1915年11月25日,提出广义相对论引力场方程的完整形式。) 
•《广义相对论基础》(莱比锡,Barth出版,共64页,同时发表于《物理学杂志》,4辑,49卷,769—822页。完成于1916年3月,此文时关于广义相对论研究的全面总结。) 
•《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》(《普鲁士科学院会议报告》,1917年,第一部,142—152页。) 
•《狭义与广义相对论浅说》(1917年德文第一版,完成于1916年12月。) 
•《论引力波》(《普鲁士科学院会议报告》,1918年,第一部,154—167页。) 
•《关于相对论》(在伦敦皇家学院的演讲。伦敦《泰晤士报》1921年6月14日,8页。) 
•《论以太》(《瑞士自然研究会论丛》105卷,第二部,85—93页,1924年。) 
•《非欧几里德几何和物理学》(《新评论》,柏林,1925年1月号,16—20页。) 
•《牛顿力学及其对理论物理学发展的影响》(《自然科学》周刊,15卷,273—276页,1927年。) 
•《关于M•E•梅耶松的〈相对论演绎法〉》(《法国哲学评论》,105卷,161—166页,1928年。) 
•《空间—时间》(《英国百科全书》,第14版,21卷,105—108页,1929年。) 
•《我信仰斯宾诺莎的上帝》(《纽约时报》,1929年4月25日,60页,4列。) 
•《关于统一场论》(《普鲁士科学院会议报告•物理学数学卷》,1929年,2—7页。) 
•《关于实在的本性问题同泰戈尔的谈话》(美国《亚洲》杂志,1931年,31卷,138—142页。) 
•《宗教和科学》(《纽约时报》,1930年11月9日。 
•《我的世界观》(阿姆斯特丹Querido出版,共269页,1934年。) 
•《科学和社会》(美国《科学》周刊,1935—1936年冬季特刊。) 
•《科学和宗教》(纽约,1941年出版,209—214页。) 
•《关于哲学和科学问题同A•施特恩的谈话》(纽约《当代犹太记录》,8卷,3期,1945年6月出版。) 
•《自述》(纽约Tuder出版公司,1946年版,1—95页。) 
•《E=mc2:我们时代最迫切的问题》(美国《科学画报》,1946年1卷,1期(4月号),16—17页。)
•《相对论:时间、空间和物质》(该书系纽约的格罗列学会1948年出版。) 
•《相对性:相对论的本质》(《美国人民百科全书》,第16卷,1948年出版。) 
•《量子力学和实在》(苏黎世《辩证法》季刊,2卷,320—324页,1948年。) 
•《物理学、哲学和科学进步》(《国际外科医学院学报》,14卷,755—758页,1950年。) 
•《关于一些基本概念的结论》(巴黎Albin Michel出版,4—15页,1952年。) 
•《关于科学史和科学家的谈话》(《科学的美国人》,1955年7月号,69—73页。) 
•《爱因斯坦和玻恩夫妇通信集》(慕尼黑Nymphenburger出版,本书共收集117封信,其中57封是爱因斯坦写给玻恩夫妇的。) 

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