愛因斯坦的一生,是為科學發展努力奮鬥到最後一息的一生。
1909年以後,愛因斯坦和他的相對論逐漸被科學界認識。這一點,可以從1911年11月著名科學家居裏夫人為愛因斯坦所作的評語中充分體現出來:
我非常欽佩愛因斯坦先生在現代物理學有關的問題上所發表的著作。而且,我相信所有的數學物理學家都一致認為這些著作是最高級的。在布魯塞爾,我出席一次科學會議,愛因斯坦先生也參加了。我得以欣賞他思想的清晰、引證的廣泛、知識的淵博。如果考慮到愛因斯坦先生現在還年輕,我們就有充分權力對他寄以最高的希望,把他看成未來最優秀的理論家之一。我認為,一個科學研究機構,若以愛因斯坦先生應得的條件聘請他為教授,使他有機會從事自己所渴望的工作,僅僅由於這一決定,就能夠受到高度的尊敬,而且肯定對科學也作出偉大的貢獻!
作為當時已經是世界著名科學家的德高望重並且出言謹慎的居裏夫人,對當時還是一位20多歲的青年的愛因斯坦,上述評價應該說是中肯和實事求是的。
在出名後,愛因斯坦的工作環境改變了。1909年10月,他離開了伯爾尼專利局,擔任蘇黎世聯邦大學的副教授;1911年3月,他在布拉格擔任德國大學的物理學教授。1912年10月,他終於回到了他的母校——蘇黎世工業大學,擔任物理學教授。1914年,他又被聘為德國威廉皇帝物理研究所所長兼柏林大學教授。
隨著生活和科學研究條件的改善,愛因斯坦以更大的精力和熱情,投入到科學研究事業中去,取得了一係列新的令世界為之震驚的碩果。其中,最偉大最重要的是廣義相對論理論的創立。
狹義相對論還不是一個完備的理論體係,它隻能應用於勻速直線運動的情況,而還不能解釋加速運動和萬有引力的問題。
為了解決這一問題,完善和發展狹義相對論,愛因斯坦做了前後近10年的刻苦研究工作。
在研究中,他發現傳統物理學所使用的數學工具歐幾裏得幾何學,已不能滿足相對論研究工作的需要。因此,必須找到描述和計算廣義相對論問題的數學工具。
隻是這時,愛因斯坦才為自己求學時代忽視數學知識的失誤而感到後悔。
他不得不去向他的老朋友格羅斯曼求助。已是數學教授的格羅斯曼,很快為他找到了思維空間的非歐幾何學和張量分析計算方法。
1913年,兩人合寫的《廣義相對論和引力理論綱要》發表——這篇論文的物理學部分由愛因斯坦執筆,而數學部分則由格羅斯曼完成——從而為廣義相對論提供了適宜的數學工具,相對論成功的障礙被清除掉了。
1915年,愛因斯坦完成了廣義相對論的創建工作。1916年,他公開發表了關於相對論的總結性論文《廣義相對論的基礎》。
這篇文章,被人們稱作是20世紀理論物理學研究的巔峰!
廣義相對論的創立,是理論物理學發生“二次革命”的標誌,是人類科學發展進程中的又一塊裏程碑!
愛因斯坦自己把廣義相對論的創立時期看作是他“一生中最激動的、最緊張的時期之一”,“也是收獲最大的時期之一”。
同時,他也把廣義相對論的創立看作是自己一生中最主要的貢獻。他曾經對他的學生波蘭物理學家英費爾德說:
“要是我沒有發現狹義相對論,也會有別人發現的,問題已經成熟了。但是我認為,廣義相對論的情況不是這樣。”
1919年,愛因斯坦自己在介紹和評價他的相對論時寫道:
相對論有點像一座兩層建築物,這兩層就是狹義相對論和廣義相對論。為廣義相對論所依據的狹義相對論,適用於除引力之外的一切物理現象;廣義相對論則提供了引力定律以及它同自然界別種力的關係。
狹義論是愛因斯坦在吸收麥克斯韋和洛倫茲等人的研究成果的基礎上創造出來的成果,而廣義相對論則完全是愛因斯坦智慧的結晶,它遠遠超出了當時的時代限製。因此可以說,如果沒有愛因斯坦和他的辛勤勞動,也許廣義相對論的創立要推遲許多年,即使是它肯定能被創立出來!
難怪英國皇家學會會長、物理學家、諾貝爾獎金獲得者湯姆遜(1856—1940)多次公開讚揚:廣義相對論是人類思想史上最偉大的成就之一。
同是諾貝爾獎金獲得者的另一位英國物理學家狄拉克,也稱讚愛因斯坦的廣義相對論是20世紀人類曾經作出的最偉大的科學發現。
在相對論的創立工作完成後,愛因斯坦不顧眾多物理學家的冷嘲熱諷,繼續運用相對論理論,去研究宇宙及其起源問題,作出了偉大的貢獻。
1917年,愛因斯坦發表了《根據廣義相對論對宇宙學所作的考察》的著名論文,引起了世界科學界的高度重視,認為其是現代宇宙學的開創性文獻。
在文章裏,愛因斯坦作出了三大預言,即光線在太陽引力場中發生彎曲、水星近日點的運動規律、引力場中的光譜線向紅端移動。
上述三大預言後來都在人們的懷疑和指責之中被不斷證實。其中,有一個是在1960年被最後確認的。
1918年,愛因斯坦又從相對論出發,預言到引力波的存在。
可惜,證實工作的曠日持久、耗費巨資使得多數人失去了信心。直至20世紀70年代末,美國科學家利用射電天文學新技術,才間接地證明了引力波的真實存在。