正文 愛因斯坦(2 / 3)

愛因斯坦對於光的認識反映在他1905年的論文《有關光的產生和轉化的一個試探性觀點》中。這篇論文主要解釋了光電效應,愛因斯坦也因此而獲得1921年諾貝爾物理學獎。

1916年,愛因斯坦發表的《關於輻射的量子理論》,又提出了能態之間躍近的新認識,它導致了激光的問世。激光是20世紀人類最偉大的發明之一,現在已在成千上萬個領域獲得應用,將來它的用途會更加廣泛。

廣義相對論

狹義相對論的另一個結論是:高速運動狀態的物體,其質量會增加。由此愛因斯坦得出了一個最簡單不過、也是最驚人的公式:E=mc2。

E是能量,m是質量,c2是光速的平方。它告訴我們,能量和質量是同一事物的兩個方麵,在適當的條件下,物質的質量會全部轉化為能量,這個過程中將放出巨大的熱量。

1932年,英國科學家考克饒夫和愛爾蘭物理學家瓦耳頓研製出世界上第一個粒子加速器。他們為此獲得了1951年諾貝爾物理學獎。粒子加速器能將原子核分裂開來。E=mc2 可解釋其中的質量虧損和質量、能量間的關係。

E=mc2解釋了“質量虧損”,而且它將自然界中的能量守恒定律和質量守恒定律統一起來了。它精辟地指出:對於一個閉合物質係統來說,質量和能量的總和在所有過程中不變。

E=mc2的驚人之處在於,它是研製原子彈的基礎理論。它揭示出,在人工核反應中,原子中所蘊藏的巨大能量將被激發出來,這能量具有無比的破壞力(如果它被用於戰爭)。同時,E=mc2也預示著一種新能源--核能的產生,它同樣也是建設核電站的理論基礎。

現在,人們對狹義相對論給予了極高的評價,說它動搖了經典物理學的基礎。然而在當初創立相對論的時候,相對論最初迎來的隻是冷遇,它並未影響當時學術界的平靜。由於它的理論太過抽象和新奇,也太不符合人們已有的生活常識,所以,真正理解、讚賞相對論的人寥寥無幾。

1905年,愛因斯坦在取得了輝煌成就之後終於使他在物理學界嶄露頭角。1907年6月,愛因斯坦成為伯爾尼大學的一名編外講師,從此,愛因斯坦進入了學術界。其後,在奧匈帝國布拉格大學短暫講學之後,愛因斯坦成為母校蘇黎世聯邦工業大學的教授。在蘇黎世工大,愛因斯坦與學生們以平等、自由的方式探討著物理學的問題,他以一種新觀念來解釋古典物理學。

1911年,愛因斯坦在布魯塞爾參加了第一屆索爾維會議,它標誌著愛因斯坦已成為一名著名的科學家。應該承認,從伯爾尼專利局的小職員到蘇黎世工大的教授,這個過程是頗費周折的。瑞士的學術界隻是在意識到愛因斯坦的威望之後才欣然接納了愛因斯坦,使他成為一名大學教授。

1919年11月,愛因斯坦的名字在各大報刊上頻頻出現,廣義相對論也隨之家喻戶曉。雖然深奧的相對論頗難理解,但作為一種最新的理論,人們記住了它的名字。

愛因斯坦所到之處,都受到總統般的禮遇,人們給了他許多讚譽,他的頭像出現於雜誌封麵、報刊上,人們還用廣告、漫畫等方式表達對愛因斯坦的崇敬。世界各地的大學和研究機構慕名競相聘請前往講學,愛因斯坦因此還受到諸多國家元首的接見,並終生與比利時國王伊麗莎白女皇保持著友誼。

對於愛因斯坦的認識,德國人要有遠見得多。1913年夏季,當愛因斯坦還為謀求大學講師的資格而奔波之時,德國當局為愛因斯坦安排了優越的治學條件、最高工資和代表著最高榮譽的學術職位--威廉皇家物理研究所所長、普魯士科學院院士、柏林大學教授。

當學術界還陶醉於相對論帶來的欣喜時,愛因斯坦的目光卻投向了深邃的宇宙空間。在那裏,恒星、行星、星係以無比宏大的方式運動,牛頓的萬有引力定律早已揭示了它們的運動規律,可是狹義相對論卻無法容納萬有引力定律,而且在考察非慣性係的運動(加速運動)時,狹義相對論也是無能為力的。愛因斯坦又開始了廣義相對論的研究。

在柏林,愛因斯坦完成了廣義相對論的總結性工作和其他科學研究,他的學術成就達到了一生中事業的頂峰。

愛因斯坦努力鑽研了格羅斯曼介紹給他的數學工具--黎曼幾何和張量分析。當他熟練地掌握了一係列數學工具之後,他的新思想就被表達出來了。這個新理論克服了狹義相對論的缺陷,並將萬有引力包容其中,這就是《廣義相對論基礎》,它發表於1916年3月。

廣義相對論比牛頓力學更精確地解釋了宇宙,它是研究宇宙整體結構的指導理論,並在宇宙中得到了證實。廣義相對論是愛因斯坦10年艱苦研究的結晶,愛因斯坦將它比喻為相對論大廈中的第二層樓,而物理學界對它的評價是:廣義相對論是20世紀物理學研究的巔峰。

廣義相對論是一個關於時間、空間和引力的理論,它指出,物質的存在會使四維時空發生彎曲,萬有引力並不是真正的力,而是時空彎曲的表現。

廣義相對論指出,由於太陽造成時空彎曲,從遙遠恒星發來的光在通過太陽附近時會向著太陽彎曲,發生偏折,這種情形可以在發生日全食時觀測到。

1919年5月29日,英國天文學家愛丁頓率領一支遠征觀測隊在非洲西部的普林西比島上拍下了日全食的照片。從照片上可以清晰地看出,星光確實偏折了,偏轉角度為1.98秒,與廣義相對論預言的1.75秒非常接近。在以後幾次日全食觀測中,觀測的精度進一步提高,所測得的偏轉角度與廣義相對論的預言值更加接近。

廣義相對論認為,行星的繞日運動是由於太陽這個大質量物體的存在,使時空發生了彎曲,行星在彎曲的時空中做著自由運動--慣性運動,行星在時空中描出的雖然是曲線,但卻是彎曲時空中最短的線。

在第一次世界大戰中

法國天文學家勒威耶曾發現,水星每繞太陽公轉一周,它離太陽最近的那一點的位置就有些改變,這種現象被稱為“水星近日點進動”,水星每100年進動5600秒。科學家們在扣除了歲差和其他行星的影響後,仍有約43秒/100年的進動無法解釋,這個問題長期困擾著物理學界。後來,人們曾一度認為有一個未被發現的星體--“灶神星”存在,是它的引力才造成了這種現象,於是無數人忙著尋找那顆未被發現的“灶神星”。

而這43秒/100年的進動最終在廣義相對論中找到了歸宿。根據廣義相對論的推算,行星的軌道本身就不是一個封閉的橢圓,它自己就會進動,水星的進動值正是43秒/100年。根本不存在的“灶神星”終於銷聲匿跡了。

1925年,愛因斯坦發表了另一篇論文《電子與廣義相對論》。他用相對性原理推斷出:任何一個質量為m、帶電為e的基本粒子,都存在一個質量為m、帶電為e的“反粒子”。愛因斯坦的這一預言非常接近一個重大發現的邊緣,他差一點研究出了反物質,隻是他沒有再研究下去。

1930年,英國物理學家狄拉克結合狹義相對論與量子力學,推導出了反物質的存在。1932年,科學家在宇宙射線中發現了反物質。

在來到柏林後的5年中,愛因斯坦是獨自度過的。經過長期分離生活之後,1919年2月,愛因斯坦和米列娃正式離婚了。後來,愛因斯坦的表妹埃爾薩走入了愛因斯坦的生活。1919年6月,他們走到了一起。埃爾薩給予了愛因斯坦來自家庭的最大支持。

1936年12月20日,埃爾薩在普林斯頓去世。埃爾薩死後,杜卡斯小姐成了他家的主持。愛因斯坦的家庭成員有:愛因斯坦、他的女兒瑪珞特和他的妹妹瑪婭。的確,對於婚姻的感受,每一個人並不相同。愛因斯坦就認為自己的兩次婚姻是不幸福的。

愛因斯坦定居柏林後不久,第一次世界大戰就爆發了。德國的科學家們也卷入了戰爭的狂潮之中,他們為德國的侵略行徑進行了公開辯護。93個著名的科學家、藝術家在反動宣言《告文明世界書》上簽了名。

愛因斯坦沒有簽名。他與其他三個和平主義者一起簽署了一份《告歐洲人書》,號召所有歐洲人民團結起來爭取和平。這也是愛因斯坦一生中簽署的第一個政治宣言。

1914年11月,愛因斯坦作為“新祖國聯盟”的創始人之一,組織德國反戰的知識分子為正義與和平工作。

第一次世界大戰以德國的戰敗而告終。愛因斯坦又開始致力於德法、德俄人民之間的友好,為法、俄兩國人民對德國人民達成諒解做出了不懈的努力。

但在德國,那些在第一次世界大戰中不甘於失敗的主戰分子就趁機叫囂起來,把失敗歸罪於所謂的“十一月罪人”的出賣。“十一月罪人”包括和平主義者、民主主義者和猶太人。在德國反動科學家眼中,愛因斯坦是當之無愧的“十一月罪人”,因為他既是和平主義者又是地道的猶太人。於是,他們假借著科學的名義對愛因斯坦進行惡意攻擊。為此,他們成立了“德國自然哲學家研究小組”,它的唯一宗旨是中傷愛因斯坦和他的相對論。他們還列出了暗殺名單,愛因斯坦的名字就在其中。

戰爭並未從此消失。經過短暫的平靜之後,20世紀30年代,第二次世界大戰又爆發了。愛因斯坦又同許多有良知的科學家、政治家一起簽署了許多有關政治和人道主義的宣言,還同印度文學家泰戈爾、法國文學家羅曼·羅蘭一起利用他們的國際聲譽為和平而努力工作。

在第二次世界大戰中

猶太民族可以說是世界上最不幸的民族。公元前11世紀左右,他們曾在巴勒斯坦擁有幸福的家園--以色列猶太王國。但是幸福沒有持續多久,從公元前8世紀開始,他們的國家逐步分裂,後被其他國家吞並。此後,猶太人又遭到無情驅逐,被迫流浪於世界各地。幾個世紀以來,猶太人不斷受到其寄居國的排斥、迫害甚至殺戮。19世紀末,猶太資產階級掀起猶太複國運動,號召猶太人從世界各地回到巴勒斯坦重建國家。