正文 第14章 名人點擊—阿爾伯特·愛因斯坦(2 / 2)

1900年,愛因斯坦從蘇黎世工業大學畢業。因為他對老師態度的冷漠和對某些功課的不熱心,他被拒絕留校任教。由於找不到工作,愛因斯坦隻能靠做代課教師和家庭教師謀生。在失業一年半以後,他的同學馬塞爾·格羅斯曼向他伸出了援助之手,馬塞爾·格羅斯曼說服了他的父親把愛因斯坦介紹到瑞士專利局去做一個技術員,解決了他的工作問題。

1902年2月21日,愛因斯坦取得了瑞士國籍,遷居伯爾尼。之後不久,他正式受聘於專利局,任三級技術員,其工作職責是審核申請專利權的各種技術發明創造。1903年,他和他的大學同學米列娃·瑪麗克(他的第一任妻子)結婚。之後在1900~1904年的每一年,愛因斯坦都寫出一篇論文,發表在德國的《物理學雜誌》上,如關於液體表麵、統計力學、電解熱力學的一些基本理論。1904年,愛因斯坦通過探討統計力學所預測的漲落現象,發現了能量漲落取決於玻爾茲曼常數。他把這一結果用於力學體係、熱現象、輻射現象,從而發現了“維恩位移定律”。

愛因斯坦在人類科學史上創造了一個又一個的奇跡,1905年是他厚積薄發的一年。在三月到九月這半年中,他利用在專利局每天八小時工作以外的業餘時間,前後共寫了六篇論文,發表了關於光量子說、布朗運動理論、分子大小測定法及狹義相對論這四篇重要文章,可以說在三個領域內做出了四個具有劃時代意義的貢獻。愛因斯坦在《關於光的產生和轉化的一個推測性觀點》這篇論文中,首次揭示了微觀客體的波動性和粒子性的統一,即波粒二象性。1921年,愛因斯坦作為“光電效應定律的發現者”一舉獲得了諾貝爾物理學獎。“相對論”的發現是愛因斯坦的另一重大貢獻,他的狹義相對論預言了不少新的效應,不但可以解釋經典物理學所能解釋的全部現象,而且還可以解釋一些經典物理學所不能解釋的物理現象。

在這短短的半年時間裏,愛因斯坦在科學上所取得的突破性成就,可以說是“石破天驚,前無古人”的。有人說,即使他隻完成了三個領域中任何一方麵的發現,或在此時放棄物理學研究,愛因斯坦也會在物理學發展史上留下極其重要的一筆。所有愛因斯坦的這些理論的發現和提出,迎來了物理學更加光輝燦爛的新紀元,撥散了籠罩在當時的“物理學晴空上的烏雲”。

2.激光理論的預見者—愛因斯坦與受激輻射

有人說,愛因斯坦一生完全可以五次登上諾貝爾獎的領獎台,他的任何一個發現—光量子理論、相對論(廣義和狹義)、統計物理中的玻色(愛因斯坦凝聚)以及關於激光理論(受激輻射的發現)等都可以使他成為一個成功的物理學家。下麵我們主要來看看愛因斯坦和他的受激輻射理論吧。

在物理學的磁場中,由於場效應的作用,處於高能狀態的粒子受到感應後會躍遷至低能狀態,並同時發出光的輻射,這種輻射就是我們常說的“受激輻射”。輻射光和感應它的光子同方向、同位相、同頻率並且同偏振麵。

其實早在1916年,愛因斯坦就以深刻的洞察力首次提出了受激輻射的概念,預言了激光的理論基礎。高能狀態的原子,當受到頻率正好與它的躍遷頻率一致的外來光子的作用時,它就會從高能級躍遷到低能級,並且發出與外來光子完全相同的另一光子。這種新發出的光子不僅頻率與外來光子一樣,而且它的發射方向、位相和速率、偏振態也都同外來光子一樣。這樣,一個光子就變成了兩個光子。當其處在適合的條件下時,它就會像雪崩一樣得到放大和加強,產生一種強大的能量。不過,值得注意的是,激光所需要的“光”是一般自然條件下得不到的“相幹光”。