㈠ 愛因斯坦的樂趣是什麼
愛因斯坦(1879~1955),德國物理學家,生於德國南部小城烏爾姆。他是猶太人,26歲獲博士學位,最重要的貢獻是建立了狹義相對論。1921年獲得諾貝爾物理學獎。1933年因受納粹政權迫害,遷居美國。
1879年3月14日,在德國南部小城烏爾姆的一個猶太人家中,德國偉大的物理學家愛因斯坦誕生了。
在他兩歲時,他們全家搬到了慕尼黑。他的父親靠幾個闊親戚資助開了一家小廠,但他喜歡看書,不善經營,導致小廠幾次破產。所以,他們一家的生活時常處於窘困之中。
轉眼,阿爾伯特·愛因斯坦已經是3歲的「大孩子」了。滿頭又黑又亮、自然捲曲的頭發,寬闊的額頭,額頭下面的一雙深陷的、異常明亮有神的棕色大眼睛,再配上略帶鷹鉤的鼻子,顯得十分活潑機靈。
可是,年滿3歲的小愛因斯坦不大會說話,這讓全家頗感憂慮。
無論父親和母親怎樣幫助和訓練,也不見效果。年輕的父親焦急萬分,難道阿爾伯特是低能兒?是天生的痴呆?
看著孩子一雙充滿稚氣和靈性的大眼睛,他們怎麼也不能相信這一點。
在他們家附近,有一個小的花園,附近幾家鄰居的孩子經常來這里和愛因斯坦兄妹一塊兒玩耍。
這些孩子們最喜歡的游戲之一,就是學著軍人的樣子,列隊步行,然後,分作兩伙「打仗」玩。
一時間,花園變成了「戰場」,積木和水果、土塊變成了「炮彈」。孩子們你來我往,追逐著,嬉戲著,殺聲震天,孩子們非常投入,場面非常熱鬧。
愛因斯坦從來都不參加這種游戲。每當「戰斗」即將開始時,他都會找一個角落,拿出他十分喜愛的紙板,一遍又一遍搭房子。慕尼黑城裡所有愛因斯坦能夠記住的主要建築物,幾乎都在他的手下「建成」了。
很快,孩子們發現了愛因斯坦的叛逃,覺得難以理解:這么好玩的游戲,他竟然毫無興趣,一個人在那兒擺弄那些破紙片。
時間過得真快,不知不覺中,愛因斯坦已經5歲了。一次,愛因斯坦病了,感冒發燒,醫生囑咐要多休息。一蠢塵旦連3天,愛因斯坦把所有的書籍和玩具,都重新擺弄了好幾遍,直到膩煩為止。手裡邊沒有可供玩弄的東西,他在床上翻來覆去,似乎躺不住了。
父親看出了兒子的心思,不知從什麼地方弄來了一個指南針,送給兒子。
起初,愛因斯坦並沒有在意。他漫不經心地拿起指南針,只見中間那根紅色的針在輕輕抖動,但總是指著一個方向。
愛因斯坦無意之中,把指南針調了一個方向,奇跡出現了:那根紅色的指針仍然指著北方!
他坐了起來,把指南針猛烈地調過來調過去。可是不管怎麼轉動,那根紅色的指針仍堅定不移地指向北方。
愛因斯坦大吃一驚,什麼東西使它總是指向北方呢?他把指南針翻過來、調過去地細細查看,沒有特殊的東西,這真是太神奇了!
如果說後來的阿爾伯特·愛因斯坦對科學有著執著的追求和不懈的努力的話,指南針無疑是喚醒他對科學的好奇心、探索事物原委的興趣的開始。這種平凡而又神聖的好奇心,正是一位科學家成長的必需的動力。
愛因斯坦的叔叔雅各布·愛因斯坦在慕尼黑一直和愛因斯坦一家住在一起,成為愛因斯坦童年最主要的啟蒙老師之一。
叔叔對這個不愛說話但很聰穎的侄兒疼愛有加。同時,他本人是一個很好的電氣工程師帶擾,十分喜歡數學,而且頗有造詣。
每當閑暇之時,叔叔都要給愛因斯坦講數學原理,然後,再出一些趣味性的數學題目,讓小愛因斯坦計算。
有時,雅各布叔叔故意出一些遠遠超過一個5歲孩子在正常理解能力的難題,然後,眯著眼睛故意逗小愛因斯坦:「怎麼樣?想試一試嗎?」
每次,愛因斯坦都瞪著棕色的大眼睛,用充滿稚氣的聲音回答:「當然!」
此後,就是愛因斯坦的兄旁苦思冥想,絞盡腦汁地計算。有時候,甚至已經上床睡覺了,忽然想起了什麼,也要起來在燈下計算一番。
別人看他這樣,很為他難受。可愛因斯坦從來都不把這看作是「受罪」,恰恰相反,他在演算過程中,感受到了樂趣。更重要的是,他在計算過程中領略到了科學的奧秘和創造的快樂。這一點,在他每次解出一道數學難題時,感受尤其強烈。
幾十年過去了,阿爾伯特·愛因斯坦憑著對科學的執著,成就了一番事業,成為德國著名的物理學家。
㈡ 王俊凱說愛因斯坦太神奇了,除了物理,他的興趣愛好還有哪些
愛因斯坦為核能開發奠定了理論基礎,在現代科學技術和他的深刻影響下與廣泛應用等方面開創了現代科學新紀元,被公認為是繼伽利略、牛頓以來最偉大的物理學家。 1999年12月26日,愛因斯坦被美國《時代周刊》評選為“世紀偉人”,除了慶山愛好物理,他還有很多特別的興趣愛好。
一、 小提琴。愛因斯坦不但是一位偉大的科學家,而且還是一位出色的小提琴家,對音樂有很深的造詣。愛因斯坦的父母都是猶太人,他有一個幸福的童年,他的父親是位平靜而溫順的好心人,愛好文學和數學。他的母親個性較強並且喜愛音樂,他的父母對他有著良好的影響和家庭教育並影響了愛因斯坦。愛因斯坦從六歲起學小提琴,從此小提琴成為他的伴侶。愛因斯坦學習小提琴的技巧並不是通過正規的小提琴教程,而是通過莫扎特的奏鳴曲來學習的。他認為熱愛就是最好的導師,從此他愛上了莫扎特,小提琴為這位科學家驅散了憂郁和喧囂。
四 、每譽飢中天散步。對於愛因斯坦來說,每天散步是雷打不動的。當他在新澤西州的普林斯頓大學工作時,他會在那裡來回走上2000多米。他跟隨其他勤奮步行者的腳步,其中就包括達爾文,達爾文每天要散步3次,每次持續45分鍾。
天才是百分之一的靈感加百分之九十九的汗水,我們更多的應該學習偉大科學家堅持不懈,孜孜不倦的求知精神,伴隨我們不斷成長。
㈢ 愛因斯坦的個人簡介
估計大部分的人都認識愛因斯坦,不認識的不用怕,看看他的簡歷,了解一下吧。下面是我為你整理的愛因斯坦的個人簡介,希望對你有用!
阿爾伯特·愛因斯坦簡介
阿爾伯特·愛因斯坦(Albert.Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日),猶太裔物理學家。
愛因斯坦1879年出生於德國烏爾姆市的一個猶太人家庭(父母均為猶太人),1900年 畢業 於蘇黎世聯邦理工學院,入瑞士國籍。1905年,獲蘇黎世大學哲學博士學位,愛因斯坦提出光子假設,成功解釋了光電效應,因此獲得蠢猜1921年諾貝爾物理獎,創立狹義相對論。1915年創立廣義相對論。
愛因斯坦為核能開發奠定了理論基礎,開創了現代科學技術新紀元,被公認為是繼伽利略、牛頓以來最偉大的物理學家。1999年12月26日,愛因斯坦被美國《時代周刊》評選為“世紀偉人”。
阿爾伯特·愛因斯坦人物經歷
讀書時期
1888年(9歲),愛因斯坦入路易波爾德高級中學學習。在學校受宗教 教育 ,接受受戒儀式,弗里德曼是指導老師。
1889年(10歲),在醫科大學生塔爾梅引導下,讀通俗科學讀物和哲學著作。
1891年(12歲),自學歐幾里德幾何,感到狂熱的喜愛,同時開始自學高等數學。
1892年(13歲),開始讀康德的著作。
1894年(15歲),愛因斯坦一家人移居義大利。
帶輪型1895年(16歲),自學完微積分。同年,愛因斯坦在瑞士理工學院的入學考試失敗。愛因斯坦開始思考當一個人以光速運動時會看到什麼現象。對經典理論的內在矛盾產生困惑。
1896年(17歲),獲阿勞中學畢業證書。10月29日,愛因斯坦遷居蘇黎世並在瑞士理工學院就讀。
1899年10月19日(20歲),愛因斯坦正式申請瑞士公民權。
1900年8月(21歲),愛因斯坦畢業於蘇黎世聯邦工業大學;12月完成論文《由毛細管現象得到的推論》,次年發表在萊比錫《物理學雜志》上並入瑞士籍。
1901年3月21日(22歲),取得瑞士國籍。在這一年5-7月完成電勢差的熱力學理論的論文。
畢業以後
1902年6月16日(23歲),被瑞士伯爾尼專利局僱傭。
1903年(24歲),他與大學同學米列娃·瑪麗克結婚。他們結婚前就已經有了第一個孩子。
1904年(25歲)9月,由專利局的試用人員轉為正式三級技術員。
1905年(26歲)3月,發表量子論,提出光量子假說,解決了光電效應問題。4月向蘇黎世大學提出論文《分子大小的新測定法》,取得博士學位。5月完成論文《論動體的電動力學》,獨立而完整地提出狹義相對性原理,開創物理學的新紀元。這一年因此被稱為“愛因斯坦奇跡年”。
1906年(27歲)4月,晉升為專利局二級技術員。11月完成固體比熱的論文,這是關於固體的量桐團子論的第一篇論文。
1907年(28歲)升職為專利局一級技術員。
1908年(29歲)10月,兼任伯爾尼大學編外講師。
1909年(30歲)10月,離開伯爾尼專利局,任理論物理學副教授。
1910年(31歲)10月,完成關於臨界乳光的論文。
1911年(32歲),從瑞士遷居到布拉格。
1912年(33歲),提出“光化當量”定律。
1913年(34歲),重返德國,任柏林威廉皇帝物理研究所長和柏林洪堡大學教授,並當選為普魯士科學院院士。
阿爾伯特·愛因斯坦主要成就
相對論
狹義相對論的創立:
早在16歲時,愛因斯坦就從書本上了解到光是以很快速度前進的電磁波,與此相聯系,他非常想探討與光波有關的所謂以太的問題。以太這個名詞源於希臘,用以代表組成天上物體的基本元素。17世紀的笛卡爾和其後的克里斯蒂安·惠更斯首創並發展了以太學說,認為以太就是光波傳播的媒介,它充滿了包括真空在內的全部空間,並能滲透到物質中。與以太說不同,牛頓提出了光的微粒說。牛頓認為,發光體發射出的是以直線運動的微粒粒子流,粒子流沖擊視網膜就引起視覺。18世紀牛頓的微粒說佔了上風,19世紀,卻是波動說佔了絕對優勢。以太的學說也大大發展:波的傳播需要媒質,光在真空中傳播的媒質就是以太,也叫光以太。與此同時,電磁學得到了蓬勃發展,經過麥克斯韋、赫茲等人的努力,形成了成熟的電磁現象的動力學理論——電動力學,並從理論與實踐上證明光就是一定頻率范圍內的電磁波,從而統一了光的波動理論與電磁理論。以太不僅是光波的載體,也成了電磁場的載體。直到19世紀末,人們企圖尋找以太,然而從未在實驗中發現以太,相反,邁克耳遜莫雷實驗卻發現以太不太可能存在。
電磁學的發展最初也是納入牛頓力學的框架,但在解釋運動物體的電磁過程時卻發現,與牛頓力學所遵從的相對性原理不一致。按照麥克斯韋理論,真空中電磁波的速度,也就是光的速度是一個恆量;然而按照牛頓力學的速度加法原理,不同慣性系的光速不同。例如,兩輛汽車,一輛向你駛近,一輛駛離。你看到前一輛車的燈光向你靠近,後一輛車的燈光遠離。根據伽利略理論,向你駛來的車將發出速度大於c(真空光速3.0x10^8m/s)的光,即前車的光的速度=光速+車速;而駛離車的光速小於c,即後車光的速度=光速-車速。但按照這兩種光的速度相同,因為在麥克斯韋的理論中,車的速度有無並不影響光的傳播,說白了不管車子怎樣,光速等於c。麥克斯韋與伽利略關於速度的說法明顯相悖!
愛因斯坦似乎就是那個將構建嶄新的物理學大廈的人。愛因斯坦認真研究了麥克斯韋電磁理論,特別是經過赫茲和洛倫茲發展和闡述的電動力學。愛因斯坦堅信電磁理論是完全正確的,但是有一個問題使他不安,這就是絕對參照系以太的存在。他閱讀了許多著作發現,所有人試圖證明以太存在的試驗都是失敗的。經過研究愛因斯坦發現,除了作為絕對參照系和電磁場的荷載物外,以太在洛倫茲理論中已經沒有實際意義。
愛因斯坦喜歡閱讀哲學著作,並從哲學中吸收思想營養,他相信世界的統一性和邏輯的一致性。在“奧林匹亞科學院”時期大衛·休謨(David Hume)對因果律的普遍有效性產生的懷疑,對愛因斯坦產生了影響。相對性原理已經在力學中被廣泛證明,卻在電動力學中卻無法成立,對於物理學這兩個理論體系在邏輯上的不一致,愛因斯坦提出了懷疑。他認為,相對論原理應該普遍成立,因此電磁理論對於各個慣性系應該具有同樣的形式,但在這里出現了光速的問題。光速是不變的量還是可變的量,成為相對性原理是否普遍成立的首要問題。當時的物理學家一般都相信以太,也就是相信存在著絕對參照系,這是受到牛頓的絕對空間概念的影響。19世紀末,馬赫在所著的《發展中的力學》中,批判了牛頓的絕對時空觀,這給愛因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天,愛因斯坦與一個朋友貝索討論這個已探索了十年的問題,貝索按照馬赫主義的觀點闡述了自己的看法,兩人討論了很久。突然,愛因斯坦領悟到了什麼,回到家經過反復思考,終於想明白了問題。第二天,他又來到貝索家,說:謝謝你,我的問題解決了。原來愛因斯坦想清楚了一件事:時間沒有絕對的定義,時間與光信號的速度有一種不可分割的聯系。他找到了開鎖的鑰匙,經過五個星期的努力工作,愛因斯坦把狹義相對論呈現在人們面前。
1905年6月30日,德國《物理學年鑒》接受了愛因斯坦的論文《論動體的電動力學》,在同年9月的該刊上發表。這篇論文是關於狹義相對論的第一篇 文章 ,它包含了狹義相對論的基本思想和基本內容。狹義相對論所根據的是兩條原理:相對性原理和光速不變原理。愛因斯坦解決問題的出發點,是他堅信相對性原理。伽利略最早闡明過相對性原理的思想,但他沒有對時間和空間給出過明確的定義。牛頓建立力學體系時也講了相對性思想,但又定義了絕對空間、絕對時間和絕對運動,在這個問題上他是矛盾的。而愛因斯坦大大發展了相對性原理,在他看來,根本不存在絕對靜止的空間,同樣不存在絕對同一的時間,所有時間和空間都是和運動的物體聯系在一起的。對於任何一個參照系和坐標系,都只有屬於這個參照系和坐標系的空間和時間。
對於一切慣性系,運用該參照系的空間和時間所表達的物理規律,它們的形式都是相同的,這就是相對性原理,嚴格地說是狹義的相對性原理。在這篇文章中,愛因斯坦沒有討論將光速不變作為基本原理的根據,他提出光速不變是一個大膽的假設,是從電磁理論和相對性原理的要求而提出來的。這篇文章是愛因斯坦多年來思考以太與電動力學問題的結果,他從同時的相對性這一點作為突破口,建立了全新的時間和空間理論,並在新的時空理論基礎上給動體的電動力學以完整的形式,以太不再是必要的,以太漂流是不存在的。
什麼是同時性的相對性?不同地方的兩個事件我們何以知道它是同時發生的呢?一般來說,我們會通過信號來確認。為了得知異地事件的同時性我們就得知道信號的傳遞速度,但如何測出這一速度呢?我們必須測出兩地的空間距離以及信號傳遞所需的時間,空間距離的測量很簡單,麻煩在於測量時間,我們必須假定兩地各有一隻已經對好了的鍾,從兩個鍾的讀數可以知道信號傳播的時間。但我們如何知道異地的鍾對好了呢?答案是還需要一種信號。這個信號能否將鍾對好?如果按照先前的思路,它又需要一種新信號,這樣無窮後退,異地的同時性實際上無法確認。不過有一點是明確的,同時性必與一種信號相聯系,否則我們說這兩件事同時發生是無意義的。
光信號可能是用來對時鍾最合適的信號,但光速非無限大,這樣就產生一個新奇的結論,對於靜止的觀察者同時的兩件事,對於運動的觀察者就不是同時的。我們設想一個高速運行的列車,它的速度接近光速。列車通過站台時,甲站在站台上,有兩道閃電在甲眼前閃過,一道在火車前端,一道在後端,並在火車兩端及平台的相應部位留下痕跡,通過測量,甲與列車兩端的間距相等,得出的結論是,甲是同時看到兩道閃電的。因此對甲來說,收到的兩個光信號在同一時間間隔內傳播同樣的距離,並同時到達他所在位置,這兩起事件必然在同一時間發生,它們是同時的。但對於在列車內部正中央的乙,情況則不同,因為乙與高速運行的列車一同運動,因此他會先截取向著他傳播的前端信號,然後收到從後端傳來的光信號。對乙來說,這兩起事件是不同時的。也就是說,同時性不是絕對的,而取決於觀察者的運動狀態。這一結論否定了牛頓力學中引以為基礎的絕對時間和絕對空間框架。
相對論認為,光速在所有慣性參考系中不變,它是物體運動的最大速度。由於相對論效應,運動物體的長度會變短,運動物體的時間膨脹。但由於日常生活中所遇到的問題,運動速度都是很低的(與光速相比),看不出相對論效應。
愛因斯坦在時空觀的徹底變革的基礎上建立了相對論力學,指出質量隨著速度的增加而增加,當速度接近光速時,質量趨於無窮大。他並且給出了著名的質能關系式:E=mc^2,質能關系式對後來發展的原子能事業起到了指導作用。
廣義相對論的建立:
1905年,愛因斯坦發表了關於狹義相對論的第一篇文章後(即《論動體的電動力學》),並沒有立即引起很大的反響。但是德國物理學的權威人士普朗克注意到了他的文章,認為愛因斯坦的工作可以與哥白尼相媲美,正是由於普朗克的推動,相對論很快成為人們研究和討論的課題,愛因斯坦也受到了學術界的注意。
1907年,愛因斯坦聽從友人的建議,提交了那篇著名的論文申請聯邦工業大學的編外講師職位,但得到的答復是論文無法理解。雖然在德國物理學界愛因斯坦已經很有名氣,但在瑞士,他卻得不到一個大學的教職,許多有名望的人開始為他鳴不平,1908年,愛因斯坦終於得到了編外講師的職位,並在第二年當上了副教授。1912年,愛因斯坦當上了教授,1913年,應普朗克之邀擔任新成立的威廉皇帝物理研究所所長和柏林大學教授。
在此期間,愛因斯坦在考慮將已經建立的相對論推廣,對於他來說,有兩個問題使他不安。第一個是引力問題,狹義相對論對於力學、熱力學和電動力學的物理規律是正確的,但是它不能解釋引力問題。牛頓的引力理論是超距的,兩個物體之間的引力作用在瞬間傳遞,即以無窮大的速度傳遞,這與相對論依據的場的觀點和極限的光速沖突。第二個是非慣性系問題,狹義相對論與以前的物理學規律一樣,都只適用於慣性系。但事實上卻很難找到真正的慣性系。從邏輯上說,一切自然規律不應該局限於慣性系,必須考慮非慣性系。狹義相對論很難解釋所謂的雙生子佯謬,該佯謬說的是,有一對孿生兄弟,哥在宇宙飛船上以接近光速的速度做宇宙航行,根據相對論效應,高速運動的時鍾變慢,等哥哥回來,弟弟已經變得很老了,因為地球上已經經歷了幾十年。而按照相對性原理,飛船相對於地球高速運動,地球相對於飛船也高速運動,弟弟看哥哥變年輕了,哥哥看弟弟也應該年輕了。這個問題簡直沒法回答。實際上,狹義相對論只處理勻速直線運動,而哥哥要回來必須經過一個變速運動過程,這是相對論無法處理的。正在人們忙於理解相對狹義相對論時,愛因斯坦正在繼續完成廣義相對論。
1907年,愛因斯坦撰寫了關於狹義相對論的長篇文章《關於相對性原理和由此得出的結論》,在這篇文章中愛因斯坦第一次提到了等效原理,此後,愛因斯坦關於等效原理的思想又不斷發展。他以慣性質量和引力質量成正比的自然規律作為等效原理的根據,提出在無限小的體積中均勻的引力場完全可以代替加速運動的參照系。愛因斯坦並且提出了封閉箱的說法:在一封閉箱中的觀察者,不管用什麼 方法 也無法確定他究竟是靜止於一個引力場中,還是處在沒有引力場卻在作加速運動的空間中,這是解釋等效原理最常用的說法,而慣性質量與引力質量相等是等效原理一個自然的推論。
1915年11月,愛因斯坦先後向普魯士科學院提交了四篇論文,在這四篇論文中,他提出了新的看法,證明了水星近日點的進動,並給出了正確的引力場方程。至此,廣義相對論的基本問題都解決了,廣義相對論誕生了。1916年,愛因斯坦完成了長篇論文《廣義相對論的基礎》,在這篇文章中,愛因斯坦首先將以前適用於慣性系的相對論稱為狹義相對論,將只對於慣性系物理規律同樣成立的原理稱為狹義相對性原理,並進一步表述了廣義相對性原理:物理學的定律必須對於無論哪種方式運動著的參照系都成立。
愛因斯坦的廣義相對論認為,由於有物質的存在,空間和時間會發生彎曲,而引力場實際上是一個彎曲的時空。愛因斯坦用太陽引力使空間彎曲的理論,很好地解釋了水星近日點進動中一直無法解釋的43秒。廣義相對論的第二大預言是引力紅移,即在強引力場中光譜向紅端移動,20年代,天文學家在天文觀測中證實了這一點。廣義相對論的第三大預言是引力場使光線偏轉,最靠近地球的大引力場是太陽引力場,愛因斯坦預言,遙遠的星光如果掠過太陽表面將會發生一點七秒的偏轉。1919年,在英國天文學家愛丁頓的鼓動下,英國派出了兩支遠征隊分赴兩地觀察日全食,經過認真的研究得出最後的結論是:星光在太陽附近的確發生了一點七秒的偏轉。英國皇家學會和皇家天文學會正式宣讀了觀測 報告 ,確認廣義相對論的結論是正確的。會上,著名物理學家、皇家學會會長湯姆孫說:“這是自從牛頓時代以來所取得的關於萬有引力理論的最重大的成果”,“愛因斯坦的相對論是人類思想最偉大的成果之一”。愛因斯坦成了新聞人物,他在1916年寫了一本通俗介紹相對論的書《狹義與廣義相對論淺說》,到1922年已經再版了40次,還被譯成了十幾種文字,廣為流傳。
相對論的意義:
狹義相對論和廣義相對論建立以來,已經過去了很長時間,它經受住了實踐和歷史的考驗,是人們普遍承認的真理。相對論對於現代物理學的發展和現代人類思想的發展都有巨大的影響。相對論從邏輯思想上統一了經典物理學,使經典物理學成為一個完美的科學體系。狹義相對論在狹義相對性原理的基礎上統一了牛頓力學和麥克斯韋電動力學兩個體系,指出它們都服從狹義相對性原理,都是對洛倫茲變換協變的,牛頓力學只不過是物體在低速運動下很好的近似規律。廣義相對論又在廣義協變的基礎上,通過等效原理,建立了局域慣性長與普遍參照系數之間的關系,得到了所有物理規律的廣義協變形式,並建立了廣義協變的引力理論,而牛頓引力理論只是它的一級近似。這就從根本上解決了以前物理學只限於慣性系的問題,從邏輯上得到了合理的安排。相對論嚴格地考察了時間、空間、物質和運動這些物理學的基本概念,給出了科學而系統的時空觀和物質觀,從而使物理學在邏輯上成為完美的科學體系。
狹義相對論給出了物體在高速運動下的運動規律,並提示了質量與能量相當,給出了質能關系式。這兩項成果對低速運動的宏觀物體並不明顯,但在研究微觀粒子時卻顯示了極端的重要性。因為微觀粒子的運動速度一般都比較快,有的接近甚至達到光速,所以粒子的物理學離不開相對論。質能關系式不僅為量子理論的建立和發展創造了必要的條件,而且為原子核物理學的發展和應用提供了根據。
對於愛因斯坦引入的這些全新的概念,當時地球上大部分物理學家,其中包括相對論變換關系的奠基人洛侖茲,都覺得難以接受。甚至有人說“當時全世界只有兩個半人懂相對論”。舊的思想方法的障礙,使這一新的物理理論直到一代人之後才為廣大物理學家所熟悉,就連瑞典皇家科學院,1922年把諾貝爾物理學獎授予愛因斯坦時,也只是說“由於他對理論物理學的貢獻,更由於他發現了光電效應的定律。”對愛因斯坦的諾貝爾物理學獎頒獎辭中竟然對於愛因斯坦的相對論隻字未提。(註:相對論沒有獲諾貝爾獎,一個重要原因就是還缺乏大量事實驗證。)
光電效應
1905年,愛因斯坦提出光子假設,成功解釋了光電效應,因此獲得1921年諾貝爾物理獎。
光照射到金屬上,引起物質的電性質發生變化。這類光變致電的現象被人們統稱為光電效應(Photoelectric effect)。
光電效應分為光電子發射、光電導效應和光生伏特效應。前一種現象發生在物體表面,又稱外光電效應。後兩種現象發生在物體內部,稱為內光電效應。
赫茲於1887年發現光電效應,愛因斯坦第一個成功的解釋了光電效應(金屬表面在光輻照作用下發射電子的效應,發射出來的電子叫做光電子)。光波長小於某一臨界值時方能發射電子,即極限波長,對應的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決於金屬材料,而發射電子的能量取決於光的波長而與光強度無關,這一點無法用光的波動性解釋。還有一點與光的波動性相矛盾,即光電效應的瞬時性,按波動性理論,如果入射光較弱,照射的時間要長一些,金屬中的電子才能積累住足夠的能量,飛出金屬表面。可事實是,只要光的頻率高於金屬的極限頻率,光的亮度無論強弱,光子的產生都幾乎是瞬時的,不超過十的負九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關的嚴格規定的能量單位(即光子或光量子)所組成。
光電效應里,電子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直於金屬表面射出,與光照方向無關,光是電磁波,但是光是高頻震盪的正交電磁場,振幅很小,不會對電子射出方向產生影響。
能量守恆
E=mc²,物質不滅定律,說的是物質的質量不滅;能量守恆定律,說的是物質的能量守恆。
雖然這兩條偉大的定律相繼被人們發現了,但是人們以為這是兩個風馬牛不相關的定律,各自說明了不同的自然規律。甚至有人以為,物質不滅定律是一條化學定律,能量守恆定律是一條物理定律,它們分屬於不同的科學范疇。
愛因斯坦認為,物質的質量是慣性的量度,能量是運動的量度;能量與質量並不是彼此孤立的,而是互相聯系的,不可分割的。物體質量的改變,會使能量發生相應的改變;而物體能量的改變,也會使質量發生相應的改變。
在狹義相對論中,愛因斯坦提出了著名的質能公式:E=mc^2(這里的E代表能量,m代表多少質量,c代表光的速度,近似值為3×10^8m/s,這說明能量可以用減少質量的方法創造)。
愛因斯坦的質能關系公式,正確地解釋了各種原子核反應:就拿氦4(He4)來說,它的原子核是由2個質子和2個中子組成的。照理,氦4原子核的質量就等於2個質子和2個中子質量之和。實際上,這樣的算術並不成立,氦核的質量比2個質子、2個中子質量之和少了0.0302u(原子質量單位)!這是為什麼呢?因為當2個氘[]核(每個氘核都含有1個質子、1個中子)聚合成1個氦4原子核時,釋放出大量的原子能。生成1克氦4原子時,大約放出2.7×10^12焦耳的原子能。正因為這樣,氦4原子核的質量減少了。
這個例子生動地說明:在2個氘原子核聚合成1個氦4原子核時,似乎質量並不守恆,也就是氦4原子核的質量並不等於2個氘核質量之和。然而,用質能關系公式計算,氦4原子核失去的質量,恰巧等於因反應時釋放出原子能而減少的質量。
愛因斯坦從更新的高度,闡明了物質不滅定律和能量守恆定律的實質,指出了兩條定律之間的密切關系,使人類對大自然的認識又深了一步。
宇宙常數
愛因斯坦在提出相對論的時候,曾將宇宙常數(為了解釋物質密度不為零的靜態宇宙的存在,他在引力場方程中引進一個與度規張量成比例的項,用符號Λ表示。該比例常數很小,在銀河系尺度范圍可忽略不計。只在宇宙尺度下,Λ才可能有意義,所以叫作宇宙常數。即所謂的反引力的固定數值)代入他的方程。他認為,有一種反引力,能與引力平衡,促使宇宙有限而靜態。當哈勃將膨脹宇宙的天文觀測結果展示給愛因斯坦看時,愛因斯坦說:“這是我一生所犯下的最大錯誤。”
宇宙是膨脹著的。哈勃等認為,反引力是不存在的,由於星系間的引力,促使膨脹速度越來越慢。星系間有一種扭旋的力,促使宇宙不斷膨脹,即暗能量。70億年前,它們“戰勝”了暗物質,成為宇宙的主宰。最新研究表明,按質量成份(只算實質量,不算虛物質)計算,暗物質和暗能量約占宇宙96%。看來,宇宙將不斷加速膨脹,直至解體死亡。(也有 其它 說法,爭議不休)。宇宙常數雖存在,但反引力的值遠超過引力。林德饒有風趣的說:“我終於明白,為什麼他(愛因斯坦)這么喜歡這個理論,多年後依然研究宇宙常數,宇宙常數依然是當今物理學最大的疑問之一。”
㈣ 愛因斯坦有什麼愛好,他是個什麼樣的人
熱愛運動的大師愛因斯坦是一位成就輝煌的科學家.他從小喜歡運動,一生堅持不懈,直到老年,人們尊重地稱他「老年運動家」.有人認為科學家都是成天坐在試驗室,擺弄機器,計算數據,生活單調,性格孤僻.其實,不少科學家把生活安排得非常豐富多彩,充滿生氣,愛因斯坦就是一個典型例子.他在學習或工作十分緊張的情況下,仍抽空參加多種文體活動,尤其喜歡爬山、騎車、櫻姿賽艇、散步等體育活動.有人形容他工作時的勁頭「簡直象個瘋子,似乎有使不完的精力.」一位偉人說過:不會休息的人,就不會工作.愛因斯坦這種充沛的精力,正是來自他的合理休息和經常鍛煉的結果.愛因斯坦於1879 年3月14日誕生在德國北部的烏爾姆城,父親是電氣工程師.在家庭的薰陶下,他愛上了科學,不僅善於思考問題,而且喜歡文體活動.15歲時,全家離開德國來到義大利.後來,他考取瑞士蘇黎世工業大學,盡管每天學習任務緊張,仍抽出一敗大定時間散步,節假日還要出外旅遊或劃船.愛因斯坦的這種愛好,不但是從興趣出發,而且為了提高學習效率.他常對人說:學習時間是個常數,它的效率卻是個變數,單獨追求學習時間是不明智的,最重要的是提高學習效察頌豎率.他認為必須通過文體活動,才能獲得充沛的精力,保持清醒的頭腦,愛因斯坦還根據自己的親身體會,總結出一個公式,即A=X+Y+Z.A代表成就,X代表勞動,Y代表休息和活動,Z代表少說廢話.他把這個公式的內容,概括成兩句話:工作和休息是走向成功之路的階梯,珍惜時間是有所建樹的重要條件.愛因斯坦在物理學上取得偉大成就以後,在世界上獲得了很高的榮譽,但是他從來不圖虛名,生活一直艱苦簡朴.進入中年以後,才華橫溢,成就越來越大,不少國家請他去訪問和講學.有一次,他去比利時訪問,國王和王後特地成立了一個接待委員會.那一天,火車站上張燈結綵,鼓樂齊鳴,許多官員身穿筆直的禮服,准備隆重地歡迎這位傑出的科學家.火車到站以後,旅客紛紛走下車來,卻不見愛因斯坦的影子,他到哪裡去了呢?原來,他避開了那些歡迎的人,一位頭發灰白又蓬亂的老人一手提著皮箱,一手拿著小提琴,由小車站步行走向王宮.負責招待的人沒有迎來貴賓,正在焦急地向王後報告,愛因斯坦風塵僕僕地來到了.王後問他:「為什麼不乘我派去的車子,偏偏徒步而行呢?」他笑著回答說:「王後,請不要見怪,我平生喜歡步行,運動帶給了我無窮的樂趣.愛因斯坦晚年時,還堅持勞動堅持鍛煉,他經常從事一些家務勞動和栽花、澆水、剪枝,還經常邀請朋友去爬山,有意識地磨煉意志,鍛煉身體.有一次愛因斯坦和居里夫人及其兩個女兒,興致勃勃地攀登瑞士東部的安加丁冰川.他們按照登山運動員的要求,身背干糧袋,手持木拐杖,順著山徑往上爬.在旅途中,愛因斯坦談笑風生,十分活躍,好像年輕人一樣.從此,人們贈給他一個光榮的稱號:老年運動家.