爱因斯坦和相对论

  爱因斯坦和相对论爱因斯坦是20世纪世界最著名的科学家之一,他创立的相对论开创了物理学的新纪元,堪称是世界历史发展进程中影响深远的百件大事之一,他把物理学家们引入了一个崭新的物理世界。

  1879年3月14日,阿尔伯特·爱因斯坦在德国南部乌尔姆城的一个犹太居民家中呱呱坠地。这是一个温馨、和睦的家庭,父亲是一个电器作坊的小业主,母亲温雅贤淑,倾心于艺术。

  爱因斯坦在慕尼黑度过了青少年时期。童年时的他喜欢幻想,看不出有什么天分,喜欢音乐,讨厌游戏。由于父亲生意的失败,他离开学校,到米兰给父母当帮手。1901年他放弃了德国国籍,加入瑞士国籍。他第一次报考苏黎世理工学院电气工程系落榜,一年之后才得以被录取。

  爱因斯坦毕业后,未能谋求到一个教学的职位,只能到设在伯尔尼的专利局当一个职员。这使爱因斯坦有更多机会接触到许多发明创造,激起了他强烈的求知欲,鼓励他不断地探索物理学,他充分利用业余时间阅读大量有关书籍,深入思考问题,尤其是在新的物理实验中牛顿理论无法解释的一些新课题。

  爱因斯坦生长的时代,是人类有史以来物理学发展最为迅疾的时期。爱因斯坦的青年时代,正是爱迪生、洛伦兹、居里夫妇等人最活跃的时期。此时,由伽利略、牛顿等人建立的古典物理学理论体系,经历了将近200年的风雨后,又由于能量守恒和转化定律的发现、热力学和统计物理学的建立,特别是由于法拉第和麦克斯韦在电磁学上的发现,正日益成为人类有史以来最伟大的学科。

  年轻的爱因斯坦不为旧传统所束缚,在洛伦兹等人研究工作的基础上,对空间和时间这样一些基本概念作了本质上的变革。这一理论上的根本性突破,开辟了物理学的新纪元。

  1905年,爱因斯坦在德国《物理学年鉴》上发表《论运动物体的电动力学》,从而创立了狭义相对论,开始解释牛顿经典力学所不能解释的现象,这时他刚刚26岁。

  《论运动物体的电动力学》提出了关于等速运动相对性的完整理论和关于空间——时间的崭新观念。与此同时,他根据狭义相对论推导出物体的质量也与运动密切相关,并得出质能关系式E=MC2,它告诉我们,物质的质量是不固定的,运动的速度增加,质量也随着增加;一定质量的转化必定伴随着一定能量的转化,反之亦然。这个著名的公式成为原子弹、氢弹以及各种原子能应用的理论基础,由此而打开了原子时代的大门。

  1911年的一天,在著名的布拉格大学校园里的一片草地上,一群大学生围坐在爱因斯坦的身旁,正进行着激烈的讨论。

  请您通俗地解释一下,什么叫相对论?一位学生微笑着向爱因斯坦发问。

  爱因斯坦环视一下周围的男女学生,微笑着答道:如果你在一个漂亮的姑娘旁边坐了两个小时,就会觉得只过了1分钟;而你若在一个火炉旁边坐着,即使只坐1分钟,也会感觉到已过了两个小时。这就是相对论。

  大学生们先是一愣,接着便大笑起来。

  之后,经过十余年的艰辛研究,爱因斯坦于1916年又发表了《广义相对论的基础》。这一旷世之作标志着他的研究水平已达20世纪理论物理的顶峰。爱因斯坦曾就相对论解释说:狭义相对论适用于引力之外的物理现象,广义相对论则提供了引力定律以及它与自然界其他力之间的关系。

  1919年5月29日正逢日食,英国皇家学会派遣一支观察队,拍摄了日食方向星光的照片,观察结果完全证实了广义相对论的预言。11月一天,伦敦《泰晤士》报以科学上的大革命、已经有人超越了牛顿为标题,报道了这一震惊世界的大新闻,从此爱因斯坦和他的相对论传遍千家万户。

  1933年,德国法西斯头子希特勒上台后,爱因斯坦成了科学界首先受迫害的对象。他被迫迁居美国,任普林斯敦高级学校研究院教授,并于1940年取得美国国籍。

  爱因斯坦是个不修边幅的人。据说爱因斯坦移民美国后不久,一天,他在纽约的街上遇到了一个朋友。那位朋友看到他穿着一件破旧的大衣,不由得提醒道:你似乎有必要添置一件新大衣了,瞧你身上这件多旧啊。

  爱因斯坦笑笑,做出无所谓的表情:这有什么关系?反正在纽约谁也不认识我。

  几年以后,爱因斯坦已经誉满天下了,一天,他在街上又遇到了那位朋友,那位朋友见他还穿着几年前那件破旧的大衣,不禁又建议他去买件新大衣:现在你可是位名人了,应该去买件新衣服了吧。

  爱因斯坦又笑笑:这又何必呢?反正这儿的每一个人都已经认识我了。

  1939年,爱因斯坦获悉铀核裂变及其链式反应的发现,在匈牙利物理学家西拉德的推动下,上书罗斯福总统,建议研制原子弹。罗斯福同意制造原子弹以后,经过反复实验,第一颗原子弹于1945年在新墨西哥州试验成功。第二次世界大战结束前夕,美国在日本广岛和长崎上空投掷原子弹,爱因斯坦对此表示强烈不满。战后,爱因斯坦为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯,进行了不懈的斗争。

  1955年4月,爱因斯坦在普林斯敦病逝。这位伟大的科学家在他的遗嘱中,要求把他的骨灰撒在不为人知的地方。但他那献身科学的精神和充满光芒的相对论学说,则永远激励着后人。

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