1911年的一天,在著名的布拉格大學(xué)校園里的一片草地上,一群大學(xué)生圍坐在一位 年輕學(xué)者的身旁,正進(jìn)行著激烈的討論。
“請(qǐng)您通俗地解釋一下,什么叫相對(duì)論?”一位學(xué)生微笑著向青年學(xué)者發(fā)問。
年輕學(xué)者環(huán)視一下周圍的男女學(xué)生,微笑著答道:“如果你在一個(gè)漂亮的姑娘旁邊坐了 兩個(gè)小時(shí),就會(huì)覺得只過了1分鐘;而你若在一個(gè)火爐旁邊坐著,即使只坐1分鐘,也會(huì)感 覺到已過了兩個(gè)小時(shí)。這就是相對(duì)論!
大學(xué)生們先是一愣,接著便大笑起來。
“好!今天我們就談到這里!蹦贻p學(xué)者站起身來,向大家告別后,便向圖書館走去。
這位年輕學(xué)者,就是偉大的科學(xué)家,相對(duì)論的創(chuàng)始人——愛因斯坦。
愛因斯坦1879年3月14日出生在德國的一個(gè)猶太人家庭。父親是一個(gè)電器作坊的 小業(yè)主,當(dāng)愛因斯坦15歲時(shí),父親因企業(yè)倒閉帶領(lǐng)全家遷往意大利謀生。
1896年秋天,愛基斯坦就讀于瑞士聯(lián)邦高等工業(yè)學(xué)校。在學(xué)校里,除了數(shù)學(xué)課以 外,他對(duì)其它講得枯燥無味的課程都不感興趣。但熱衷于探索自然界的奧秘,對(duì)此他產(chǎn)生了 濃厚的興趣,利用課外時(shí)間閱讀大量有關(guān)哲學(xué)和自然科學(xué)的書籍。
1900年,愛因斯坦從瑞士聯(lián)邦高等工業(yè)學(xué)校畢業(yè)后,加入了瑞士國籍,長期找不到 工作。兩年后,他才在瑞士聯(lián)邦專利局找到同科學(xué)研究無關(guān)的固定職業(yè)。但在專利局供職期 間,他不顧工資低微的清貧生活,堅(jiān)持不懈地利用業(yè)余時(shí)間進(jìn)行科學(xué)研究,并不斷取得成 果。1905年,愛因斯坦在物理學(xué)方面的研究,取得突破性進(jìn)展,創(chuàng)立了狹義相對(duì)論。這 時(shí)他剛剛26歲。
相對(duì)論是愛因斯坦在自己題為《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》這篇論文中提出的。在此之前,傳 說物理學(xué)的時(shí)空觀是靜止的、機(jī)械的、絕對(duì)的,空間、時(shí)間、物質(zhì)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立,彼 此沒有什么內(nèi)在聯(lián)系。也就是說,物質(zhì)只不過是孤立地處于空間的某一個(gè)位置,物質(zhì)運(yùn)動(dòng)只 是在虛無的、絕對(duì)的空間作位置移動(dòng),時(shí)間也是絕對(duì)的,它到處都是一樣的,是獨(dú)立于空間 的不斷流逝著的長流。這就是牛頓古典力學(xué)的時(shí)空觀。愛因斯坦以極大的毅力和膽識(shí),突破 了傳統(tǒng)物理學(xué)的束縛,猛烈地沖擊形而上學(xué)的自然觀。他認(rèn)為,空間、時(shí)間、物質(zhì)和物質(zhì)運(yùn) 動(dòng),彼此不可分割,它們之間緊密相聯(lián)。作為物質(zhì)存在形式的空間和時(shí)間,在本質(zhì)上是統(tǒng)一 的,隨著物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)而變化。狹義相對(duì)論的最重要的結(jié)論之一,是關(guān)于質(zhì)量和能量的關(guān)系 (E=MC2)。它告訴我們,物質(zhì)的質(zhì)量是不固
定的,運(yùn)動(dòng)的速度增加,質(zhì)量也隨著增加;一定質(zhì)量的轉(zhuǎn)化必定伴隨著一定能量的轉(zhuǎn) 化,反之亦然。這個(gè)著名的公式成為原子彈、氫彈以及各種原子能應(yīng)用的理論基礎(chǔ),由此而 打開了原子時(shí)代的大門。
狹義相對(duì)論的問世,震動(dòng)了物理學(xué)界,也使這位年輕學(xué)者的名字,馬上傳遍了整個(gè)歐 洲,給他帶來了極高的聲譽(yù)。德國著名的理論物理學(xué)家普朗克,向布拉格大學(xué)推薦愛因斯坦 時(shí)說:“要對(duì)愛因斯坦理論作出中肯評(píng)價(jià)的話,那么可以把他比作20世紀(jì)的哥白尼。這也 正是我所期望的評(píng)價(jià)。”
1911年,年僅32歲的愛因斯坦,被布拉格大學(xué)聘為教授,1913年,他重新回 到德國,任柏林大學(xué)教授,并當(dāng)選為普魯士皇家科學(xué)院正式院士,不到4個(gè)月,第一次世界 大戰(zhàn)爆發(fā)了。
愛因斯坦一向憎惡戰(zhàn)爭,主張民族和睦,公開發(fā)表反戰(zhàn)宣言,同一位哲學(xué)家共同起草了 《告歐洲人民書》,呼吁歐洲科學(xué)家應(yīng)竭盡全力,盡快結(jié)束這場人類大屠殺。然而,卻沒有 什么著名人士響應(yīng)。在這段歲月里,愛因斯坦?jié)M腹愁腸,閉門不出,深入自己的科學(xué)研究。
在研究中,他發(fā)現(xiàn)狹義相對(duì)論的理論體系還不完善,它只解釋了等速直線運(yùn)動(dòng),而不能 解釋加速運(yùn)動(dòng)和萬有引力的問題。因此,愛因斯坦又花了整整十年時(shí)間,于1915年又創(chuàng) 立了廣義相對(duì)論。
廣義相對(duì)論的重要結(jié)論是,加速運(yùn)動(dòng)與引力場的運(yùn)動(dòng)是等價(jià)的,要區(qū)別是由慣性力或者 引力所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是不可能的。對(duì)此,愛因斯坦作了一個(gè)形象的比喻。他設(shè)想有一個(gè)人乘摩 天樓的電梯自由降落,人不會(huì)感到自己在下降,因?yàn)檫@時(shí)電梯和人都依照重力加速度定律在 下降,仿佛在電梯里不存在地球引力。反之,如果電梯以不變的加速度上升,那么人在電梯 里將覺得雙腳緊貼在地板上,好象站在地球表面一樣。這個(gè)等價(jià)原理是廣義相對(duì)論的基礎(chǔ), 它顯示了等速運(yùn)動(dòng)的一些基本原理可以應(yīng)用到加速度運(yùn)動(dòng)中,把狹義相對(duì)論推廣到更為普通 的情況。
愛因斯坦認(rèn)為,光在引力場中不是沿著直線,而是沿著曲線傳播。并指出,當(dāng)從一個(gè)遙 遠(yuǎn)的星球上發(fā)出的光在到達(dá)地球的途中經(jīng)過太陽的時(shí)候,應(yīng)當(dāng)由于太陽的引力而彎曲,因 此,而使這個(gè)星球看起來的位置與實(shí)際不符。其偏斜的弧度,據(jù)愛因斯坦計(jì)算,應(yīng)當(dāng)是 1.75秒。因此建議,在下一次日全蝕時(shí),通過天文觀測來驗(yàn)證這個(gè)理論預(yù)見。
1919年5月,英國一位天體物理學(xué)家率領(lǐng)兩個(gè)天文考察隊(duì),擬定在日全蝕時(shí)分別在 巴西和西非攝影,以驗(yàn)證從廣義相對(duì)論推出的這一重要結(jié)論。同年11月,倫敦皇家學(xué)會(huì)和 天文學(xué)會(huì)聯(lián)席會(huì)議正式公布觀測結(jié)果。測得的光線偏轉(zhuǎn)度竟和愛因斯坦計(jì)算的非常一致。這 下使牛頓的引力學(xué)說失去了普遍的意義。
這個(gè)消息公布后,全世界為之轟動(dòng),愛因斯坦的名字在社會(huì)上廣為流傳,幾乎家喻戶 曉,科學(xué)愛們公認(rèn)他是繼伽里略、哥白尼以來最偉大的物理學(xué)家之一,是“20世紀(jì)的牛 頓”。
1933年,德國法西斯頭子希特勒上臺(tái)后,加緊了對(duì)猶太人的迫害。愛因斯坦被迫遷 居美國,任普林斯敦高級(jí)學(xué)校研究院教授,并于1940年取得美國國籍。
1955年4月,愛因斯坦在普林斯敦病逝。這位偉大的科學(xué)家在他的遺囑中,要求把 他的骨灰撒在不為人知的地方。但他那獻(xiàn)身科學(xué)的精神和充滿光芒相對(duì)論學(xué)說,則永遠(yuǎn)激勵(lì) 著后人。
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