愛因斯坦有哪些成就？要有時間地點的！謝謝！

【專家解說】：　　愛因斯坦的科學(xué)生涯開始于1900年冬天， 當(dāng)時他正處于大學(xué)畢業(yè)后的失業(yè)痛苦之中。1 　　900～1904 年,他每年都寫出一篇論文,發(fā)表于德國《物理學(xué)雜志》。 開頭兩篇是關(guān)于液 　　體表面和電解的熱力學(xué)，企圖給化學(xué) 以力學(xué)的基礎(chǔ)。以后發(fā)現(xiàn)此路不通，轉(zhuǎn)而研究熱力 　　學(xué)的 力學(xué)基礎(chǔ)，獨立于J.W.吉布斯1901年的工作，提出統(tǒng)計 力學(xué)的一些基本理論,190 　　2～1904年間的3篇論文都屬于 這一領(lǐng)域。1902年的論文就是要從力學(xué)定律和幾率運算 　　推導(dǎo)出熱平衡理論和熱力學(xué)第二定律。1904年的論文認(rèn) 真探討了統(tǒng)計力學(xué)所預(yù)測的漲落 　　現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)能量漲落(或 體系的熱穩(wěn)定性)取決于玻耳茲曼常數(shù)。他不僅把這一結(jié) 果用于 　　力學(xué)體系和熱現(xiàn)象，而且大膽地用于輻射現(xiàn)象得 出輻射能的漲落公式，從而導(dǎo)出維恩位 　　移定律。漲落現(xiàn) 象的研究，使他于1905年在輻射理論和分子運動論兩個 方面同時作出 　　重大突破。 　　1905年的奇跡 　　1905年，愛因斯坦在科學(xué)史上創(chuàng)造 了一個無先例的奇跡。這一年他寫了6篇論文，在3月 　　到 9月這半年中，利用在專利局每天8小時工作以外的業(yè)余 時間，在三個領(lǐng)域作出了四 　　個有劃時代意義的貢獻(xiàn)。 　　光量子論 　　1905年3月寫的論文《關(guān)于光的產(chǎn)生和 轉(zhuǎn)化的一個推測性的觀點》，把普朗克1900年提 　　出的量 子概念擴充到光在空間中的傳播，提出光量子假說，認(rèn) 為：對于時間平均值（ 　　即統(tǒng)計的平均現(xiàn)象），光表現(xiàn)為 波動；而對于瞬時值（即漲落現(xiàn)象），光則表現(xiàn)為粒子 　　。 這是歷史上第一次揭示了微觀客體的波動性和粒子性的 統(tǒng)一，即波粒二象性。以后 　　的物理學(xué)發(fā)展表明：波粒二 象性是整個微觀世界的最基本的特征。這篇論文還把L. 玻 　　耳茲曼提出的“一個體系的熵是它的狀態(tài)的幾率的函 數(shù)”命名為“玻耳茲曼原理”。在 　　論文的結(jié)尾，他用光 量子概念輕而易舉地解釋了光電現(xiàn)象，推導(dǎo)出光電子的 最大能量 　　同入射光的頻率之間的關(guān)系。這一關(guān)系10年后 才由R.A.密立根予以實驗證實。“由于他 　　的光電效應(yīng)定 律的發(fā)現(xiàn)”，愛因斯坦獲得了1921年的諾貝爾物理學(xué)獎。 　　分子運動論 　　1905年4月、5月和12月他寫了3篇關(guān)于液體中懸浮粒子運動的理論。這種運動系英國植物 　　學(xué) 家R.布朗于1827年首先發(fā)現(xiàn)，稱為布朗運動。愛因斯坦 當(dāng)時的目的是要通過觀測由 　　分子運動的漲落現(xiàn)象所產(chǎn)生 的懸浮粒子的無規(guī)運動，來測定分子的實際大小，以解 決 　　半個多世紀(jì)來科學(xué)界和哲學(xué)界爭論不休的原子是否存 在的問題。3年后,法國物理學(xué)家J 　　.B.佩蘭以精密的實驗 證實了愛因斯坦的理論預(yù)測。這使當(dāng)時最堅決反對原子 論的德國 　　化學(xué)家、“唯能論”的創(chuàng)始者F.W.奧斯特瓦爾 德于1908年主動宣布：“原子假說已成為 　　一種基礎(chǔ)鞏固 的科學(xué)理論。 　　創(chuàng)新紀(jì)元的狹義相對論 　　1905年6月愛因斯坦寫了一篇開創(chuàng)物理學(xué)新紀(jì)元的長論文《論動體的電動力學(xué)》， 完整 　　地提出狹義相對性理論。這是他10年醞釀和探索的 結(jié)果，它在很大程度上解決了19世紀(jì) 　　末出現(xiàn)的古典物理 學(xué)的危機，推動了整個物理學(xué)理論的革命。為了克服新 實驗事實同 　　舊理論體系之間的矛盾，以 倫茲為代表的 老一輩物理學(xué)家采取修補漏洞的辦法，提出 　　名目眾多的 假設(shè)，結(jié)果使舊理論體系更是捉襟見肘。愛因斯坦則認(rèn) 為出路在于對整個 　　理論基礎(chǔ)進(jìn)行根本性的變革。他從自 然界的統(tǒng)一性的信念出發(fā)，考察了這樣的問題：牛 　　頓力 學(xué)領(lǐng)域中普遍成立的相對性原理（力學(xué)定律對于任何慣 性系是不變的），為什么 　　在電動力學(xué)中卻不成立？而根 據(jù)M.法拉第的電磁感應(yīng)實驗，這種不統(tǒng)一性顯然不是現(xiàn) 　　象所固有的，問題一定在于古典物理理論基礎(chǔ)。他吸取 了經(jīng)驗論哲學(xué)家D.休謨對先驗論 　　的批判和E.馬赫對I.牛 頓的絕對空間與絕對時間概念的批判，從考察兩個在空 間上分 　　隔開的事件的“同時性”問題入手，否定了沒有 經(jīng)驗根據(jù)的絕對同時性，進(jìn)而否定了絕 　　對時間、絕對空 間，以及“以太”的存在，認(rèn)為傳統(tǒng)的空間和時間概念 必須加以修改 　　。他把伽利略發(fā)現(xiàn)的力學(xué)運動的相對性這 一具有普遍意義的基本實驗事實，提升為一切 　　物理理論 都必須遵循的基本原理；同時又把所有“以太漂移”實 驗所顯示的光在真空 　　中總是以一確定速度c傳播這一基 本事實為提升為原理。要使相對性原理和光速不變原 　　理 同時成立，不同慣性系的坐標(biāo)之間的變換就不可能再是 伽利略變換，而應(yīng)該是另一 　　種類似于洛倫茲于1904年發(fā) 現(xiàn)的那種變換。事實上，愛因斯坦當(dāng)時并不知道洛倫茲 19 　　04年的工作，而且兩人最初所提出的變換形式只有在 v/c的一次冪上才是一致的;現(xiàn)在所 　　說的洛倫茲變換，實 質(zhì)上是指愛因斯坦的形式。對于洛倫茲變換，空間和時 間長度不 　　再是不變的，但包括麥克斯韋方程組在內(nèi)的一 切物理定律卻是不變（即協(xié)變）的。原來 　　對伽利略變換 是協(xié)變的牛頓力學(xué)定律，必須加以改造才能滿足洛倫茲 變換下的協(xié)變性 　　。這種改造實際上是一種推廣，是把古 典力學(xué)作為相對論力學(xué)在低速運動時的一種極限 　　情況。 這樣，力學(xué)和電磁學(xué)也就在運動學(xué)的基礎(chǔ)上統(tǒng)一起來。 　　質(zhì)能相當(dāng)性 　　1905年 9月，愛因斯坦寫了一篇短文 《物體的慣性同它所含的能量有關(guān)嗎？》，作為相 　　對論 的一個推論,揭示了質(zhì)量(m)和能量(E)的相當(dāng)性:E=mc^2， 并由此解釋了放射性元 　　素（如鐳）所以能釋放出大量能 量的原因。質(zhì)能相當(dāng)性是原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)的 　　理論基礎(chǔ)，也為40年代實現(xiàn)的核能的釋放和利用開辟了 道路。 　　量子論的進(jìn)一步發(fā)展 　　愛因斯坦的光量子論的提出， 遭到幾乎所有老一輩物理學(xué)家的反對，甚至連最初提出 　　量子概念并第一個熱情支持狹義相對論的普朗克，直至 1913年還鄭重其事地認(rèn)為這是愛 　　因斯坦的一個“失誤”。 盡管如此，愛因斯坦還是孤軍奮戰(zhàn)，堅持不懈地發(fā)展量 子理 　　論。1906年他把量子概念擴展到物體內(nèi)部的振動上， 基本上說明了低溫條件下固體的比 　　熱容同溫度間的關(guān)系。 1912年他把光量子概念用于光化學(xué)現(xiàn)象，建立了光化學(xué) 定律。 　　1916年他發(fā)表了一篇綜合了量子論發(fā)展成就的論 文《關(guān)于輻射的量子理論》，提出關(guān)于 　　輻射的吸收和發(fā) 射過程的統(tǒng)計理論,從N.玻爾1913年的量子躍遷概念,推 導(dǎo)出普朗克的 　　輻射公式。論文中提出的受激發(fā)射概念， 為60年代蓬勃發(fā)展起來的激光技術(shù)提供了理論 　　基礎(chǔ)。 在光量子論所揭示的波粒二象性概念的啟發(fā)下，于 1923年L.V.德布羅意提 　　出物質(zhì)波理論。這一理論首先得 到愛因斯坦的熱情支持。不僅如此，當(dāng)1924年他收到印 　　度青年物理學(xué)家S.玻色關(guān)于光量子統(tǒng)計理論的論文時， 立即把它譯成德文推薦發(fā)表， 　　并且把這理論同物質(zhì)波概 念結(jié)合起來，提出單原子氣體的量子統(tǒng)計理論。這就是 關(guān)于 　　整數(shù)自旋粒子所服從的玻色－愛因斯坦統(tǒng)計（見量 子統(tǒng)計法）。受愛因斯坦這項工作的 　　啟迪，E.薛定諤把 德布羅意波推廣到束縛粒子，于1926年建立了波動力學(xué) (見表象理論 　　、量子力學(xué))。因此美國物理學(xué)家A.派斯認(rèn) 為,“愛因斯坦不僅是量子論的三元老(指普 　　朗克、愛因 斯坦和N.坡爾)之一,而且是波動力學(xué)唯一的教父?！盡. 玻恩也認(rèn)為，“在 　　征服量子現(xiàn)象這片荒原的斗爭中，他 是先驅(qū)”，也是“我們的領(lǐng)袖和旗手”。 　　廣義相對論的探索 等效原理 　　狹義相對論建立后， 愛因斯坦并不感到滿足，力圖把相對性原理的適用范圍 推廣到非 　　慣性系。他從伽利略發(fā)現(xiàn)的引力場中一切物體 都具有同一加速度（即慣性質(zhì)量同引力質(zhì) 　　量相等）這一 古老實驗事實找到了突破口，于1907年提出了等效原理： “引力場同參 　　照系的相當(dāng)?shù)募訌姸仍谖锢砩贤耆葍r。” 并且由此推論：在引力場中，鐘要走得快， 　　光波波長要 變化，光線要彎曲。在這一年，他大學(xué)時的老師、著名 幾何學(xué)家H.閔可夫 　　斯基提出狹義相對論的四維空間表示 形式，為相對論進(jìn)一步發(fā)展提供了有用的數(shù)學(xué)工具 　　，可 惜愛因斯坦當(dāng)時并沒有認(rèn)識到它的價值而加以利用。 　　繼續(xù)探索的曲折歷程 　　等效原理的發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦 認(rèn)為是他一生最愉快的思索，但以后的工作卻十分艱苦， 　　并且走了很大的彎路。1911年,他根據(jù)等效原理和惠更斯 原理，推算出光線經(jīng)過太陽附 　　近的偏轉(zhuǎn)值為□。1912 年初，他分析了剛性轉(zhuǎn)動圓盤，意識到在引力場中歐幾 里得幾 　　何并不嚴(yán)格有效。同時他還發(fā)現(xiàn)：洛倫茲變換不 是普適的，需要尋求更普遍的變換關(guān)系 　??；為了保證能量 -動量守恒,引力場方程必須是非線性的；等效原理只對 無限小區(qū)域有 　　效。他意識到大學(xué)時學(xué)過的高斯曲面理論 對建立引力場方程該會有用，但由于不熟悉這 　　套數(shù)學(xué)工 具，一時無從下手。 1912年10月他離開布拉格回到蘇黎世母校工作。在 　　他的同班同學(xué)、當(dāng)時在母校任數(shù)學(xué)教授的M.格羅斯曼的 幫助下,他學(xué)習(xí)了黎曼幾何和G 　　.里奇與T.勒維-契維塔的 絕對微分學(xué)(即張量分析)。經(jīng)過一年奮力合作，他們于 1913 　　年發(fā)表了重要論文《廣義相對論綱要和引力理論》， 提出了引力的度規(guī)場理論。在這里 　　，用來描述引力場的 不是標(biāo)量，而是度規(guī)張量，即要用10個引力勢函數(shù)來確 定引力場 　　。這是首次把引力和度規(guī)結(jié)合起來，使黎曼幾 何獲得實在的物理意義?？墒撬麄儺?dāng)時得 　　到的引力場方 程只對線性變換是協(xié)變的，還不具有廣義相對性原理所 要求的任意坐標(biāo) 　　變換下的協(xié)變性。這是由于愛因斯坦當(dāng) 時不熟悉張量運算，錯誤地認(rèn)為，只要堅持守恒 　　定律， 就必須限制坐標(biāo)系的選擇，為了維護(hù)因果性原理，不得 不放棄普遍協(xié)變的要求 　　。 　　科學(xué)成就的第二個高峰 　　在1915年到1917年的 3年 中是愛因斯坦科學(xué)成就的第二個高峰時期，類似于1905 年， 　　他也在三個不同領(lǐng)域中分別取得了歷史性成就。除 了1915年最后建成了被公認(rèn)為人類思 　　想史中最偉大的成 就之一的廣義相對論以外，1916年在輻射量子論方面又 作出了如前 　　所述的重大突破，1917年又開創(chuàng)了現(xiàn)代科學(xué) 的宇宙學(xué)。 廣義相對論的建成 放棄 　　普遍協(xié)變要求的失誤，使 愛因斯坦繼續(xù)走了兩年多的彎路,直到1915年7月以后對 此失 　　誤才逐漸有所認(rèn)識?；氐狡毡閰f(xié)變的要求后，1915 年10月到11月他集中精力探索新的引 　　力場方程，于11月 4日、11日、18日和25日一連向普魯士科學(xué)院提交了4篇 論文。在第 　　一篇論文中他得到了滿足守恒定律的普遍協(xié) 變的引力場方程（見廣義相對論），但加了 　　一個不必要 的限制,那就是只允許幺模變換。第三篇論文中,根據(jù)新 的引力場方程，推 　　算出光線經(jīng)太陽表面所發(fā)生的偏折應(yīng) 當(dāng)是□，比以前的值大一倍；同時還推算出水星近 　　日點 每100年的剩余進(jìn)動值是43□，同觀測結(jié)果完全一致，完 滿地解決了60多年來天文 　　學(xué)一大難題，這給愛因斯坦以 極大的鼓舞。1915年11月25日的論文《引力的場方程》 　　中，他放棄了對變換群的不必要限制，建立了真正普遍 協(xié)變的引力場方程，宣告“廣義 　　相對論作為一種邏輯結(jié) 構(gòu)終于完成了”。與此同時，德國數(shù)學(xué)家D.希耳伯特于 1915年 　　11月20日在格丁根也獨立地得到了普遍協(xié)變的引 力場方程。1916年春天，愛因斯坦寫了 　　一篇總結(jié)性的論 文《廣義相對論的基礎(chǔ)》；同年底，又寫了一本普及性 小冊子《狹義 　　與廣義相對論淺說》。 　　引力波 　　愛因斯坦于1916年 3月完成廣義相對論的 總結(jié)以后，6月研究引力場方程的近似積分,發(fā) 　　現(xiàn)一個力 學(xué)體系變化時必然發(fā)射出以光速傳播的引力波。他指出， 原子中沒有輻射的 　　穩(wěn)定軌道的存在，無論從電磁觀點還 是從引力觀點來看,都是神秘的,因此，“量子論不 　　僅要 改造麥克斯韋電動力學(xué)，而且也要改造新的引力理論”。 秋天，當(dāng)他回到量子輻 　　射問題時，他就本著這一意圖提 出自發(fā)躍遷和受激躍遷概念，并給出普朗克輻射公式的 　　新推導(dǎo)。引力波的存在曾引起一些科學(xué)家的異議，愛因 斯坦后來多次對它的存在和性 　　質(zhì)進(jìn)行探討。由于引力波 強度太弱，難以檢測，長期未引起人們注意。60年代開 始， 　　檢測引力波的實驗逐漸形成熱潮，但都沒有達(dá)到檢 測所要求的最低精度。通過對1974年 　　發(fā)現(xiàn)的射電脈沖雙 星PSR1913+16的周期變化進(jìn)行了4年的連續(xù)觀測,1979年 宣布間接證 　　實了引力波的存在。 　　宇宙學(xué)的開創(chuàng) 　　1917年愛因斯坦用廣義相對論的結(jié) 果來研究整個宇宙的時空結(jié)構(gòu)，發(fā)表了開創(chuàng)性論文《 　　根 據(jù)廣義相對論對宇宙學(xué)所作的考查》。論文分析了“宇 宙在空間上是無限的”這一 　　傳統(tǒng)觀念，指出它同牛頓引 力理論和廣義相對論引力論都是不協(xié)調(diào)的；事實上人們 無 　　法為引力場方程在空間無限遠(yuǎn)處給出合理的邊界條件。 他認(rèn)為，可能的出路是把宇宙看 　　作是一個“具有有限空 間（三維的）體積的自身閉合的連續(xù)區(qū)”。以科學(xué)論據(jù) 推論宇 　　宙在空間上是有限無界的，這在人類歷史上是一 個大膽的創(chuàng)舉，使宇宙學(xué)擺脫了純粹猜 　　測性的思辨，進(jìn) 入現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域，是宇宙觀的一次革命。根據(jù)當(dāng)時天文 觀測到的星的 　　速度都很小這一事實，愛因斯坦認(rèn)為物質(zhì) 的分布是準(zhǔn)靜態(tài)的,為了保證這一條件,他在引 　　力場中引 進(jìn)了一個未知的普適常數(shù)（宇宙學(xué)項）。在這期間，同 愛因斯坦頻繁通信的 　　荷蘭天文學(xué)家W.德西特提出平均物 質(zhì)密度為零的另一種宇宙模型。1922年蘇聯(lián)物理學(xué)家 　　A. A.弗里德曼指出宇宙學(xué)項是沒有必要的，由此，從愛因 斯坦原來的結(jié)果就直接得出 　　物質(zhì)密度不為零的膨脹宇宙 模型。當(dāng)時愛因斯坦并不贊同，但一年后公開撤回自己 錯 　　誤的批評意見，承認(rèn)弗里德曼的理論是正確的。由于 1929年河外星系光譜線紅移的發(fā)現(xiàn) 　　，宇宙膨脹理論得到 了有力的支持，1946年以后它又發(fā)展成為大爆炸宇宙學(xué)， 是迄今 　　最成功的宇宙學(xué)理論。 　　對統(tǒng)一場論的漫長艱難的探索 　　廣義相對論建成后， 愛因斯坦依然感到不滿足，要把廣義相對論再加以推廣， 使它不 　　僅包括引力場，也包括電磁場，就是說要尋求一 種統(tǒng)一場的理論。他認(rèn)為這是相對論發(fā) 　　展的第三個階段， 它不僅要把引力場和電磁場統(tǒng)一起來，而且要把相對論 和量子論統(tǒng) 　　一起來，為量子物理學(xué)提供合理的理論基礎(chǔ)。 他希望在試圖建立的統(tǒng)一場論中能夠得到 　　沒有奇點的解， 可用來表示粒子，也就是企圖用場的概念來解釋物質(zhì)結(jié) 構(gòu)和量子現(xiàn)象 　　。最初的統(tǒng)一場論是數(shù)學(xué)家H.韋耳于1918 年把通常的四維黎曼幾何加以推廣而得到的。 　　對此，愛 因斯坦表示贊賞，但指出，這一理論所給出的線素不是 不變量，而同它過去 　　的歷史有關(guān)，這同一切氫原子都有 同樣光譜的事實相抵觸。接著，數(shù)學(xué)家T.F.E.卡魯查 　　于 1919年試圖用五維流形來達(dá)到統(tǒng)一場論，得到了愛因斯 坦的高度贊揚。1922年愛因 　　斯坦完成的第一篇統(tǒng)一場論 的論文就是關(guān)于卡魯查理論的。1925年以后，愛因斯坦 全 　　力以赴地去探索統(tǒng)一場論。開頭幾年他非常樂觀，以 為勝利在望；以后發(fā)現(xiàn)困難重重， 　　感覺到現(xiàn)有數(shù)學(xué)工具 不夠用；1928年以后轉(zhuǎn)入純數(shù)學(xué)的探索。他嘗試著用各 種方法， 　　有時用五維表示，有時用四維表示，但都沒有 取得具有真正物理意義的結(jié)果。 　　從1925～1955年這30年中，除了關(guān)于量子力學(xué)的完 備性問題、引力波以及廣義相對論的 　　運動問題以外，愛 因斯坦幾乎把他全部的科學(xué)創(chuàng)造精力都用于統(tǒng)一場論的 探索。1937 　　年，在兩個助手合作下，他從廣義相對論的 引力場方程推導(dǎo)出運動方程，進(jìn)一步揭示了 　　空間－時間、 物質(zhì)、運動之間的統(tǒng)一性，這是廣義相對論的重大發(fā)展， 也是愛因斯坦 　　在科學(xué)創(chuàng)造活動中所取得的最后一個重大 成果。可是在統(tǒng)一場論方面，他始終沒有成功 　　。他碰到 過無數(shù)次失敗，但從不氣餒，每次都滿懷信心地從頭開 始。由于他遠(yuǎn)離了當(dāng) 　　時物理學(xué)研究的主流，獨自去進(jìn)攻 當(dāng)時沒有條件解決的難題，再加上他在量子力學(xué)的解 　　釋 問題上同當(dāng)時占主導(dǎo)地位的哥本哈根學(xué)派針鋒相對，因 此，同20年代的處境相反， 　　他晚年在物理學(xué)界非常孤立。 可是他依然無所畏懼，毫不動搖地走他自己所認(rèn)定的道 　　路去探索真理，一直到臨終前一天，他還在病床上準(zhǔn)備 繼續(xù)他的統(tǒng)一場論的數(shù)學(xué)計算。 　　他在1948年就意識到， “我完成不了這項工作；它將被遺忘，但是將來會被重 新發(fā)現(xiàn) 　　?！睔v史的發(fā)展沒有辜負(fù)他，由于70年代和80年 代一系列實驗有力地支持電弱統(tǒng)一理論 　　，統(tǒng)一場論的思 想以新的形式顯示它的生命力，為物理學(xué)未來的發(fā)展提 供了一個大有