愛因斯坦主要史實(shí)

【專家解說】：愛因斯坦(Albert．Einstein)1879年3月14日出生在德國西南的烏耳姆城，一年后隨全家遷居慕尼黑。愛因斯坦在念小學(xué)和中學(xué)時(shí)，功課屬平常。由于他舉止緩慢，不愛同人交往，老師和同學(xué)都不喜歡他。1900年，愛因斯坦從蘇黎世工業(yè)大學(xué)畢業(yè)。由于他對某些功課不熱心，以及對老師態(tài)度冷漠，被拒絕留校。他找不到工作，靠做家庭教師和代課教師過活。十六歲時(shí)報(bào)考瑞士蘇黎世的聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)工程系，可是入學(xué)考試卻告失敗。他接受了聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)校長以及該校著名的物理學(xué)家韋伯教授的建議，在瑞士阿勞市的州立中學(xué)念完中學(xué)課程，以取得中學(xué)學(xué)歷。1902年2月21日，愛因斯坦取得了瑞士國籍，并遷居伯爾尼，等待專利局的招聘。1902年6月23日，愛因斯坦正式受聘于專利局，任三級(jí)技術(shù)員，工作職責(zé)是審核申請專利權(quán)的各種技術(shù)發(fā)明創(chuàng)造。1903年，他與大學(xué)同學(xué)米列娃.瑪麗克結(jié)婚。 1900～1904年，愛因斯坦每年都寫出一篇論文，發(fā)表于德國《物理學(xué)雜志》。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)。1901年提出統(tǒng)計(jì)力學(xué)的一些基本理論，1902～1904年間的三篇論文都屬于這一領(lǐng)域。 1904年的論文認(rèn)真探討了統(tǒng)計(jì)力學(xué)所預(yù)測的漲落現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)能量漲落取決于玻而茲曼常數(shù)。它不僅把這一結(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，得出輻射能漲落的公式，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(yùn)動(dòng)論兩個(gè)方面同時(shí)做出重大突破。 1905年，愛因斯坦在科學(xué)史上創(chuàng)造了一個(gè)史無前例奇跡。這一年他寫了六篇論文，在三月到九月這半年中，利用在專利局每天八小時(shí)工作以外的業(yè)余時(shí)間，在三個(gè)領(lǐng)域做出了四個(gè)有劃時(shí)代意義的貢獻(xiàn)，他發(fā)表了關(guān)于光量子說、分子大小測定法、布朗運(yùn)動(dòng)理論和狹義相對論這四篇重要論文。 1905年3月，愛因斯坦將自己認(rèn)為正確無誤的論文送給了德國《物理年報(bào)》編輯部。他靦腆的對編輯說：“如果您能在你們的年報(bào)中找到篇幅為我刊出這篇論文，我將感到很愉快?！边@篇“被不好意思”送出的論文名叫《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)推測性觀點(diǎn)》。 這篇論文把普朗克1900年提出的量子概念推廣到光在空間中的傳播情況，提出光量子假說。認(rèn)為：對于時(shí)間平均值，光表現(xiàn)為波動(dòng)；而對于瞬時(shí)值，光則表現(xiàn)為粒子性。這是歷史上第一次揭示了微觀客體的波動(dòng)性和粒子性的統(tǒng)一，即波粒二象性。1921年，愛因斯坦因?yàn)椤肮怆娦?yīng)定律的發(fā)現(xiàn)”這一成就而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 三年后，法國物理學(xué)家佩蘭以精密的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了愛因斯坦的理論預(yù)測。從而無可非議的證明了原子和分子的客觀存在，這使最堅(jiān)決反對原子論的德國化學(xué)家、唯能論的創(chuàng)始人奧斯特瓦爾德于1908年主動(dòng)宣布：“原子假說已經(jīng)成為一種基礎(chǔ)鞏固的科學(xué)理論”。 1905年6月，愛因斯坦完成了開創(chuàng)物理學(xué)新紀(jì)元的長論文《論運(yùn)體的電動(dòng)力學(xué)》，完整的提出了狹義相對論。這是愛因斯坦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(jī)，改變了牛頓力學(xué)的時(shí)空觀念，揭露了物質(zhì)和能量的相當(dāng)性，創(chuàng)立了一個(gè)全新的物理學(xué)世界，是近代物理學(xué)領(lǐng)域最偉大的革命。 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(gè)推論。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20世紀(jì)40年代實(shí)現(xiàn)的核能的釋放和利用開辟了道路。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這一古老實(shí)驗(yàn)事實(shí)找到了突破口，于1907年提出了等效原理。 在這一年，他的大學(xué)老師、著名幾何學(xué)家閔可夫斯基提出了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(shí)并沒有認(rèn)識(shí)到它的價(jià)值。 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，他分析了剛性轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，意識(shí)到引力場中歐氏幾何并不嚴(yán)格有效。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)洛倫茨變化不是普適的，等效原理只對無限小區(qū)域有效……。這時(shí)的愛因斯坦已經(jīng)有了廣義相對論的思想，但他還缺乏建立它所必需的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。 1912年，愛因斯坦回到蘇黎世母校工作。在他的同班同學(xué)、母校任數(shù)學(xué)教授的格羅斯曼幫助下，他在黎曼幾何和張量分析中找到了建立廣義相對論的數(shù)學(xué)工具。經(jīng)過一年的奮力合作，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。這是首次把引力和度規(guī)結(jié)合起來，使黎曼幾何獲得實(shí)在的物理意義。 不過他們當(dāng)時(shí)得到的引力場方程只對線性變換是協(xié)變的，還不具有廣義相對論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(shí)不熟悉張量運(yùn)算，錯(cuò)誤的認(rèn)為，只要堅(jiān)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，不得不放棄普遍協(xié)變的要求。 在1915年到1917年的3年中，是愛因斯坦科學(xué)成就的第二個(gè)高峰，類似于1905年，他也在三個(gè)不同領(lǐng)域中分別取得了歷史性的成就。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年在輻射量子方面提出引力波理論，1917年又開創(chuàng)了現(xiàn)代宇宙學(xué)。 1925年～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(yùn)動(dòng)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(gè)助手合作下，他從廣義相對論的引力場方程推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)方程，進(jìn)一步揭示了空間——時(shí)間、物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)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(dòng)中所取得的最后一個(gè)重大成果。 在同一場理論方面，他始終沒有成功，他從不氣餒，每次都滿懷信心底從頭開始。由于他遠(yuǎn)離了當(dāng)時(shí)物理學(xué)研究的主流，獨(dú)自去進(jìn)攻當(dāng)時(shí)沒有條件解決的難題，因此，同20年代的處境相反，他晚年在物理學(xué)界非常孤立?？墒撬廊粺o所畏懼，毫不動(dòng)搖地走他自己所認(rèn)定的道路，直到臨終前一天，他還在病床上準(zhǔn)備繼續(xù)他的統(tǒng)一場理論的數(shù)學(xué)計(jì)算。 參考資料：愛因斯坦簡介