愛因斯坦與相對論

愛因斯坦提出的相對論是20世紀理論物理的頂峰。愛因斯坦曾就相對論解釋說：狹義相對論適用于引力之外的物理現象，廣義相對論則提供了引力定律以及它與自然界其他力之間的關系。

愛因斯坦是一位將懷疑權威同“相信世界在本質上是有秩序的和可認識的”這一信念結合在一起的科學工作者。他不盲目相信權威，只是充分利用前人的經驗積累，然后再加上自己的獨立研究，才得以邁向一個又一個的科學高峰。

愛因斯坦的相對論便是在牛頓力學的基礎上提出來的。自17世紀以來，牛頓力學一直被人類視作全部物理學，甚至整個自然科學的基礎，它可以被用來研究任何物體的運動。進入20世紀后，人們發現傳統的理論體系無法解釋在一些新的物理實驗中產生的現象。對牛頓力學堅信不疑的科學家們陷入了迷茫，盡管他們無力調和舊理論和新發現之間的矛盾，但他們仍然不敢懷疑牛頓力學。就在這場物理學革命中，愛因斯坦選擇了一條與其他科學家不同的道路，終于成功提出了狹義相對論。

愛因斯坦的狹義相對論包括兩條基本原理：相對性原理和光速不變原理。

狹義相對論可以推導出物體的質量與運動速度有著密切的關系，質量會隨著運動速度的增加而增加，還推論出質量和能量可以互換。愛因斯坦得出的質能關系式為：E=mc2，其中m表示物體的質量，c表示光速，E是同m相當的能量。愛因斯坦的這個方程式對原子內部隱藏著巨大能量的秘密作了揭示，為原子能應用的主要理論基礎，為原子核物理學家和高能物理學家的科學研究提供了便利。

根據狹義相對論的兩條基本原理，還可以推導出前人無法想象的結論。比如，飛船上的一切過程都會比在地球上慢。假如飛船以每秒鐘30000千米的速度飛行，那么飛船上的人過了1年，地球上的人就過了1.01年；假如飛船以每秒鐘2999 000千米的速度飛行，那么飛船上的人過了1年，地球上的人就過了50年。這是多么神奇啊！

有一點需要說明，相對論的效應在低速運動時非常微小，很難被察覺，因此牛頓力學與相對論的結果非常接近。只有當速度大到能夠和光速相比時，才可以改用相對論力學。因而，我們日常生活中所能接觸到的各個領域，還必須都應用牛頓力學的原理和公式。

1912年10月，愛因斯坦在蘇黎世大學任教。在此期間，他繼續鉆研，不斷對狹義相對論的思想進行豐富和充實。1913年，愛因斯坦和他的老同學——數學教授格羅斯曼合作，寫了一篇重要的論文《廣義相對論和引力理論綱要》，為廣義相對論的建立掃清了障礙。

1915年，愛因斯坦終于完成了創建廣義相對論的工作。次年，他發表了自己的總結性論文《廣義相對論的基礎》。在這篇論文中，他提出了新的引力方程，這與200年來在科學界占壟斷地位的牛頓引力方程不同。人們將這篇論文稱為20世紀理論物理學的巔峰。

愛因斯坦后來又在廣義相對論的基礎上導出了一些重要結論，如光線在太陽引力場中發生彎曲；水星近日點的旋進規律；引力場中的光譜線向紅端移動等。

1919年5月29日發生了一次日全食，由英國派出的兩支天文考察隊分別在兩個地點進行了獨立觀測，并拍攝到清晰的日食方向的星光照片。觀測結果證明愛因斯坦的預言是正確的。光線不但呈現彎曲，就連彎曲的程度和數值也同于愛因斯坦的計算結果。其他兩項預言也在后來相繼得到證實。

愛因斯坦被人們譽為“20世紀的牛頓”。他的廣義相對論如今已成為現代物理學最主要的理論基礎，標志著原子理論時代的到來。