- 青少年科學人文藝術通識大全(彩圖精裝)
- 魯中石
- 2028字
- 2019-01-02 19:30:18
冥思苦想的愛因斯坦

▲ 年輕時的愛因斯坦
年輕時愛因斯坦并沒有什么出眾的地方,他提出的一系列理論沒有多少人能理解,但這并不妨礙他的科學研究。
2000年,愛因斯坦入圍“千年風云人物”名單,而且名列前茅。曾經被視為孤僻、遲鈍、表達不清的傻孩子又如何成為千年風云人物的呢?故事還得從19世紀70年代末說起。
1879年3月14日,阿爾伯特·愛因斯坦在德國南部烏爾姆城的一個猶太居民家中呱呱墜地。這是一個溫馨、和睦的家庭,父親精通數學,以經營電器為業,母親溫雅賢淑,傾心于藝術。小愛因斯坦的出世為全家帶來喜悅和幸福,但很快又給這個幸福之家籠罩了一層憂郁。因為他與同齡的孩子比較起來,智力發育好像有些遲緩。
別家的孩子1歲多時就會說話了,纏著母親問這問那,而小愛因斯坦只會偎依在母親懷里呆呆地望著周圍的一切,一點學說話的跡象都沒有。鄰居見此情形,不無擔心地對他母親說:“這孩子怎么不說話呀?”母親寶蓮內心一陣酸楚,卻又自我安慰道:“他在思考,將來我們的小愛因斯坦一定會成為教授。”一旁的鄰居也不好多說什么,倒生出一絲惻隱之情。
愛因斯坦的父母確實是非常優秀的父母,深知旁人對兒子抱有偏見,自己不能再傷害他。他們發現兒子雖然不茍言笑,卻對萬事萬物表現出強烈的興趣,于是就買回許多新奇、結構復雜的玩具給他玩,但小愛因斯坦更多的是“研究”這些玩具。
時光匆匆流過,愛因斯坦進入了小學,除了數學之外,其他功課平平甚至不及格,這種狀況一直持續到中學。中學時他的興趣科目多了一門——物理,他不喜歡體育,更討厭軍訓。由于嚴重偏科,愛因斯坦中學畢業都沒拿到文憑。為了上大學,他又補習一年才進入聯邦工業大學師范系,攻讀數學和物理。最后,他為自己選定了終生努力的方向:理論物理。四年之后,愛因斯坦大學畢業,盡管專業成績異常突出,卻因為性格的原因找不到一份工作。待業期間,愛因斯坦曾做家教,有時幫人清理賬目。最困難的時候,他甚至以拉小提琴賣藝為生,此中甘苦,可想而知。
1902年,經朋友的大力推介,愛因斯坦在瑞士專利局找到一份技術員的工作,其職責是審核一份份專利申請。這使他大開眼界,同時他夜以繼日地鉆研物理學,終于在1905年有所成就。那年,愛因斯坦在德國《物理學年鑒》上發表《論運動物體的電動力學》,從而創立了狹義相對論,開始解釋牛頓經典力學所不能解釋的現象。

1933年愛因斯坦提出能量聚集的新理論,并邀請科學界的精英與記者一起參加他的學術論壇。
狹義相對論的兩條基本原理分別是:
①相對性原理:物理學定律在所有慣性系中的描述形式是相同的,即所有的慣性系是等價的,不存在特殊的慣性系。
②光速不變原理:在所有慣性系中,真空中的光速具有相同的定值。
知識鏈接
廣義相對論
1915年,愛因斯坦發表了他的廣義相對論。他解釋了引力作用和加速度作用沒有差別的原因。他還解釋了引力是如何和時空彎曲聯系起來的,利用數學,愛因斯坦指出物體使周圍空間、時間彎曲,在物體具有很大的相對質量(例如一顆恒星)時,這種彎曲可使從它旁邊經過的任何其他事物,即使是光線,改變路徑。該理論的兩個重點在于:①彎曲光線。廣義相對論指出,時空曲率將產生引力。當光線經過一些大質量的天體時,它的路線是彎曲的,這源于它沿著大質量物體所形成的時空曲率。因為黑洞是極大的質量的濃縮,它周圍的時空非常彎曲,即使是光線也無法逃逸。②蟲洞。理論上,蟲洞是一個黑洞,它的質量非常大,把時空彎曲進了它自身之中,它的口開向宇宙的另一個空間及時間,或者也許完全進入另一個宇宙空間。也許能夠利用蟲洞建立一個時間旅行機器,但許多科學家們指出這個機器不可能重返到它自身被創建的時間之前。
根據這一理論,時間會隨著運動速度的變化而發生遲滯和提前。假如宇宙飛船以光速在太空中飛行一年,那么地球上就已經過了50年。同時愛因斯坦還提出,長度、重量都會隨著運動速度的變化而變化,并得出質量和能量之間轉換的準確表達式:E=mc2(m為物體質量,c為光速,E為能量)。這一方程式向世人昭示:原子核內部蘊含著巨大能量。質能方程式成為核物理和高能物理的基礎。
盡管當時極少有人理解愛因斯坦的理論,但他堅信自己理論的正確性,并且將其進一步發展成為廣義相對論。1916年,他發表了《廣義相對論的基礎》一文。這一曠世之作標志著他的研究水平已達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。”
幾乎是同時,愛因斯坦又作出了涉及光學和天文學的三大預言,這些預言不久一一應驗。鑒于他的相對論和預言,人們賦予他極高的榮譽,如“20世紀的牛頓”、“人類歷史上有頭等光輝的巨星”等。但愛因斯坦淡泊名利,盡量回避吹捧他的公眾集會。
1955年4月18日,偉大的愛因斯坦在美國的普林斯頓悄然而逝,并留下一份頗為特殊的遺囑:不發布告,不舉行葬禮,不建墳墓,不立紀念碑。作為20世紀最偉大的科學家如此謙遜,聞之者無不肅然起敬。

▲ 計算機繪制的關于“光會彎曲”理論的圖

▲ 用計算機繪制的“E=mc2”的質能方程式