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第八十二章 人類宇宙中的一顆巨星——愛因斯坦

  阿爾伯特·愛因斯坦(1879—1955)是美籍猶太民族傑出的理論物理學家。在生前就被公認為人類曆史中最具創造性才智的人物之一。在19世紀和20世紀之交,物理學受到一係列的新的實驗事實的嚴重衝擊下,愛因斯坦通過他及一代物理學家的努力,使物理學的發展進入了一個嶄新的時代。

  愛因斯坦生於德國南部的烏耳姆城一個猶太人家裏。周歲時,全家搬到了慕尼黑。他的父親和叔父合夥開了一個電氣修理廠,是個和睦、愉快的家庭。由於愛因斯坦發育比較晚,到3歲時還不會說話,開始上學的時候,成績也不理想,經常受到老師的處罰,全家人都為他擔憂,但他是一個非常誠實的孩子,從不做違心的或騙人的事。為此,他常受到同學們的譏笑和冷眼。所以後來他養成了沉默、孤獨的性格。由於他反應遲鈍,從而也培養了他凡事深思的習慣。6歲那年他遵從母親的意見,開始學習小提琴,14歲時已經能登台演出。從此,小提琴就成了他生活中不可缺少的伴侶。中學時愛因斯坦除數學外,曆史、地理和語言成績都很差,以致曾遭到退學處分。所以他的教育主要得自家庭和自學。在其叔父雅各布的影響下,他對數學有著強烈的好奇心。後來,他自學了解析幾何、物理學和微積分。

  1895年秋,愛因斯坦前往瑞士的蘇黎世,報考蘇黎世聯邦工業大學工程係,雖然他的數學和物理學已經達到大學水準,但因語言和生物學的成績不能令人滿意,而沒有被錄取,後在親戚的支持下到阿勞中學上完中學課程並取得了畢業文憑。第二年10月,他順利地跨進了蘇黎世工業大學的校門,成為數學和物理學係的學生。在4年的大學生活中,他為自己、打下了堅實的理論物理學基礎。1900年8月,愛因斯坦取得了蘇黎世工業大學的畢業文憑。但由於他的直率和對權威的不信任,他與老師之間的關係十分緊張,被拒絕留校而失業了。

  愛因斯坦雖然失業了,但他仍在困難的條件下堅持科學研究,並在1901年的《物理雜誌》上發表了首篇論文《由毛細管現象所得的推論》。由於尋求工作的奔波阻礙著他的科學創造,他是多麽盼望能找到一個可以保證基本生活需要的固定工作啊!正當愛因斯坦沉淪在沒有立足之地的人間沼澤之中的時候,在大學的同學羅斯曼的大力幫助下,愛因斯坦進入伯爾尼瑞士聯邦專利局,受聘為一個三級技術員。愛因斯坦感到非常滿足。他白天努力工作,同時對人總是客客氣氣並富有幽默感,但又不阿諛奉迎。下班後,他便一頭鑽進物理和數學中。這幾年,是愛因斯坦科學生涯中最富有創造性的時期。

  1902年,他發表了題為《關於熱平衡和熱力學第二定律的運動論》的論文,指出溫度平衡和熵的概念可以用熱的分子運動理論推導出來。1903年,《熱力學基礎理論》發表,為建立光量子理論和固體理論奠定了基礎。1904年,又發表了《熱的普遍分子理論》。1905年,愛因斯坦完成了論文《關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點》,提出了“從點光源發射出來的光束的能量在傳播中不是連續分布在越來越大的空間之中,而是由個數有限的、局限在空間各點的能量子所組成,這些能量子能夠運動,但不能再分割,而隻能整個地被吸收或產生出來”的假設,並論證了光的量子性質,得出了光電效應的基本定律。為光量子的理論掀開了光學發展史上新的一頁,為量子力學的創立和光的波粒兩重性本質的揭示,奠定了基礎。為此,愛因斯坦獲得了1921年度的諾貝爾獎金。

  1905年4月和5月,愛因斯坦完成了《分子大小的新測定法》和《熱的分子運動論所要求的靜液體中懸浮粒子的運動》兩篇論文,其中《分子大小的新測定法》是愛因斯坦向蘇黎世大學提出的學位論文,並取得了博士學位。而《熱的分子運動論所要求的靜液體中懸浮粒子的運動》卻闡明了熱的分子運動可以直接觀察的可能性。這兩篇論文傑出地證明了熱的分子運動論,而且提出了測定分子大小的新方法。3年後,愛因斯坦的理論預測為實驗所證實。

  1905年6月,愛因斯坦的論文《論運動物體的電動力學》,創立了狹義相對論。這一劃時代的成就,是他10年心血的結晶。狹義相對論的創立,完成了由他獨立建造的相對論理論體係的第一階段工程。就這樣,在不到4個月的時間裏,愛因斯坦以三個方麵的成就,在科學的發展道路上樹立了不朽的豐碑。他撥開了籠罩在物理學上空的烏雲,迎來了物理學更加光輝燦爛的新紀元。此後,愛因斯坦差不多每年都要發表一篇或兩篇重要論著,特別是1916年發表的《廣義相對論的基礎》是他又一篇傑出的論著。廣義相對論的創立標誌著物理學的重大突破,它在科學的發展道路上矗立了一塊新的裏程碑。

  愛因斯坦在其他的物理學領域中也有重大的貢獻,如1915年由他設計,德·哈斯進行的回轉磁性實驗,創立了著名的愛因斯坦一德·哈斯的回轉磁性效應,開拓了關於轉動著的電子的研究新課題。1924年與印度物理學家玻色一起建立了玻色——愛因斯坦量子統計理論。

  20年以後,愛因斯坦把自己的主要精力投入到統一場論的研究工作中,他試圖進一步推廣相對論,建立一個既包括引力場理論又包括電磁場理論的統一場理論,這一工作幾乎耗盡了他後半生的精力。雖在30多年艱辛的探索中取得了一些進展,但始終沒有得到有物理意義的結果。愛因斯坦從沒有因此而喪失尋找物理學最基本規律的信念,他以堅強的意誌和毅力,堅持不懈地工作著,把自己的心血傾注在所熱愛的事業裏。

  愛因斯坦自1909年至1912年,先後在瑞士蘇黎世大學、布拉格大學和蘇黎世工業專科學校任教授。1913年回到德國,受聘為威廉皇帝物理研究所所長和普魯士科學院院士,並在柏林大學任教。1933年,因受納粹政府的迫害而遷居美國,加入美國籍,在普林斯頓高等研究院從事理論物理的研究工作。愛因斯坦熱愛科學,也熱愛人類。他沒有因為埋頭於科學研究而把自己置身於社會之外,而是一直關心著人類的文明和進步,並為之頑強、勇敢地戰鬥。如第一次世界大戰爆發後,他和一些知名科學家起草了反戰宣言;他同情勞動人民,對兒童寄予無限希望;他毫不畏懼德國納粹對猶太人的迫害,而是更堅定地戰鬥;他寫信給美國總統,建議搶在德國之前製造原子彈。不過他在得悉美國的原子彈轟炸了日本的廣島時,大為震驚,義憤填膺,對自己曾寫信給美國總統羅斯福一事,感到無比懊惱。此後,他便滿腔熱情地投入了反對原子彈屠殺,和反對美國的原子彈外交政策的鬥爭中。

  愛因斯坦的為人是非常高尚的,他爽直樸實絕不矯揉造作。他在世時就已經是一位聲譽顯赫的大科學家,深受人們的熱愛和敬仰。但他卻沒有被榮譽衝昏頭腦,始終保持著謙遜的品質,一直規避這種聲譽所能帶來的一切榮華和危險。1955年4月18日,他病逝於普林斯頓醫院。

  愛因斯坦一生為開辟物理新紀元,不畏艱難,表現出驚人的意誌和毅力,他的偉大成就舉世公認。相對論已經成為現代高能物理學的基礎理論,同時是高能加速器和現代技術領域中許多重要技術計算的基礎,為人類利用核能展現了無限廣闊的前程。法國物理學家朗之萬1931年就對他評價道,“在我們這一代的物理學史中,愛因斯坦的地位將在最前列,他現在是並且將來也還是人類宇宙中有頭等光輝的一顆巨星”,而且他“也許比牛頓更偉大,因為他對於科學的貢獻更深入到人類思想基本概念的結構中”。

  
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