《愛因斯坦與藝術》資料

《愛因斯坦與藝術》教學資料中外科學家或藝術家的多方成就或才華。弗里蒂奧夫.南森(1861-1930)的一生豐富多彩,他既是科學家和極地學者,又是藝術家和政治家。亞里士多德.物理學家.畫家.達爾文是生物學家.物理學家.文學家.畫家...班固是地理學和史學家。墨子是數(shù)學、宇宙論、機械制造、物理、哲學家。張衡是天文學家和辭賦家。達芬奇全才，繪畫、機器人制造、滑翔機、自行車制造?！据W事】■愛因斯坦逃學記1895年春天，愛因斯坦已16歲了。根據(jù)德國當時的法律，男孩只有在17歲以前離開德國才可以不必回來服兵役。由于對軍國主義深惡痛絕，加之獨自一人呆在軍營般的路易波爾德中學已忍無可忍，愛因斯坦沒有同父母商量就私自決定離開德國，去意大利與父母團聚。但是，半途退學，將來拿不到文憑怎么辦呢？一向忠厚、單純的愛因斯坦，情急之中竟想出一個自以為不錯的點子。他請數(shù)學老師給他開了張證明，說他數(shù)學成績優(yōu)異，早達到大學水平。又從一個熟悉的醫(yī)生那里弄來一張病假證明，說他神經(jīng)衰弱，需要回家靜養(yǎng)。愛因斯坦以為有這兩個證明，就可逃出這厭惡的地方。誰知，他還沒提出申請，訓導主任卻把他叫了去，以他敗壞班風，不守校紀的理由勒令退學。愛因斯坦臉紅了，不管什么原因，只要能離開這所中學，他都心甘情愿，也顧不得什么了。他只是為自己想出一個并未實施的狡猾的點子突然感到內疚，后來每提及此事，愛因斯坦都內疚不已。大概這種事情與他坦率、真誠的個性相去太遠?！鼍芙^出任以色列第二任總統(tǒng)1948年5月14日，以色列國誕生，但不久以色列與周圍阿拉伯國家的戰(zhàn)爭便爆發(fā)了。已經(jīng)定居在美國十多年的愛因斯坦立即向媒體宣稱：“現(xiàn)在，以色列人再不能后退了，我們應該戰(zhàn)斗。猶太人只有依靠自己，才能在一個對他們存有敵對情緒的世界上生存下去?！?952年11月9日，愛因斯坦的老朋友以色列首任總統(tǒng)魏茨曼逝世。在此前一天，就有以色列駐美國大使向愛因斯坦轉達了以色列總理本·古里安的信，正式提請愛因斯坦為以色列共和國總統(tǒng)候選人。當日晚，一位記者給愛因斯坦的住所打來電話，詢問愛因斯坦：“聽說要請您出任以色列共和國總統(tǒng)，教授先生。您會接受嗎？”“不會。我當不了總統(tǒng)?！薄翱偨y(tǒng)沒有多少具體事務，他的位置是象征性的。教授先生，您是最偉大的猶太人。不，不，您是全世界最偉大的人。由您來擔任以色列總統(tǒng)，象征猶太民族的偉大，再好不過了?！薄安?，我干不了?！睈垡蛩固箘偡畔码娫?，電話鈴又響了。這次是駐華盛頓的以色列大使打來的。大使說：“教授先生，我是奉以色列共和國總理本·古里安的指示，想請問一下，如果提名您當總統(tǒng)候選人，您愿意接受嗎？”“大使先生，關于自然，我了解一點，關于人，我?guī)缀跻稽c也不了解。我這樣的人，怎么能擔任總統(tǒng)呢？請您向報界解釋一下，給我解解圍?！贝笫惯M一步勸說：“教授先生，已故總統(tǒng)魏茨曼也是教授呢。您能勝任的?！薄拔捍穆臀也皇且粯拥?。他能勝任，我不能。”“教授先生，每一個以色列公民，全世界每一個猶太人，都在期待您呢！”愛因斯坦的確被同胞們的好意感動了，但他想得更多的是如何委婉地拒絕大使和以色列政府，又不使他們失望，不讓他們窘迫。不久，愛因斯坦在報上發(fā)表聲明，正式謝絕出任以色列總統(tǒng)。在愛因斯坦看來，“當總統(tǒng)可不是一件容易的事?！蓖瑫r，他還再次引用他自己的話：“方程對我更重要些，因為政治是為當前，而方程卻是一種永恒的東西?！薄鰫垡蛩固乖鯓幼呓袊?？早在1919年，愛因斯坦的相對論就開始介紹到中國，特別是通過1920年英國哲學家羅素來華講學，給中國學術界留下了深刻的印象。愛因斯坦本人的目光也曾一次次地投射到古老而陌生的中國，1922年冬天，他應邀到日本講學，往返途中，兩次經(jīng)過上海，一共停留了三天，親眼看到了處于苦難中的中國，并寄予深切的同情。他在旅行日記中記下“悲慘的圖象”和他的感慨：“在外表上，中國人受人注意的是他們的勤勞，是他們對生活方式和兒童福利的要求的低微。他們要比印度人更樂觀，也更天真。但他們大多數(shù)是負擔沉重的：男男女女為每日五分錢的工資天天在敲石子。他們似乎魯鈍得不理解他們命運的可怕?！薄皭垡蛩固箍吹竭@個在勞動著，在呻吟著，并且是頑強的民族，他的社會同情心再度被喚醒了。他認為，這是地球上最貧困的民族，他們被殘酷地虐待著，他們所受的待遇比牛馬還不如?！保ǖ染幾g《愛因斯坦文集》，商務印書館1979年版，20、21頁）十幾年后（1936年），愛因斯坦在美國普林斯頓大學與前來年進修的周培源第一次個別交談時就說：“中國人民是苦難的人民?！彼耐槭钦鎿吹?、發(fā)自內心的，不是掛在嘴上，而是付諸行動的。1931年“九一八”事變發(fā)生，日本從東北作為突破口侵略中國的狼子野心已昭然若揭，當時的國際社會卻表現(xiàn)出無奈和無能，當年11年17日，愛因斯坦公開譴責日本侵略東三省的行徑，呼吁各國聯(lián)合起來對日本進行經(jīng)濟制裁，可惜回音空蕩。1932年10月，“五四運動的總司令”（毛澤東語）、中國共產(chǎn)黨的創(chuàng)始人（時已被開除出黨）在上海被捕，他和羅素、等具有國際聲望的知識分子聯(lián)名致電蔣介石，要求釋放。1937年3月，主張抗日的沈鈞儒、章乃器、王造時、史良等“七君子”鋃鐺入獄后，他又聯(lián)合杜威、孟祿等著名知識分子通電援救，向國民黨當局施加道義的壓力。1938年6月，為了幫助中國的抗日戰(zhàn)爭，他還和羅斯福總統(tǒng)的長子一同發(fā)起“援助中國委員會”，在美國2000個城鎮(zhèn)開展援華募捐活動。愛因斯坦是真正的世界公民，他的愛是沒有國界的，他對中國的感情沒有任何功利色彩，完全建立在人類的同情心和強烈的人道主義情懷之上。他的思想也對中國日益產(chǎn)生深刻而久遠的影響，“九一八”事變后不久，還在讀初二的少年許良英就是他的熱情崇拜者，希望長大了做一個像他那樣的科學家。1934年，愛因斯坦的文集《我的》在歐洲出版，幾年后（1937年抗戰(zhàn)前夕）就有了中譯本，是留學法國的物理學教授葉蘊理根據(jù)法文譯本轉譯的，由于國難當頭，這本書并沒有引起多少反響，但青年許良英在1938年上大學前有幸買到了一本，并認真精讀了一遍，深受啟發(fā)，開始嚴肅地思考人生的意義、人與國家的關系等問題，愛因斯坦的許多至理名言令他終生難忘，愛因斯坦的形象在他未來的人生道路上始終占有重要的地位。1955年，愛因斯坦去世后，許良英和周培源都曾發(fā)表長篇悼念文章。不幸的是1968年到1976年的8年間，愛因斯坦在中國竟成了“本世紀以來最自然科學領域中最大的資產(chǎn)階級反動學術權威”，“”掀起了一場荒誕的批評愛因斯坦運動，好在多數(shù)科學家不予理睬，實際上進行了抵制。1979年，北京還隆重舉行了愛因斯坦誕辰100周年的紀念大會。狹義相對論的創(chuàng)立早在16歲時，愛因斯坦就從書本上了解到光是以很快速度前進的電磁波，他產(chǎn)生了一個想法，如果一個人以光的速度運動，他將看到一幅什么樣的世界景象呢？他將看不到前進的光，只能看到在空間里振蕩著卻停滯不前的。這種事可能發(fā)生嗎？與此相聯(lián)系，他非常想探討與光波有關的所謂以太的問題。這個名詞源于希臘，用以代表組成天上物體的基本元素。17世紀，笛卡爾首次將它引入科學，作為傳播光的媒質。其后，惠更斯進一步發(fā)展了以太學說，認為荷載光波的媒介物是以太，它應該充滿包括真空在內的全部空間，并能滲透到通常的物質中。與的看法不同，牛頓提出了光的微粒說。認為，發(fā)光體發(fā)射出的是以直線運動的微粒粒子流，粒子流沖擊視網(wǎng)膜就引起視覺。18世紀牛頓的微粒說占了上風，然而到了19世紀，卻是波動說占了絕對優(yōu)勢，以太的學說也因此大大發(fā)展。當時的看法是，波的傳播要依賴于媒質，因為光可以在真空中傳播，傳播光波的媒質是充滿整個空間的以太，也叫光以太。與此同時，電磁學得到了蓬勃發(fā)展，經(jīng)過、等人的努力，形成了成熟的電磁現(xiàn)象的動力學理論——，并從理論與實踐上將光和電磁現(xiàn)象統(tǒng)一起來，認為光就是一定頻率范圍內的電磁波，從而將光的波動理論與電磁理論統(tǒng)一起來。以太不僅是光波的載體，也成了電磁場的載體。直到19世紀末，人們企圖尋找以太，然而從未在實驗中發(fā)現(xiàn)以太。但是，電動力學遇到了一個重大的問題，就是與牛頓力學所遵從的相對性原理不一致。關于相對性原理的思想，早在伽利略和牛頓時期就已經(jīng)有了。電磁學的發(fā)展最初也是納入牛頓力學的框架，但在解釋運動物體的電磁過程時卻遇到了困難。按照麥克斯韋理論，真空中的速度，也就是光的速度是一個恒量，然而按照牛頓力學的速度加法原理，不同慣性系的光速不同，這就出現(xiàn)了一個問題：適用于力學的相對性原理是否適用于電磁學？例如，有兩輛汽車，一輛向你駛近，一輛駛離。你看到前一輛車的燈光向你靠近，后一輛車的燈光遠離。按照麥克斯韋的理論，這兩種光的速度相同，汽車的速度在其中不起作用。但根據(jù)理論，這兩項的測量結果不同。向你駛來的車將發(fā)出的光加速，即前車的光速=光速+車速；而駛離車的光速較慢，因為后車的光速=光速-車速。麥克斯韋與伽利略關于速度的說法明顯相悖。我們如何解決這一分歧呢？19世紀理論物理學達到了巔峰狀態(tài)，但其中也隱含著巨大的危機。海王星的發(fā)現(xiàn)顯示出牛頓力學無比強大的理論威力，電磁學與力學的統(tǒng)一使物理學顯示出一種形式上的完整，并被譽為“一座莊嚴雄偉的建筑體系和動人心弦的美麗的廟堂”。在人們的心目中，古典物理學已經(jīng)達到了近乎完美的程度。德國著名的物理學家年輕時曾向他的老師表示要獻身于理論物理學，老師勸他說：“年輕人，物理學是一門已經(jīng)完成了的科學，不會再有多大的發(fā)展了，將一生獻給這門學科，太可惜了?！睈垡蛩固顾坪蹙褪悄莻€將構建嶄新的物理學大廈的人。在伯爾尼專利局的日子里，愛因斯坦廣泛關注物理學界的前沿動態(tài)，在許多問題上深入思考，并形成了自己獨特的見解。在十年的探索過程中，愛因斯坦認真研究了麥克斯韋電磁理論，特別是經(jīng)過赫茲和發(fā)展和闡述的電動力學。愛因斯坦堅信電磁理論是完全正確的，但是有一個問題使他不安，這就是絕對參照系以太的存在。他閱讀了許多著作發(fā)現(xiàn)，所有人試圖證明以太存在的試驗都是失敗的。經(jīng)過研究愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，除了作為絕對參照系和電磁場的荷載物外，以太在洛倫茲理論中已經(jīng)沒有實際意義。于是他想到：以及絕對參照系是必要的嗎？電磁場一定要有荷載物嗎？愛因斯坦喜歡閱讀著作，并從哲學中吸收思想營養(yǎng)，他相信世界的統(tǒng)一性和邏輯的一致性。相對性原理已經(jīng)在力學中被廣泛證明，但在電動力學中卻無法成立，對于物理學這兩個理論體系在邏輯上的不一致，愛因斯坦提出了懷疑。他認為，相對論原理應該普遍成立，因此電磁理論對于各個慣性系應該具有同樣的形式，但在這里出現(xiàn)了光速的問題。光速是不變的量還是可變的量，成為相對性原理是否普遍成立的首要問題。當時的物理學家一般都相信以太，也就是相信存在著絕對參照系，這是受到牛頓的絕對空間概念的影響。19世紀末，在所著的《發(fā)展中的力學》中，批判了牛頓的，這給愛因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天，愛因斯坦與一個朋友貝索討論這個已探索了十年的問題，貝索按照馬赫主義的觀點闡述了自己的看法，兩人討論了很久。突然，愛因斯坦領悟到了什么，回到家經(jīng)過反復思考，終于想明白了問題。第二天，他又來到貝索家，說：謝謝你，我的問題解決了。原來愛因斯坦想清楚了一件事：時間沒有絕對的定義，時間與光信號的速度有一種不可分割的聯(lián)系。他找到了開鎖的鑰匙，經(jīng)過五個星期的努力工作，愛因斯坦把狹義相對論呈現(xiàn)在人們面前。1905年6月30日，德國《物理學年鑒》接受了愛因斯坦的論文《論動體的電動力學》，在同年9月的該刊上發(fā)表。這篇論文是關于狹義相對論的第一篇文章，它包含了狹義相對論的基本思想和基本內容。狹義相對論所根據(jù)的是兩條原理：和。愛因斯坦解決問題的出發(fā)點，是他堅信相對性原理。伽利略最早闡明過相對性原理的思想，但他沒有對時間和空間給出過明確的定義。牛頓建立力學體系時也講了相對性思想，但又定義了絕對空間、絕對時間和絕對運動，在這個問題上他是矛盾的。而愛因斯坦大大發(fā)展了相對性原理，在他看來，根本不存在絕對靜止的空間，同樣不存在絕對同一的時間，所有時間和空間都是和運動的物體聯(lián)系在一起的。對于任何一個參照系和坐標系，都只有屬于這個和的空間和時間。對于一切慣性系，運用該參照系的空間和時間所表達的物理規(guī)律，它們的形式都是相同的，這就是相對性原理，嚴格地說是狹義的相對性原理。在這篇文章中，愛因斯坦沒有多討論將光速不變作為基本原理的根據(jù)，他提出光速不變是一個大膽的假設，是從電磁理論和相對性原理的要求而提出來的。這篇文章是愛因斯坦多年來思考以太與電動力學問題的結果，他從同時的相對性這一點作為突破口，建立了全新的時間和空間理論，并在新的時空理論基礎上給動體的電動力學以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。什么是同時性的相對性？不同地方的兩個事件我們何以知道它是同時發(fā)生的呢？一般來說，我們會通過信號來確認。為了得知異地事件的同時性我們就得知道信號的傳遞速度，但如何沒出這一速度呢？我們必須測出兩地的空間距離以及信號傳遞所需的時間，空間距離的測量很簡單，麻煩在于測量時間，我們必須假定兩地各有一只已經(jīng)對好了的鐘，從兩個鐘的讀數(shù)可以知道信號傳播的時間。但我們如何知道異地的鐘對好了呢？答案是還需要一種信號。這個信號能否將鐘對好？如果按照先前的思路，它又需要一種新信號，這樣無窮后退，異地的同時性實際上無法確認。不過有一點是明確的，同時性必與一種信號相聯(lián)系，否則我們說這兩件事同時發(fā)生是沒有意義的。光信號可能是用來對時鐘最合適的信號，但光速不是無限大，這樣就產(chǎn)生一個新奇的結論，對于靜止的觀察者同時的兩件事，對于運動的觀察者就不是同時的。我們設想一個高速運行的列車，它的速度接近。列車通過站臺時，甲站在站臺上，有兩道閃電在甲眼前閃過，一道在火車前端，一道在后端，并在火車兩端及平臺的相應部位留下痕跡，通過測量，甲與列車兩端的間距相等，得出的結論是，甲是同時看到兩道閃電的。因此對甲來說，收到的兩個光信號在同一時間間隔內傳播同樣的距離，并同時到達他所在位置，這兩起事件必然在同一時間發(fā)生，它們是同時的。但對于在列車內部正中央的乙，情況則不同，因為乙與高速運行的列車一同運動，因此他會先截取向著他傳播的前端信號，然后收到從后端傳來的光信號。對乙來說，這兩起事件是不同時的。也就是說，同時性不是絕對的，而取決于觀察者的運動狀態(tài)。這一結論否定了牛頓力學中引以為基礎的絕對時間和絕對空間框架。相對論認為，光速在所有中不變，它是物體運動的最大速度。由于相對論效應，運動物體的長度會變短，運動物體的時間膨脹。但由于日常生活中所遇到的問題，運動速度都是很低的（與光速相比），看不出相對論效應。愛因斯坦在時空觀的徹底變革的基礎上建立了相對論力學，指出質量隨著速度的增加而增加，當速度接近光速時，質量趨于無窮大。他并且給出了著名的質能關系式：E=mc2，質能關系式對后來發(fā)展的原子能事業(yè)起到了指導作用。的建立1905年，愛因斯坦發(fā)表了關于狹義相對論的第一篇文章后，并沒有立即引起很大的反響。但是德國物理學的權威人士普朗克注意到了他的文章，認為愛因斯坦的工作可以與哥白尼相媲美，正是由于普朗克的推動，相對論很快成為人們研究和討論的課題，愛因斯坦也受到了學術界的注意。1907年，愛因斯坦聽從友人的建議，提交了那篇著名的論文申請聯(lián)邦工業(yè)大學的編外講師職位，但得到的答復是論文無法理解。雖然在德國物理學界愛因斯坦已經(jīng)很有名氣，但在瑞士，他卻得不到一個大學的教職，許多有名望的人開始為他鳴不平，1908年，愛因斯坦終于得到了編外講師的職位，并在第二年當上了副教授。1912年，愛因斯坦當上了教授，1913年，應普朗克之邀擔任新成立的威廉皇帝物理研究所所長和柏林大學教授。在此期間，愛因斯坦在考慮將已經(jīng)建立的相對論推廣，對于他來說，有兩個問題使他不安。第一個是引力問題，狹義相對論對于力學、熱力學和電動力學的物理規(guī)律是正確的，但是它不能解釋引力問題。牛頓的引力理論是超距的，兩個物體之間的引力作用在瞬間傳遞，即以無窮大的速度傳遞，這與相對論依據(jù)的場的觀點和極限的光速沖突。第二個是非慣性系問題，狹義相對論與以前的物理學規(guī)律一樣，都只適用于。但事實上卻很難找到真正的慣性系。從邏輯上說，一切自然規(guī)律不應該局限于慣性系，必須考慮非慣性系。狹義相對論很難解釋所謂的，該佯謬說的是，有一對孿生兄弟，哥在宇宙飛船上以接近光速的速度做宇宙航行，根據(jù)相對論效應，高速運動的時鐘變慢，等哥哥回來，弟弟已經(jīng)變得很老了，因為地球上已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年。而按照相對性原理，飛船相對于地球高速運動，地球相對于飛船也高速運動，弟弟看哥哥變年輕了，哥哥看弟弟也應該年輕了。這個問題簡直沒法回答。實際上，狹義相對論只處理勻速直線運動，而哥哥要回來必須經(jīng)過一個變速運動過程，這是相對論無法處理的。正在人們忙于理解相對狹義相對論時，愛因斯坦正在接受完成廣義相對論。1907年，愛因斯坦撰寫了關于狹義相對論的長篇文章《關于相對性原理和由此得出的結論》，在這篇文章中愛因斯坦第一次提到了，此后，愛因斯坦關于等效原理的思想又不斷發(fā)展。他以和成正比的自然規(guī)律作為等效原理的根據(jù)，提出在無限小的體積中均勻的引力場完全可以代替加速運動的參照系。愛因斯坦并且提出了封閉箱的說法：在一封閉箱中的觀察者，不管用什么方法也無法確定他究竟是靜止于一個引力場中，還是處在沒有引力場卻在作加速運動的空間中，這是解釋等效原理最常用的說法，而慣性質量與引力質量相等是等效原理一個自然的推論。1915年11月，愛因斯坦先后向普魯士科學院提交了四篇論文，在這四篇論文中，他提出了新的看法，證明了水星近日點的進動，并給出了正確的引力場方程。至此，廣義相對論的基本問題都解決了，廣義相對論誕生了。1916年，愛因斯坦完成了長篇論文《廣義相對論的基礎》，在這篇文章中，愛因斯坦首先將以前適用于慣性系的相對論稱為狹義相對論，將只對于慣性系物理規(guī)律同樣成立的原理稱為狹義相對性原理，并進一步表述了廣義相對性原理：物理學的定律必須對于無論哪種方式運動著的參照系都成立。愛因斯坦的廣義相對論認為，由于有物質的存在，空間和時間會發(fā)生彎曲，而實際上是一個彎曲的時空。愛因斯坦用太陽引力使空間彎曲的理論，很好地解釋了水星近日點進動中一直無法解釋的43秒。廣義相對論的第二大預言是引力紅移，即在強引力場中光譜向紅端移動，20年代，天文學家在天文觀測中證實了這一點。廣義相對論的第三大預言是引力場使光線偏轉，。最靠近地球的大引力場是太陽引力場，愛因斯坦預言，遙遠的星光如果掠過太陽表面將會發(fā)生一點七秒的偏轉。1919年，在英國天文學家的鼓動下，英國派出了兩支遠征隊分赴兩地觀察日全食，經(jīng)過認真的研究得出最后的結論是：星光在太陽附近的確發(fā)生了一點七秒的偏轉。英國皇家學會和皇家天文學會正式宣讀了觀測報告，確認廣義相對論的結論是正確的。會上，著名物理學家、皇家學會會長湯姆孫說：“這是自從牛頓時代以來所取得的關于萬有引力理論的最重大的成果”，“愛因斯坦的相對論是人類思想最偉大的成果之一”。愛因斯坦成了新聞人物，他在1916年寫了一本通俗介紹相對認的書《狹義相對論與廣義相對論淺說》，到1922年已經(jīng)再版了40次，還被譯成了十幾種文字，廣為流傳。相對論的意義狹義相對論和廣義相對論建立以來，已經(jīng)過去了很長時間，它經(jīng)受住了實踐和歷史的考驗，是人們普遍承認的真理。相對論對于現(xiàn)代物理學的發(fā)展和現(xiàn)代人類思相的發(fā)展都有巨大的影響。相對論從邏輯思想上統(tǒng)一了經(jīng)典物理學，使經(jīng)典物理學成為一個完美的科學體系。狹義相對論在狹義相對性原理的基礎上統(tǒng)一了牛頓力學和麥克斯韋電動力學兩個體系，指出它們都服從狹義相對性原理，都是對洛倫茲變換協(xié)變的，牛頓力學只不過是物體在低速運動下很好的近似規(guī)律。廣義相對論又在廣義協(xié)變的基礎上，通過等效原理，建立了局域慣性長與普遍參照系數(shù)之間的關系，得到了所有物理規(guī)律的廣義協(xié)變形式，并建立了廣義協(xié)變的引力理論，而牛頓引力理論只是它的一級近似。這就從根本上解決了以前物理學只限于慣性系數(shù)的問題，從邏輯上得到了合理的安排。相對論嚴格地考察了時間、空間、物質和運動這些物理學的基本概念，給出了科學而系統(tǒng)的時空觀和物質觀，從而使物理學在邏輯上成為完美的科學體系。狹義相對論給出了物體在高速運動下的運動規(guī)律，并提示了質量與能量相當，給出了質能關系式。這兩項成果對低速運動的宏觀物體并不明顯，但在研究微觀粒子時卻顯示了極端的重要性。因為微觀粒子的運動速度一般都比較快，有的接近甚至達到光速，所以粒子的物理學離不開相對論。質能關系式不僅為的建立和發(fā)展創(chuàng)造了必要的條件，而且為原子核物理學的發(fā)展和應用提供了根據(jù)。廣義相對論建立了完善的引力理論，而引力理論主要涉及的是天體。到現(xiàn)在，相對論宇宙學進一步發(fā)展，而引力波物理、致密天體物理和黑洞物理這些屬于相對論天體物理學的分支學科都有一定的進展，吸引了許多科學家進行研究。一位法國物理學家曾經(jīng)這樣評價愛因斯坦：“在我們這一時代的物理學家中，愛因斯坦將位于最前列。他現(xiàn)在是、將來也還是人類宇宙中最有光輝的巨星之一”，“按照我的看法，他也許比牛頓更偉大，因為他對于科學的貢獻，更加深入地進入了人類思想基本要領的結構中?！北疚恼浴栋倌昕茖W發(fā)現(xiàn)》愛因斯坦的貢獻，說的是物質的質量不滅；，說的是物質的。雖然這兩條偉大的定律相繼被人們發(fā)現(xiàn)了，但是人們以為這是兩個風馬牛不相關的定律，各自說明了不同的自然規(guī)律。甚至有人以為，物質不滅定律是一條化學定律，能量守恒定律是一條物理定律，它們分屬于不同的科學范疇。愛因斯坦認為，物質的質量是慣性的量度，能量是運動的量度；能量與質量并不是彼此孤立的，而是互相聯(lián)系的，不可分割的。物體質量的改變，會使能量發(fā)生相應的改變；而物體能量的改變，也會使質量發(fā)生相應的改變。在狹義相對論中，愛因斯坦提出了著名的：E＝mc^2這里的E代表物體的能量，m代表物體的質量，c代表光的速度，即每秒30萬公里。）按照愛因斯坦的理論，如果把1克溫度為0℃的水，加熱到100℃水吸收了100卡的熱量，這時水的質量也相應增加了。按照質能關系公式計算，1克水的質量增加了克。愛因斯坦的理論，最初受到許多人的反對，就連當時一些著名物理學家也對這位年青人的論文表示懷疑。然而，隨著科學的發(fā)展，大量的科學實驗證明愛因斯坦的理論是正確的，愛因斯坦才一躍而成為世界著名的科學家，成為20世紀世界最偉大的科學家之一。愛因斯坦的質能關系公式，正確地解釋了各種原子：就拿4來說，它的原子核是由2個質子和2個中子組成的。照理，氦4的質量就等于2個質子和2個中子質量之和。實際上，這樣的算術并不成立，氦核的質量比2個質子、2個中子質量之和少了原子質量單位[57]！這是為什么呢？因為當2個氘[dao]核（每個氘核都含有1個質子、1個中子）聚合成1個氦4原子核時，釋放出大量的原子能。生成1克氦4原子時，大約放出2700000000000焦耳的原子能。正因為這樣，氦4原子核的質量減少了。這個例子生動地說明：在2個原子核成1個氦4原子核時，似乎質量并不守恒，也就是氦4原子核的質量并不等于2個氘核質量之和。然而，用質能關系公式計算，氦4原子核失去的質量，恰巧等于因反應時釋放出原子能而減少的質量！這樣一來，愛因斯坦就從更新的高度，闡明了物質不滅定律和能量守恒定律的實質，指出了這兩條定律之間的密切關系，使人類對大自然的認識又深化了一步。沒有什么大自然的奧秘，是人類所不能認識的；但是，大自然的奧秘又是無窮無盡的。人類永遠沒有一天完全認識得了大自然，沒有一天可以完全知道它的奧秘。只有永不知足，才能不斷前進。物質不滅定律和能量守恒定律，是自然界的偉大定律。它來自客觀實際，又在客觀實際中久經(jīng)考驗。多少年來，這兩條定律經(jīng)受了千萬次考驗，象經(jīng)得起風吹雨打的寶石一樣，閃耀著奪目的光芒。物質不滅定律和能量守恒定律，已經(jīng)成為現(xiàn)代自然科學的基石，同時，它也從根本上給宗教的唯心主義觀點以致命的打擊，因為物質是不能憑空創(chuàng)造的，也不能憑空消滅，所以誰也不再相信什么上帝創(chuàng)造萬物，上帝創(chuàng)造世界的反科學的謬論了。另外，它還雄辯地說明，世界上永遠不會有“”。想不花費勞動就從大自然中獲取能源，是不可能的。是客觀存在著的。人，雖然不能去“創(chuàng)造”定律，“改造”定律，但是，人可以去發(fā)現(xiàn)定律，掌握定律，利用定律。現(xiàn)在，物質不滅宣告和能量守恒守律已經(jīng)被千百萬人所掌握。人們正在利用物質不滅定律和能量守恒定律，去征服自然，改造自然，揭開大自然的秘密！——以上資料見百度愛因斯坦名言一個物體的質量就是其所含能量的度量單位。原文:Themassofabodyisameasureofitsenergycontent.我用比相對論還多的腦力在量子論上。原文:OnquantumtheoryIuseupmorebraingreasethanonrelativity.物理學家們說我是數(shù)學家，數(shù)學家們又把我歸為物理工作者。我是一個完全孤立的人，雖然所有人都認識我，卻沒有多少人真正了解我。原文:ThephysicistssaythatIamamathematician,andthemathematicianssaythatIamaphysicist.Iamacompletelyisolatedmanandthougheverybodyknowsme,thereareveryfewpeoplewhoreallyknowme.那我只能對親愛的主表示遺憾。相對論是正確的。原文:ThenIwouldhavefeltsorryforthedearLord.Thetheoryiscorrect.-WhenaskedbyastudentwhathewouldhavedoneifSirArthurEddington'sfamous1919gravitationallensingexperiment,whichconfirmedrelativity,hadinsteaddisprovedit.任何一個有智力的笨蛋都可以把事情搞得更大，更復雜，也更激烈。往相反的方向前進則需要天份，以及很大的勇氣。原文:Anyintelligentfoolcanmakethingsbigger,morecomplex,andmoreviolent.Ittakesatouchofgenius—andalotofcourage—tomoveintheoppositedirection.一個人從未犯錯的人是因為他不曾嘗試新鮮事物。原文:Anyonewhohasnevermadeamistakehasnevertriedanythingnew.當我們的知識之圓擴大之時，我們所面臨的未知的圓周也一樣。原文:Asourcircleofknowledgeexpands,sodoesthecircumferenceofdarknesssurroundingit.在面前我們都一樣聰明——也都一樣愚蠢。原文:BeforeGodweareallequallywise—andequallyfoolish.不要擔心你在數(shù)學上遇到的困難；我敢保證我遇到的困難比你還大得多。原文:DonotworryaboutyourdifficultiesinMathematics.Icanassureyouminearestillgreater.就是當一個人把在學校所學全部忘光之后剩下的東西。原文:Educationiswhatremainsafteronehasforgotteneverythinghelearnedinschool.方程式對我更重要，因為只看眼前，而方程式是永恒的。原文:Equationsaremoreimportanttome,becausepoliticsisforthepresent,butanequationissomethingforeternity.萬有引力可無法對墜入愛河的人負責。原文:Gravitationcannotbeheldresponsibleforpeoplefallinginlove.我不知道第三次世界大戰(zhàn)會用哪些武器，但第四次世界大戰(zhàn)中人們肯定用的是木棍和石塊。原文:IdonotknowwithwhatweaponsWorldWarIIIwillbefought,butWorldWarIVwillbefoughtwithsticksandstones.我喜歡旅行，但不喜歡到達目的地。原文:Ilovetotravel,buthatetoarrive.我從不去想。因為它來得已經(jīng)夠快的了。原文:Ineverthinkofthefuture.Itcomessoonenough.我認為只有大膽的臆測，而不是事實的積累，才能引領我們往前邁進。原文:Ithinkthatonlydaringspeculationcanleadusfurtherandnotaccumulationoffacts.如果A代表一個人的成功，那么A等于x加y加z。勤奮工作是x；y是玩耍，而z是把嘴閉上。原文:IfAisasuccessinlife,thenAequalsxplusyplusz.Workisx;yisplay;andziskeepingyourmouthshut.如果我們知道我們在做什么，那么這就不叫科學研究了；不是嗎？原文:Ifweknewwhatweweredoing,itwouldn'tbecalledresearch,wouldit?要打破人的比崩解一個原子還難。原文:Itishardertocrackaprejudicethananatom.人生就像騎單車。想保持平衡就得往前走。原文:Lifeislikeridingabicycle.Tokeepyourbalanceyoumustkeepmoving.只有利他的生活才是值得過的生活。原文:Onlyalifelivedforothersisalifeworthwhile.所謂現(xiàn)實只不過是一個錯覺，雖然這個錯覺非常持久。原文:Realityismerelyanillusion,albeitaverypersistentone.天才和愚蠢之間的區(qū)別就是天才有它的限制。原文:Thedifferencebetweengeniusandstupidityisthatgeniushasitslimits.我們不能用制造問題時的同一水平思維來解決問題。原文:Thesignificantproblemswefacecannotbesolvedatthesamelevelofthinkingwewereatwhenwecreatedthem.創(chuàng)新的秘密在于知道如何把你的智謀藏而不露。原文:Thesecrettocreativityisknowinghowtohideyoursources.不要試圖去做一個的人，要努力成為一個有價值的人。原文:Trynottobecomeamanofsuccess,butrathertrytobecomeamanofvalue.態(tài)度上的弱點會變成性格上的弱點。原文:Weaknessofattitudebecomesweaknessofcharacter.并不是我很聰明，而只是我和問題相處得比較久一點。原文:It'snotthatI'msosmart,it'sjustthatIstaywithproblemslonger.比更重要。因為知識是有限的，而想像力卻包含了整個宇宙，刺激進步，促成進化。原文：Imaginationismoreimportantthanknowledge.Forknowledgeislimited,whereasimaginationembracestheentireworld,stimulatingprogress,givingbirthtoevolution.愛因斯坦生平愛因斯坦（AlbertEinstein，1879-1955），舉世聞名的德裔科學家，現(xiàn)代物理學的開創(chuàng)者和奠基人。1879年3月14日上午11時30分，愛因斯坦（Einstein）出生在德國烏爾姆市班霍夫街135號。父母都是猶太人。父名赫爾曼·愛因斯坦，母親波林·科克。1884年，5歲，愛因斯坦對袖珍羅盤著迷。1885年，愛因斯坦開始學小提琴。1886年，愛因斯坦在慕尼黑公立學校（CouncilSchool）讀書；在家里學習猶太教的教規(guī)。1888年，愛因斯坦入路易波爾德高級中學學習。在學校繼續(xù)受宗教教育，接受受戒儀式。弗里德曼是指導老師。1889年，在醫(yī)科大學生塔爾梅引導下，讀通俗科學讀物和哲學著作。1891年，自學幾何學（Euclideangeometry），感到狂熱的喜愛，同時開始自學。1892年，開始讀（ImmanuelKant）的著作。1895年，自學完（calculous）。1896年，獲阿勞中學畢業(yè)證書。10月，進蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學師范系學習物理。1899年10月19日，愛因斯坦正式申請公民權。1900年8月愛因斯坦畢業(yè)于蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學；12月完成論文《由毛細管現(xiàn)象得到的推論》，次年發(fā)表在《物理學雜志》上。1901年，3月21日取得瑞士國籍。在這一年5－7月完成的理論的論文。1904年，9月由專利局的試用人員轉為正式三級技術員。1905年3月發(fā)展，提出，解決了問題。4月向蘇黎世大學提出論文《分子大小的新測定法》，取得博士學位。5月完成論文《論動體的電動力學》，獨立而完整地提出狹義相對性原理，開創(chuàng)物理學的新紀元。1906年4月晉升為專利局二級技術員。11月完成固體的論文，這是關于固體的量子論的第一篇論文。1908年10月兼任伯爾尼大學編外講師。1909年10月離開伯爾尼專利局，任蘇黎世大學理論物理學副教授。1910年10月完成關于臨界乳光的論文。1912年提出“光化當量”定律。1913年12月7日在柏林接受院士稱號。1914年4月6日，從蘇黎世遷居。1915年11月提出廣義相對論引力方程的完整形式，并且成功地解釋了水星近日點運動。1916年3月完成總結性論文《廣義相對論的基礎》。5月提出宇宙空間有限無界的假說。8月完成《關于輻射的量子理論》，總結量子論的發(fā)展，提出受激輻射理論。1919年愛因斯坦的理論被視為“人類思想史中最偉大的成就之一”。12月，接受德國唯一的名譽學位：羅斯托克大學的醫(yī)學博士學位。為了給的的創(chuàng)建籌集資金，同魏茨曼一起首次訪問美國。1922年1月完成關于的第一篇論文。7月受到被謀殺的威脅，暫離柏林。10月8日，愛因斯坦和艾爾莎在馬賽乘輪船赴日本。沿途訪問、、香港和上海。11月9日，在去日本途中，愛因斯坦被授予1921年“”。11月17日－12月29日，訪問日本。1923年7月，到接受1921年度諾貝爾獎金。12月，第一次推測量子效應可能來自過度約束的廣義相對論場方程。1924年發(fā)現(xiàn)了“波色－愛因斯坦凝聚”。1926年被選為蘇聯(lián)科學院院士。1928年-是年1月，被選為“德國人權同盟”（前身為德國“新祖國同盟”）理事。1929年3月，50歲生日，躲到郊外以避免生日慶祝會。6月28日獲“”。1930年是年12月11日～1931年3月4日，愛因斯坦第二次到美國訪問，在加利福尼亞州理工學院講學。1932年7月，同通信，討論戰(zhàn)爭的心理問題；號召德國人民起來保衛(wèi)魏瑪共和國，全力反對法西斯。1933年1月30日，納粹上臺。3月10日，在帕莎第納發(fā)表不回德國的聲明，次日啟程回歐洲。3月20日，納粹搜查他的房屋，他發(fā)表抗議。后他在德國的財產(chǎn)被沒收，著作被焚。1935年5月，在百慕大正式申請永遠在美國居住。是年，為使諾貝爾獎金（和平獎）贈予被關在納粹集中營中的奧西茨基，而四處奔走。1937年3月聲援中國“”。1938年9月，給五千年后的子孫寫信，對資本主義社會現(xiàn)狀表示不滿。1939年8月2日，上書總統(tǒng)，建議美國抓緊研究，防止德國搶先掌握原子彈。1940年5月22日致電羅斯福，反對美國的中立政策。10月1日取得美國國籍。1943年5月，作為科學顧問參與美國海軍部工作。1944年為支持反法西斯戰(zhàn)爭，以600萬美元拍賣1905年狹義相對論論文手稿。1947年繼續(xù)發(fā)表大量關于世界政府的言論。1949年1月，寫《對批評的回答》，對哥本哈根學派在文集《阿爾伯特·愛因斯坦：哲學家—科學家》中的批判進行反批判。1950年2月13日發(fā)表電視演講，反對美國制造氫彈。3月18日，在遺囑上簽字蓋章。1951年連續(xù)發(fā)表文章和信件，指出美國的擴軍備戰(zhàn)政策是世界和平的嚴重障礙。1952年11月第1任總統(tǒng)死后，以色列政府請他擔任第2任總統(tǒng)，被拒絕。1954年3月被美國參議員麥卡錫公開斥責為“美國的敵人”。1955年4月18日1時25分在醫(yī)院逝世。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。他認為這是相對論發(fā)展的第三個階段，即統(tǒng)一場論。1925年以后，愛因斯坦全力以赴去探索統(tǒng)一場論。開頭幾年他非常樂觀，以為勝利在望；后來發(fā)現(xiàn)困難重重，他認為現(xiàn)有的數(shù)學工具不夠用；1928年以后轉入純數(shù)學的探索。他嘗試著用各種方法，但都沒有取得具有真正物理意義的結果。1925年－1955年這30年中，除了關于量子力學的問題、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出運動方程，進一步揭示了空間——時間、物質、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創(chuàng)造活動中所取得的最后一個重大成果。在統(tǒng)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。由于他遠離了當時物理學研究的主流，獨自去進攻當時沒有條件解決的難題，因此，同20年代的處境相反，他晚年在物理學界非常孤立?？墒撬廊粺o所畏懼，毫不動搖地走他自己所認定的道路，直到臨終前一天，他還在病床上準備繼續(xù)他的統(tǒng)一場理論的數(shù)學計算。全人類命運的關注者愛因斯坦熱愛科學，也熱愛人類。他沒有因為埋頭于科學研究而把自己置于社會之外，一直關心著人類的文明和進步，并為之頑強、勇敢地戰(zhàn)斗。他說過：“人只有獻身于社會，才能找出那實際上是短暫而又有風險的生命的意義”，他自己正是這樣去做的。1914年4月，愛因斯坦接受德國科學界的邀請，遷居到柏林，8月即爆發(fā)了第一次世界大戰(zhàn)。他雖身居戰(zhàn)爭的發(fā)源地，生活在戰(zhàn)爭鼓吹者的包圍之中，卻堅決地表明了自己的反戰(zhàn)態(tài)度。9月，愛因斯坦參與發(fā)起反戰(zhàn)團體“新祖國同盟”，在這個組織被宣布為非法、成員大批遭受逮捕和迫害而轉入地下的情況下，愛因斯坦仍堅決參加這個組織的秘密活動。10月，德國的科學界和文化界在軍國主義分子的操縱和煽動下，發(fā)表了“文明世界的宣言”，為德國發(fā)動的侵略戰(zhàn)爭辯護，鼓吹德國高于一切，全世界都應該接受“真正德國精神”。在“宣言”上簽名的有九十三人，都是當時德國有聲望的科學家、藝術家和牧師等。就連能斯脫、倫琴、奧斯特瓦爾德、普朗克等都在上面簽了字。當征求愛因斯坦簽名時，他斷然拒絕了，而同時他卻毅然在反戰(zhàn)的《告歐洲人書》上簽上自己的名字。這一舉動震驚了全世界。1917年，領導的蘇聯(lián)社會主義革命勝利后，愛因斯坦熱情地支持這個偉大的革命，贊揚這是一次對全世界將有決定性意義的、偉大的社會實驗，表示：“我尊敬列寧，因為他是一位有完全自我犧牲精神，全心全意為實現(xiàn)社會正義而獻身的人。我并不認為他的方法是切合實際的，但有一點可以肯定：象他這種類型的人，是人類良心的維護者和再造者。”1918年11月，德國工人和士兵在俄國十月革命勝利的影響和鼓舞下，發(fā)動起義，推翻了德皇威廉二世下臺第三天，愛因斯坦即給他的母親連續(xù)寫了兩張明信片，歡呼“偉大的事變發(fā)生了……親身經(jīng)歷了這個事變是多么榮幸！”在二十年代到三十年代初期，愛因斯坦基本上是一個絕對的和平主義者。但是，侵略和掠奪戰(zhàn)爭不斷發(fā)生的現(xiàn)實，打破了他那美好的夢想。特別是1933年希特勒上臺后，德國日益法西斯化，使愛因斯坦意識到新的野蠻戰(zhàn)爭不可避免，促使他改變了自己的觀點。他明確表示：“當法律和人類尊嚴必需保衛(wèi)時，我們一定要戰(zhàn)斗。自從法西斯的危險到來后，現(xiàn)在我不再相信絕對的被動的和平主義是有效的了。只要法西斯主義統(tǒng)治歐洲，那就不會有和