盧杲 發表於 2005-8-11 17:03:00
美國，兩位科學家完成了光的實驗，結果與物理學理論相悖。在巴黎，似乎有無盡能量的礦物令科學家們困惑不已。與此同時，天文學家和地質學家因為太陽能不能永遠發光而爭論不休。這些正是100年前困擾科學家們的問題。也正是在100年前，這些問題的答案以壹系列論文的形式出現在德國學術刊物《物理學年報》上。這些論文以不到70頁的篇幅解答了這些謎題，也因此顛覆了人類幾個世紀以來關於自然的公認理論。而它們的作者只是壹位名不見經傳的年輕人————年僅26歲的愛因斯坦。
1879年，愛因斯坦出生在德國烏爾姆壹個中產階級家庭，小時候就表現出了與17世紀的天才牛頓相同的壹些特點：他沈默寡言，性格內向，脾氣壞得嚇人。但5歲時，愛因斯坦就對自然產生了異乎尋常的興趣。父親給了他壹個指南針，指針在磁力的無形作用下轉動的情景讓他驚訝。像牛頓看到掉落的蘋果壹樣，愛因斯坦產生了壹種奇怪的感覺，認為自己看到的現象是具有深遠意義的。
漸漸長大的愛因斯坦也像牛頓壹樣開始懷疑權威。因為對學校生活感到厭倦，加上不尊重老師，他在16歲時退了學，老師給愛因斯坦下的結論是他將壹事無成。他們不知道，當時他已經完成了第壹篇科學論文(內容是建議用實驗來研究電磁現象)。
然而在外人看來，愛因斯坦註定壹事無成。在蘇黎世聯邦工業學院學習時，老師們認為他懶散而傲慢，最後以全班倒數第二名的成績畢業。由於無法進學術機構，愛因斯坦以當私人教員為生，兩年後才在伯爾尼專利局找到壹份臨時工作。
在那裏，愛因斯坦被正規教育扼殺的科學激情終於重新迸發出來。他與壹些誌趣相投的朋友開始思考科學家們面臨的科學難題和謎題。
當時，最令人困惑的是1900年德國物理學家普朗克的假設：光和熱的能量來自於“量子”。普朗克本人也不喜歡這種假說，但它似乎是解釋物體在受熱時輻射能量的唯壹辦法。愛因斯坦決定探究其中的聯系，這成了他1905年第壹篇重要論文的基礎。愛因斯坦證明，量子理論同樣適用於其他現象。他更利用該理論解釋了“光電效應”，即某些金屬在適當頻率的光作用下會釋放電子。
愛因斯坦的論文給了量子理論很大的支持———普朗克也開始註意這位當時默默無聞的年輕人。幾周後，愛因斯坦在物質的布朗運動方面取得了另壹個重大突破。愛因斯坦證明，布朗運動表明了原子的存在。當時，許多著名的科學家認為原子是想象出來的，目的只是使計算更加簡便。愛因斯坦認為，布朗運動是原本肉眼看不見的大量原子碰撞的結果，通過測量能得知其大小。
實驗很快證明了愛因斯坦的觀點，這奠定了現代物理學的另壹個支柱：物質的原子特性。然而與愛因斯坦1905年6月和9月發表的兩篇論文相比，就連這壹突破也顯得黯然失色了。後兩篇論文提出了關於時間和空間的全新概念，具有改變歷史進程的深遠意義。
令人難以置信的成就
當時，人們普遍認為時間和空間是固定的、永恒不變的，但已有的壹些證據對此提出質疑。理論物理學家們註意到，在磁體相對於電導體運動或電導體相對於磁體運動時，電磁定律會產生不同的結果，而按常識來說結果應該是壹樣的。1887 年，美國物理學家艾伯特·米切爾森和愛德華·莫利發現了更異常的現象：不管試圖測量光速的人的速度如何，測量到的光速是恒定的。這顯然與當時盛行的觀點相悖。
愛因斯坦在論文中以引人註目的自信指出了這些異常現象，並提出兩個基本觀點：壹是物理學原理適用於任何物體，不管其如何運動；二是在真空中光速不受觀察者速度的影響。接著，他利用簡單的數學運算證明，在這兩個原則下，光速是極限速度，接近光速的物體會變小變平。愛因斯坦認為，甚至時間也會受影響，移動的鐘走得比靜止的鐘慢。
對於“相對論”的壹個結果，就連愛因斯坦也覺得令人費解，這個結果是在他把相對論與能量守恒定律結合起來時出現的。其結果意味著任何物質(M)都是不可思議的能量(E)來源，他後來總結的等式是E＝Mc2，其中c代表光速。
面對學術界以外壹個無名小卒的這麽多驚人的論斷，科學界在壹段時間以後才作出回應。先是普朗克等理論家、後是從事科學實驗的人都開始認真對待他的預測，當預測壹個個得到證實以後，愛因斯坦聲名鵲起。到1909年，他終於辭去專利局的工作，成為蘇黎世大學的副教授。第二年，他獲得了諾貝爾物理學獎的提名————但直到1922年，也就是獲得10次提名以後，這頂桂冠才戴在他頭上。
這次獲獎名義上是獎勵愛因斯坦在光電定律方面的貢獻，但他的其他創造性理論同樣堪當此譽。E＝Mc2解釋了“神奇”礦物的神秘能量來源：它們的原子經過放射性衰變，壹小部分物質轉化成大量能量。這個等式還解釋了為什麽恒星可以通過把很少的氫燃料團轉化成巨大的光和熱，從而永恒地發光。
E＝Mc2等式在核電站中得到應用，為全世界提供了16%的電力，而核武器迄今仍對國際形勢具有重大影響。從GPS導航系統到防盜報警器，從醫用掃描器到太陽能計算器，愛因斯坦的理論同樣是當今許多技術的基礎