解析:
少年時代
20世紀最偉大的物理學家阿爾伯特·愛因斯坦(Albert.Einstein)1879年3月14日出生在德國西南的烏耳姆城,壹年後隨全家遷居慕尼黑。愛因斯坦的父母都是猶太人,父親赫爾曼·愛因斯坦和叔叔雅各布·愛因斯坦合開了壹個為電站和照明系統生產電機、弧光燈和電工儀表的電器工廠。母親玻琳是受過中等教育的家庭婦女,非常喜歡音樂,在愛因斯坦六歲時就教他拉小提琴。
愛因斯坦小時候並不活潑,三歲多還不會講話,父母很擔心他是啞巴,曾帶他去給醫生檢查。還好小愛因斯坦不是啞巴,可是直到九歲時講話還不很通暢,所講的每壹句話都必須經過吃力但認真的思考。
在四、五歲時,愛因斯坦有壹次臥病在床,父親送給他壹個羅盤。當他發現指南針總是指著固定的方向時,感到非常驚奇,覺得壹定有什麽東西深深地隱藏在這現象後面。他壹連幾天很高興的玩這羅盤,還糾纏著父親和雅各布叔叔問了壹連串問題。盡管他連“磁”這個詞都說不好,但他卻頑固地想要知道指南針為什麽能指南。這種深刻和持久的印象,愛因斯坦直到六十七歲時還能鮮明的回憶出來。
愛因斯坦在念小學和中學時,功課屬平常。由於他舉止緩慢,不愛同人交往,老師和同學都不喜歡他。教他希臘文和拉丁文的老師對他更是厭惡,曾經公開罵他:“愛因斯坦,妳長大後肯定不會成器。”而且因為怕他在課堂上會影響其他學生,竟想把他趕出校門。
愛因斯坦的叔叔雅各布在電器工廠裏專門負責技術方面的事務,愛因斯坦的父親則負責商業的往來。雅各布是壹個工程師,自己就非常喜愛數學,當小愛因斯坦來找他問問題時,他總是用很淺顯通俗的語言把數學知識介紹給他。在叔父的影響下,愛因斯坦較早的受到了科學和哲學的啟蒙。
父親的生意做得並不好,但卻是壹個樂觀和心地善良的人,家裏每星期都有壹個晚上要邀請來慕尼黑念書的窮學生吃飯,這樣等於是救濟他們。其中有壹對來自立陶宛的猶太兄弟麥克斯和伯納德,他們都是學醫科的,喜歡閱讀書籍、興趣廣泛。他們被邀請來愛因斯坦家裏吃飯,並和羞答答、長著黑頭發和棕色眼睛的小愛因斯坦交成了好朋友。
麥克斯可以說是愛因斯坦的“啟蒙老師”,他借了壹些通俗的自然科學普及讀物給他看。麥克斯在愛因斯坦十二歲時,給了他壹本施皮爾克的平面幾何教科書。愛因斯坦晚年回憶這本神聖的小書時說:“這本書裏有許多斷言,比如,三角形的三個高交於壹點,它們本身雖然並不是顯而易見的,但是可以很可靠地加以證明,以致任何懷疑似乎都不可能。這種明晰性和可靠性給我留下了壹種難以形容的印象。”
愛因斯坦還幸運地從壹部卓越的通俗讀物中知道了自然科學領域裏的主要成果和方法,科普讀物不但增進了愛因斯坦的知識,而且撥動了年輕人好奇的心弦,引起他對問題的深思。
愛因斯坦十六歲時報考瑞士蘇黎世的聯邦工業大學工程系,可是入學考試卻告失敗。他接受了聯邦工業大學校長以及該校著名的物理學家韋伯教授的建議,在瑞士阿勞市的州立中學念完中學課程,以取得中學學歷。
1896年10月,愛因斯坦跨進了蘇黎世工業大學的校門,在師範系學習數學和物理學。他對學校的註入式教育十分反感,認為它使人沒有時間、也沒有興趣去思考其他問題。幸運的是,窒息真正科學動力的強制教育,在蘇黎世的聯邦工業大學要比其他大學少得多。愛因斯坦充分的利用學校中的自由空氣,把精力集中在自己所熱愛的學科上。在學校中,他廣泛的閱讀了赫爾姆霍茲、赫茲等物理學大師的著作,他最著迷的是麥克斯韋的電磁理論。他有自學本領、分析問題的習慣和獨立思考的能力。
早期工作
1900年,愛因斯坦從蘇黎世工業大學畢業。由於他對某些功課不熱心,以及對老師態度冷漠,被拒絕留校。他找不到工作,靠做家庭教師和代課教師過活。在失業壹年半以後,關心並了解他才能的同學馬塞爾·格羅斯曼向他伸出了援助的手。格羅斯曼設法說服自己的父親把愛因斯坦介紹到瑞士專利局去作壹個技術員。
愛因斯坦終身感謝格羅斯曼對他的幫助。在悼念格羅斯曼的信中,他談到這件事時說,當他大學畢業時,“突然被壹切人拋棄,壹籌莫展的面對人生。他幫助了我,通過他和他的父親,我後來才到了哈勒(時任瑞士專利局局長)那裏,進了專利局。這有點象救命之恩,沒有他我大概不致於餓死,但精神會頹唐起來。”
1902年2月21日,愛因斯坦取得了瑞士國籍,並遷居伯爾尼,等待專利局的招聘。1902年6月23日,愛因斯坦正式受聘於專利局,任三級技術員,工作職責是審核申請專利權的各種技術發明創造。1903年,他與大學同學米列娃.瑪麗克結婚。
1900~1904年,愛因斯坦每年都寫出壹篇論文,發表於德國《物理學雜誌》。頭兩篇是關於液體表面和電解的熱力學,企圖給化學以力學的基礎,以後發現此路不通,轉而研究熱力學的力學基礎。1901年提出統計力學的壹些基本理論,1902~1904年間的三篇論文都屬於這壹領域。
1904年的論文認真探討了統計力學所預測的漲落現象,發現能量漲落取決於玻爾茲曼常數。它不僅把這壹結果用於力學體系和熱現象,而且大膽地用於輻射現象,得出輻射能漲落的公式,從而導出維恩位移定律。漲落現象的研究,使他於1905年在輻射理論和分子運動論兩方面同時做出重大突破。
1905年的奇跡
1905年,愛因斯坦在科學史上創造了壹個史無前例奇跡。這壹年他寫了六篇論文,在三月到九月這半年中,利用在專利局每天八小時工作以外的業余時間,在三個領域做出了四個有劃時代意義的貢獻,他發表了關於光量子說、分子大小測定法、布朗運動理論和狹義相對論這四篇重要論文。
1905年3月,愛因斯坦將自己認為正確無誤的論文送給了德國《物理年報》編輯部。他靦腆的對編輯說:“如果您能在妳們的年報中找到篇幅為我刊出這篇論文,我將感到很愉快。”這篇“被不好意思”送出的論文名叫《關於光的產生和轉化的壹個推測性觀點》。
這篇論文把普朗克1900年提出的量子概念推廣到光在空間中的傳播情況,提出光量子假說。認為:對於時間平均值,光表現為波動;而對於瞬時值,光則表現為粒子性。這是歷史上第壹次揭示了微觀客體的波動性和粒子性的統壹,即波粒二象性。
在這文章的結尾,他用光量子概念輕而易舉的解釋了經典物理學無法解釋的光電效應,推導出光電子的最大能量同入射光的頻率之間的關系。這壹關系10年後才由密立根給予實驗證實。1921年,愛因斯坦因為“光電效應定律的發現”這壹成就而獲得了諾貝爾物理學獎。
這才僅僅是開始,阿爾伯特·愛因斯坦在光、熱、電物理學的三個領域中齊頭並進,壹發不可收拾。1905年4月,愛因斯坦完成了《分子大小的新測定法》,5月完成了《熱的分子運動論所要求的靜液體中懸浮粒子的運動》。這是兩篇關於布朗運動的研究的論文。愛因斯坦當時的目的是要通過觀測由分子運動的漲落現象所產生的懸浮粒子的無規則運動,來測定分子的實際大小,以解決半個多世紀來科學界和哲學界爭論不休的原子是否存在的問題。
三年後,法國物理學家佩蘭以精密的實驗證實了愛因斯坦的理論預測。從而無可非議的證明了原子和分子的客觀存在,這使最堅決反對原子論的德國化學家、唯能論的創始人奧斯特瓦爾德於1908年主動宣布:“原子假說已經成為壹種基礎鞏固的科學理論”。
1905年6月,愛因斯坦完成了開創物理學新紀元的長論文《論運體的電動力學》,完整的提出了狹義相對論。這是愛因斯坦10年醞釀和探索的結果,它在很大程度上解決了19世紀末出現的古典物理學的危機,改變了牛頓力學的時空觀念,揭露了物質和能量的相當性,創立了壹個全新的物理學世界,是近代物理學領域最偉大的革命。
狹義相對論不但可以解釋經典物理學所能解釋的全部現象,還可以解釋壹些經典物理學所不能解釋的物理現象,並且預言了不少新的效應。狹義相對論最重要的結論是質量守恒原理失去了獨立性,他和能量守恒定律融合在壹起,質量和能量是可以相互轉化的。其他還有比較常講到的鐘慢尺縮、光速不變、光子的靜止質量是零等等。而古典力學就成為了相對論力學在低速運動時的壹種極限情況。這樣,力學和電磁學也就在運動學的基礎上統壹起來。
1905年9月,愛因斯坦寫了壹篇短文《物體的慣性同它所含的能量有關嗎?》,作為相對論的壹個推論。質能相當性是原子核物理學和粒子物理學的理論基礎,也為20世紀40年代實現的核能的釋放和利用開辟了道路。
在這短短的半年時間,愛因斯坦在科學上的突破性成就,可以說是“石破天驚,前無古人”。即使他就此放棄物理學研究,即使他只完成了上述三方面成就的任何壹方面,愛因斯坦都會在物理學發展史上留下極其重要的壹筆。愛因斯坦撥散了籠罩在“物理學晴空上的烏雲”,迎來了物理學更加光輝燦爛的新紀元。
19世紀,隨著物理學界壹系列偉大發現相繼產生,許多科學家宣稱物理學的大廈已基本建成,留給後人的只是補充與完善。然而,20世紀初,壹位年輕的物理學家幾乎僅靠單槍匹馬之力便讓這座經典物理學大廈轟然倒塌。他就是偉大的理論物理學家,相對論的創始人阿爾伯特·愛因斯坦。
愛因斯坦1879年3月14日出生在德國巴登-符騰堡州烏爾姆市壹個猶太人家庭。次年,全家遷往慕尼黑。愛因斯坦幼年並未表現出過人的才華。他先在慕尼黑讀高中,未畢業就退學,後轉入瑞士阿勞市的州立中學。1896年,愛因斯坦進入瑞士蘇黎世聯邦工業學院學習數學和物理學,畢業後成為壹名老師。愛因斯坦喜愛教書育人,但成為壹名物理學家卻是他無法放棄的夢想。
1902年,愛因斯坦在瑞士首都伯爾尼當上了壹名專利局的審查員。專利局工作的輕松讓愛因斯坦得以繼續致力於科學研究。1905年,年僅26歲的愛因斯坦發表了三篇論文,在物理學三個不同領域取得了歷史性成就,特別是狹義相對論的提出,使人類對於空間、時間和物質運動的認識發生了革命性變化,標誌著物理學新紀元的到來。
1914年,愛因斯坦返回德國,進入普魯士科學研究所從事科學研究,兼任柏林大學教授。1915年,愛因斯坦發表廣義相對論。這是繼狹義相對論之後,近代科學的又壹個重大成就。1919年,英國天文學家愛丁頓的日全食觀測結果證實了愛因斯坦所作的光線經過太陽引力場會彎曲的預言。愛因斯坦由此聲名鵲起,相對論成為人們家喻戶曉的名詞。
1921年,愛因斯坦因在光電效應方面的研究而被授予諾貝爾物理學獎。1933年由於納粹德國反猶太主義狂潮,愛因斯坦被迫移居美國,1940年獲得美國國籍。1955年4月18日,愛因斯坦在美國普林斯頓辭世。
愛因斯坦除在光電效應、相對論等方面作出舉世皆知的傑出貢獻外,他關於布朗運動的研究成果,由於對大量無序因子的規律性把握,成為當今最熱門的金融數學的基礎;他提出的激光受激輻射的概念,在幾十年後的今天得到了廣泛的應用;他與玻爾進行的論戰中提出的EPR佯謬,至今仍是理論物理學和科學哲學界不斷探討的話題……
愛因斯坦不僅是壹位偉大的科學家,還是壹位和平主義者。他目睹了兩次世界大戰中對人類文明的摧殘,認為和平是人類的首要問題。1955年4月,彌留之際的愛因斯坦簽署了《羅素—愛因斯坦宣言》,呼籲人們團結起來,防止新的世界大戰爆發。
科學天才的浪漫情史 兩次婚姻
愛因斯坦是頂著父母的強大壓力,開始了他的第壹次婚姻。據悉,愛因斯坦在瑞士蘇黎世理工學院讀書時,和塞爾維亞女友米列娃相愛。米列娃是壹名數學家。1901年7月,當他得知未婚妻米列娃懷孕後,曾允諾放棄壹切科學和專業抱負,對米列娃負起責任。為了結婚,他甚至可以接受最低的職位。但是,高傲的愛因斯坦在尋找職業時困難重重,這對懷著孩子的米列娃打擊很大,他們之間的性格沖突在婚後越來越嚴重。
在經歷了壹段時間的折磨之後,他們於1919年離婚。到了20年代末期,他們取得了壹定程度的和解,兩人之間的往來書信多達好幾百封。據說愛因斯坦提出的相對論,很大壹部分有米列娃的功勞,她幫愛因斯坦做過大量的數學計算。自從和米列娃分居後,愛因斯坦與第二任妻子、表姐艾爾薩住在壹起,與其說他愛艾爾薩,不如說他更需要她在生活上對自己的照顧。
多個情人
除了和自己的私人秘書關系曖昧之外,喜愛音樂和海上扯帆,又關心世界大事的愛因斯坦,還有壹大堆誌同道合的紅顏知己!即使在為人父時,他的緋聞也是不絕於耳!
愛因斯坦對女性很有吸引力。他的第壹個女朋友是他老師的女兒,在被愛因斯坦拋棄後精神崩潰。還有20世紀初期,在布拉格認識的喬安娜。她和丈夫1939年移民美國,和愛因斯坦交情日篤。喬安娜甚至為愛因斯坦理發,兩人每周都通電話。另外還有壹個俄羅斯移民瑪嘉麗妲,據說她還是個間諜!
兩名私生女
愛因斯坦和第壹任妻子、塞爾維亞數學家米列娃結婚前於1902年1月生有女兒麗澤,她生下來就患有“道恩綜合癥”,十分遲鈍。由於當時年輕的愛因斯坦壹心追求事業,根本無力撫養女兒,因此他對米列娃母女幾乎不聞不問。後來,有說麗澤被交給了陌生的父母收養,從此和親生父母徹底失去了聯系;另壹說米列娃將女兒送到了自己位於塞爾維亞伏伊伏丁那的家中,讓自己的父母代為照料,但麗澤兩歲時就被猩紅熱奪去了性命。根據美國作家紮克海姆的說法,麗澤死於1903年9月5日,當天伏伊伏丁那正好發生日全食,而正是這次日食在幾年後為愛因斯坦的狹義相對論關於時空的解釋提供了第壹條證據。
而除了麗澤外,愛因斯坦還有另壹名私生女叫做伊夫琳,是愛因斯坦到美國後和壹名紐約 *** 所生。當這個小女孩出生後,愛因斯坦對她同樣不管不問,最後愛因斯坦已經成年的兒子漢斯實在看不下去,自己收養了這名私生女。據悉,漢斯將她撫養長大,但從來沒有告訴過她生身父母的身份。愛因斯坦對窮人、弱者和被壓迫的人具有相當大的同情,然而對於他最親近的人,尤其是他的兒女,卻表現出了無法理解的冷漠!
三大理論改變人類生活
小李從他裝有GPS衛星定位導航系統的愛車跳下,手裏拿著數碼相機的CF卡,走到壹間快速沖印店,電動門唰地壹聲打開,店裏正播放著諾拉·瓊斯最新的CD———如果沒有愛因斯坦,這些高科技產品不知何時才會出現在現實生活中。愛因斯坦的貢獻究竟有多偉大,壹般人很難想象。
人們可能只知道他的相對論E=MC2應用在了原子彈身上。其實,不管是交通工具、登山航海,甚至是用來定位的GPS系統,只要誤差在15米內,統統都是應用了相對論的修正。這是因為定位衛星與地球的運動產生時間差,如果不修正,GPS的信號誤差就會高達30米以上。
1905年,愛因斯坦發表狹義相對論、布朗運動和量子論三大理論,震撼了科學界,被稱為“奇跡的壹年”,這三大理論更改變了後來人類的生活。
相對論是愛因斯坦最偉大的研究,對20世紀和21世紀的人類影響深遠。而他提出的E=MC2,是相對論最重要的計算公式,這個公式提出了在物質變換和產生能量時,“速度”扮演的關鍵角色;後來E=MC2更被人類應用,發明了毀滅能力超強的原子彈。
今晚7點40分“物理照耀世界”光束抵京
北京時間4月19日晚7點40分,為紀念愛因斯坦逝世50周年,壹束從美國普林斯頓大學啟程周遊世界的特殊光信號,將途經上海抵達北京。
據介紹,2005年4月18日,是愛因斯坦逝世50周年紀念日。作為“國際物理年”重要的全球性紀念活動之壹,“物理照耀世界”光束傳播活動於這壹天舉行。美國新澤西州當地時間20點30分,壹束光信號將從愛因斯坦工作過的普林斯頓大學發出,通過大洋光纜在24小時內周遊地球,最後返回美國。
北京時間4月19日晚7點至9點30分,被定為“中國時間”。中國科協、中國物理學會作為中國區活動的主辦單位,為保證光束傳遞活動順利進行,特在北京設立指揮中心,從上海接收國際光信號後分兩條線路,途經全國31個省33座城市,最後同時匯聚北京,再分別傳到俄羅斯和印度。
據悉,國內各省(市)間傳遞活動,將采用E—mail方式進行。以上海為起點,沿“多邊形”線路推進。各省市活動組織單位在規定時間內接收電子信號,並根據路線圖向下壹個省(市)傳遞信號,活動指揮中心將在中國物理教育網上公布傳遞過程。
為迎接國際光信號的到來,今晚7點,北京市科協和北京物理學會將在居庸關長城、昌平區前鋒學校、北京四中舉行國際信號傳遞儀式和紀念活動。2005年,中國將和世界壹起掀起物理學的科普大潮。
4月18日是“人類歷史上最有創造性才智的人”———愛因斯坦逝世50周年紀念日。據悉,為紀念100年前(1905年)愛因斯坦先後發表奠定相對論、量子論等物理學領域基礎的5篇論文,2004年6月,聯合國第58次大會通過了將2005年定為“世界物理年”的決議。全球各國紛紛以“點燈”的方式來紀念這位人類歷史上的科學天才。
德國:把他視為“民族英雄”
在兩次世界大戰中落敗後,德國壹直深受缺乏國家級英雄人物這個問題的困擾。雖然愛因斯坦是猶太人,並且曾為躲避納粹的迫害而逃離了他的出生地德國,但德國 *** 現在還是想把這位20世紀最偉大的科學家視為是“德國民族英雄”。為了讓德國民眾了解這位“英雄”,德國 *** 將在5月開放愛因斯坦在波茨坦的卡普斯曾住過的壹間湖邊宅院。屆時,遊客可以自由參觀愛因斯坦曾經生活、思考和劃船的地方。另外,愛因斯坦語錄已在德國出版發行,並且還上了德國暢銷書榜,在德國 *** 官員中大受歡迎。
英國:另類紀念很“瘋狂”
在英國,倫敦科學館從今年1月就拉開了“愛因斯坦年”的紀念活動,與其他國家相比,英國的紀念活動稍顯另類。活動中主要展現愛因斯坦“瘋狂”的壹面,因此腳踏車特技表演、饒舌音樂和現代舞都被打上了愛因斯坦的名號。首先登場的越野自行車特技騎士表演被命名為“愛因斯坦空翻”,是物理學家首次設計的腳踏車特技表演。饒舌歌手的情歌《愛因斯坦(時間不夠)》成了“愛因斯坦年”活動的主題曲。此外,更多紀念愛因斯坦的活動正在如火如荼地準備中。5月24日,蘭伯特舞蹈團將在倫敦舉行壹場名為“衡速”的芭蕾舞表演,其闡述的主題是“相對論”。
以色列:小提琴追憶偉人
在以色列, *** 還特別選擇壹年壹度的“國家科學日”來紀念這位偉大的猶太人。對於以色列人來說,愛因斯坦是猶太民族永遠的偶像。同時,愛因斯坦演奏小提琴的才能也許對其偉大科學思維的產生具有壹定影響。因此,以色列人選擇“邀請小提琴家演奏”的獨特方式來紀念愛因斯坦。此外,以色列駐中國大使館也於18日和19日舉行大型的紀念活動,邀請媒體和其他機構參加。
聯合國:全球“點燈”紀念
在世界各國陸續展開慶祝活動的同時,聯合國也沒有例外。聯合國特地將今年定為“世界物理年”,這是聯合國首次為壹個學科確定的全球規模的紀念活動。此外,4月19日,全球各地將以各種不同的“點燈”形式來紀念這位偉大的科學家。“點燈”活動的具體安排是:從愛因斯坦的故居、美國新澤西州普林斯頓城啟動,然後由美國東部到西部,往亞洲推進。接著再分別向北沿俄羅斯、向南繞經日本與中國臺灣省持續跟進。兩條路線最終在奧地利會合,最後回到普林斯頓城。中國廣州、深圳也成為整個傳遞活動中國區的“節點”城市。
曾經呼籲世界制裁日本 中國人民不會忘記他
具有強烈責任感、關心全人類的“世界公民”愛因斯坦,也熱切地關註中國,對中國人民所經歷的苦難懷著深切的同情。
他1921年訪問美國和1922年訪問日本,曾兩次途經上海,***停留了3天。目睹身處水深火熱之中的中國人民,愛因斯坦深感同情和不平,認為“這是壹個勤勞的,在奴役下 *** 的,但卻是頑強的民族”。1931年,日本軍隊侵占中國東北三省,愛因斯坦壹再向全世界各國呼籲,對日本采取嚴厲的經濟制裁;為聲援被 *** *** 在1932年拘捕的陳獨秀和1937年拘捕的7位主張抗日的知識分子“七君子”,愛因斯坦曾聯合羅素、杜威等英美知識文化界知名人士表示聲援。
為了紀念愛因斯坦逝世50周年,中國也開展了壹系列的紀念活動。
下壹個愛因斯坦要等多久
哲人日已遠,典型在夙昔。但科學不會止於愛因斯坦。“會不會再有壹位愛因斯坦?”正是今年“世界物理年”的最大懸念。
科學家認為,新的愛因斯坦終將誕生,但可能要等很久。畢竟,在牛頓之後,過了兩百多年才出現愛因斯坦。愛因斯坦的年代,全球大約有數千位物理學家,其中夠格和他爭論的人,恐怕連壹輛公車都坐不滿。
21世紀的大學制造出數百萬名物理系畢業生,但研究職位有限,大多數人將分析能力貢獻給華爾街或矽谷,即便是留下來作研究的也不是單打獨鬥。
教育背景也是關鍵,但常被忽略。愛因斯坦在青少年時期就研讀康德、叔本華、史賓諾莎等哲學巨匠的作品,哲學訓練讓他具備獨立抽象思索的能力。愛因斯坦的小提琴造詣也有口碑,學界都知道數學和音樂是密不可分的。每當愛因斯坦冥思苦想某個物理問題卻不得其解時,他常會狂奏小提琴來激發靈感。正如有科學家說道,愛因斯坦對音樂的熱愛展現了他的直覺思維,這也為他日後創立壹般人沒法想象的相對論建立了形象直覺的空間。
近日出版的《 *** 》雄心勃勃地給出了壹個未來愛因斯坦的“任務清單”,它們都是困擾當
今世界的科學難題。