爱因斯坦

杰出的科学天才，现代伟大的物理学家，相对论的创造者，阿尔伯特·爱因斯坦，1879年出生于德国的乌尔姆市。爱因斯坦在慕尼黑度过青少年时期，童年时他喜欢幻想，看不出有什么天分，喜欢音乐，讨厌游戏。部分原因是由于父亲生意的失败，他离开学校，到米兰给父母当帮手。1901年他放弃了德国国籍，加入瑞士国籍。他第一次报考苏黎世理工学院电气工程系落榜，一年之后才得以被录取。

爱因斯坦毕业后未能谋求到一个教学的职位，只能到设在伯尔尼的专利局当一个职员。1904年到1917年间，借助当时普朗克和洛伦兹等物理学家的最新的研究和测量成果，他在心里重新思索着宇宙，他的里程碑之作是1905年提出的“狭义相对论”，论述高速运动的问题；1915年他提出了“广义相对论”，论述引力的问题。经过几年的艰辛工作，爱因斯坦声誉日隆。1933年纳粹在德国的兴起，迫使爱因斯坦流亡比利时，他在柏林的别墅被盖世太保征用，由于他曾打算资助一个共产党武装力量，财产因此被没收。他的著作在柏林国家剧院广场上被当众焚毁，因为那是所谓的“犹太”物理学。他辞去普鲁士科学院院士职位，1933年来到美国的普林斯顿研究所，从此再没有回到欧洲。他住在一所简朴的房子里，堆满了书籍和笔记，每天要工作好多个小时。

爱因斯坦坚信对希特勒只有用暴力才能遏制，于是他写信给当时的美国总统罗斯福，向他通报核裂变的能力。爱因斯坦的信开辟了核能时代——现在我们大家都生活于其中——结果美国于1945年秋天用两颗原子弹轰炸了日本广岛和长崎，从而结束了世界大战。爱因斯坦并没有参与开发核武器，当他听到核弹轰炸广岛的消息时，他沮丧地说：“呜呼，哀哉。”他在晚年致力于反对原子武器。他谦虚、孜孜不倦，是伟大的印度非暴力主义者甘地的一个赞赏者。

在19世纪，物理学家们定义的绝对空间和绝对时间概念可以追溯到古希腊，这种概念形成于我们日常生活对世界的感觉，所以在实际操作中我们难于接受别的理解方式。三千年以来的科学工作都必须建立在这些基础之上。

开普勒证明行星运行在椭圆的，而不是正圆的轨道上。

哥白尼证明地球围绕太阳旋转，而不是宇宙中心。

伽利略演示了不同重量的物体，以相同的速度下落。

以上三位人物作了以上的观察，但是牛顿给出了综合的运算。牛顿的《原理》出版于1686年，给出了万有引力的数学表达。到后来连太空的运行都可以被计算出来。牛顿的理论远比任何一堆观测资料更为有用，因为他阐述的机理有一种更深远的意义。一旦作用力和初始条件被确定，就可能运算出将来任意时刻的状态。整个宇宙的未来状态都可以用牛顿的理论推算出来，如果现在的状态和作用力是已知的话。

20世纪初，爱因斯坦继承了包括牛顿关于万有引力的研究成果，还有詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)的研究成果。后者的理论表明，光波是一种电磁波现象。麦克斯韦的工作对理解电和磁的现象至关重要。

但问题是，当牛顿的理论显示物体以光速运动是可能的时，麦克斯韦的理论则显示这是不可能的。爱因斯坦则提出了一个简单的问题：如果你真的以光速运动，会发生什么?

他的回答给物理学带来前所未有的革命。

爱因斯坦的工作体现在把观测者算作过程的一个部分。他陈述的理论出自“人脑的自由创造——思想实验室”。

如果你静止地站立在海岸边，波浪一环又一环地涌向你。

如果你坐在一条小船里，随着波浪而运动，你就看不到弧形的波浪，而只看到直线形的波浪。

两者都是实地的观测，两者都是真实的。爱因斯坦的理论表明现实性就像这个样子。我们以为自己站在一个固定的点上，但实际上我们在运动(静止的概念是一种抽象)之中。我们存在于围着太阳在轨道上旋转着的地球上，存在于一个不停变化着的宇宙中间。我们在运动的现状不仅影响我们对现实的观念，而且还影响现实本身。

“列车七点钟到站”的实际含义是什么?它的意思是列车开进火车站时手表上的分针指向12而时针指向7。对日常生活来说，这已足矣。但在距离遥远的情况下，光线就要花费些时间才能被人们看到，光线从月球照射到地球大约要用两秒半的时间，我们仰望天空观赏月亮，但实际永远看不到现在的月亮，而是两秒半之前的月亮。

想像在地球上放一架时钟，在月球上放一架时钟，设想把它们的时间调整一致，你只要在月亮与地球中间安置一个信号灯就能做到这件事情。这样光线可以用1.25秒的时间同时照射到地球和月亮上的两架钟表上。两架钟表必须定位，用这个办法可以看到同样的时间。

现在请你想象乘坐在每小时60英里的列车里行驶，列车旁边有一辆卡车以每小时70英里的速度与你并行，从列车窗里向卡车看去，显然卡车在以每小时10英里的速度快于你。

对于列车来说这是真实的，但对于光线来说就不是真实的。因为无论你以怎样快的速度旅行，光线的速度总是每秒钟18.6万英里。即使你的速度达到了光速的一半，光到达你(与你并行)的速度仍然是每秒钟18.6万英里，而不是你想象中的每秒钟9.3万英里。

这会得出什么推论呢?回来看看地球与月亮上的钟表，现在想像第三架钟表放在一个速度极快的火箭上，信号灯从月亮上发出去，而火箭从月亮朝地球飞去，火箭上的钟表将不会与月亮上的钟表保持同步，因为火箭离月亮越来越远，离地球越来越近，换句话说，月亮上的钟表与火箭上的钟表有了不同的时间。两架钟表都准确无误，但是两架钟表有了不同的时间，除非火箭达到了光速才可以与月亮上的钟表保持同步。由此可见，时间不是处处相同，取决于你运动的速度有多快，取决于你与其物体的参照关系。爱因斯坦表明，你运动的速度越接近光速，你的时间走得就越慢。绝对的时间和绝对的空间不再行得通。

这样我们可以推论，一架精确的钟表在地球的赤道上走时，比放在南北极同样精确的钟表走得要慢一些，当然走慢的时间量非常微小。

从狭义相对论出发，爱因斯坦发展出关于万有引力的广义相对论，取代了牛顿的万有引力理论。

爱因斯坦表明，宇宙包含着有限的能量，如果你燃烧什么东西或者爆炸什么东西，并不能增加宇宙里的能量总量，它只是从一种形态转为另一种形态，宇宙能量的总量依然保持恒定。事实上，能量驻留于物质之中，能量就是物质，物质就是能量。根据这个概念，爱因斯坦推导出著名公式：能量等于质量乘以光速的平方(E＝mc2)。这个理论概括了宇宙间所有的运动和创造。这个理论解释了像太阳这样的恒星天体怎样燃烧释放能量，万有引力怎样弯曲光线，宇宙有怎样的弯曲空间，宇宙怎样膨胀。爱因斯坦写道：“在某种意义上，我真的做到了用纯粹的思想领悟现实，像古人梦想过的那样。”

爱因斯坦著作里让人震惊的是他的文体的优美和计算的简练，其中没有像其他科学家著作里常见的脚注和含糊之处，显而易见地轻松简洁，他推演出的公式使人类“更接近造物主(Old One)之秘密”，用爱因斯坦的话来说，“上帝”。

爱因斯坦反对量子理论，尽管他自己的工作修正着量子理论，他写信给马克斯·玻恩(Max Born)：“量子力学毫无疑问是言之成理堂而皇之的，但是内心有一个声音告诉我，量子力学还不是靠得住的。这个理论尽管说得很多，但并没有让我们更接近‘造物主’，我在任何情况下都相信，神是不玩骰子的。”

量子理论首先由德国物理学家马克斯·普朗克于1900年提出，它保持着与先前的物理学的种种联系，如果相对论可以处理大尺度物质的问题，量子理论只能处理小尺度物质的问题，量子力学处理对象小于原子层次。古希腊哲学家德谟克利持，曾声言物质都是由原子构成的，原子是宇宙间最小的单位。科学家们习惯于运用原子的观念，直到他们发现比原子更小的粒子。科学家们还发现这些粒子没有确定的行为方式，而是或然的随机的，所以这些比原子还小的东西表现出不确定性。海森堡(Heisen-berg)的“测不准原理”表达了这个性质，即这些粒子的波动性、粒子性、空间位置等不能通过实验同时加以确定，物质从根本上来讲是不确定的，必须放弃绝对的概念。

当相对论与量子理论的研究处于各自的领域时，它们之间不能吻合。现代物理学面临的任务是发展一个统一的理论，把相对论与量子力学协调起来。

爱因斯坦在早年就拒绝人格化的上帝，他也拒绝任何原教旨主义者对《圣经》的解读，如果说爱因斯坦追随某种宗教的话，那就是斯宾诺莎(1632-1677)的泛神论，当爱因斯坦面对宇宙时，他怀有一种宗教式的敬畏。他写道：

人生的含义是什么?或者，所有有机体生存的含义是什么?对这种问题的回答全都暗含着一种信仰——一个看不出自己和他人生活意义的人，虽然未必是不幸的，但他的生活几乎就是不够格的。

爱因斯坦承认自己是有着“深深的信仰的人”。他的信仰感情是“我们难以洞察的某个事物存在的知识，极其意味深长的理由和极其光辉灿烂的优美，只能以它最基本的形式接近我们的理性。”爱因斯坦钻研非常核心的宇宙问题。他的惊人发现让人们不停地追求科学的真相。