人物生平
家庭背景
愛因斯坦與他的第二任妻子愛爾莎 愛因斯坦與前妻米列娃有一個未婚私生女麗瑟爾(1902—1963年),不過在1903年到1919年愛因斯坦娶了米列娃,后來米列娃為愛因斯坦生了兩個兒子漢斯·愛因斯坦和愛德華·愛因斯坦。
愛因斯坦的第二任妻子愛爾莎是他的堂姐的表姐,他們的母親是親姐妹, 他們的曾祖父都是魯普特·愛因斯坦。這個婚姻從1919年到1936年愛爾莎逝世。愛因斯坦的二兒子愛德華受米列娃家庭遺傳的影響患有精神分裂癥,一生未娶。大兒子漢斯·愛因斯坦是美國伯克利加州大學(xué)的水利工程教授,有三個孩子,大兒子伯恩哈德·凱撒·愛因斯坦是一名物理學(xué)家,二兒子Klaus Martin (1932—1938年),以及養(yǎng)女。伯恩哈德·凱撒·愛因斯坦有五個孩子,其中最小的孩子Thomas Martin Einstein成為了一名醫(yī)生,保羅·愛因斯坦是小提琴家。
愛因斯坦孫子伯爾尼哈德·凱撒·愛因斯坦的書信記錄爺爺愛因斯坦最珍愛的物品是小提琴和煙斗。
格言
愛因斯坦 有一句熟悉的格言是:“任何事都是相對的”。但愛因斯坦的理論不是這一哲學(xué)式陳詞濫調(diào)的重復(fù),而更是一種精確的用數(shù)學(xué)表述的方法。此方法中,科學(xué)的度量是相對的。顯而易見,對于時間和空間的主觀感受依賴于觀測者本身。
在愛因斯坦小的時候,有一天德皇軍隊通過慕尼黑的市街。好奇的人們都涌向窗前喝彩助興,小孩子們則為士兵發(fā)亮的頭盔和整齊的腳步而向往。但愛因斯坦卻恐懼得躲了起來,他既瞧不起又害怕這些“打仗的妖怪”,并要求他的母親把他帶到自己永遠(yuǎn)也不會變成這種妖怪的國土去。
中學(xué)時愛因斯坦放棄了德國國籍,可他并不申請加入意大利國籍。他要做一個不要任何依附的世界公民,大戰(zhàn)過后,愛因斯坦試圖在現(xiàn)實的基礎(chǔ)上建立他的世界和平的夢想,并且在“敵國”里作了一連串“和平”演說。德國右翼刺客們的黑名單上也出現(xiàn)了阿爾伯特·愛因斯坦的名字,希特勒懸賞兩萬馬克要他的人頭。為了使自己與這個世界保持“和諧”,愛因斯坦不得不從意大利遷到荷蘭。又從荷蘭遷居美國,而且加入了美國國籍。他認(rèn)為,在美國這個國度里,各階級的人們都能在勉強過得去的友誼中生存下去。 (節(jié)選自《應(yīng)用寫作》學(xué)術(shù)月刊1985年第5-6期《愛因斯坦的反省》)
愛因斯坦 十九世紀(jì)末期是物理學(xué)的大變革時期,愛因斯坦從實驗事實出發(fā)。重新考查了物理學(xué)的基本概念,在理論上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推動了天文學(xué)的發(fā)展。
他的廣義相對論解決了萬有引力的本質(zhì)問題,認(rèn)為萬有引力實際上是時空彎曲的表現(xiàn)。由于廣袤的宇宙空間是引力作用表現(xiàn)得最明顯的地方,所以廣義相對論已經(jīng)成為天體物理學(xué)的理論基礎(chǔ),而他在1917年的論文《根據(jù)廣義相對論對宇宙學(xué)所作的考查》則被認(rèn)為是宇宙學(xué)的開創(chuàng)性文獻(xiàn)。
愛因斯坦的狹義相對論,以完整的形式提出了勻速運動下的相對性理論,提出了關(guān)于空間、時間和同時性的一系列新概念,引起了物理學(xué)理論基礎(chǔ)的一場大變革。同時,作為相對論的一個推論,他成功地揭示了質(zhì)量和能量的等當(dāng)關(guān)系,在理論上為核能的應(yīng)用開辟了道路。[2]
主要成就
相對論
提出的意義:
相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一次重大革命。它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀,深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。它也發(fā)展了牛頓力學(xué),將其概括在相對論力學(xué)之中,推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度。
狹義相對論的創(chuàng)立:
愛因斯坦 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(jìn)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(jìn)的光,只能看到在空間里振蕩著卻停滯不前的電磁場。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(guān)的所謂以太的問題。以太這個名詞源于希臘,用以代表組成天上物體的基本元素。17世紀(jì)的笛卡爾和其后的惠更斯首創(chuàng)并發(fā)展了以太學(xué)說,認(rèn)為以太就是光波傳播的媒介,它充滿了包括真空在內(nèi)的全部空間,并能滲透到物質(zhì)中。與以太說不同,牛頓提出了光的微粒說。牛頓認(rèn)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(jì)牛頓的微粒說占了上風(fēng),19世紀(jì),卻是波動說占了絕對優(yōu)勢。以太的學(xué)說也大大發(fā)展:波的傳播需要媒質(zhì),光在真空中傳播的媒質(zhì)就是以太,也叫光以太。與此同時,電磁學(xué)得到了蓬勃發(fā)展,經(jīng)過麥克斯韋、赫茲等人的努力,形成了成熟的電磁現(xiàn)象的動力學(xué)理論——電動力學(xué),并從理論與實踐上證明光就是一定頻率范圍內(nèi)的電磁波,從而統(tǒng)一了光的波動理論與電磁理論。以太不僅是光波的載體,也成了電磁場的載體。直到19世紀(jì)末,人們企圖尋找以太,然而從未在實驗中發(fā)現(xiàn)以太,相反,邁克耳遜莫雷實驗卻發(fā)現(xiàn)以太不太可能存在。
電磁學(xué)的發(fā)展最初也是納入牛頓力學(xué)的框架,但在解釋運動物體的電磁過程時卻發(fā)現(xiàn),與牛頓力學(xué)所遵從的相對性原理不一致。按照麥克斯韋理論,真空中電磁波的速度,也就是光的速度是一個恒量;然而按照牛頓力學(xué)的速度加法原理,不同慣性系的光速不同。例如,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(yuǎn)離。根據(jù)伽利略理論,向你駛來的車將發(fā)出速度大于C(真空光速3.0x10^8m/s)的光,即前車的光的速度=光速+車速;而駛離車的光速小于C,即后車光的速度=光速-車速。但按照,這兩種光的速度相同,因為在麥克斯韋的理論中,車的速度有無并不影響光的傳播,說白了不管車子怎樣,光速等于C。麥克斯韋與伽利略關(guān)于速度的說法明顯相悖。我們?nèi)绾谓鉀Q這一分歧呢?
愛因斯坦似乎就是那個將構(gòu)建嶄新的物理學(xué)大廈的人。愛因斯坦認(rèn)真研究了麥克斯韋電磁理論,特別是經(jīng)過赫茲和洛倫茲發(fā)展和闡述的電動力學(xué)。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:以太絕對參照系是必要的嗎?電磁場一定要有荷載物嗎?這時他一開始懷疑以太存在的必要。
愛因斯坦喜歡閱讀哲學(xué)著作,并從哲學(xué)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(xué)中被廣泛證明,卻在電動力學(xué)中卻無法成立,對于物理學(xué)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(rèn)為,相對論原理應(yīng)該普遍成立,因此電磁理論對于各個慣性系應(yīng)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(dāng)時的物理學(xué)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(jì)末,馬赫在所著的《發(fā)展中的力學(xué)》中,批判了牛頓的絕對時空觀,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(lǐng)悟到了什么,回到家經(jīng)過反復(fù)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(xué)年鑒》接受了愛因斯坦的論文《論動體的電動力學(xué)》,在同年9月的該刊上發(fā)表。這篇論文是關(guān)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(nèi)容。狹義相對論所根據(jù)的是兩條原理:相對性原理和光速不變原理。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(xué)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(biāo)系,都只有屬于這個參照系和坐標(biāo)系的空間和時間。對于一切慣性系,運用該參照系的空間和時間所表達(dá)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(yán)格地說是狹義的相對性原理。在這篇文章中,愛因斯坦沒有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(shè),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(xué)問題的結(jié)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(chǔ)上給動體的電動力學(xué)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(rèn)。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,但如何測出這一速度呢?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?nèi)绾沃喇惖氐溺妼昧四?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(rèn)。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)生是無意義的。
光信號可能是用來對時鐘最合適的信號,但光速非無限大,這樣就產(chǎn)生一個新奇的結(jié)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(shè)想一個高速運行的列車,它的速度接近光速。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(yīng)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(jié)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(nèi)傳播同樣的距離,并同時到達(dá)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(nèi)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(jié)論否定了牛頓力學(xué)中引以為基礎(chǔ)的絕對時間和絕對空間框架。
相對論認(rèn)為,光速在所有慣性參考系中不變,它是物體運動的最大速度。由于相對論效應(yīng),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(yīng)。
愛因斯坦在時空觀的徹底變革的基礎(chǔ)上建立了相對論力學(xué),指出質(zhì)量隨著速度的增加而增加,當(dāng)速度接近光速時,質(zhì)量趨于無窮大。他并且給出了著名的質(zhì)能關(guān)系式:E=mc^2,質(zhì)能關(guān)系式對后來發(fā)展的原子能事業(yè)起到了指導(dǎo)作用。
廣義相對論的建立:
1905年,愛因斯坦發(fā)表了關(guān)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(xué)的權(quán)威人士普朗克注意到了他的文章,認(rèn)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(xué)術(shù)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(xué)的編外講師職位,但得到的答復(fù)是論文無法理解。雖然在德國物理學(xué)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(xué)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(dāng)上了副教授。1912年,愛因斯坦當(dāng)上了教授,1913年,應(yīng)普朗克之邀擔(dān)任新成立的威廉皇帝物理研究所所長和柏林大學(xué)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(xué)、熱力學(xué)和電動力學(xué)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(xué)規(guī)律一樣,都只適用于慣性系。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(yīng)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雙生子佯謬,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(yīng),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(yīng)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(guān)于狹義相對論的長篇文章《關(guān)于相對性原理和由此得出的結(jié)論》,在這篇文章中愛因斯坦第一次提到了等效原理,此后,愛因斯坦關(guān)于等效原理的思想又不斷發(fā)展。他以慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量成正比的自然規(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(zhì)量與引力質(zhì)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(xué)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(jìn)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(chǔ)》,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(jìn)一步表述了廣義相對性原理:物理學(xué)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(rèn)為,由于有物質(zhì)的存在,空間和時間會發(fā)生彎曲,而引力場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(jìn)動中一直無法解釋的43秒。廣義相對論的第二大預(yù)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(xué)家在天文觀測中證實了這一點。廣義相對論的第三大預(yù)言是引力場使光線偏轉(zhuǎn),最靠近地球的大引力場是太陽引力場,愛因斯坦預(yù)言,遙遠(yuǎn)的星光如果掠過太陽表面將會發(fā)生一點七秒的偏轉(zhuǎn)。1919年,在英國天文學(xué)家愛丁頓的鼓動下,英國派出了兩支遠(yuǎn)征隊分赴兩地觀察日全食,經(jīng)過認(rèn)真的研究得出最后的結(jié)論是:星光在太陽附近的確發(fā)生了一點七秒的偏轉(zhuǎn)。英國皇家學(xué)會和皇家天文學(xué)會正式宣讀了觀測報告,確認(rèn)廣義相對論的結(jié)論是正確的。會上,著名物理學(xué)家、皇家學(xué)會會長湯姆孫說:“這是自從牛頓時代以來所取得的關(guān)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論的書《狹義與廣義相對論淺說》,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(rèn)的真理。相對論對于現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)代人類思想的發(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(xué),使經(jīng)典物理學(xué)成為一個完美的科學(xué)體系。狹義相對論在狹義相對性原理的基礎(chǔ)上統(tǒng)一了牛頓力學(xué)和麥克斯韋電動力學(xué)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(xué)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(chǔ)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(guān)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(xué)只限于慣性系的問題,從邏輯上得到了合理的安排。相對論嚴(yán)格地考察了時間、空間、物質(zhì)和運動這些物理學(xué)的基本概念,給出了科學(xué)而系統(tǒng)的時空觀和物質(zhì)觀,從而使物理學(xué)在邏輯上成為完美的科學(xué)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(zhì)量與能量相當(dāng),給出了質(zhì)能關(guān)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(dá)到光速,所以粒子的物理學(xué)離不開相對論。質(zhì)能關(guān)系式不僅為量子理論的建立和發(fā)展創(chuàng)造了必要的條件,而且為原子核物理學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用提供了根據(jù)。
對于愛因斯坦引入的這些全新的概念,當(dāng)時地球上大部分物理學(xué)家,其中包括相對論變換關(guān)系的奠基人洛侖茲,都覺得難以接受。甚至有人說“當(dāng)時全世界只有兩個半人懂相對論”。舊的思想方法的障礙,使這一新的物理理論直到一代人之后才為廣大物理學(xué)家所熟悉,就連瑞典皇家科學(xué)院,1922年把諾貝爾物理學(xué)獎授予愛因斯坦時,也只是說“由于他對理論物理學(xué)的貢獻(xiàn),更由于他發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的定律!睂垡蛩固沟闹Z貝爾物理學(xué)獎頒獎辭中竟然對于愛因斯坦的相對論只字未提。(注:相對論沒有獲諾貝爾獎,一個重要原因就是還缺乏大量事實驗證。)
E=mc2
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(fēng)馬牛不相關(guān)的定律,各自說明了不同的自然規(guī)律。甚至有人以為,物質(zhì)不滅定律是一條化學(xué)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(xué)范疇。
愛因斯坦認(rèn)為,物質(zhì)的質(zhì)量是慣性的量度,能量是運動的量度;能量與質(zhì)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(zhì)量的改變,會使能量發(fā)生相應(yīng)的改變;而物體能量的改變,也會使質(zhì)量發(fā)生相應(yīng)的改變。
在狹義相對論中,愛因斯坦提出了著名的質(zhì)能公式:E=mc^2 (這里的E代表能量,m代表多少質(zhì)量,c代表光的速度,近似值為3×10^8m/s,這說明能量可以用減少質(zhì)量的方法創(chuàng)造。
愛因斯坦的理論,最初受到許多人的反對,就連當(dāng)時一些著名物理學(xué)家也對這位年青人的論文表示懷疑。然而,隨著科學(xué)的發(fā)展,大量的科學(xué)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(xué)家,成為20世紀(jì)世界最偉大的科學(xué)家。
愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系公式,正確地解釋了各種原子核反應(yīng):就拿氦4(He4)來說,它的原子核是由2個質(zhì)子和2個中子組成的。照理,氦4原子核的質(zhì)量就等于2個質(zhì)子和2個中子質(zhì)量之和。實際上,這樣的算術(shù)并不成立,氦核的質(zhì)量比2個質(zhì)子、2個中子質(zhì)量之和少了0.0302u(原子質(zhì)量單位)!這是為什么呢?因為當(dāng)2個氘[dao]核(每個氘核都含有1個質(zhì)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2.7×10^12焦耳的原子能。正因為這樣,氦4原子核的質(zhì)量減少了。
這個例子生動地說明:在2個氘原子核聚合成1個氦4原子核時,似乎質(zhì)量并不守恒,也就是氦4原子核的質(zhì)量并不等于2個氘核質(zhì)量之和。然而,用質(zhì)能關(guān)系公式計算,氦4原子核失去的質(zhì)量,恰巧等于因反應(yīng)時釋放出原子能而減少的質(zhì)量!
這樣一來,愛因斯坦就從更新的高度,闡明了物質(zhì)不滅定律和能量守恒定律的實質(zhì),指出了兩條定律之間的密切關(guān)系,使人類對大自然的認(rèn)識又深了一步。
光電效應(yīng)
1905年,愛因斯坦提出光子假設(shè),成功解釋了光電效應(yīng),因此獲得1921年諾貝爾物理獎。
光照射到金屬上,引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。這類光變致電的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)(Photoelectric effect)。
赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng),愛因斯坦第一個成功的解釋了光電效應(yīng)(金屬表面在光輻照作用下發(fā)射電子的效應(yīng),發(fā)射出來的電子叫做光電子)。光波長小于某一臨界值時方能發(fā)射電子,即極限波長,對應(yīng)的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料,而發(fā)射電子的能量取決于光的波長而與光強度無關(guān),這一點無法用光的波動性解釋。還有一點與光的波動性相矛盾,即光電效應(yīng)的瞬時性,按波動性理論,如果入射光較弱,照射的時間要長一些,金屬中的電子才能積累住足夠的能量,飛出金屬表面。可事實是,只要光的頻率高于金屬的極限頻率,光的亮度無論強弱,光子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時的,不超過十的負(fù)九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位(即光子或光量子)所組成。
光電效應(yīng)里,電子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直于金屬表面射出,與光照方向無關(guān) ,光是電磁波,但是光是高頻震蕩的正交電磁場,振幅很小,不會對電子射出方向產(chǎn)生影響。
宇宙常數(shù)
愛因斯坦在提出相對論的時候,曾將宇宙常數(shù)(為了解釋物質(zhì)密度不為零的靜態(tài)宇宙的存在﹐他在引力場方程中引進(jìn)一個與度規(guī)張量成比例的項﹐用符號Λ 表示。該比例常數(shù)很小﹐在銀河系尺度范圍可忽略不計。只在宇宙尺度下﹐Λ 才可能有意義﹐所以叫作宇宙常數(shù)。即所謂的反引力的固定數(shù)值)代入他的方程。他認(rèn)為,有一種反引力,能與引力平衡,促使宇宙有限而靜態(tài)。當(dāng)哈勃得意洋洋地將膨脹宇宙的天文觀測結(jié)果展示給愛因斯坦看時,愛因斯坦說:“這是我一生所犯下的最大錯誤!
宇宙是膨脹著的! 哈勃等認(rèn)為,反引力是不存在的,由于星系間的引力,促使膨脹速度越來越慢。 那么,愛因斯坦就完全錯了嗎?不。星系間有一種扭旋的力,促使宇宙不斷膨脹,即暗能量。70億年前,它們“戰(zhàn)勝”了暗物質(zhì),成為宇宙的主宰。最新研究表明,按質(zhì)量成份(只算實質(zhì)量,不算虛物質(zhì))計算,暗物質(zhì)和暗能量約占宇宙96%?磥,宇宙將不斷加速膨脹,直至解體死亡。(也有其它說法,爭議不休)。宇宙常數(shù)雖存在,但反引力的值遠(yuǎn)超過引力。也難怪這位倔強的物理學(xué)家與波爾在量子力學(xué)的爭論:“上帝是不擲骰子的!”(不要指揮上帝如何決定宇宙的命運)。林德饒有風(fēng)趣的說:“現(xiàn)在,我終于明白,為什么他(愛因斯坦)這么喜歡這個理論,多年后依然研究宇宙常數(shù),宇宙常數(shù)依然是當(dāng)今物理學(xué)最大的疑問之一!
政治觀點
愛因斯坦說自己是和平主義者和人道主義者,晚年成為民主社會主義者。愛因斯坦還聯(lián)同史懷哲和伯特蘭·羅素一起行動,以禁止核試驗和核武器戰(zhàn)爭。
軼事
慧眼識才
愛因斯坦十六歲時報考瑞士蘇黎世的聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)工程系,可是入學(xué)考試卻告以失敗。看過他的數(shù)學(xué)和物理考卷的該校物理學(xué)家韋伯先生卻慧眼識英才,稱贊他:“你是個很聰明的孩子,愛因斯坦,一個非常聰明的孩子,但是你有一個很大的缺點:就是你不想表現(xiàn)自己!
韋伯先生是講對了,愛因斯坦在數(shù)學(xué)方面可以說是“天才”,他在12歲到16歲時就已經(jīng)自學(xué)學(xué)會了解析幾何和微積分。而對于不想表現(xiàn)自己這個“缺點”,他也是“死不悔改”。他晚年寫給朋友的信中說:“我年輕時對生活的需要和期望是能在一個角落安靜地做我的研究,公眾人士不會對我完全注意,可是現(xiàn)在卻不能了!薄
成功秘訣
有一次,一個美國記者問愛因斯坦關(guān)于他成功的秘訣。他回答:“早在1901年,我還是二十二歲的青年時,我已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了成功的公式。我可以把這公式的秘密告訴你,那就是A=X+Y+Z! A就是成功,X就是正確的方法,Y是努力工作,Z是少說廢話!這公式對我有用,我想對許多人也一樣有用。
淡泊名利
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(yīng)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!1952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(zhuǎn)達(dá)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(dāng)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(dāng)不了總統(tǒng)。”“總統(tǒng)沒有多少具體事務(wù),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(dān)任以色列總統(tǒng),象征猶太民族的偉大,再好不過了!薄安唬腋刹涣! 愛因斯坦剛放下電話,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(dāng)總統(tǒng)候選人,您愿意接受嗎?”“大使先生,關(guān)于自然,我了解一點,關(guān)于人,我?guī)缀跻稽c也不了解。我這樣的人,怎么能擔(dān)任總統(tǒng)呢?請您向報界解釋一下,給我解解圍。” 大使進(jìn)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。”“魏茨曼和我不一樣。他能勝任,但我不能!薄敖淌谙壬,每一個以色列公民,全世界每一個猶太人,都在期待您呢!” 愛因斯坦被同胞們的好意感動了,但他想的更多的是如何委婉地拒絕大使和以色列政府,而不使他們失望,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(dāng)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(dāng)前,而方程卻是一種永恒的東西!
不拘小節(jié)
有一次,他要把墻上的一幅舊畫換下來,就搬來一架梯子,一步一步爬上去。突然,他又想起一個問題,沉思起來,忘記自己在做什么了,猛地從梯子上摔下來。摔到地上以后,他顧不得疼痛,馬上想到:人為什么會筆直地掉下來呢?看來物體總是沿著阻力最小的線路運動的。愛因斯坦想到這里便馬上站立起來,一瘸一拐地走到桌邊,提筆把自己的這個想法記了下來。這對他正在研究的問題——相對論有很大的啟發(fā)。
熱愛運動
愛因斯坦是一位成就輝煌的科學(xué)家。他從小喜歡運動,一生堅持不懈,直到老年,人們尊重地稱他“老年運動家”。
有人認(rèn)為科學(xué)家都是成天坐在試驗室,擺弄機器,計算數(shù)據(jù),生活單調(diào),性格孤僻。其實,不少科學(xué)家把生活安排得非常豐富多彩,充滿生氣,愛因斯坦就是一個典型例子。他在學(xué)習(xí)或工作十分緊張的情況下,仍抽空參加多種文體活動,尤其喜歡爬山、騎車、賽艇、散步等體育活動。有人形容他工作時的勁頭“簡直象個瘋子,似乎有使不完的精力!币晃粋ト苏f過:不會休息的人,就不會工作。愛因斯坦這種充沛的精力,正是來自他的合理休息和經(jīng)常鍛煉的結(jié)果。
愛因斯坦于1879 年3月14日誕生在德國北部的烏爾姆城,父親是電氣工程師。在家庭的熏陶下,他愛上了科學(xué),不僅善于思考問題,而且喜歡文體活動。15歲時,全家離開德國來到意大利。后來,他考取瑞士蘇黎世工業(yè)大學(xué),盡管每天學(xué)習(xí)任務(wù)緊張,仍抽出一定時間散步,節(jié)假日還要出外旅游或劃船。愛因斯坦的這種愛好,不但是從興趣出發(fā),而且為了提高學(xué)習(xí)效率。他常對人說:學(xué)習(xí)時間是個常數(shù),它的效率卻是個變數(shù),單獨追求學(xué)習(xí)時間是不明智的,最重要的是提高學(xué)習(xí)效率。他認(rèn)為必須通過文體活動,才能獲得充沛的精力,保持清醒的頭腦,愛因斯坦還根據(jù)自己的親身體會,總結(jié)出一個公式,即A=X+Y+Z。A代表成就,X代表勞動,Y代表休息和活動,Z代表少說廢話。他把這個公式的內(nèi)容,概括成兩句話:工作和休息是走向成功之路的階梯,珍惜時間是有所建樹的重要條件。
愛因斯坦在物理學(xué)上取得偉大成就以后,在世界上獲得了很高的榮譽,但是他從來不圖虛名,生活一直艱苦簡樸。進(jìn)入中年以后,才華橫溢,成就越來越大,不少國家請他去訪問和講學(xué)。有一次,他去比利時訪問,國王和王后特地成立了一個接待委員會。那一天,火車站上張燈結(jié)彩,鼓樂齊鳴,許多官員身穿筆直的禮服,準(zhǔn)備隆重地歡迎這位杰出的科學(xué)家。火車到站以后,旅客紛紛走下車來,卻不見愛因斯坦的影子,他到哪里去了呢?原來,他避開了那些歡迎的人,一位頭發(fā)灰白又蓬亂的老人一手提著皮箱,一手拿著小提琴,由小車站步行走向王宮。負(fù)責(zé)招待的人沒有迎來貴賓,正在焦急地向王后報告,愛因斯坦風(fēng)塵仆仆地來到了。王后問他:“為什么不乘我派去的車子 ,偏偏徒步而行呢?”他笑著回答說:“王后,請不要見怪,我平生喜歡步行,運動帶給了我無窮的樂趣!
愛因斯坦晚年時,還堅持勞動堅持鍛煉,他經(jīng)常從事一些家務(wù)勞動和栽花、澆水、剪枝,還經(jīng)常邀請朋友去爬山,有意識地磨煉意志,鍛煉身體。有一次愛因斯坦和居里夫人及其兩個女兒,興致勃勃地攀登瑞士東部的安加丁冰川。他們按照登山運動員的要求,身背干糧袋,手持木拐杖,順著山徑往上爬。在旅途中,愛因斯坦談笑風(fēng)生,十分活躍,好像年輕人一樣。從此,人們贈給他一個光榮的稱號:老年運動家。
愛因斯坦與中國
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(xué)家羅素來華講學(xué),給中國學(xué)術(shù)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(yīng)邀到日本講學(xué),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(fù)擔(dān)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(rèn)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。”(許良英等編譯《愛因斯坦文集》,商務(wù)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(xué)與前來年進(jìn)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。”他的同情是真摯的、發(fā)自內(nèi)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(dāng)時的國際社會卻表現(xiàn)出無奈和無能,當(dāng)年11月17日,愛因斯坦公開譴責(zé)日本侵略東三省的行徑,呼吁各國聯(lián)合起來對日本進(jìn)行經(jīng)濟(jì)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)始人陳獨秀(當(dāng)時已被開除出黨)在上海被捕,他和羅素、杜威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”被捕入獄后,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(dāng)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(yuǎn)的影響,如許良英、周培源等。
1934年,愛因斯坦的文集《我的世界觀》在歐洲出版,留學(xué)法國的物理學(xué)教授葉蘊理根據(jù)法文譯本轉(zhuǎn)譯,1937年抗戰(zhàn)前夕由于國難當(dāng)頭,這本書并沒有引起多少反響,但讀過的人無不深受啟發(fā),開始嚴(yán)肅地思考人生的意義、人與國家的關(guān)系等問題。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(jì)以來自然科學(xué)領(lǐng)域中最大的資產(chǎn)階級反動學(xué)術(shù)權(quán)威”,“四人幫”掀起了一場荒誕的批評愛因斯坦運動,好在多數(shù)科學(xué)家不予理睬,實際上進(jìn)行了抵制。1979年,北京隆重舉行了愛因斯坦誕辰100周年的紀(jì)念大會。
1920年,中國現(xiàn)代大學(xué)之父蔡元培與愛因斯坦接觸,希望他可以到北大講學(xué)。在梁啟超的資助下,蔡元培接受了愛因斯坦所需的報酬。并約定,愛因斯坦于1922年12月中旬來華,然而直到12月30日,愛因斯坦才從日本到達(dá)上海,但是在上海逗留兩天,直接乘船去了新加坡,沒有前往北京。蔡元培一直等不到愛因斯坦的消息,就寫了一封誠摯的信去催問,并重申了以前談妥的條件。愛因斯坦回信:說上海有一個叫斐司德博士的人,受了蔡元培的全權(quán)委托,向愛因斯坦又提出了違背以前約定的要求,因此他不準(zhǔn)備來了。如今接到蔡元培的親筆信,才知道是誤會,但他已經(jīng)不能追改旅程計劃,希望原諒。多年后人們重提這件令人遺憾的舊事,覺得這個莫名其妙的“斐司德博士”,疑似是日本有人作梗;也有人分析說問題的根本在于愛因斯坦在日本看到中國的狀況,產(chǎn)生了退意:當(dāng)時中國軍閥混戰(zhàn),財政困難。感到北大能否兌現(xiàn)約定是未知數(shù)。
巨星隕落1955年4月18日,人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一,阿爾伯特·愛因斯坦因主動脈瘤破裂逝世于美國普林斯頓。
在愛因斯坦去世的前幾天還錄音對以色列廣播,他說:“我們這時代最大的問題是人類分成兩個互相對敵的陣營:共產(chǎn)世界和所謂的自由世界。由于“自由”及“共產(chǎn)”這兩個詞的意義對我很難理解,我寧愿用“東方”和“西方”的權(quán)力沖突來說,然而,這地球是圓的,這樣“東方”和“西方”的真正精確意義也不能清楚![4]
愛因斯坦的生前不要虛榮,死后更不要哀榮。他留下遺囑,要求不發(fā)訃告,不舉行葬禮。他把自己的腦供給醫(yī)學(xué)研究,身體火葬焚化,骨灰秘密的撒在不讓人知道的河里,不要有墳?zāi)挂膊幌肓⒈。在把他的遺體送到火葬場火化的時候,隨行的只有他最親近的12個人,而其他人對于火化的時間和地點都不知道。
愛因斯坦在去世之前, 把他在普林斯頓默謝雨街112號的房子留給跟他工作了幾十年的秘書杜卡斯小姐,并且強調(diào):“不許把這房子變成博物館!彼幌M涯x雨街變成一個朝圣地。他一生不崇拜人格化的神,也不希望以后的人把他當(dāng)作神來崇拜。
愛因斯坦曾經(jīng)說過:“我自己不過是自然的一個極微小的部分”,他把一切獻(xiàn)給了人類從自然界獲得自由的征程,最后連自己的骨灰也回到了大自然的懷抱。但是正如英費爾德第一次與他接觸時所感受到的那樣:“真正的偉大和真正的高尚總是并肩而行的”,愛因斯坦的偉大業(yè)績和精神永遠(yuǎn)留給了人類。[4]
年表
1879年3月14日上午11時30分,愛因斯坦出生在德國烏爾姆市(Ulm, Kingdom of Württemberg, German Empire)班霍夫街135號。父母都是猶太人。父名赫爾曼·愛因斯坦,母親玻琳。
1881年(2歲) ,11月18日,愛因斯坦的妹妹瑪婭在慕尼黑出生。
1885年(6歲),愛因斯坦開始學(xué)習(xí)小提琴。
1886年(7歲),愛因斯坦在慕尼黑公立學(xué)校(Council School)讀書;在家里學(xué)習(xí)猶太教的教規(guī)。
1888年(9歲),愛因斯坦入路易波爾德高級中學(xué)學(xué)習(xí)。在學(xué)校繼續(xù)受宗教教 育,接受受戒儀式,弗里德曼是指導(dǎo)老師。
1889年(10歲),在醫(yī)科大學(xué)生塔爾梅引導(dǎo)下,讀通俗科學(xué)讀物和哲學(xué)著作。
1892年(13歲),開始讀康德(Immanuel Kant)的著作。
1895年(16歲),自學(xué)完微積分(calculus)。 同年,愛因斯坦在瑞士理工學(xué)院(德文首字母縮寫詞ETH)的入學(xué)考試失敗。愛因斯坦開始思考當(dāng)一個人以光速運動時會看到什么現(xiàn)象。對經(jīng)典理論的內(nèi)在矛盾產(chǎn)生困惑。
1896年(17歲),獲阿勞中學(xué)畢業(yè)證書。10月29日,愛因斯坦遷居蘇黎世并在瑞士理工學(xué)院就讀。
1899年(20歲)10月19日,愛因斯坦正式申請瑞士公民權(quán)。
1900年(21歲)8月愛因斯坦畢業(yè)于蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué);12月完成 論文《由毛細(xì)管現(xiàn)象得到的推論》,次年發(fā)表在萊比錫《物理學(xué)雜志》上并入瑞士籍。
1902年(23歲)6月16日,被瑞士伯爾尼專利局雇傭。
1903年(24歲),他與大學(xué)同學(xué)米列娃.瑪麗克結(jié)婚。他們結(jié)婚前就已經(jīng)有了第一個孩子。
1904年(25歲)9月,由專利局的試用人員轉(zhuǎn)為正式三級技術(shù)員。
1906年(27歲)4月,晉升為專利局二級技術(shù)員。11月完成固體比熱的論文 ,這是關(guān)于固體的量子論的第一篇論文。
1907年(28歲),升職為專利局一級技術(shù)員。
1910年(31歲)10月,完成關(guān)于臨界乳光的論文。
1912年(33歲)提出“光化當(dāng)量”定律。
1913年(34歲)重返德國,任柏林威廉皇帝物理研究所長和柏林洪堡大學(xué)教授,并當(dāng)選為普魯士科學(xué)院院士。
1914年(35歲)4月,愛因斯坦接受德國科學(xué)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(tuán)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(zhuǎn)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(xué)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(hù),鼓吹德國高于一切,全世界都應(yīng)該接受“真正德國精神”。在“宣言”上簽名的有九十三人,都是當(dāng)時德國有聲望的科學(xué)家、藝術(shù)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(dāng)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。
1915年(36歲)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(37歲)3月,完成總結(jié)性論文《廣義相對論的基礎(chǔ)》。
5月提出宇宙空間有限無界的假說。
8月完成《關(guān)于輻射的量子理論》,總結(jié)量子論的發(fā)展,提出受激輻射理論。
1917年(38歲),列寧領(lǐng)導(dǎo)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、偉大的社會實驗并表示:“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(xiàn)身的人。我并不認(rèn)為他的方法是切合實際的,但有一點可以肯定:像他這種類型的人,是人類良心的維護(hù)者和再造者。”
1919年(40歲),愛因斯坦與米列娃離婚,同年,與表姐艾爾莎結(jié)婚。
1月訪問布拉格和維也納。同年1月27日在普魯士科學(xué)院作《幾何學(xué)和經(jīng)驗》的報告。
6月訪問英國,拜謁了牛頓墓地。
1922年(43歲)1月完成關(guān)于統(tǒng)一場論的第一篇論文。3—4月訪問法國,努力促使法德關(guān)系正;。發(fā)表批判馬赫哲學(xué)的談話。
1, 922年4月參加國際聯(lián)盟知識界合作委員會。
1923年(44歲)2月2日,從日本返回途中,到巴勒斯坦訪問,逗留12天。
1923年2月8日,成為特拉維夫市的第一個名譽公民。
3月,愛因斯坦對國聯(lián)的能力大失所望,向國聯(lián)提出辭職。6—7月,幫助創(chuàng)建“新俄朋友協(xié)會”,并成為其執(zhí)行委員會委員。
7月,到哥德堡接受1921年度諾貝爾獎金。并講演相對論,作為對得到諾貝爾獎金的感謝。
12月,第一次推測量子效應(yīng)可能來自過度約束的廣義相對論場方程。
1924年(45歲)加入柏林的猶太組織,并成為繳納會費的會員。
6月,重新考慮加入國聯(lián)。
12月,取得最后一個重大發(fā)現(xiàn),從統(tǒng)計漲落的分析中得出一個波和物質(zhì)締合的獨立的論證。此時,還發(fā)現(xiàn)了波色—愛因斯坦凝聚。
1925年(46歲)受聘為德蘇合作團(tuán)體“東方文化技術(shù)協(xié)會”理事。
5—6月,去南美洲訪問。 與甘地和其他人一道,在拒絕服兵役的聲明上簽字。接受科普列獎?wù)。為希伯萊大學(xué)的董事會工作。發(fā)表《非歐幾里德幾何和物理學(xué)》。
1926年(47歲)春,同海森堡討論關(guān)于量子力學(xué)的哲學(xué)問題。接受“皇家天文學(xué)家”的金質(zhì)獎?wù)。接受為蘇聯(lián)科學(xué)院院士。
1927年(48歲)2月在巴比塞起草的反法西斯宣言上簽名。參加國際反帝大同盟,被選為名譽主席。
10月參加第五屆布魯塞爾索爾維物理討論會,開始同哥本哈根學(xué)派就量子力學(xué)的解釋問題進(jìn)行激烈論戰(zhàn)。發(fā)表《牛頓力學(xué)及其對理論物理學(xué)發(fā)展的影響》。
1928年(49歲)1月被選為“德國人權(quán)同盟”(前身為德國“新祖國同盟”)理事。春,由于身體過度勞累,健康欠佳,到瑞士達(dá)伏斯療養(yǎng),并為療養(yǎng)青年講學(xué)。發(fā)表《物理學(xué)的基本概念至其最近的變化》。
4月海倫·杜卡斯開始到愛因斯坦家擔(dān)任終生的私人秘書。
3月,50歲生日,躲到郊外以避免生日慶祝會。第一次訪問比利時皇室,與伊麗莎白女皇結(jié)下友誼,直到去世之前一直與比利時女皇通信。
9月以后同法國數(shù)學(xué)家阿達(dá)馬進(jìn)行關(guān)于戰(zhàn)爭與和平問題的爭論,堅持無條件地反對一切戰(zhàn)爭。
7月同泰戈爾爭論真理的客觀性問題。
12月11日—1931年3月4日,愛因斯坦第一次到美國訪問,主要在加利福尼亞州理工學(xué)院講學(xué)。
12月13日,沃克市長向愛因斯坦贈送紐約市的金鑰匙。
1930年12月19日—20日,訪問古巴。發(fā)表《我的世界觀》、《宗教和科學(xué)》等文章。
1931年(52歲)3月從美國回柏林。
11月號召各國對日本經(jīng)濟(jì)封鎖,以制止其對中國的軍事侵略。
為參加1932年國際裁軍會議,特地發(fā)表了一系列文章和演講。
發(fā)表《麥克斯韋對物理實在觀念發(fā)展的影響》。
1932年(53歲)2月,對于德國和平主義者奧西茨基被定為叛國罪,在帕莎第納提出抗議。
5月去劍橋和牛津講學(xué),后趕到日內(nèi)瓦列席裁軍會議,感到極端失望。
6月同墨菲作關(guān)于因果性問題的談話。
7月同弗洛伊德通信,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。1932年12月10日,和妻子離開德國去美國。原來打算訪問美國,然而,他們從此再也沒有踏上德國的領(lǐng)土。
1933年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。
1933年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。
1933年3月28日從美國到達(dá)比利時,避居海邊農(nóng)村。
1933年4月21日宣布辭去普魯士科學(xué)院職務(wù)。
1933年5月26日給勞厄的信中指出科學(xué)家對重大政治問題不應(yīng)當(dāng)默不作聲。
1933年6月21日接受格拉斯哥大學(xué)授予的LL.D榮譽法學(xué)博士的學(xué)位
7月改變絕對和平主義態(tài)度,號召各國青年武裝起來準(zhǔn)備同納粹德國作殊死斗爭。
1933年9月9日,渡海前往英國,永遠(yuǎn)離開歐洲。
1933年10月3日在倫敦發(fā)表演講生命與科學(xué)。
.10月10日離開英國,10月17到達(dá)美國,定居于普林斯頓,應(yīng)聘為高等學(xué)術(shù)研究院教授。
1934年(55歲)文集《我的世界觀》由其繼女婿魯?shù)婪颉P澤爾編輯出版。1935年5月到百慕大作短期旅行。在百慕大正式申請永遠(yuǎn)在美國居住。這也是他最后一次離開美國。
獲富蘭克林獎?wù)隆?
同波多耳斯基和羅森合作,發(fā)表向哥本哈根學(xué)派挑戰(zhàn)的論文,宣稱量子力學(xué)對實在的描述是不完備的。
為使諾貝爾獎金(和平獎)贈予關(guān)在納粹集中營中的奧西茨基而奔走。
1936年(57歲)開始同英費爾德和霍夫曼合作研究廣義相對論的運動問題。
12月20日妻艾爾莎病故。
發(fā)表《物理學(xué)和實在》、《論教育》。
3月聲援中國“七君子”。
6月同英費爾德和霍夫曼合作完成論文《引力方程和運動問題》,從廣義相對論的場方程推導(dǎo)出運動方程。
1938年(59歲)同柏格曼合寫論文《卡魯查電學(xué)理論的推廣》。
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(60歲)8月2日在西拉德推動下,上書羅斯福總統(tǒng),建議美國抓緊原子能研究,防止德國搶先掌握原子彈。
妹妹瑪雅從歐洲來美,在愛因斯坦家長期住下來。1940年5月15日發(fā)表《關(guān)于理論物理學(xué)基礎(chǔ)的考查》。
10月1日取得美國國籍。
1941年(62歲)發(fā)表《科學(xué)和宗教》等文章。
1942年(63歲)10月在猶太人援蘇集會上熱烈贊揚蘇聯(lián)各方面的成就。
1943年(64歲)5月作為科學(xué)顧問參與美國海軍部工作。
1944年(65歲)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。發(fā)表對羅素的認(rèn)識論的評論。
12月同斯特恩、玻爾討論原子武器和戰(zhàn)后和平問題,聽從玻爾勸告,暫時保持沉默。
1945年(66歲)3月同西拉德討論原子軍備的危險性,寫信介紹西拉德去見羅斯福,未果。
4月從高等學(xué)術(shù)研究院退休(事實上依然繼續(xù)照常工作)。9月以后連續(xù)發(fā)表一系列關(guān)于原子戰(zhàn)爭和世界政府的言論。
1946年(67歲)5月發(fā)起組織“原子科學(xué)家非常委員會”,擔(dān)任主席。5月接受黑人林肯大學(xué)名譽博士學(xué)位。寫長篇《自述》,回顧一生在科學(xué)上探索的道路。
5月妹妹瑪雅因中風(fēng)而癱瘓,以后每夜念書給她聽。
1947年(68歲)繼續(xù)發(fā)表大量關(guān)于世界政府的言論。
9月發(fā)表公開信,建議把聯(lián)合國改組為世界政府。
1948年(69歲)4—6月同天文學(xué)家夏普林利合作,全力反對美國準(zhǔn)備對蘇聯(lián)進(jìn)行“預(yù)防性戰(zhàn)爭”。
抗議美國進(jìn)行普遍軍事訓(xùn)練。
發(fā)表《量子力學(xué)和實在》。
前妻米列娃在蘇黎世病故。
12月,作剖腹手術(shù),在腹部主動脈里發(fā)現(xiàn)一個大動脈瘤。
1949年(70歲)1月13日,愛因斯坦出院。
1月,寫《對批評的回答》,對哥本哈根學(xué)派在文集《阿爾伯特·愛因斯坦:哲學(xué)家—科學(xué)家》中的批判進(jìn)行反批判。
5月發(fā)表《為什么要社會主義》。
11月“原子科學(xué)家非常委員會”停止活動。
1950年(71歲)2月13日發(fā)表電視演講,反對美國制造氫彈。
4月發(fā)表《關(guān)于廣義引力論》。
《晚年集》出版。
3月18日,在遺囑上簽字蓋章。內(nèi)森博士被指名為唯一的遺囑執(zhí)行人。遺產(chǎn)由內(nèi)森博士和杜卡斯共同托管。信件和手稿的最終貯藏所是希伯萊大學(xué)。其他條款當(dāng)中還有:小提琴贈給孫子伯恩哈德·凱撒。
1951年(72歲)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(yán)重障礙。
6月妹妹瑪婭在長期癱瘓后去世。
9月“原子能科學(xué)家非常委員會”解散。
1952年(73歲)發(fā)表《相對論和空間問題》、《關(guān)于一些基本概論的緒論》。11月以色列第1任總統(tǒng)魏斯曼死后,以色列政府請他擔(dān)任第2任總統(tǒng),被拒絕。
1953年(74歲)4月3日給伯爾尼時代的舊友寫《奧林匹亞科學(xué)院頌詞》,緬懷青年時代的生活。
5月16日給受迫害的教師弗勞恩格拉斯寫回信,號召美國知識分子起來堅決抵抗法西斯迫害,引起巨大反響。為紀(jì)念玻恩退休,發(fā)表關(guān)于量子力學(xué)解釋的論文,由此引起兩人之間的激烈爭論。
發(fā)表《〈空間概念〉序》。
1954年(75歲)3月,75歲生日,通過“爭取公民自由非常委員會”,號召美國人民起來同法西斯勢力作斗爭。
3月被美國參議員麥卡錫公開斥責(zé)為“美國的敵人”。
秋因患溶血性貧血癥臥床數(shù)日。
11月18日,在《記者》雜志上發(fā)表聲明,不愿在美國做科學(xué)家,而寧愿做一個工匠或小販。
完成《非對稱的相對論性理論》。
1955年(76歲)2—4月同羅素通信討論和平宣言問題,4月11日在宣言上簽3月寫《自述片斷》,回憶青年時代的學(xué)習(xí)和科學(xué)探索的道路。
3月15日摯友貝索逝世。
4月3日同科恩談?wù)撽P(guān)于科學(xué)史等問題。
4月5日駁斥美國法西斯分子給他扣上“顛覆分子”帽子。
4月13日在草擬一篇電視講話稿時發(fā)生嚴(yán)重腹痛,后診斷為動脈出血。
4月15日進(jìn)普林斯頓醫(yī)院。
4月18日1時25分在醫(yī)院逝世。
評價
愛因斯坦曾經(jīng)是量子力學(xué)的催生者之一,但是他不滿意量子力學(xué)的后續(xù)發(fā)展,愛因斯坦始終認(rèn)為“量子力學(xué)(以波爾為首的哥本哈根詮釋:“基本上,量子系統(tǒng)的描述是機率的。一個事件的機率是波函數(shù)的絕對值平方!保┎煌陚洹保嘤跊]有好的解說樣板,也就有了著名的“上帝不擲骰子”的否定式吶喊!愛因斯坦到過世前都沒有接受量子力學(xué)是一個完備的理論。愛因斯坦還有另一個名言:“月亮是否只在你看著他的時候才存在?”(注:愛因斯坦對量子力學(xué)的挑戰(zhàn)已經(jīng)失敗,試驗證實了)“上帝不僅擲骰子,而且他總是把骰子扔到我們看不到的地方!”——斯蒂芬·威廉·霍金)
愛因斯坦常常被稱為一個孤獨的人。數(shù)學(xué)想象的領(lǐng)域有助于把精神從紛繁的俗物中解脫出來,就這個意義而言,我認(rèn)為他確實是一個孤獨的人。他的哲學(xué)可以叫做一種超驗的唯物論,這種哲學(xué)達(dá)到了形而上學(xué)的前沿,那里可以完全割斷對自我世界的糾纏。對我來說,科學(xué)和藝術(shù)都是我們天性的表現(xiàn),它們高出我們的生物學(xué)需要之上而具有終極價值。--泰戈爾 |