爱因斯坦

1 人物简介　　 编辑本段

　　阿尔伯特·爱因斯坦（德语：Albert Einstein，1879年3月14日－1955年4月18日），20世纪犹太裔理论物理学家，创立了相对论，现代物理学的两大支柱之一（另一个是量子力学）。虽然爱因斯坦的质能方程E = mc2 最著称于世，他是因为“对理论物理的贡献，特别是发现了光电效应”而获得1921年诺贝尔物理学奖。

　　爱因斯坦总共发表了300多篇科学论文和150篇非科学作品。 爱因斯坦被誉为是“现代物理学之父”及二十世纪世界最重要科学家之一。他卓越的科学成就和原创性使得“爱因斯坦”一词成为“天才”的同义词。^[1]

2 荣誉记录 编辑本段

　　德国波茨坦有一座阿尔伯特·爱因斯坦科学公园。公园中的爱因斯坦大厦是一座天文观测台。

　　美国首都华盛顿DC有一座爱因斯坦的青铜雕像。这座雕像位于美国国家科学院（National Academy of Sciences）西南角的宪法大道上。

　　1955年8月，在爱因斯坦去世四个月之后，第99号元素被命名为“锿”（Einsteinium），以纪念爱因斯坦的贡献。

　　1965年到1978年，美国邮局曾发行一套“著名美国人”系列邮票，其中包括爱因斯坦，面值8美分。

　　1973年3月5日发现的小行星2001被命名为爱因斯坦。

　　爱因斯坦卫星是哈佛-史密松天体物理中心和美国宇航局联合制造的X射线观测卫星，于1978年11月13日发射升空。其原名为HEAO-2，为纪念爱因斯坦诞辰100周年而用他的名字命名。

　　1990年，爱因斯坦的名字被镌刻在沃尔哈拉德国名人纪念堂。这个纪念堂位于德国巴伐利亚州的雷根斯堡（Regensburg）。

　　1999年《时代》杂志将爱因斯坦评选为20世纪风云人物。

　　国际纯粹和应用物理联合会把2005年定为国际物理年，以纪念爱因斯坦的“奇迹之年”100周年。

　　2008年，爱因斯坦进入美国新泽西州名人堂。

　　爱因斯坦十字和爱因斯坦环是引力透镜效应的产物，曾被广义相对论所预言。

　　还有一些荣誉和奖励以爱因斯坦的名字命名：

　　阿尔伯特·爱因斯坦奖是一个理论物理学的奖项，1951年首次由普林斯顿高等研究院颁发，阿尔伯特·爱因斯坦奖牌由瑞士波恩的阿尔伯特·爱因斯坦学会设立并颁发，1979年首次颁发，奖励那些在与爱因斯坦有关的事物上作出杰出贡献的人。奖金15,000美元。后来奖金降至5,000美元。爱因斯坦曾经做过该奖评委。

　　阿尔伯特·爱因斯坦和平奖由位于芝加哥的阿尔伯特·爱因斯坦和平基金会设立，奖金为50,000美元。

　　阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖由世界文化委员会设立，1984年首次颁发。其宗旨在于激励科学研究和技术研发，奖金为10,000美元。

　　另外，“爱因斯坦”一词还是耶路撒冷希伯来大学的注册商标。^[2]

3 人生经历 编辑本段

3.1 童年时期  聪明叛逆

　　爱因斯坦于1879年3月14日出生在德意志帝国之符腾堡王国乌尔姆市。 他的父亲赫尔曼·爱因斯坦（Hermann Einstein）是一名商人。他的母亲宝琳·柯克（Pauline Koch）是一位音乐家。爱因斯坦一家是不遵循犹太教规的犹太人。

　　爱因斯坦出生后不久，便于1880年举家迁往慕尼黑，同年10月爱因斯坦的父亲与叔叔在新居住地创建了一间电机工程公司，专门设计与制造电机机器。

　　爱因斯坦在其幼年时代并没有展现很大的天赋。有故事说他直到三岁才开始说话。但是阿尔伯特·爱因斯坦档案馆驳斥这一説法。他在他上的第一所学校里成绩很好，是一个思维敏捷、聪明，有时甚至十分叛逆的学生。他的成绩在优（sehr gut，1分）良（gut，2分）间徘徊。在语言方面不是十分出色，但在自然科学方面却表现十分出众。

　　爱因斯坦常读科普书籍，并总是设法获得有关当下科研水平概况的书。特别是亚龙·贝恩斯坦（Aaron Bernstein）所著的《自然科学通俗读本》（Naturwissenschaftlichen Volksbücher）对他兴趣的形成及其今后道路产生了重大影响。他五岁时对袖珍罗盘着迷，并开始受训于私人学拉小提琴。1888年，进入路易博德文理中学（ Luitpold-Gymnasium，校址此后几番变迁，1965年改名为阿尔伯特·爱因斯坦文理中学）。1894年，全家又迁至意大利米兰。十五岁的爱因斯坦本当留在学校，考完德国大学资格入学考试（Abitur）才离开，但由于常遭老师训斥以及常触犯德意志第二帝国时期学校的纪律与秩序，爱因斯坦因此固执决定肄业，随其父母同往米兰。为了逃避服军役，十七岁的爱因斯坦决定放弃德国国籍，他远离犹太宗教团体。

3.2 大学时代  成绩优异

　　爱因斯坦并未依照其父亲的意愿读电机工程学，而是依他家一好友的建议于1895年申请了瑞士苏黎世苏黎世联邦理工学院，由于没有德国大学资格入学考试成绩，爱因斯坦需要当年夏天参加该校入学考试，不过爱因斯坦并未在考前抓紧复习，而是选择去了北意大利游玩，因此，十六岁的他——身为当时最小的参考者，没有通过此次考试。他的自然科学考得很不错，但法语没考好。该校校长赫尔岑推荐他去瑞士的阿劳州立中学学习一年。在阿劳州立中学学习的这段时光中使爱因斯坦感到十分愉快，这所学校的的理念是“概念思考是建立在‘直观’之上的”，完全符合他的需求。1896年十月，爱因斯坦参考瑞士大学入学考试（Matura），10月3日的成绩单上显示他有五次科目皆取得最好的成绩（瑞士，6分）。

　　1896年，爱因斯坦进入苏黎世联邦理工学院师范系学习物理学，该校物理教授海因里希·弗里德里希·韦伯（Heinrich Friedrich Weber）很讨厌爱因斯坦，曾对他说：“你很聪明，但有个缺点，你听不进别人的话”，为此爱因斯坦的女友米列娃·马里奇时常与韦伯教授冲突，指责这是对爱因斯坦的不公。1899年6月，爱因斯坦在实验室的一场爆炸中手部严重烧伤。

3.3 毕业之后  多项成就

　　1900年毕业，没能如愿留校担任助教，只能靠当“家教”维持生活。1901年取得瑞士国籍。1902年在大学同学格罗斯曼（M. Grossman）的父亲协助下，被伯尔尼瑞士专利局录用为技术员，从事发明专利申请的技术鉴定工作。他利用业余时间开展科学研究，于1905年在物理学三个不同领域中取得了历史性成就，特别是狭义相对论的建立和光量子论的提出，成为了物理学理论的革命。翌年1月15日，凭借论文《分子大小的新测定法》，取得苏黎世大学的博士学位。

　　爱因斯坦在1905年发表了六篇划时代的论文，分别为：《关于光的产生和转化的一个试探性观点》、《分子大小的新测定方法》、《基于热分子运动论的静止液体中悬浮粒子的运动研究》、《论动体的电动力学》、《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》、《布朗运动的一些检视》。因此这一年被称为“爱因斯坦奇迹年”。100年后的2005年因此被定为“世界物理年”。

　　1905年3月，德国《物理年鉴》发表《关于光的产生和转化的一个试探性观点》（über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt），认为光是由分离的粒子所组成。爱因斯坦解释光也是由小的能量粒子（光量子）组成的，并且量子可以像单个的粒子那样运动。“光量子”理论把1900年普朗克创立的量子论大大推进一步，揭示了微观世界的基本特征：波动—粒子二元性。

　　1905年5月11日，德国《物理年鉴》发表一篇用布朗运动解释微小颗粒随机游走的现象的论文《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》（Die von der molekularkinetischen Theorie der W?rme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen）。这篇论文是对布朗运动这种平移扩散的开创性研究。

　　1905年6月30日，德国《物理年鉴》发表《论动体的电动力学》（Elektrodynamik bewegter K?rper）一文。首次提出了狭义相对论基本原理，论文中提出了两个基本公理：“光速不变”，以及“相对性原理”。

　　1905年9月27日，德国《物理年鉴》刊出《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》（Ist die Tr?gheit eines K?rpers von seinem Energieinhalt abh?ngig?），认为“物体的质量可以度量其能量”，随后导出了E = mc2的公式。

　　爱因斯坦1908年兼任伯尔尼大学的兼职讲师。1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授。1911年任布拉格德国大学理论物理学教授，1912年任母校苏黎世联邦理工学院教授。

3.4 柏林岁月  战争时光

　　1914年，应马克斯·普朗克和瓦尔特·能斯特的邀请，回德国任威廉皇家物理研究所所长兼柏林洪堡大学教授，直到1933年。1920年应亨德里克·洛伦兹和保罗·埃伦费斯特的邀请，兼任荷兰莱顿大学特邀教授。第一次世界大战爆发后，他投入公开和地下的反战活动。

　　1919年11月10日《纽约时报》刊登新观察证实相对论的消息，形容这是爱因斯坦理论的大胜利。

　　1915年爱因斯坦发表了广义相对论。他所作的光线经过太阳引力场要弯曲的预言，于1919年由英国天文学家亚瑟·斯坦利·爱丁顿的日全蚀观测结果所证实。1916年他预言的引力波在1978年也得到了证实。爱因斯坦和相对论在西方成了家喻户晓的名词，同时也招来了德国和其他国家的沙文主义者、军国主义者和排犹主义者的恶毒攻击。

　　1917年爱因斯坦在《论辐射的量子性》一文中提出了受激辐射理论，成为激光的理论基础。

　　爱因斯坦因在光电效应方面的研究，获授予1921年诺贝尔物理学奖。不过在瑞典科学院的公告中并未提及相对论，原因是认为相对论存在争议。

3.5 普林斯顿   上书总统

　　1933年1月纳粹党攫取德国政权后，爱因斯坦成为科学界首要的迫害对象，幸而当时他在美国讲学，未遭毒手。3月他回欧洲后避居比利时，9月9日发现有准备行刺他的盖世太保跟踪，星夜渡海到英国，10月转到美国担任新建的普林斯顿高等研究院的教授（与普林斯顿大学非同一机构），直至1945年退休。1940年他取得美国国籍。

　　1937年爱因斯坦曾经探访住在美国加州的查理·卓别林。

　　1939年他获悉铀核裂变及其链式反应的发现，在匈牙利物理学家利奥·西拉德推动下，上书罗斯福总统，建议研制原子弹，以防德国抢先。第二次世界大战结束前夕，美国在日本广岛和长崎两个城市上空投掷原子弹，爱因斯坦对此表示强烈不满。战后，为开展反对核战争和反对美国国内右翼极端分子的运动进行了不懈的斗争。

4 人物逝世 编辑本段

　　1955年4月，爱因斯坦被诊断出患有主动脉瘤，18日午夜在睡梦中感到呼吸困难，主动脉瘤破裂导致大脑溢血破裂，而逝世于普林斯顿。一位名叫托马斯·哈维的医生在验尸过程中，在未经爱因斯坦的家人允许下，私自取下爱因斯坦的大脑保存，这位病理医生希望未来神经科学界能够研究爱因斯坦的大脑，以发现爱因斯坦那么聪明的原因。后爱因斯坦家人 为遵照爱因斯坦的遗嘱，他死后并没有举行任何丧礼，也不筑坟墓，不立纪念碑，骨灰撒在永远保密的地方，目的是不会令埋葬他的地方成为圣地。爱因斯坦的后半生一直从事寻找统一场论的工作，不过这项工作没有获得成功，对此，著名的爱氏研究专家亚伯拉罕·派斯曾说：“爱因斯坦在1925年之后就应该去钓鱼，而不是继续做研究”。现在，寻找比统一场论包含内容更广泛、能够统一解释各种基本相互作用的理论，是理论物理学研究的中心问题之一。

　　爱因斯坦在去世之前，把他在普林斯顿默谢雨街112号的房子留给跟他工作了几十年的秘书杜卡斯小姐，并且强调：“不许把这房子变成博物馆。”他不希望把默谢雨街变成一个朝圣地。他一生不崇拜人格化的神，也不希望以后的人把他当作神来崇拜。《上帝的迷思》一书就是记录他这种嘲笑了一个人格化神的想法的信仰。以下就是这书的摘要。

　　自从爱因斯坦逝世以后，越来越多的宗教辩护者出于可以理解的目的，试图宣称爱因斯坦是他们中的一员。但与爱因斯坦同时代的宗教徒却不这样看。1940年，爱因斯坦写了一篇著名论文，为他的这一命题进行辩护，即“我不信仰一个人格化的神”。这个以及其他类似的声明激起暴风雨般愤怒的来信，它们都来自正统保守的宗教人士，许多人还含沙射影地提到爱因斯坦的犹太人血统。

5 科学成就 编辑本段

5.1 相对论

　　相对论的提出

　　相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。它否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。它也发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。

　　狭义相对论的创立

　　早在16岁时，爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波，他产生了一个想法，如果一个人以光的速度运动，他将看到一幅什么样的世界景象呢？他将看不到前进的光，只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场。这种事可能发生吗？

　　与此相联系，他非常想探讨与光波有关的所谓以太的问题。以太这个名词源于希腊，用以代表组成天上物体的基本元素。17世纪的笛卡尔和其后的惠更斯首创并发展了以太学说，认为以太就是光波传播的媒介，它充满了包括真空在内的全部空间，并能渗透到物质中。与以太说不同，牛顿提出了光的微粒说。牛顿认为，发光体发射出的是以直线运动的微粒粒子流，粒子流冲击视网膜就引起视觉。18世纪牛顿的微粒说占了上风，19世纪，却是波动说占了绝对优势。以太的学说也大大发展：波的传播需要媒质，光在真空中传播的媒质就是以太，也叫光以太。与此同时，电磁学得到了蓬勃发展，经过麦克斯韦、赫兹等人的努力，形成了成熟的电磁现象的动力学理论——电动力学，并从理论与实践上证明光就是一定频率范围内的电磁波，从而统一了光的波动理论与电磁理论。以太不仅是光波的载体，也成了电磁场的载体。直到19世纪末，人们企图寻找以太，然而从未在实验中发现以太，相反，迈克耳逊莫雷实验却发现以太不太可能存在。

　　电磁学的发展最初也是纳入牛顿力学的框架，但在解释运动物体的电磁过程时却发现，与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。按照麦克斯韦理论，真空中电磁波的速度，也就是光的速度是一个恒量；然而按照牛顿力学的速度加法原理，不同惯性系的光速不同。例如，两辆汽车，一辆向你驶近，一辆驶离。你看到前一辆车的灯光向你靠近，后一辆车的灯光远离。根据伽利略理论，向你驶来的车将发出速度大于C（真空光速3.0x10^8m/s）的光，即前车的光的速度=光速+车速；而驶离车的光速小于C，即后车光的速度=光速-车速。但按照，这两种光的速度相同，因为在麦克斯韦的理论中，车的速度有无并不影响光的传播，说白了不管车子怎样，光速等于C。麦克斯韦与伽利略关于速度的说法明显相悖。我们如何解决这一分歧呢？

　　爱因斯坦似乎就是那个将构建崭新的物理学大厦的人。爱因斯坦认真研究了麦克斯韦电磁理论，特别是经过赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的，但是有一个问题使他不安，这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现，所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究爱因斯坦发现，除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外，以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。于是他想到：以太绝对参照系是必要的吗？电磁场一定要有荷载物吗？这时他一开始怀疑以太存在的必要。

　　爱因斯坦喜欢阅读哲学著作，并从哲学中吸收思想营养，他相信世界的统一性和逻辑的一致性。相对性原理已经在力学中被广泛证明，却在电动力学中却无法成立，对于物理学这两个理论体系在逻辑上的不一致，爱因斯坦提出了怀疑。他认为，相对论原理应该普遍成立，因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的形式，但在这里出现了光速的问题。光速是不变的量还是可变的量，成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。当时的物理学家一般都相信以太，也就是相信存在着绝对参照系，这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。19世纪末，马赫在所著的《发展中的力学》中，批判了牛顿的绝对时空观，这给爱因斯坦留下了深刻的印象。 1905年5月的一天，爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题，贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法，两人讨论了很久。突然，爱因斯坦领悟到了什么，回到家经过反复思考，终于想明白了问题。第二天，他又来到贝索家，说：谢谢你，我的问题解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事：时间没有绝对的定义，时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙，经过五个星期的努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。

　　1905年6月30日，德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》，在同年9月的该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章，它包含了狭义相对论的基本思想和基本内容。狭义相对论所根据的是两条原理：相对性原理和光速不变原理。爱因斯坦解决问题的出发点，是他坚信相对性原理。伽利略最早阐明过相对性原理的思想，但他没有对时间和空间给出过明确的定义。牛顿建立力学体系时也讲了相对性思想，但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动，在这个问题上他是矛盾的。而爱因斯坦大大发展了相对性原理，在他看来，根本不存在绝对静止的空间，同样不存在绝对同一的时间，所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。对于任何一个参照系和坐标系，都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。对于一切惯性系，运用该参照系的空间和时间所表达的物理规律，它们的形式都是相同的，这就是相对性原理，严格地说是狭义的相对性原理。在这篇文章中，爱因斯坦没有讨论将光速不变作为基本原理的根据，他提出光速不变是一个大胆的假设，是从电磁理论和相对性原理的要求而提出来的。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的结果，他从同时的相对性这一点作为突破口，建立了全新的时间和空间理论，并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。

　　什么是同时性的相对性？不同地方的两个事件我们何以知道它是同时发生的呢？一般来说，我们会通过信号来确认。为了得知异地事件的同时性我们就得知道信号的传递速度，但如何测出这一速度呢？我们必须测出两地的空间距离以及信号传递所需的时间，空间距离的测量很简单，麻烦在于测量时间，我们必须假定两地各有一只已经对好了的钟，从两个钟的读数可以知道信号传播的时间。但我们如何知道异地的钟对好了呢？答案是还需要一种信号。这个信号能否将钟对好？如果按照先前的思路，它又需要一种新信号，这样无穷后退，异地的同时性实际上无法确认。不过有一点是明确的，同时性必与一种信号相联系，否则我们说这两件事同时发生是无意义的。

　　光信号可能是用来对时钟最合适的信号，但光速非无限大，这样就产生一个新奇的结论，对于静止的观察者同时的两件事，对于运动的观察者就不是同时的。我们设想一个高速运行的列车，它的速度接近光速。列车通过站台时，甲站在站台上，有两道闪电在甲眼前闪过，一道在火车前端，一道在后端，并在火车两端及平台的相应部位留下痕迹，通过测量，甲与列车两端的间距相等，得出的结论是，甲是同时看到两道闪电的。因此对甲来说，收到的两个光信号在同一时间间隔内传播同样的距离，并同时到达他所在位置，这两起事件必然在同一时间发生，它们是同时的。但对于在列车内部正中央的乙，情况则不同，因为乙与高速运行的列车一同运动，因此他会先截取向着他传播的前端信号，然后收到从后端传来的光信号。对乙来说，这两起事件是不同时的。也就是说，同时性不是绝对的，而取决于观察者的运动状态。这一结论否定了牛顿力学中引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。

　　相对论认为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动的最大速度。由于相对论效应，运动物体的长度会变短，运动物体的时间膨胀。但由于日常生活中所遇到的问题，运动速度都是很低的（与光速相比），看不出相对论效应。

　　爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学，指出质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。他并且给出了著名的质能关系式：E=mc^2，质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。

　　广义相对论的建立

　　1905年，爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后，并没有立即引起很大的反响。但是德国物理学的权威人士普朗克注意到了他的文章，认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美，正是由于普朗克的推动，相对论很快成为人们研究和讨论的课题，爱因斯坦也受到了学术界的注意。

　　1907年，爱因斯坦听从友人的建议，提交了那篇著名的论文申请联邦工业大学的编外讲师职位，但得到的答复是论文无法理解。虽然在德国物理学界爱因斯坦已经很有名气，但在瑞士，他却得不到一个大学的教职，许多有名望的人开始为他鸣不平，1908年，爱因斯坦终于得到了编外讲师的职位，并在第二年当上了副教授。1912年，爱因斯坦当上了教授，1913年，应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。

　　在此期间，爱因斯坦在考虑将已经建立的相对论推广，对于他来说，有两个问题使他不安。第一个是引力问题，狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的物理规律是正确的，但是它不能解释引力问题。牛顿的引力理论是超距的，两个物体之间的引力作用在瞬间传递，即以无穷大的速度传递，这与相对论依据的场的观点和极限的光速冲突。第二个是非惯性系问题，狭义相对论与以前的物理学规律一样，都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的惯性系。从逻辑上说，一切自然规律不应该局限于惯性系，必须考虑非惯性系。狭义相对论很难解释所谓的双生子佯谬，该佯谬说的是，有一对孪生兄弟，哥在宇宙飞船上以接近光速的速度做宇宙航行，根据相对论效应，高速运动的时钟变慢，等哥哥回来，弟弟已经变得很老了，因为地球上已经经历了几十年。而按照相对性原理，飞船相对于地球高速运动，地球相对于飞船也高速运动，弟弟看哥哥变年轻了，哥哥看弟弟也应该年轻了。这个问题简直没法回答。实际上，狭义相对论只处理匀速直线运动，而哥哥要回来必须经过一个变速运动过程，这是相对论无法处理的。正在人们忙于理解相对狭义相对论时，爱因斯坦正在接受完成广义相对论。

　　1907年，爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》，在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理，此后，爱因斯坦关于等效原理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据，提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。爱因斯坦并且提出了封闭箱的说法：在一封闭箱中的观察者，不管用什么方法也无法确定他究竟是静止于一个引力场中，还是处在没有引力场却在作加速运动的空间中，这是解释等效原理最常用的说法，而惯性质量与引力质量相等是等效原理一个自然的推论。

　　1915年11月，爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交了四篇论文，在这四篇论文中，他提出了新的看法，证明了水星近日点的进动，并给出了正确的引力场方程。至此，广义相对论的基本问题都解决了，广义相对论诞生了。1916年，爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》，在这篇文章中，爱因斯坦首先将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论，将只对于惯性系物理规律同样成立的原理称为狭义相对性原理，并进一步表述了广义相对性原理：物理学的定律必须对于无论哪种方式运动着的参照系都成立。

　　爱因斯坦的广义相对论认为，由于有物质的存在，空间和时间会发生弯曲，而引力场实际上是一个弯曲的时空。爱因斯坦用太阳引力使空间弯曲的理论，很好地解释了水星近日点进动中一直无法解释的43秒。广义相对论的第二大预言是引力红移，即在强引力场中光谱向红端移动，20年代，天文学家在天文观测中证实了这一点。广义相对论的第三大预言是引力场使光线偏转，最靠近地球的大引力场是太阳引力场，爱因斯坦预言，遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生一点七秒的偏转。1919年，在英国天文学家爱丁顿的鼓动下，英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食，经过认真的研究得出最后的结论是：星光在太阳附近的确发生了一点七秒的偏转。英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测报告，确认广义相对论的结论是正确的。会上，著名物理学家、皇家学会会长汤姆孙说：“这是自从牛顿时代以来所取得的关于万有引力理论的最重大的成果”，“爱因斯坦的相对论是人类思想最伟大的成果之一”。爱因斯坦成了新闻人物，他在1916年写了一本通俗介绍相对论的书《狭义与广义相对论浅说》，到1922年已经再版了40次，还被译成了十几种文字，广为流传。

　　相对论的意义

　　狭义相对论和广义相对论建立以来，已经过去了很长时间，它经受住了实践和历史的考验，是人们普遍承认的真理。相对论对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都有巨大的影响。相对论从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，都是对洛伦兹变换协变的，牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。广义相对论又在广义协变的基础上，通过等效原理，建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系，得到了所有物理规律的广义协变形式，并建立了广义协变的引力理论，而牛顿引力理论只是它的一级近似。这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系的问题，从逻辑上得到了合理的安排。相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念，给出了科学而系统的时空观和物质观，从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。

　　狭义相对论给出了物体在高速运动下的运动规律，并提示了质量与能量相当，给出了质能关系式。这两项成果对低速运动的宏观物体并不明显，但在研究微观粒子时却显示了极端的重要性。因为微观粒子的运动速度一般都比较快，有的接近甚至达到光速，所以粒子的物理学离不开相对论。质能关系式不仅为量子理论的建立和发展创造了必要的条件，而且为原子核物理学的发展和应用提供了根据。

　　对于爱因斯坦引入的这些全新的概念，当时地球上大部分物理学家，其中包括相对论变换关系的奠基人洛仑兹，都觉得难以接受。甚至有人说“当时全世界只有两个半人懂相对论”。旧的思想方法的障碍，使这一新的物理理论直到一代人之后才为广大物理学家所熟悉，就连瑞典皇家科学院，1922年把诺贝尔物理学奖授予爱因斯坦时，也只是说“由于他对理论物理学的贡献，更由于他发现了光电效应的定律。”对爱因斯坦的诺贝尔物理学奖颁奖辞中竟然对于爱因斯坦的相对论只字未提。（注：相对论没有获诺贝尔奖，一个重要原因就是还缺乏大量事实验证。）

5.2 E=mc^2

　　物质不灭定律，说的是物质的质量不灭；能量守恒定律，说的是物质的能量守恒。（信息守恒定律）

　　虽然这两条伟大的定律相继被人们发现了，但是人们以为这是两个风马牛不相关的定律，各自说明了不同的自然规律。甚至有人以为，物质不灭定律是一条化学定律，能量守恒定律是一条物理定律，它们分属于不同的科学范畴。

　　爱因斯坦认为，物质的质量是惯性的量度，能量是运动的量度；能量与质量并不是彼此孤立的，而是互相联系的，不可分割的。物体质量的改变，会使能量发生相应的改变；而物体能量的改变，也会使质量发生相应的改变。

　　在狭义相对论中，爱因斯坦提出了著名的质能公式：E=mc^2 （这里的E代表能量，m代表多少质量，c代表光的速度，近似值为3×10^8m/s，这说明能量可以用减少质量的方法创造！）。

　　爱因斯坦的理论，最初受到许多人的反对，就连当时一些著名物理学家也对这位年青人的论文表示怀疑。然而，随着科学的发展，大量的科学实验证明爱因斯坦的理论是正确的，爱因斯坦才一跃而成为世界著名的科学家，成为20世纪世界最伟大的科学家。

　　爱因斯坦的质能关系公式，正确地解释了各种原子核反应：就拿氦4(He4)来说，它的原子核是由2个质子和2个中子组成的。照理，氦4原子核的质量就等于2个质子和2个中子质量之和。实际上，这样的算术并不成立，氦核的质量比2个质子、2个中子质量之和少了0.0302u（原子质量单位）！这是为什么呢？因为当2个氘[dao]核（每个氘核都含有1个质子、1个中子）聚合成1个氦4原子核时，释放出大量的原子能。生成1克氦4原子时，大约放出2.7×10^12焦耳的原子能。正因为这样，氦4原子核的质量减少了。

　　这个例子生动地说明：在2个氘原子核聚合成1个氦4原子核时，似乎质量并不守恒，也就是氦4原子核的质量并不等于2个氘核质量之和。然而，用质能关系公式计算，氦4原子核失去的质量，恰巧等于因反应时释放出原子能而减少的质量！

　　这样一来，爱因斯坦就从更新的高度，阐明了物质不灭定律和能量守恒定律的实质，指出了两条定律之间的密切关系，使人类对大自然的认识又深了一步。

5.3 光电效应

　　1905年，爱因斯坦提出光子假设，成功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理奖。

　　光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。

　　光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。

　　赫兹于1887年发现光电效应，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应（金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子）。光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。

　　光电效应里，电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关 ,光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产生影响。

5.4 宇宙常数

　　爱因斯坦在提出相对论的时候，曾将宇宙常数（为了解释物质密度不为零的静态宇宙的存在﹐他在引力场方程中引进一个与度规张量成比例的项﹐用符号Λ 表示。该比例常数很小﹐在银河系尺度范围可忽略不计。只在宇宙尺度下﹐Λ 才可能有意义﹐所以叫作宇宙常数。即所谓的反引力的固定数值）代入他的方程。他认为，有一种反引力，能与引力平衡，促使宇宙有限而静态。当哈勃得意洋洋地将膨胀宇宙的天文观测结果展示给爱因斯坦看时，爱因斯坦说：“这是我一生所犯下的最大错误。”

　　宇宙是膨胀着的！ 哈勃等认为，反引力是不存在的，由于星系间的引力，促使膨胀速度越来越慢。 那么，爱因斯坦就完全错了吗？不。星系间有一种扭旋的力，促使宇宙不断膨胀，即暗能量。70亿年前，它们“战胜”了暗物质，成为宇宙的主宰。最新研究表明，按质量成份（只算实质量，不算虚物质）计算，暗物质和暗能量约占宇宙96%。看来，宇宙将不断加速膨胀，直至解体死亡。（也有其它说法，争议不休）。宇宙常数虽存在，但反引力的值远超过引力。也难怪这位倔强的物理学家与波尔在量子力学的争论：“上帝是不掷骰子的！”（不要指挥上帝如何决定宇宙的命运）。林德饶有风趣的说：“现在，我终于明白，为什么他（爱因斯坦）这么喜欢这个理论，多年后依然研究宇宙常数，宇宙常数依然是当今物理学最大的疑问之一。”

6 人物思想 编辑本段

　　爱因斯坦说自己是和平主义者和人道主义者，晚年成为民主社会主义者。爱因斯坦还联同史怀哲和伯特兰·罗素一起行动，以禁止核试验和核武器战争。

6.1 宗教观点

　　爱因斯坦是犹太人，但他并不信奉犹太教，他认为宗教是幼稚迷信的化身，他只是赞叹宇宙和自然的美丽。1954年3月24日，在给一位工人的回信中，他说道：“你所读到的关于我信教的说法当然是一个谎言，一个被系统地重复着的谎言。我不相信人格化的上帝，我也从来不否认而是清楚地表达了这一点。如果在我的内心有什么能被称之为宗教的话，那就是对我们的科学所能够揭示的这个世界的结构的无限的敬仰。”

　　他还说（见《生活哲学》（Living Philosophy）13期，1931年）：“我们不理解的事物存在的知识，以及我们对那些我们的意识可以接受的最深奥的推理和最美丽事物的感觉构成了我们对宗教的虔诚。在这个意义上，但仅仅在此意义上，我深信宗教。”

　　在回答美国纽约国际犹太人会堂（International Synagogue）的拉比赫伯特·高德斯坦（Herbert Goldstein）时，他说道：“我相信斯宾诺莎的神，一个通过存在事物的和谐有序体现自己的神，而不是一个关心人类命运和行为的神。”

　　当受到马丁·布伯关于宗教信仰攻击之后，他声明：“我们物理学家所努力的仅仅是跟随他画他的线。”作为爱因斯坦宗教信仰的总结，他曾说道：“有一个无限的高级智慧通过我们脆弱无力的思维可以感受的细节来显示他自己，对此谦卑的赞美构成了我的宗教信仰。

　　”在信件中，爱因斯坦写道：“我认为犹太教就跟所有其他宗教一样，是幼稚迷信的化身……我认为，上帝这个词，不过就是一种措辞，人类弱点的产物。圣经中充斥许多光荣但仍相当简陋而且非常幼稚的传说。””这封信在2008年于伦敦拍卖。

　　爱因斯坦1934年成为理性主义者出版协会（Rationalist Press Association）名誉会员。

6.2 政治观点

　　爱因斯坦是和平主义者和人道主义者，晚年成为民主社会主义者。他曾经说：“我认为甘地的观点是我们这个时期所有政治家中最高明的。我们应该朝着他的精神方向努力：不是通过暴力达到我们的目的，而是不同你认为邪恶的势力结盟。”爱因斯坦反对共产主义、麦卡锡主义和种族主义。他还是德国自由民主党的建立者之一。

　　美国联邦调查局保存的关于爱因斯坦的档案中记录他曾被拒绝以难民条款（Alien Exclusion Act）移民美国，其中一条理由是爱因斯坦信奉，主张并宣扬无政府主义，从而使政府名存实亡。他还被指责为“1937年－1954年34个共产主义运动的参与者和支持者。”不过这些档案是其他部门提交给美国联邦调查局的，而不是美国联邦调查局的正式文件。

　　爱因斯坦反对残暴的独裁政府，同时因为自己是犹太人，他反对纳粹政府并在希特勒掌权后不久就离开了德国。在其他人的影响下，爱因斯坦开始支持研制原子弹，以防止希特勒抢先研制成功，为此他与西拉德在1939年8月2日上书当时美国总统罗斯福（爱因斯坦—西拉德信），建议开始研制核武器。罗斯福接受了这个建议，成立了一个小组负责研究铀作为武器的可行性，几年之后这个小组被曼哈顿计划取代。战后，因为日本已经无条件投降，所以爱因斯坦开始为消除核武器建立和平政府游说，并与西拉德建立了原子能科学家紧急委员会，因为原子弹并不适合于军事训练所使用的武器，他说：“我不知道会用什么武器，但是我可以肯定，第四次世界大战，人们使用的武器将会是——木棒和石头。”

　　爱因斯坦支持犹太复国主义，他支持将犹太人定居点选择在犹太教的古地，并热衷于在耶路撒冷建立希伯来大学。1930年爱因斯坦在希伯来大学发表名为《关于犹太复国主义：爱因斯坦教授的讲座》的文章。爱因斯坦将自己的论文都传给了希伯来大学。但是他反对民族主义，同时也怀疑建立一个犹太国家是不是最好的选择。他一直希望犹太人和阿拉伯人能够和平居住在同一个地方。1952年，爱因斯坦曾被邀请作新成立的以色列第二任总统，但他拒绝了，理由是自己缺乏必要的人事能力。

　　爱因斯坦还联同史怀哲和伯特兰·罗素一起行动，以禁止核试验和核武器战争。在他去世的前几天，他签署了《罗素—爱因斯坦宣言》，这一声明促使帕格沃什科学和世界事务会议召开。他在给罗素的信中写道：

　　“亲爱的伯特兰·罗素：感谢你4月5日的来信，我很高兴在你这个出色的声明上签字，我还同意你的签名者候选名单。致敬，阿·爱因斯坦”

6.3 上帝不玩弄骰子

　　二十世纪上半期爱因斯坦曾经是量子力学的催生者之一，但是他不满意量子力学的后续发展，也就是以玻尔为首的哥本哈根诠释，这一套诠释表明自然法则中存在着一种根本的随机性，海森堡发展出著名的“测不准原理”。爱因斯坦与其他科学家提出一个“EPR悖论”来反驳哥本哈根诠释，他说了一句很有名的话：“上帝不玩弄骰子”，他还有另一个名言“月亮是否只在你看着他的时候才存在？”爱因斯坦恪守“因果律”，一生不愿承认量子力学的正确性。

7 情感生活 编辑本段

　　爱因斯坦与塞尔维亚数学家米列娃·马里奇在结婚前曾有一个女儿丽瑟尔·爱因斯坦（Lieserl Einstein）（1902—1903？）。关于丽瑟尔的命运有诸多猜测。爱因斯坦最后一次提到她是在1903年9月一封给米列娃的信里。爱因斯坦和米列娃结婚后生了两个儿子汉斯·阿尔伯特·爱因斯坦与爱德华·爱因斯坦（Eduard Einstein）。爱因斯坦的二儿子爱德华?爱因斯坦受米列娃家庭遗传的影响患精神分裂，一生未娶。

　　爱因斯坦的第二任妻子爱尔莎·爱因斯坦是他的亲戚，他们的曾祖父都是鲁伯特·爱因斯坦（Ruppert Einstein）。这个婚姻从1919年到1936年维持到爱尔莎逝世。大儿子汉斯·阿尔伯特·爱因斯坦是美国伯克利加州大学的水利工程教授，他有三个孩子，大儿子伯尔尼哈德·凯撒·爱因斯坦（Bernhard Caesar Einstein）是一名物理学家，二儿子克劳斯·马丁（Klaus Martin，1932–1938），以及养女伊芙琳（Evelyn）。伯尔尼哈德有五个孩子，其中最大的孩子托马斯·马丁·爱因斯坦 （Thomas Martin Einstein） 是一名整形外科麻醉师。伯尔尼哈德的二儿子保罗·迈克尔·爱因斯坦是一位小提琴家。

　　爱因斯坦在旅行时每天都要给妻子艾尔莎和继女玛格特与伊尔斯写信。那些信件后来被捐赠给希伯来大学。玛格特·爱因斯坦要求在她去世20年之后方能公开那些私人信件（她于1986年去世）。希伯来大学爱因斯坦档案馆的伍尔夫（Barbara Wolff）告诉BBC，爱因斯坦从1912年到1955年之间写了3,500页私人信件。

　　伯尔尼哈德·凯撒·爱因斯坦的书信记录了爷爷爱因斯坦的一些轶事。他说爱因斯坦最珍爱的物品是小提琴和烟斗；为了躲过医生发布的“禁烟令”，曾经在街上捡别人扔掉的烟头，揉碎后放进烟斗里吸。伯尔尼哈德还回忆起他八岁的时候，爱因斯坦曾带他在一个无风的日子出航。在船上，爱因斯坦花了三个小时跟他讲关于肥皂泡的一些数学性质。当然小伯尔尼哈德一点也听不懂。他们之间第一次谈论物理的时候，伯尔尼哈德已经25岁。

　　爱因斯坦孙子伯尔尼哈德·凯撒·爱因斯坦的书信记录爷爷爱因斯坦最珍爱的物品是小提琴和烟斗。

8 人物轶事 编辑本段

　　  。 慧眼识才

　　爱因斯坦罕见少年旧照爱因斯坦十六岁时报考瑞士苏黎世的联邦工业大学工程系，可是入学考试却告以失败。看过他的数学和物理考卷的该校物理学家韦伯先生却慧眼识英才，称赞他：“你是个很聪明的孩子，爱因斯坦，一个非常聪明的孩子，但是你有一个很大的缺点：就是你不想表现自己。”

　　韦伯先生是讲对了，爱因斯坦在数学方面可以说是“天才”，他在12岁到16岁时就已经自学学会了解析几何和微积分。而对于不想表现自己这个“缺点”，他也是“死不悔改”。他晚年写给朋友的信中说：“我年轻时对生活的需要和期望是能在一个角落安静地做我的研究，公众人士不会对我完全注意，可是现在却不能了。”

8.1 热爱音乐

　　爱因斯坦从小就喜欢音乐。他的母亲会弹钢琴，希望爱因斯坦学习小提琴，不仅要培养他对音乐的热爱，但也能帮助他融入德国文化。根据指挥家莱昂·博茨泰因，爱因斯坦在五岁已经开始学习小提琴，但在那时他并不喜欢小提琴。当他13岁时，他接触莫扎特的小提琴奏鸣曲，从此就爱上了莫扎特的音乐。爱因斯坦自述从此他开始“系统性”的练习，并表示“比起责任来，爱好是更好的老师。”17岁时，他在阿劳地方一个学校督察面前表演贝多芬的小提琴奏鸣曲。督察说后来说他的演奏“很杰出，并揭示了卓越的洞察力”。

　　从那时起，音乐在爱因斯坦的生活中扮演了中心的角色。他虽然从未想过成为职业音乐家，但曾和一些专业人士一起在私人场合为朋友演奏过室内乐。他在波恩、苏黎世和柏林时，室内乐是他社交生活的一部分。同他一起演奏的人包括普朗克。1931年，当他在加州理工学院做研究时，曾去洛杉矶拜访佐尔那家族音乐学院，并和刚刚结束两载巡演后退休的佐尔那四重奏一起演奏了莫扎特和贝多芬的作品。爱因斯坦晚年时，刚成立不久的茱莉亚四重奏去普林斯顿拜访了他。为了让爱因斯坦跟得上，乐团成员有意用慢拍演奏。博茨泰因说，爱因斯坦的配合和音准给茱莉亚四重奏对留下了深刻印象。

8.2 成功秘诀

　　有一次，一个美国记者问爱因斯坦关于他成功的秘诀。他回答：“早在1901年，我还是二十二岁的青年时，我已经发现了成功的公式。我可以把这公式的秘密告诉你，那就是A=X+Y+Z！ A就是成功，X就是正确的方法，Y是努力工作，Z是少说废话！这公式对我有用，我想对许多人也一样有用。　

8.3 拒当总统

　　1948年5月14日，以色列国诞生，但不久以色列与周围阿拉伯国家的战争便爆发了。已经定居在美国十多年的爱因斯坦立即向媒体宣称：“现在，以色列人再不能后退了，我们应该战斗。犹太人只有依靠自己，才能在一个对他们存有敌对情绪的世界上生存下去。”1952年11月9日，爱因斯坦的老朋友以色列首任总统魏茨曼逝世。在此前一天，就有以色列驻美国大使向爱因斯坦转达了以色列总理本·古里安的信，正式提请爱因斯坦为以色列共和国总统候选人。

　　当日晚，一位记者给爱因斯坦的住所打来电话，询问爱因斯坦：“听说要请您出任以色列共和国总统，教授先生。您会接受吗？”“不会。我当不了总统。”“总统没有多少具体事务，他的位置是象征性的。教授先生，您是最伟大的犹太人。不，不，您是全世界最伟大的人。由您来担任以色列总统，象征犹太民族的伟大，再好不过了。”“不，我干不了。” 爱因斯坦刚放下电话，电话铃又响了。这次是驻华盛顿的以色列大使打来的。大使说：“教授先生，我是奉以色列共和国总理本·古里安的指示，想请问一下，如果提名您当总统候选人，您愿意接受吗？”“大使先生，关于自然，我了解一点，关于人，我几乎一点也不了解。我这样的人，怎么能担任总统呢？请您向报界解释一下，给我解解围。” 大使进一步劝说：“教授先生，已故总统魏茨曼也是教授呢。您能胜任的。”“魏茨曼和我不一样。他能胜任，但我不能。”“教授先生，每一个以色列公民，全世界每一个犹太人，都在期待您呢！” 爱因斯坦被同胞们的好意感动了，但他想的更多的是如何委婉地拒绝大使和以色列政府，而不使他们失望，不让他们窘迫。

　　不久，爱因斯坦在报上发表声明，正式谢绝出任以色列总统。在爱因斯坦看来，“当总统可不是一件容易的事。”同时，他还再次引用他自己的话：“方程对我更重要些，因为政治是为当前，而方程却是一种永恒的东西。”

8.4 专心致志

　　有一次，他要把墙上的一幅旧画换下来，就搬来一架梯子，一步一步爬上去。突然，他又想起一个问题，沉思起来，忘记自己在做什么了，猛地从梯子上摔下来。摔到地上以后，他顾不得疼痛，马上想到：人为什么会笔直地掉下来呢？看来物体总是沿着阻力最小的线路运动的。爱因斯坦想到这里便马上站立起来，一瘸一拐地走到桌边，提笔把自己的这个想法记了下来。这对他正在研究的问题——相对论有很大的启发。

8.5 热爱运动

　　爱因斯坦是一位成就辉煌的科学家。他从小喜欢运动，一生坚持不懈，直到老年，人们尊重地称他“老年运动家”。

　　有人认为科学家都是成天坐在试验室，摆弄机器，计算数据，生活单调，性格孤僻。其实，不少科学家把生活安排得非常丰富多彩，充满生气，爱因斯坦就是一个典型例子。他在学习或工作十分紧张的情况下，仍抽空参加多种文体活动，尤其喜欢爬山、骑车、赛艇、散步等体育活动。有人形容他工作时的劲头“简直象个疯子，似乎有使不完的精力。”一位伟人说过：不会休息的人，就不会工作。爱因斯坦这种充沛的精力，正是来自他的合理休息和经常锻炼的结果。

　　生病后

　　爱因斯坦在伯尔尼的旧居1955年（76岁）

　　2月—4月同罗素通信讨论和平宣言问题。

　　4月11日在宣言上签名。

　　3月写《自述片断》，回忆青年时代的学习和科学探索的道路。

　　3月15日挚友贝索逝世。

　　4月3日同科恩谈论关于科学史等问题。

　　4月5日驳斥美国法西斯分子给他扣上“颠覆分子”帽子。

　　4月13日在草拟一篇电视讲话稿时发生严重腹痛，后诊断为动脉出血。

　　4月15日进普林斯顿医院。

　　4月18日1时25分在医院逝世。