在一个月内,名不见经传的爱因斯坦向德国最有声望的杂志《物理学年鉴》(Annalen der Physik)发表了四篇论文。他挑出分量最轻
的一篇,内容是通过中性物质的稀溶液的扩散和内摩擦来测定原子的大小,寄给了他的母校苏黎士联邦工业学院,毫不费力地取得了博士学 位。另一篇是关于研究悬浮微粒的布朗运动的,也开辟了一个新方向。 年后单凭此而不是相对论就获得诺贝尔物理奖。其实就爱因斯坦的贡献来看,一生完全可以五次登上诺贝尔奖的领奖台。光量子理论;狭义 相对论;广义相对论;统计物理中的玻色──爱因斯坦凝聚;还有我们熟悉的激光的理论工作也归功于他。 论的诞生。在这篇文章里,爱因斯坦没有卖弄令人目眩的数学技巧,平实而又深刻是爱因斯坦论文的一贯风格。读懂它并不需要高深的数学 知识,但更需要革命性的思想和与日常经验决裂的勇气,尤其是在当时。 了,一切静止都是相对的。第二,光在真空中的速度永远不变而且不可超越,它与光源的速度无关。也即,对于站在地面上的人看,20米/秒 的车上发出的光和即使以光速飞行的火箭(当然是不可能的)上发出的光的速度是一样的,均为30万公里/秒。 的人看来,我们右边的人挥起手的"同时"左边的人弯下腰,而在飞机上的人则坚决不这样认为,他们认为我们右边的人先挥手,而左边的人 后弯腰。与此相反,在飞机上的人认定机头处空中小姐不小心打破只碟子的"同时"机尾处的乘客点燃支香烟,而地面上的人异口同声地说碟 子先落在地上然后香烟才被点着。 力。而这又是由于飞机的速度尽管达到几百米每秒,比起光的速度,30万公里/秒,还是望尘莫及的。不过这样也不错,至少平时说"这两件 事同时发生"时不用再地加上诸如"在我们这群相对静止的人看来"之类的复杂状语了。 实验,因为跨入二十世纪以来,人们对通常状态下的物质研究几乎穷尽,动辄就研究绝对零度的低温或者上亿度的高温,速度接近光速的运 动或者万万分之一米长度的空间。这对爱因斯坦这位思想大师来说轻车熟路,并很快成为他在学术上进攻或者防守的利器。 电,观察者M自然认定这两个点是同时闪光的,因为光的传播速度不变,而他又恰好站在两个闪光点的中心。" 向闪光点B运行,而离开闪光点A,自然他看到B点的闪光比A点的早,但他知道他是在运动中的,根据自己运动的速度,也很容易得出两道光是 同时发生的结论。" 出B点发光比A点早的结论。他又知道自己的位置是在两个闪光的中间,由于他认为自己是静止的,所以他不得不断定他看到的头一个闪光比 他看见的下一个早。" 速和他是在向发光的A点运动着这一事实,也作出B点闪光比A点早的结论。 把尺子,当它相对你运动的时候,你会发现它的长度缩短。 从鸡蛋脱手的那一瞬间开始,机上和地上的人同时开始记时,到落地时止。结果是地面上的人测出的时间长一些。换句话说,在地面静止的 人看来,处于运动状态的物体时间变慢。 飞得更快的话,会毫不犹豫地将地球上最大的磅秤压歪。但它永远也到不了光速,不光是鸡蛋,任何有质量的物质的速度都绝对达不到光速 。光也是一种物质,它的速度之所以能臻极限,原因就是光本身静止时是没有质量的。当然,你若据次推理出质量越小的物质跑得越快,显 然是荒谬的。 用,"朋友,当你夏天坐在一个火炉旁,你会觉得一分钟是一小时,而当你坐在一个美丽女郎身边时,一小时就象一分钟,难道不是这样么? ",大众媒体对相对论也异乎寻常地加以关注。从牛顿时代以来,观众们第一次渴望了解高高在上的物理学家们到底在弄些什么,虽然其中猎 奇的心情远重于对科学精神的景仰。很多哲学家,神学家,印象派画家,现代派诗人,专栏作家,以及各行各业的人纷纷在报刊杂志上撰文 用自己的语言表达自己对相对论的理解和认识。 是"E=MC2",表示能量等于质量乘以光速的平方。留心的观众会注意到,在好莱坞的电影和动画片中如果要刻画一位资深教授,则会让他在黑 板上写上一些不知所云的杂乱公式后,重重地补上E=MC2这几个大字的。 不,甚至人类自诞生来就模糊意识到的质量守恒定律被破坏了。质量和能量本身并无区别,而且可以相互转换。即使是最前卫的哲学家也会 吸口冷气,太不可思议了。但不管哲学家怎么喋喋不休地发挥思辨的威力,物理学家是不屑一顾的,他们只认定确凿的事实和严密的逻辑。 物理学家和自然哲学家都是研究世界的奥秘的,但在这一点上,两者有本质的区别。 完全消失,其释放的能量是用以万吨煤炭来计算的。我们这个星球从进入工业化社会以来,能源问题就仿佛人类脖子上的绞索,越勒越紧。 唾手可来,无数的科幻小说展示着在能量极大丰富的年代里,机床永不停息地转动,电线纵横四野,地球上即使最阴暗的角落也装上了电灯 ,到处一片光明,因为我们这个星球别的没有,质量可大得吓人,我们可以一点一点象吃面包一样将地球的质量全变成能量。 许开这个玩笑。" 集这些碎末后就会发现它的质量并未变化。就算是化学反应,当我们耐心收集在空气中燃烧的煤炭的生成物,包括水蒸气,二氧化碳,煤渣 之类的物质,并放在天平上后,我们一定会失望地低下头。 第一颗原子弹在美国爆炸成功,紧接着rib人遭受了自基督降世以来最残酷的惩罚,几十万人死伤,其中一部分人瞬间还被原成基本粒子,真 成了魂飞魄散。E=MC2在给人间带来希望之前,带来的先是致命的创伤。当然,这一切对于深爱和平的爱因斯坦来说无疑是一记重拳,直至临 死前他为此仍耿耿不已。 来的后果之后,晚上仍可以高枕无忧地阖上眼睛。 一运动起来长度就会变短,这在地球上非把小孩吓哭不可。孩子若想看见自己父母的真实脸孔,非得让他们静止不动。他们能够平心静气地 面对一切变化,也因为从小他们就在不确定中长大。 民族长于思辨,然而在展示他们的文采时就不免大打折扣了。 在运动中,读书看报亦是如此,这样可以充分地利用时间。 虽然在静止的人看来面包加重了胃的负担,但他本人显然意识不到,请注意他身体也是在运动中的。 个人互朝对方射了一枪。显然,一人行凶应处极刑,另一人自卫应当释放。可谁先开的枪呢?双方都有满车的人作证是对方先动的手,而且 证人们都是品性良好,素无犯罪记录的守法公民。 成名已久的人物,比如英国皇家学会会长汤姆逊勋爵,还有以寻找以太的实验而名动天下的迈克尔逊教授,这位执著的先生可谓九死不悔, 直至1932年还在奋力追寻并不存在的以太。 他的少数派支持者们坚定地手挽着手,细弱的声音终于会聚成洪亮的口号:"革命!革命!"这不是十月革命时的俄国,但是人们热切期盼的 心情何等相似呀。 看着哥哥飞走。弟弟如果懂相对论,一定会想,哥哥在高速运动的宇宙飞船中长大,他那里的时间比地上慢得多,有朝一日我们兄弟俩再见 一面,我成了步履蹒跚的老翁,哥哥则正是青春少年时,那时将真是会感慨万千呀。可是与此同时,哥哥在羡慕留在地球上的弟弟,弟弟的 世界以那么快的速度离我而去,他们的钟表一定走得很慢,他会比我年青得多哩。问题是两人一见面,究竟会怎么样?不能简单地回避二人 见面的可能性。 止,再回头扑向地球。这其间就不属于狭义相对论的范围了,它要由后来的广义相对论来解决。 ,人人都在摇头,都说一个天纵其才的物理学家就此精神失常,即使原来很多支持爱因斯坦的人也认为他走得太远,而少数真正革新的一派 则信心满怀,他们坚信新的时代即将到来了!。 |
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