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假如这个世界没有爱因斯坦

 wenxuefeng360 2020-10-17

现代社会,各种科技的发展给人们的生活带来了极大的便捷。比如很多年轻人的生活已经离不开网约车和外卖,但你能想到外卖小哥和网约车司机的工作却与爱因斯坦竟有着密不可分的关联吗?

除了知道他是一名伟大的科学家,我们又对他的经历、功绩以及科学成果对我们生活中的影响有多少了解呢?

1879年3月14日,阿尔伯特·爱因斯坦生于德国巴登-符腾堡州乌尔姆市的一个犹太人家庭。

正是从这个普通的犹太家庭中走出了人类历史上书写浓墨重彩的一位伟大科学家,其卓越的科学贡献推动了人类文明的发展进程。

提起爱因斯坦,我们通常首先想到的是“天才”“科学家”“物理学家”等冷硬的标签,但对他本人和他的精彩思想却知之甚少。

《我的思想与观念:爱因斯坦自选集》一书中就汇集了从爱因斯坦最初的职业生涯到去世前的文章精华,内容涉及爱因斯坦对人生、科学、文化、教育、战争、友谊及社会问题的思考与见解,显示了爱因斯坦豁达的人生态度、敏锐的洞察力和对人类命运的深挚关切。

《我的思想与观念:爱因斯坦自选集》2020年10月果麦文化出品

《我的思想与观念:爱因斯坦自选集》是英语世界广泛流传的爱因斯坦通俗著作集,并由爱因斯坦本人亲自监督和协助下编选而成。收录了《我的世界观》、《爱因斯坦晚年集》中的重要篇目,及当时新发表的文章。

爱因斯坦真实的内心世界是怎样的,他是如何规划人生,如何看待世界的?他的人生理想是什么,他的科学灵感之源是什么?爱因斯坦是如何在动荡的时代里坚持自我的?他怎样评价牛顿、伽利略、居里夫人、弗洛伊德、圣雄甘地?爱因斯坦给5000年后的人类的信写了什么?什么是相对论?E=MC2是什么意思?种种问题,你都可以在这本书中找到答案。

爱因斯坦的伟大并不仅仅局限于科学研究,他的世界远比你想象中的精彩!

少年天才

1880年,爱因斯坦随父母迁居慕尼黑,大学之前的教育基本上都在德国本土完成。小学阶段爱因斯坦在学校接受宗教教育,并接受了受戒仪式。

《爱因斯坦传》中提到:“爱因斯坦像牛顿一样,并不早慧,他在整个学习期间绝无‘神童’的表现,甚至在教师眼里显得平庸迟钝……”然而事实是,这样一位“平庸迟钝”的孩童却成长为一位不折不扣的天才。

1889年,年仅10岁的爱因斯坦在医科大学生塔尔梅引导下对通俗科学读物和哲学著作产生了兴趣,开始了对这类问题的初步思考。此后爱因斯坦展现了对于数学和物理极强的天赋和狂热的喜爱。

1891年,年仅12岁的爱因斯坦自学欧几里德几何,同时开始自学高等数学,14岁就熟练掌握了微分学和积分学。到了中学时代,他开始思考时间和空间的问题,并且撰写了人生中第一篇物理论文。

当然,爱因斯坦的求学道路也并非一路平坦。16岁那年,爱因斯坦报考了苏黎世联邦理工学院,但这次报考却因为文科成绩太差落榜。一年之后,爱因斯坦再次报名参加考试,最终以数学和物理均满分的成绩被成功录取。

(苏黎世联邦理工学院)

经过了两年的大学学习后,爱因斯坦不再满足于老师的教学内容,自己安排自己的学习内容和计划。

为了方便自学知识,他经常逃课,由此在1900年大学毕业面临就业时没有老师愿意给他写推荐信,这也使他成为了学院物理系历史上唯一一个毕业时没能找到工作的学生。不过这时,没有人会想到,一个毕业找不到工作的学生正在悄悄拉开改变人类历史的序幕!

科学界的奇迹年

科学史上有两个年份被称为奇迹年,而它们又是和两个天才的名字紧紧相连的。这两年分别是1666年和1905年,那两个天才便是牛顿和爱因斯坦。

属于牛顿的年份,1666年,牛顿在乡下躲避瘟疫的时候完成了微积分(流数)的发明,光分解的实验分析,以及万有引力的开创性工作。那一年,他为数学、力学和光学三大学科分别打下了基础。

属于爱因斯坦的年份,1905年,在专利局里蜗居的爱因斯坦拿到了苏黎世大学物理学博士学位;同样是这一年,年仅26岁的爱因斯坦发表了5篇诺贝尔奖级的重磅论文,正是这些累累硕果帮助建立起现代物理学两大基石——相对论和量子力学!

1905年3月18日,爱因斯坦发表并提出光量子假说,解释了光电效应问题,而正是因为这篇论文和他在光电效应上突破性的工作使得他获得了1921年诺贝尔物理奖,这篇论文也成为了量子论的奠基石之一。

同年4月30日,爱因斯坦发表向苏黎世大学提交的博士论文《分子大小的新测定法》,用新理论实现测量分子的半径,由此取得博士学位。5月11日,爱因斯坦发布关于布朗运动的论文,这一研究成了分子论的里程碑。

6月30日,爱因斯坦发表题为《论运动物体的电动力学》的论文,这个看似平凡的题目后来被冠上了一个如雷贯耳的名称,也就是大名鼎鼎的狭义相对论。这篇论文独立而完整地提出狭义相对性原理,改变了人类认识宇宙的方式,开创了物理学的新纪元。

9月27日,爱因斯坦发表了一篇关于物体惯性和能量的关系的论文,这是狭义相对论的进一步说明,并且在其中提出了著名的质能等价公式E=mc²,这篇文章为原子核能的释放和利用奠定了理论基础。

很难想象爱因斯坦这一年的成果都是在专利局办公室里一个人用纸和笔完成的,也更难想象一个人如何能够在如此短时间内作出如此划时代的贡献。

科学研究本身就是一件极具挑战的事情,固然一些科学家每年都可能会独立或与人合作发表一些论文,但发表一篇真正具有革命性、开创性的论文却可能是绝大多数科学家终其一生也难以实现的。

勇攀科学高峰

年纪轻轻却已经在物理学上功成名就的爱因斯坦并不甘于满足,还在不断构建和完善自己打造的全新的物理帝国。1915年11月,爱因斯坦提出广义相对论引力方程的完整形式,并且成功地解释了水星近日点运动,广义相对论正式诞生。

(水星近日点运动)

1916年3月,爱因斯坦完成长篇总结性论文《广义相对论的基础》。在这篇文章中,爱因斯坦将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论,而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,与此同时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。

同年5月,爱因斯坦又提出宇宙空间有限无界的假说。8月,完成《关于辐射的量子理论》,总结量子论的发展,提出受激辐射理论。爱因斯坦这一阶段的研究在科学界激起千层浪,颠覆了时空的定义,超越了牛顿力学。

这些全新的概念,当时大部分的物理学家,包括相对论变换关系的奠基人洛仑兹,都觉得难以接受,以至于连瑞典皇家科学院在把1921年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。”而对相对论只字未提。

但历史的发展和科学的进步,爱因斯坦的理论终究被广大物理学家所理解熟悉,他的创造性的研究更是催生了著名的宇宙大爆炸和黑洞理论。

在完成了狭义相对论和广义相对论的研究之后,爱因斯坦一发不可收拾地研究起了“统一场论”,也即将引力、电磁力、弱力、强力四力统一起来的研究。

“统一场论”的研究是爱因斯坦后半生重点研究关注的方向,科学界对于它的研究直至今日还在进行中。

爱因斯坦一生中开创了物理学的四个领域:狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论。

除此之外他还是量子理论的主要创建者之一,在包括分子运动论和量子统计理论等方面做出了突破性贡献。他的理论涵盖自然界的一切基本问题,开创了现代科学技术的新纪元,被公认为继伽利略之后最伟大的物理学家。

无处不在的爱因斯坦

回到之前说的外卖和网约车的问题,其实理由非常简单:无论是外卖还是网约车,或是其他需要定位功能的服务,它们都非常依赖定位技术。

如果定位不准会对大家的生活带来很大的不便,甚至交易不成功引发矛盾。在这么庞大的地球,我国北斗导航系统之所以能将精准定位做到最低0.1米,正是建立在广义相对论的理论基础上。

毫不夸张地说,根据爱因斯坦创立的科学理论而衍生出的发明创造,几乎涵盖了现代文明的每一个角落。激光、电脑、电池、汽车、药物……我们衣食住行的每个细节都闪现着爱因斯坦的影子。

超市购物时,使用条形码等电子支付得益于爱因斯坦的激光理论,因为只有激光才能准确读出条形码中的编码。假如你想使用太阳能电池,这些光电池将太阳能转化成电能,正是运用了爱因斯坦的光电效应理论。

爱因斯坦的博士论文《分子大小的新测定法》中探讨了在不同溶液中测量分子的新方法,这些方法后来成为胶体化学的基本方法,而建材工程师在建造公路时,就是利用了他的研究成果,所以开车时,你车轮下平坦的公路里也刻着爱因斯坦的功劳。

爱因斯坦利用布朗运动创立了将微观数量和宏观数量联系在一起的统计法,这些统计法直到现在仍是全世界药剂师必须遵循的配比法则,由此人们需要的很多药物的制造都得益于爱因斯坦。

很难相信,没有爱因斯坦,我们的生活将会是什么样子!

爱因斯坦的成就不仅影响着我们现实的生活,更激发着我们的想象,给予我们对未来的无限憧憬。正如著名天文物理学家马丁雷斯爵士所说,如果没有爱因斯坦,无疑会滞后现代文明的脚步。

如果想真正、全面的了解爱因斯坦,那就不妨来读一读《我的思想与观念:爱因斯坦自选集》。即便我们无法理解爱因斯坦广博深刻的物理世界,但同样可以感受他睿智坦荡的思想世界。

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