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阿爾伯特·愛因斯坦

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阿爾伯特·愛因斯坦(德語:Albert Einstein,1879年3月14日 --- 1955年4月18日),是著名的德國猶太裔理論物理學家、思想家及哲學家,也是相對論的創立者。阿爾伯特·愛因斯坦被譽為是現代物理學之父及 20世紀最重要的科學家之一。

1 阿爾伯特·愛因斯坦 -簡介

阿爾伯特·愛因斯坦Albert Einstein 阿爾伯特·愛因斯坦

阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日),猶太人,是20世紀著名的理論物理學家、思想家及哲學家,也是相對論的創立者,是現代物理學及二十世紀最重要的科學家之一。

十九世紀末期是物理學的變革時期,愛因斯坦從實驗事實出發,從新考查了物理學的基本概念,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的發展。他的量子理論對天體物理學、特別是理論天體物理學都有很大的影響。

愛因斯坦對天文學最大的貢獻莫過於他的宇宙學理論。他創立了相對論宇宙學,建立了靜態有限無邊的自洽的動力學宇宙模型,並引進了宇宙學原理、彎曲空間等新概念,大大推動了現代天文學的發展。

2 阿爾伯特·愛因斯坦 -生平

阿爾伯特·愛因斯坦年輕時期的愛因斯坦

1879年愛因斯坦生於德國烏爾姆一個經營電器作坊的小業主家庭。
一年後,隨全家遷居慕尼黑。
1894年,他的家遷到義大利米蘭。
1895年他轉學到瑞士阿勞市的州立中學。
1896年進蘇黎世工業大學師範系學習物理學,
1900年畢業。
1901年取得瑞士國籍。
1902年被伯爾尼瑞士專利局錄用為技術員,從事發明專利申請的技術鑒定工作。他利用業餘時間開展科學研究,於1905年在物理學三個不同領域中取得了歷史性成就,特別是狹義相對論的建立和光量子論的提出,推動了物理學理論的革命。同年,以論文《分子大小的新測定法》,取得蘇黎世大學的博士學位。
愛因斯坦1908年兼任伯爾尼大學編外講師。
1909年離開專利局任蘇黎世大學理論物理學副教授。
1911年任布拉格德語大學理論物理學教授,
1912年任母校蘇黎世聯邦工業大學教授。
1914年,應馬克斯·普朗克和瓦爾特?能斯脫的邀請,回德國任威廉皇家物理研究所所長兼柏林大學教授,直到1933年。
1920年應亨德里克?安東?洛倫茲和保耳·埃倫菲斯特的邀請,兼任荷蘭萊頓大學特邀教授。第一次世界大戰爆發后,他投入公開和地下的反戰活動。
1915年愛因斯坦發表了廣義相對論。他所作的光線經過太陽引力場要彎曲的預言,於1919年由英國天文學家亞瑟·斯坦利·愛丁頓的日全食觀測結果所證實。
1916年他預言的引力波在1978年也得到了證實。愛因斯坦和相對論在西方成了家喻戶曉的名詞,同時也招來了德國和其他國家的沙文主義者、軍國主義者和排猶主義者的惡毒攻擊。
1917年愛因斯坦在《論輻射的量子性》一文中提出了受激輻射理論,成為激光的理論基礎。
愛因斯坦因在光電效應方面的研究,而被授予1921年諾貝爾物理學獎。
1933年1月納粹黨攫取德國政權后,愛因斯坦是科學界首要的迫害對象,幸而當時他在美國講學,未遭毒手。3月他回歐洲后避居比利時,9月9日發現有準備行刺他的蓋世太保跟蹤,星夜渡海到英國,10月轉到美國普林斯頓大學,任新建的高級研究院教授,直至1945年退休。
1940年他取得美國國籍。
1939年他獲悉鈾核裂變及其鏈式反應的發現,在匈牙利物理學家利奧·西拉德推動下,上書羅斯福總統,建議研製原子彈,以防德國佔先。第二次世界大戰結束前夕,美國在日本廣島和長崎兩個城市上空投擲原子彈,愛因斯坦對此強烈不滿。戰後,為開展反對核戰爭的和平運動和反對美國國內法西斯危險,進行不懈的鬥爭。
1955年4月18日愛因斯坦因主動脈瘤破裂逝世於普林斯頓。遵照他的遺囑,不舉行任何喪禮,不築墳墓,不立紀念碑,骨灰撒在永遠對人保密的地方,為的是不使任何地方成為聖地。愛因斯坦的後半生一直從事尋找大統一理論的工作,不過這項工作沒有獲得成功,現在大統一理論是理論物理學研究的中心問題。>小學科學>>學生中心>>小小少年愛科學>>科學家的故事">[1]

3 阿爾伯特·愛因斯坦 -科研工作

愛因斯坦的主要科學研究工作有:毛細管的作用;狹義相對論;廣義相對論;統計力學的古典問題;布朗運動;原子躍遷的幾率;量子力學的或然率解析;單原子氣體的量子理論;低輻射密度光的熱性質,以及統一場論的構架等。其中以狹義相對論,廣義相對論和光電子理論最為出名。光電子理論還是愛因斯坦1921年獲諾貝爾物理獎的項目。

(1)愛因斯坦的狹義相對論:

愛因斯坦只把運動的相對性原理應用到慣性參考系中,這樣的理論稱為狹義相對論。他吧伽利略的相對運動原理推廣到相對運動的速度可與光速相比的參考坐標系。此外還引入光速不變作為運動的參考。他在1905年以「關於運動物體的電動力學」的名義發表狹義相對論。

愛因斯坦在狹義相對論中引入二個假設:

1.所有的物理定律在全部慣性參考坐標中都是相同的,不需要特別的慣性參考系。
2.在真空中光傳播的速度是恆定的,它與光源的運動速度無關。他從這二個假設出發,利用羅倫茲變換方法,計算得出,當二個相對運動的慣性系統的速度可與光速相比時,出現一些和平常生活相矛盾的狹義相對論結果。其中最重要令人發生概念變化的恐怕要算時間和空間概念了。在牛頓力學中,空間和時間是絕對不變的。但在狹義相對論中,時間和空間是隨二個相對運動的參考坐標系的相對運動速度而改變的。這為原子物理基本粒子的研究提供了重要的原則。

狹義相對論也得出,物質的質量和能量有等價的性質:E=mc2;這裡E為物體的能量;m是物體的質量。這公式表示;物體的質量和它的能量可以相互轉換,有等價的性質。發現這種性質很重要。例如:奧托·哈恩等人在研究鈾裂變時,就利用這個關係發現了人工核裂變過程。

(2)廣義相對論

1915-1916年間愛因斯坦想把相對論和牛頓的萬有引力定律統一起來,形成廣義相對論,他認為在地球上的物體受到地球的引力,和一個物體在等加速參考坐標系內的運動相當,即,在等加速坐標系內是感覺不出引力的,因而引力是不存在的。從這一點再加上一些別的原則出發,愛因斯坦得出廣義相對論的一些結果如下:

1.光的引力紅移;當光移到更高引力勢(gravitational potentials);光的頻率會減少;發生光的紅移現象。
2.引力時間膨脹(time dilation),意思是,處在較低的引力勢時,時鐘會走得慢些。
3.光經過太陽等巨大物體的附近時,其行程會變彎曲等。

上述的大部分預言都已為實驗所證實,因而已廣泛接受。

(3)光電子理論

阿爾伯特·愛因斯坦光子-內部結構模型圖

1905年愛因斯坦根據普朗克的假定;原子發射出光的能量是不連續的;只能等於hv的整數倍。對雷納德的光電實驗結果做了完整的定量解析。他把光看成具有能量為hv的光子。因此,光的頻率愈高,即光的波長愈短的光粒子就具有愈高的能量。這樣。愛因斯坦就能定量地預言出光電效應的停止電壓V(停止)和入射光的頻率的關係是一根直線,而它的斜率是h/e..。這裡,h是普朗克常數;而e是電子所帶的電荷。

e電子-內部結構模型圖e電子-內部結構模型圖

愛因斯坦把光看成顆粒,並引用普朗克的能量量子化假設,完滿地解析了當時認為是物理難題,光電效應的結果。說明了量子理論的正確性,因而大大推動了量子力學的發展。愛因斯坦也為此而獲得了1921年諾貝爾物理獎。

4 阿爾伯特·愛因斯坦 -主要觀點

愛因斯坦是一個和平主義者,他為人和藹友善,同時謙虛卻又特立獨行,從而受到廣泛的尊敬。他有時會講講笑話,並愛好航行和拉小提琴。他還是個心不在焉的教授,經常丟三落四,專心於思考物理問題而忽視周圍的世界。他還是位素食主義者。他曾說:「我認為素食者的人生態度,乃是出自極單純的生理上的平衡狀態,因此對於人類的理想是有所裨益的。」


宗教觀點
阿爾伯特·愛因斯坦中年時期的愛因斯坦

愛因斯坦是猶太人,但他並不信奉猶太教,他認為宗教是幼稚迷信的化身,他只是讚歎宇宙和自然的美麗。愛因斯坦1934年成為理性主義者出版協會(Rationalist Press Association)名譽會員。

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。美國聯邦調查局保存的關於愛因斯坦的檔案中記錄他曾被拒絕以難民條款(Alien Exclusion Act)移民美國,其中一條理由是愛因斯坦信奉、主張並宣揚無政府主義,從而使政府名存實亡。他還被指責為「1937年-1954年34個共產主義運動的參與者和支持者。」不過這些檔案是其他部門提交給美國聯邦調查局的,而不是美國聯邦調查局的正式文件。

愛因斯坦反對殘暴的政府,同時也因為自己是猶太人,他反對納粹政府並在納粹政府掌權后不久就離開了德國。在其他人的影響下,愛因斯坦開始支持研製原子彈,以防止希特勒搶先研製成功,為此他還在1939年8月2日上書當時美國總統羅斯福(這封信很可能是別人執筆),建議開始研製核武器。羅斯福接受了建議,成立了一個小組負責研究鈾作為武器的可行性,幾年之後這個小組被曼哈頓計劃取代。戰後,因為日本已經無條件投降,所以愛因斯坦開始為消除核武器建立和平政府遊說,因為原子彈並不適合于軍事訓練所使用的武器。

阿爾伯特·愛因斯坦愛因斯坦的大腦

愛因斯坦支持猶太復國主義,他支持將猶太人定居點選擇在猶太教的古地,並熱衷於在耶路撒冷建立希伯來大學。1930年愛因斯坦在希伯來大學發表名為《關於猶太復國主義:愛因斯坦教授的講座》的文章。愛因斯坦也將自己的論文都傳給了希伯來大學。但是他反對民族主義,同時也懷疑建立一個猶太國家是不是最好的選擇。他可能幻想著猶太人和阿拉伯人和平的居住在同一個地方。1952年,晚年的愛因斯坦曾被邀請作新成立的以色列的第二任總統,但他拒絕了,理由是自己缺少必要的人事能力。

愛因斯坦還聯同史懷哲和伯特蘭·羅素為禁止核試驗和核武器鬥爭。在他去世的前幾天,他簽署了《羅素—愛因斯坦宣言》(Russell-Einstein Manifesto),這一聲明促使帕格沃什科學和世界事務會議(Pugwash Conferences on Science and World Affairs)召開。

5 阿爾伯特·愛因斯坦 -著作

•《關於熱平衡和熱力學第二定律的運動論》(《物理學雜誌》,4輯,9卷,此文寫於伯爾尼,完成於1902年6月26日。
•《熱力學基礎理論》(《物理學雜誌》,4輯,11卷,完成於1903年1月26日。)
•《關於熱的一般分子理論》(《物理學雜誌》,4輯,14卷,完成於1904年3月27日。)
•《關於光的產生與轉化的一個啟發性觀點》(《物理學雜誌》,4輯,17卷,132—148頁。完成於1905年3月17日。此即獲諾貝爾物理學獎金的論文。)
•《熱的分子運動論所要求的靜液體中懸浮粒子的運動》(《物理學雜誌》,4輯,17卷,549—560頁。完成於1905年5月11日。)
•《論動體的電動力學》(《物理學雜誌》,4輯,17卷,891—921頁。完成於1905年5月11日。該文是物理學史上有劃時代意義的文獻。)
•《關於相對性原理和由此得出的結論》(《放射學年報》,4卷,411—462頁;5卷,98—99頁。完成於1907年12月4日,更正寫於1908年3月3日。)
•《論我們關於輻射的本質和組成的觀點的發展》(《物理學期刊》,10卷,817—826頁。系1909年9月21日在薩爾斯堡(Salzburg)「德國自然科學家協會」第81次大會上的報告。)
•《關於引力對光傳播的影響》(《物理學雜誌》,4輯,35卷,898—908頁。完成於1911年6月。)
•《廣義相對論綱要和引力理論》(萊比錫,Tubner出版,共38頁,1913年出版。)
•《理論物理學的原理——在普魯士科學院的就職講話》(《普魯士科學院會議報告》,1914年,第二部,739—742頁。)
•《用廣義相對論解釋水星近日點的進動》(《普魯士科學院會議報告》,1915年,第二部,831—839頁。完成於1915年11月18日。)
•《引力的場方程》(《普魯士科學院會議報告》,1915年,第二部,844—847頁。完成於1915年11月25日,提出廣義相對論引力場方程的完整形式。)
•《廣義相對論基礎》(萊比錫,Barth出版,共64頁,同時發表於《物理學雜誌》,4輯,49卷,769—822頁。完成於1916年3月,此文時關於廣義相對論研究的全面總結。)
•《根據廣義相對論對宇宙學所作的考查》(《普魯士科學院會議報告》,1917年,第一部,142—152頁。)
•《狹義與廣義相對論淺說》(1917年德文第一版,完成於1916年12月。)
•《論引力波》(《普魯士科學院會議報告》,1918年,第一部,154—167頁。)
•《關於相對論》(在倫敦皇家學院的演講。倫敦《泰晤士報》1921年6月14日,8頁。)
•《論以太》(《瑞士自然研究會論叢》105卷,第二部,85—93頁,1924年。)
•《非歐幾里德幾何和物理學》(《新評論》,柏林,1925年1月號,16—20頁。)
•《牛頓力學及其對理論物理學發展的影響》(《自然科學》周刊,15卷,273—276頁,1927年。)
•《關於M•E•梅耶松的〈相對論演繹法〉》(《法國哲學評論》,105卷,161—166頁,1928年。)
•《空間—時間》(《英國百科全書》,第14版,21卷,105—108頁,1929年。)
•《我信仰斯賓諾莎的上帝》(《紐約時報》,1929年4月25日,60頁,4列。)
•《關於統一場論》(《普魯士科學院會議報告•物理學數學卷》,1929年,2—7頁。)
•《關於實在的本性問題同泰戈爾的談話》(美國《亞洲》雜誌,1931年,31卷,138—142頁。)
•《宗教和科學》(《紐約時報》,1930年11月9日。
•《我的世界觀》(阿姆斯特丹Querido出版,共269頁,1934年。)
•《科學和社會》(美國《科學》周刊,1935—1936年冬季特刊。)
•《科學和宗教》(紐約,1941年出版,209—214頁。)
•《關於哲學和科學問題同A•施特恩的談話》(紐約《當代猶太記錄》,8卷,3期,1945年6月出版。)
•《自述》(紐約Tuder出版公司,1946年版,1—95頁。)
•《E=mc2:我們時代最迫切的問題》(美國《科學畫報》,1946年1卷,1期(4月號),16—17頁。)
•《相對論:時間、空間和物質》(該書系紐約的格羅列學會1948年出版。)
•《相對性:相對論的本質》(《美國人民百科全書》,第16卷,1948年出版。)
•《量子力學和實在》(蘇黎世《辯證法》季刊,2卷,320—324頁,1948年。)
•《物理學、哲學和科學進步》(《國際外科醫學院學報》,14卷,755—758頁,1950年。)
•《關於一些基本概念的結論》(巴黎Albin Michel出版,4—15頁,1952年。)
•《關於科學史和科學家的談話》(《科學的美國人》,1955年7月號,69—73頁。)
•《愛因斯坦和玻恩夫婦通信集》(慕尼黑Nymphenburger出版,本書共收集117封信,其中57封是愛因斯坦寫給玻恩夫婦的。)

6 阿爾伯特·愛因斯坦 -家庭

在蘇黎世上大學期間,愛因斯坦與同學米列娃相愛。米列娃比愛因斯坦大4歲,在第三學期,因為懷孕,米列娃不得不中斷學業,去了海德堡父母家生下孩子。女兒出生后,很快被送人,後來夭折了。據說愛因斯坦一生從未見過這個女兒。 

愛因斯坦和米列娃在1903年6月6日結婚。1904年5月14日,在如今的愛因斯坦故居里,他的兒子漢斯出生了,米列娃忙於照顧孩子,慢慢脫離了物理學的討論。1910年,他們在蘇黎世生下第二個兒子。 

當愛因斯坦搬到柏林后,米列娃不想去德國。兩人分居兩地,愛因斯坦開始與第二個妻子、也是他的堂姐和表姐愛爾莎(他們的母親是親姐妹,他們有共同的曾祖父)的交往。米列娃為了挽回婚姻,一度來到柏林,但此時愛因斯坦對她非常冷淡,給了她一份「約法清單」,要求她必須遵守,主要內容如:如果我不跟你說話,你不許跟我說話;你把飯送進我的房間后,必須馬上出去;你要為我洗熨衣服,但不能據此要求我對你溫柔,如此等等。 
2003年,美國公共廣播電視台播出一個名為「愛因斯坦的妻子」的電視紀錄片,提出米列娃協助過愛因斯坦完成了他發表於1905年的那幾篇動搖了經典物理學理論基礎的論文,有人甚至根據愛因斯坦與米列娃的情書往來猜測,狹義相對論的大部分工作是米列娃做的。奧特教授認為這些都是無稽之談。他說,米列娃由於未婚先孕休學,中斷了學業,導致她的專業素養有限。在信中,愛因斯坦更像個老師,米列娃則更像個學生。當愛因斯坦在信中深入地探討他的工作時,米列娃常常不能給予實質性的回應。米列娃至多只是愛因斯坦許多想法的傾聽者。

阿爾伯特·愛因斯坦愛因斯坦與他的第二任妻子愛爾莎

愛因斯坦的第二任妻子愛爾莎是他的堂姐和表姐,他們的母親是親姐妹,他們的曾祖父都是魯普特·愛因斯坦(Ruppert Einstein)。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・愛因斯坦受米列娃家庭遺傳的影響患精神分裂,一生未娶。大兒子漢斯・阿爾伯特是美國伯克利加州大學的水利工程教授,他有三個孩子,大兒子伯恩哈德·凱撒·愛因斯坦(Bernhard Caesar Einstein)是一名物理學家,二兒子Klaus Martin(1932–1938),以及養女Evelyn。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成為了一名醫生。

愛因斯坦孫子伯恩哈德·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。


7 阿爾伯特·愛因斯坦 -語錄

o 一個人的價值,應當看他貢獻什麼,而不是看他取得什麼。

o 在真理和認識方面,任何以權威者自居的人,必將在上帝的戲笑中垮台!

o 凡在小事上對真理持輕率態度的人,在大事上也是不足信的。

o 苦和甜來自外界,而堅強則來自於內心,來自於一個人堅持不懈的努力!

o 智慧並不產生於學歷,而是來自對於知識的終身不懈的追求。

o 真正有價值的東西不是出自雄心壯志或單純的責任感;而是出自對人和對客觀事物的熱愛和專心。

o 科學研究好像鑽木板,有人喜歡鑽薄的,而我喜歡鑽厚的。

o 每個人都有一定的理想,這種理想決定著他的努力和判斷的方向。

o 實篤一個人只有以他全部的力量和精神致力於某一事業時,才能成為一個真正的大師。因此,只有全力以赴才能精通。

o 沒有犧牲,也就決不可能有真正的進步。

o 一名熱衷於宗教的人之所以會虔誠,是在於他們對沒有或不具備理性基礎的超自然物體與其宗旨所展現的意義及其崇高上不存有任何懷疑。

o 人只有獻身於社會,才能找出那實際上是短暫而有風險的生命的意義。

o 沒有僥倖這回事,最偶然的意外,似乎也都是事有必然的。
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