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          高中物理網

          愛因斯坦

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          阿爾伯特·愛因斯坦簡介

          (1879-1955),美籍德裔猶太人,1921年諾貝爾物理學獎獲得者,現代物理學的開創者、奠基人,相對論——“質能關系”的創立者,“決定論量子力學詮釋”的捍衛者(振動的粒子)——不擲骰子的上帝。他創立了代表現代科學的相對論,為核能開發奠定了理論基礎,在現代科學技術和他的深刻影響下與廣泛應用等方面開創了現代科學新紀元,被公認為是自伽利略、牛頓以來最偉大的科學家、物理學家。1999年12月26日,愛因斯坦被美國《時代周刊》評選為“世紀偉人”。

          愛因斯坦

          阿爾伯特·愛因斯坦Albert Einstein (Альберт Ейнштейн),世界十大杰出物理學家之一,現代物理學的開山鼻祖、集大成者和奠基人,同時也是一位著名的思想家和哲學家。愛因斯坦1900年畢業于蘇黎世聯邦理工學院,入瑞士國籍(原德國人)。1905年獲蘇黎世大學哲學博士學位。曾在伯爾尼專利局任職,在蘇黎世工業大學、布拉格德意志擔任大學教授。1913年返德國,任柏林威廉皇帝物理研究所所長和柏林洪堡大學教授,并當選為普魯士皇家科學院院士。1933年愛因斯坦在英國期間,被格拉斯哥大學授予榮譽法學博士學位(LL.D)。因受納粹政權迫害,遷居美國,任普林斯頓高級研究所(Institute for Advanced Study)教授。從事理論物理研究,1940年入美國國籍。

          主要成就

          狹義相對論的創立:

          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的電磁波,他產生了一個想法,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。這種事可能發生嗎?
          與此相聯系,他非常想探討與光波有關的所謂以太的問題。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世紀的笛卡爾和其后的惠更斯首創并發展了以太學說,認為以太就是光波傳播的媒介,它充滿了包括真空在內的全部空間,并能滲透到物質中。與以太說不同,牛頓提出了光的微粒說。牛頓認為,發光體發射出的是以直線運動的微粒粒子流,粒子流沖擊視網膜就引起視覺。18世紀牛頓的微粒說占了上風,19世紀,卻是波動說占了絕對優勢。以太的學說也大大發展:波的傳播需要媒質,光在真空中傳播的媒質就是以太,也叫光以太。與此同時,電磁學得到了蓬勃發展,經過麥克斯韋、赫茲等人的努力,形成了成熟的電磁現象的動力學理論——電動力學,并從理論與實踐上證明光就是一定頻率范圍內的電磁波,從而統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世紀末,人們企圖尋找以太,然而從未在實驗中發現以太,相反,邁克耳遜莫雷實驗卻發現以太不太可能存在。
          電磁學的發展最初也是納入牛頓力學的框架,但在解釋運動物體的電磁過程時卻發現,與牛頓力學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,后一輛車的燈光遠離。根據伽利略理論,向你駛來的車將發出速度大于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于速度的說法明顯相悖。我們如何解決這一分歧呢?
          愛因斯坦似乎就是那個將構建嶄新的物理學大廈的人。愛因斯坦認真研究了麥克斯韋電磁理論,特別是經過赫茲和洛倫茲發展和闡述的電動力學。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現,所有人試圖證明以太存在的試驗都是失敗的。經過研究愛因斯坦發現,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?這時他開始懷疑以太存在的必要。
          愛因斯坦喜歡閱讀哲學著作,并從哲學中吸收思想營養,他相信世界的統一性和邏輯的一致性。相對性原理已經在力學中被廣泛證明,卻在電動力學中卻無法成立,對于物理學這兩個理論體系在邏輯上的不一致,愛因斯坦提出了懷疑。他認為,相對論原理應該普遍成立,因此電磁理論對于各個慣性系應該具有同樣的形式,但在這里出現了光速的問題。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。當時的物理學家一般都相信以太,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世紀末,馬赫在所著的《發展中的力學》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,愛因斯坦領悟到了什么,回到家經過反復思考,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系。他找到了開鎖的鑰匙,經過五個星期的努力工作,愛因斯坦把狹義相對論呈現在人們面前。
          1905年6月30日,德國《物理學年鑒》接受了愛因斯坦的論文《論動體的電動力學》,在同年9月的該刊上發表。這篇論文是關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容。狹義相對論所根據的是兩條原理: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系在一起的。對于任何一個參照系和坐標系,都只有屬于這個參照系和坐標系的空間和時間。對于一切慣性系,運用該參照系的空間和時間所表達的物理規律,它們的形式都是相同的,這就是相對性原理,嚴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,他提出光速不變是一個大膽的假設,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問題的結果,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上給動體的電動力學以完整的形式,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生的呢?一般來說,我們會通過信號來確認。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對好了的鐘,從兩個鐘的讀數可以知道信號傳播的時間。但我們如何知道異地的鐘對好了呢?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。不過有一點是明確的,同時性必與一種信號相聯系,否則我們說這兩件事同時發生是無意義的。
          光信號可能是用來對時鐘最合適的信號,但光速非無限大,這樣就產生一個新奇的結論,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傳播同樣的距離,并同時到達他所在位置,這兩起事件必然在同一時間發生,它們是同時的。但對于在列車內部正中央的乙,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。這一結論否定了牛頓力學中引以為基礎的絕對時間和絕對空間框架。
          相對論認為,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,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。
          愛因斯坦在時空觀的徹底變革的基礎上建立了相對論力學,指出質量隨著速度的增加而增加,當速度接近光速時,質量趨于無窮大。他并且給出了著名的質能關系式:E=mc^2,質能關系式對后來發展的原子能事業起到了指導作用。

          廣義相對論的建立:

          1905年,愛因斯坦發表了關于狹義相對論的第一篇文章后(即《論動體的電動力學》),并沒有立即引起很大的反響。但是德國物理學的權威人士普朗克注意到了他的文章,認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術界的注意。
          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邦工業大學的編外講師職位,但得到的答復是論文無法理解。雖然在德國物理學界愛因斯坦已經很有名氣,但在瑞士,他卻得不到一個大學的教職,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,并在第二年當上了副教授。1912年,愛因斯坦當上了教授,1913年,應普朗克之邀擔任新成立的威廉皇帝物理研究所所長和柏林大學教授。
          在此期間,愛因斯坦在考慮將已經建立的相對論推廣,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、熱力學和電動力學的物理規律是正確的,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規律一樣,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,一切自然規律不應該局限于慣性系,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,根據相對論效應,高速運動的時鐘變慢,等哥哥回來,弟弟已經變得很老了,因為地球上已經經歷了幾十年。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,愛因斯坦撰寫了關于狹義相對論的長篇文章《關于相對性原理和由此得出的結論》,在這篇文章中愛因斯坦第一次提到了等效原理,此后,愛因斯坦關于等效原理的思想又不斷發展。他以慣性質量和引力質量成正比的自然規律作為等效原理的根據,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,而慣性質量與引力質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》,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律同樣成立的原理稱為狹義相對性原理,并進一步表述了廣義相對性原理:物理學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為,由于有物質的存在,空間和時間會發生彎曲,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動中一直無法解釋的43秒。廣義相對論的第二大預言是引力紅移,即在強引力場中光譜向紅端移動,20年代,天文學家在天文觀測中證實了這一點。廣義相對論的第三大預言是引力場使光線偏轉,最靠近地球的大引力場是太陽引力場,愛因斯坦預言,遙遠的星光如果掠過太陽表面將會發生一點七秒的偏轉。1919年,在英國天文學家愛丁頓的鼓動下,英國派出了兩支遠征隊分赴兩地觀察日全食,經過認真的研究得出最后的結論是:星光在太陽附近的確發生了一點七秒的偏轉。英國皇家學會和皇家天文學會正式宣讀了觀測報告,確認廣義相對論的結論是正確的。會上,著名物理學家、皇家學會會長湯姆孫說:“這是自從牛頓時代以來所取得的關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:

          《愛因斯坦和愛丁頓》中的愛因斯坦角色(12張)狹義相對論和廣義相對論建立以來,已經過去了很長時間,它經受住了實踐和歷史的考驗,是人們普遍承認的真理。相對論對于現代物理學的發展和現代人類思想的發展都有巨大的影響。相對論從邏輯思想上統一了經典物理學,使經典物理學成為一個完美的科學體系。狹義相對論在狹義相對性原理的基礎上統一了牛頓力學和麥克斯韋電動力學兩個體系,指出它們都服從狹義相對性原理,都是對洛倫茲變換協變的,牛頓力學只不過是物體在低速運動下很好的近似規律。廣義相對論又在廣義協變的基礎上,通過等效原理,建立了局域慣性長與普遍參照系數之間的關系,得到了所有物理規律的廣義協變形式,并建立了廣義協變的引力理論,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。相對論嚴格地考察了時間、空間、物質和運動這些物理學的基本概念,給出了科學而系統的時空觀和物質觀,從而使物理學在邏輯上成為完美的科學體系。
          狹義相對論給出了物體在高速運動下的運動規律,并提示了質量與能量相當,給出了質能關系式。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,有的接近甚至達到光速,所以粒子的物理學離不開相對論。質能關系式不僅為量子理論的建立和發展創造了必要的條件,而且為原子核物理學的發展和應用提供了根據。
          對于愛因斯坦引入的這些全新的概念,當時地球上大部分物理學家,其中包括相對論變換關系的奠基人洛侖茲,都覺得難以接受。甚至有人說“當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家所熟悉,就連瑞典皇家科學院,1922年把諾貝爾物理學獎授予愛因斯坦時,也只是說“由于他對理論物理學的貢獻,更由于他發現了光電效應的定律。”對愛因斯坦的諾貝爾物理學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=mc^2

          物質不滅定律,說的是物質的質量不滅;能量守恒定律,說的是物質的能量守恒。(信息守恒定律)
          雖然這兩條偉大的定律相繼被人們發現了,但是人們以為這是兩個風馬牛不相關的定律,各自說明了不同的自然規律。甚至有人以為,物質不滅定律是一條化學定律,能量守恒定律是一條物理定律,它們分屬于不同的科學范疇。
          愛因斯坦認為,物質的質量是慣性的量度,能量是運動的量度;能量與質量并不是彼此孤立的,而是互相聯系的,不可分割的。物體質量的改變,會使能量發生相應的改變;而物體能量的改變,也會使質量發生相應的改變。
          在狹義相對論中,愛因斯坦提出了著名的質能公式:E=mc^2 (這里的E代表能量,m代表多少質量,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量的方法創造?。?。
          愛因斯坦的理論,最初受到許多人的反對,就連當時一些著名物理學家也對這位年青人的論文表示懷疑。然而,隨著科學的發展,大量的科學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家,成為20世紀世界最偉大的科學家。
          愛因斯坦的質能關系公式,正確地解釋了各種原子核反應:就拿氦4(He4)來說,它的原子核是由2個質子和2個中子組成的。照理,氦4原子核的質量就等于2個質子和2個中子質量之和。實際上,這樣的算術并不成立,氦核的質量比2個質子、2個中子質量之和少了0.0302u(原子質量單位)!這是為什么呢?因為當2個氘[dao]核(每個氘核都含有1個質子、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,似乎質量并不守恒,也就是氦4原子核的質量并不等于2個氘核質量之和。然而,用質能關系公式計算,氦4原子核失去的質量,恰巧等于因反應時釋放出原子能而減少的質量!
          這樣一來,愛因斯坦就從更新的高度,闡明了物質不滅定律和能量守恒定律的實質,指出了兩條定律之間的密切關系,使人類對大自然的認識又深了一步。

          光電效應

          1905年,愛因斯坦提出光子假設,成功解釋了光電效應,因此獲得1921年諾貝爾物理獎。
          光照射到金屬上,引起物質的電性質發生變化。這類光變致電的現象被人們統稱為光電效應(Photoelectric effect)。
          光電效應分為光電子發射、光電導效應和光生伏特效應。前一種現象發生在物體表面,又稱外光電效應。后兩種現象發生在物體內部,稱為內光電效應。
          赫茲于1887年發現光電效應,愛因斯坦第一個成功的解釋了光電效應(金屬表面在光輻照作用下發射電子的效應,發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射電子,即極限波長,對應的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料,而發射電子的能量取決于光的波長而與光強度無關,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??墒聦嵤?,只要光的頻率高于金屬的極限頻率,光的亮度無論強弱,光子的產生都幾乎是瞬時的,不超過十的負九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關的嚴格規定的能量單位(即光子或光量子)所組成。
          光電效應里,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 ,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生影響。
          宇宙常數
          愛因斯坦在提出相對論的時候,曾將宇宙常數(為了解釋物質密度不為零的靜態宇宙的存在﹐他在引力場方程中引進一個與度規張量成比例的項﹐用符號Λ 表示。該比例常數很小﹐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。即所謂的反引力的固定數值)代入他的方程。他認為,有一種反引力,能與引力平衡,促使宇宙有限而靜態。當哈勃得意洋洋地將膨脹宇宙的天文觀測結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“戰勝”了暗物質,成為宇宙的主宰。最新研究表明,按質量成份(只算實質量,不算虛物質)計算,暗物質和暗能量約占宇宙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)。宇宙常數雖存在,但反引力的值遠超過引力。也難怪這位倔強的物理學家與波爾在量子力學的爭論:“上帝是不擲骰子的!”(不要指揮上帝如何決定宇宙的命運)。林德饒有風趣的說:“現在,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,宇宙常數依然是當今物理學最大的疑問之一。”

          人物軼事與性格

          愛因斯坦十六歲時報考瑞士蘇黎世的聯邦工業大學工程系,可是入學考試卻告以失敗??催^他的數學和物理考卷的該校物理學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:就是你不想表現自己。”韋伯先生是講對了,愛因斯坦在數學方面可以說是“天才”,他在12歲到16歲時就已經自學學會了解析幾何和微積分。而對于不想表現自己這個“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,可是現在卻不能了。”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也不會變成這種妖怪的國土去。
          中學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,大戰過后,愛因斯坦試圖在現實的基礎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。

          成功秘訣

          有一次,一個美國記者問愛因斯坦關于他成功的秘訣。他回答:“早在1901年,我還是二十二歲的青年時,我已經發現了成功的公式。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。

          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家,二兒子Klaus Martin (1932—1938年),以及養女。伯恩哈德·凱撒·愛因斯坦有五個孩子,其中最小的孩子托馬斯·愛因斯坦成為了一名醫生,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。

          淡泊名利

          拍出300萬美元的親筆信。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爭便爆發了。已經定居在美國十多年的愛因斯坦立即向媒體宣稱:“現在,以色列人再不能后退了,我們應該戰斗。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達了以色列總理本·古里安的信,正式提請愛因斯坦為以色列共和國總統候選人。當日晚,一位記者給愛因斯坦的住所打來電話,詢問愛因斯坦是否會擔任以色列總統,“不,我干不了。” 愛因斯坦否定了這個提議。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,如果提名您當總統候選人,您愿意接受嗎?”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,愛因斯坦在報上發表聲明,正式謝絕出任以色列總統。在愛因斯坦看來,“當總統可不是一件容易的事。”同時,他還再次引用他自己的話:“方程對我更重要些,因為政治是為當前,而方程卻是一種永恒的東西。”

          不拘小節

          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。 1930年,德國出版了一本批判相對論的書,書名叫做《一百位教授出面證明愛因斯坦錯了》。愛因斯坦聞訊后,僅僅聳聳肩道:“100位?干嗎要這么多人?只要能證明我真的錯了,哪怕是一個人出面也足夠了。”

          熱愛運動

          愛因斯坦是一位成就輝煌的科學家。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”。他在學習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”。

          愛因斯坦(18張)愛因斯坦在瑞士蘇黎世工業大學就讀時,盡管每天學習任務緊張,仍抽出一定時間散步,節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,而且為了提高學習效率。他常對人說:學習時間是個常數,它的效率卻是個變數,單獨追求學習時間是不明智的,最重要的是提高學習效率。他認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,愛因斯坦還根據自己的親身體會,總結出一個公式,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。

          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,火車站上張燈結彩,鼓樂齊鳴,許多官員身穿筆直的禮服,準備隆重地歡迎這位杰出的科學家?;疖嚨秸疽院?,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,由小車站步行走向王宮。負責招待的人沒有迎來貴賓,正在焦急地向王后報告時,愛因斯坦風塵仆仆地來到了。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,他經常從事一些家務勞動和栽花、澆水、剪枝,還經常邀請朋友去爬山,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

          愛因斯坦的紀念雕塑(國內)(8張)早在1919年,愛因斯坦的相對論就已經傳播到中國,特別是通過1920年英國哲學家羅素來華講學,給中國學術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,1920年,中國現代大學之父蔡元培與愛因斯坦接觸,希望他可以到北大講學。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,因此他不準備來了。如今接到蔡元培的親筆信,才知道是誤會,但他已經不能追改旅程計劃,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,產生了退意:當時中國軍閥混戰,財政困難。感到北大能否兌現約定是未知數。1922年冬天,他應邀到日本講學,往返途中,兩次經過上海,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。但他們大多數是負擔沉重的: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。”“愛因斯坦看到這個在勞動著,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》,商務印書館1979年版,20、21頁)
          1931年“九一八”事變發生,日本從東北作為突破口侵略中國的狼子野心已昭然若揭,當時的國際社會卻表現出無奈和無能,當年11月17日,愛因斯坦公開譴責日本侵略東三省的行徑,呼吁各國聯合起來對日本進行經濟制裁,可惜回音空蕩。1932年10月,中國共產黨的創始人陳獨秀在上海被捕,愛因斯坦和羅素、杜威等具有國際聲望的知識分子聯名致電蔣介石,要求釋放。
          1934年,愛因斯坦的文集《我的世界觀》在歐洲出版,留學法國的物理學教授葉蘊理根據法文譯本轉譯,1937年抗戰前夕由于國難當頭,這本書并沒有引起多少反響,但讀過的人無不深受啟發,開始嚴肅地思考人生的意義、人與國家的關系等問題。
          1936年,愛因斯坦在美國普林斯頓大學與前來年進修的周培源第一次個別交談時說:“中國人民是苦難的人民。”他的同情是真摯的、發自內心的,不是掛在嘴上,而是付諸行動的。
          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,他又聯合杜威、孟祿等著名知識分子通電援救,向國民黨當局施加道義的壓力。
          1938年6月,為了幫助中國的抗日戰爭,他還和羅斯??偨y的長子一同發起“援助中國委員會”,在美國2000個城鎮開展援華募捐活動。 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。
          1955年,愛因斯坦去世后,許良英和周培源都曾發表長篇悼念文章。不幸的是1968年到1976年的8年間,愛因斯坦在中國竟成了“本世紀以來自然科學領域中最大的資產階級反動學術權威”,“四人幫”掀起了一場荒誕的批評愛因斯坦運動,好在多數科學家不予理睬,實際上進行了抵制。1979年,北京隆重舉行了愛因斯坦誕辰100周年的紀念大會。

          巨星隕落

          1955年4月18日,人類歷史上最偉大的科學家之一,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:共產世界和所謂的自由世界。由于“自由”及“共產”這兩個詞的意義對我很難理解,我寧愿用“東方”和“西方”的權力沖突來說,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。”
          愛因斯坦的生前不要虛榮,死后更不要哀榮。他留下遺囑,要求不發訃告,不舉行葬禮。他把自己的腦供給醫學研究,身體火葬焚化,骨灰秘密的撒在不讓人知道的河里,不要有墳墓也不想立碑。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:“不許把這房子變成博物館。”他不希望把默謝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作神來崇拜。
          愛因斯坦曾經說過:“我自己不過是自然的一個極微小的部分”,他把一切獻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”,愛因斯坦的偉大業績和精神永遠留給了人類。
          愛因斯坦于1955年逝世后,人們對其腦部拍攝了照片。通過對這些照片的研究,佛羅里達州立大學(Florida State University)的人類學家迪恩·福爾克(Dean Falk)發現,愛因斯坦大腦皮層有十幾個與常人有異的細微之處,這些區別也許就是愛因斯坦能以全新視角詮釋物理學的原因所在。福爾克博士的研究成果向我們表明,腦部是如何影響這個20世紀最著名智腦的思維活動的。

          重大事件年歷

          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。
          1884年(5歲),愛因斯坦開始對袖珍羅盤著迷。
          1885年(6歲),愛因斯坦開始學習小提琴。
          1886年(7歲),愛因斯坦在慕尼黑公立學校(Council School)讀書;在家里學習猶太教的教規。
          1888年(9歲),愛因斯坦入路易波爾德高級中學學習。在學校繼續受宗教教
          5歲的愛因斯坦和3歲的妹妹
          育,接受受戒儀式,弗里德曼是指導老師。
          1889年(10歲),在醫科大學生塔爾梅引導下,讀通俗科學讀物和哲學著作。
          1891年(12歲),自學歐幾里德幾何學(Euclidean geometry),感到狂熱的喜愛,同時開始自學高等數學。愛因斯坦開始懷疑歐幾里德的假定。
          1892年(13歲),開始讀康德(Immanuel Kant)的著作。
          1894年(15歲),愛因斯坦一家移居意大利。
          1895年(16歲),自學完微積分(calculus)。 同年,愛因斯坦在瑞士理工學院(德文首字母縮寫詞ETH)的入學考試失敗。愛因斯坦開始思考當一個人以光速運動時會看到什么現象。對經典理論的內在矛盾產生困惑。
          1896年(17歲),獲阿勞中學畢業證書。10月29日,愛因斯坦遷居蘇黎世并在瑞士理工學院就讀。
          1899年(20歲)10月19日,愛因斯坦正式申請瑞士公民權。
          1900年(21歲)8月愛因斯坦畢業于蘇黎世聯邦工業大學;12月完成
          少年時的愛因斯坦
          論文《由毛細管現象得到的推論》,次年發表在萊比錫《物理學雜志》上并入瑞士籍。
          1901年(22歲)3月21日,取得瑞士國籍。在這一年5-7月完成電勢差的熱力學理論的論文。
          1902年(23歲)6月16日,被瑞士伯爾尼專利局雇傭。
          1903年(24歲),他與大學同學米列娃.瑪麗克結婚。他們結婚前就已經有了第一個孩子。
          1904年(25歲)9月,由專利局的試用人員轉為正式三級技術員。
          1905年(26歲)3月,發表量子論,提出光量子假說,解決了光電效應問題。4月向蘇黎世大學提出論文《分子大小的新測定法》,取得博士學位。5月完成論文《論動體的電動力學》,獨立而完整地提出狹義相對性原理,開創物理學的新紀元。
          1906年(27歲)4月,晉升為專利局二級技術員。11月完成固體比熱的論文,這是關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員。
          1908年(29歲)10月兼任伯爾尼大學編外講師。
          1909年(30歲)10月,離開伯爾尼專利局,任理論物理學副教授。
          1910年(31歲)10月,完成關于臨界乳光的論文。
          1911年(32歲),從瑞士遷居到布拉格。
          1912年(33歲)提出“光化當量”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教授,并當選為普魯士科學院院士。
          1914年(35歲)4月,愛因斯坦接受德國科學界的邀請。遷居到柏林,
          8月 即爆發了第一次世界大戰。他雖身居戰爭的發源地,生活在戰爭鼓吹者的包圍之中,卻堅決地表明了自己的反戰態度。
          愛因斯坦小時侯的照片
          9月 愛因斯坦參與發起反戰團體“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 德國的科學界和文化界在軍國主義分子的操縱和煽動下,發表了“文明世界的宣言”,為德國發動的侵略戰爭辯護,鼓吹德國高于一切,全世界都應該接受“真正德國精神”。在“宣言”上簽名的有九十三人,都是當時德國有聲望的科學家、藝術家和牧師等。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,完成總結性論文《廣義相對論的基礎》。5月提出宇宙空間有限無界的假說。8月完成《關于輻射的量子理論》,總結量子論的發展,提出受激輻射理論。
          1917年(38歲),列寧領導的蘇聯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,全心全意為實現社會正義而獻身的人。我并不認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,與表姐艾爾莎結婚。
          1921年(42歲),愛因斯坦因光電效應研究而獲得諾貝爾物理學獎,他的研究推動了量子力學的發展。
          1月訪問布拉格和維也納。同年1月27日在普魯士科學院作《幾何學和經驗》的報告。
          2月去阿姆斯特丹參加國際工聯會議。
          4月5日—5月30日,為了給耶路撒冷的希伯萊大學的創建籌集資金,同魏茨曼一起首次訪問美國。在哥倫比亞大學獲巴納德勛章。在白宮受哈丁總統接見。在訪問芝加哥、波士頓和普林斯頓期間,就相對論進行了4次講學。
          6月訪問英國,拜謁了牛頓墓地。
          1922年(43歲)1月完成關于統一場論的第一篇論文。3—4月訪問法國,努力促使法德關系正?;?。發表批判馬赫哲學的談話。
          4月參加國際聯盟知識界合作委員會。
          7月受到被謀殺的威脅,暫離柏林。
          10月8日,愛因斯坦和艾爾莎在馬賽乘輪船赴日本。沿途訪問科倫坡、新加坡、香港和上海。
          11月9日,在去日本—上海的途中,愛因斯坦通過電報知道被授予1921年諾貝爾物理學獎。
          11月17日—12月29日,訪問日本。
          1923年(4