爱因斯坦在1905年发表了6篇划时代的论文,分别为:
1.《关于光的产生和转化的一个试探性观点》
2.《分子大小的新测定方法》
3.《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》
4.《论动体的电动力学》
5.《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》
6.《布朗运动的一些检视》
1905年被称为“爱因斯坦奇迹年”。100年后的2005年因此被定为“2005 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 Wärme 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 Körper)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 Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?),认为“物体的质量可以度量其能量”,随后导出了E = mc²的公式。
一名男子给妻子打电话:“老婆,你开车慢点,刚才收音机里说了,高速上有一辆车逆行。”
妻子说:“何止一辆呢,我都看到好几百辆逆行的SB车辆了。”
爱因斯坦有点像这个二货老婆。当所有人都觉得应当遵守一个公认的规则时,他转换了一个角度,发现了一个全新的世界。
物理学家都在试图给光安置一个坐标系,把光速装进经典力学的筐里。当无论如何都无法解释光速的参照系时,他们集体陷入了迷茫。
这时,爱因斯坦站了出来。他说:你们总看着光不顺眼,有没有考虑过光的感受?
爱因斯坦提出相对论的论文题目叫做《论运动物体的电动力学》。在这篇论文中,爱因斯坦断言——
一切匀速直线运动或者静止的坐标系下,物理定律都是一样的。
这句话叫做“相对性原理”,它是相对论的两个基本前提之一。
什么意思呢?事实上,它是“伽利略相对论”的延伸。伽利略说,“力学”在一切匀速直线运动和静止的坐标系中没有分别。而爱因斯坦说,不光是力学,一切物理定律——包括电动力学——在匀速直线运动和静止的坐标系中也都没有分别。
爱因斯坦的相对论和“加利略的相对论”比较,多了些什么呢?
你在静止或者匀速直线运动状态下,做一个力学实验,比如向上抛一个小球,它都会落回到地面,没有分别——这是伽利略的相对论。
你在静止或者匀速直线运动的状态下,做一个电动力学的实验,比如测试光速。爱因斯坦说了, 一切匀速直线运动或者静止的坐标系下,物理定律都是一样的—— 这就是说,你做测试光速的电动力学实验,实验结果,也应当和静止状态下一样的。
那么你在匀速直线运动状态下测试出的光速,和静止状态下测试出的光速,也应该是一样的,都是 c = 299,792,458 米/秒。
举个说人话的例子——
你的车停在停车场里,打开车灯。车灯发出的光,会以光速c向前方传播。
你把车开到路上,假设你的车足够快,达到(c-1)米/秒。这时,你打开车灯,会看到什么?第一个1秒,光只比你的车远1米,前面是一片黑暗;第二个1秒,光在你的车前面2米,前面是一片黑暗……
爱因斯坦说,No,不是这样的!即使你以只比光速慢1米的速度向前飞奔,你看到的光,还是以光速C向前传播。
光速不变,是爱因斯坦相对论的第二个基本前提。
怎么能这样呢?这不是明显的反常识吗?难道不同坐标系下的速度不应该叠加吗?难道我追着光走的时候,光速对于我来说,不应当是(C-我的速度)米/秒吗?
爱因斯坦说,不是。不是光有问题,是你的时空观有问题。
几年前,意大利蒙扎市议会提出一个议案:禁止把金鱼养在弯曲的鱼缸里。提案的负责人解释,因为金鱼会透过弯曲的鱼缸,看到歪曲的景色——这对金鱼来说是残酷的。
看到了吧,国外的议员似乎并不比咱们人大、政协的代表、委员更靠谱儿。
我们不谈议员和提案了,不妨思考一个场景:
假设这些鱼是有智慧的,其中一条根据自己对鱼缸外部世界的观察,提出了一套完备的“金鱼物理学”——
比如,一个人走到哪个位置会变胖,走到哪个位置变瘦,变化幅度是多少。一束光,早上从一扇窗照到鱼缸时,弯曲的弧度是多少;黄昏从另一扇窗照到鱼缸时,弯曲的弧度又是多少。
这些规律,经过其他金鱼的不断观测,完全正确,而且非常精准,于是被奉为解释世界的经典。
过了一段时间,出现了另一条金鱼。它经过观察和思考,得出结论:鱼缸外的人,并没有胖瘦的变化,光是延着直线传播的,并没有弯曲。经典的“金鱼物理学”只在鱼缸这个坐标系中适用。
其他的金鱼都惊讶得张大嘴巴,这个新理论实在太反常识、反直觉了,怎么可能呢!
你肯定想到了,这第二条金鱼,名字叫作爱因斯坦。
(万维钢《精英日课》笔记)
1、烟雾探测器
由于镅的原子核不稳定,一旦裂开,质量似乎就消失了一些,因为碎片的质量比原来的原子核小。其实,镅原子的质量根本没有消失。这是爱因斯坦告诉我们的。
2、平坦的公路
在爱因斯坦的博士论文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。建材工程师在建造公路时,就是利用他的研究成果。
3、电脑显示器
在短促的瞬间,电子正从显像管的阴极发射出来,好像在飞驰过程中获得了能量,积聚在显示屏上———这正好符合爱因斯坦的狭义相对论。发明电脑显示器的工程师必须使显示器符合“相对论效应”,否则控制电子飞驰的磁铁就会在显示屏上产生模糊图像,使你无法工作,当然,精彩的电脑游戏也玩不起来了。
4、精准的激光
每一件商品条形码也得益于爱因斯坦的激光理论,只有激光才能准确读出条形码中的编码。
5、太阳能电池
光电池能够把太阳能转成电能,爱因斯坦在90年前发表的一篇论文里就首次正确地分析过这一转换原理。
他发现光子具有能量。某些光子携带的能量足以克服将电子集中于某种金属的“粘性”,这就是著名的光电效应。
6、数码相机
从镜头飞进来的光子会把半导体里的电子挤走,这同样利用了宝贵的光电效应。
7、药物
许多药物制造得益于爱因斯坦那篇有关布朗运动的论文。
英国植物学家罗伯特·布朗最先观察到,悬浮的液体中的微粒永远不停地做无规则运动。爱因斯坦则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。
8、全球定位系统
GPS(全球定位系统)能帮助你与搜索人员取得联系。100年前爱因斯坦发现,如果想把发生在不同地点的多个事件联系在一起考虑,那么传统的时间概念就不够充分。
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。电脑游戏、公共汽车、数码照相机……我们衣食住行的每个细节都闪现着爱因斯坦的影子。
拓展资料:
阿尔伯特·爱因斯坦(Albert.Einstein,1879年3月14日—1955年4月18日),出生于德国符腾堡王国乌尔姆市,毕业于苏黎世大学,犹太裔物理学家。
爱因斯坦1879年出生于德国乌尔姆市的一个犹太人家庭(父母均为犹太人),1900年毕业于苏黎世联邦理工学院,入瑞士国籍。1905年,获苏黎世大学哲学博士学位,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,1905年创立狭义相对论。1915年创立广义相对论。1955年4月18日去世,享年76岁。
爱因斯坦为核能开发奠定了理论基础,开创了现代科学技术新纪元,被公认为是继伽利略、牛顿以来最伟大的物理学家。1999年12月26日,爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。
狭义《论运动物体的电动力学》
广义《引力的场方程》《广义相对论的基础》
作为爱因斯坦终生事业的标志是他的相对论 。他在1905年发表的题为《论动体的电动力学》的论文中,完整地提出了狭义相对论,在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机,推动了整个物理学理论的革命。19世纪末是物理学的变革时期,新的实验结果冲击着伽利略、I.牛顿以来建立的经典物理学体系。以H.A.洛伦兹为代表的老一代理论物理学家力图在原有的理论框架上解决旧理论与新事物之间的矛盾。爱因斯坦则认为出路在于对整个理论基础进行根本性的变革。他根据惯性参考系的相对性和光速的不变性这两个具有普遍意义的概括,改造了经典物理学中的时间、空间及运动等基本概念,否定了绝对静止空间的存在 ,否定了同时概念的绝对性。在这一体系中,运动的尺子要缩短,运动的时钟要变慢。狭义相对论最出色的成就之一是揭示了能量和质量之间的联系,质量(m)和能量(E)的相当性:E=mc2,是作为相对论的一个推论。由此可以解释放射性元素(如镭)所以能放出大量能量的原因。质能相当性是原子物理学和粒子物理学的理论基础,满意地解释了长期存在的恒星能源的疑难问题。狭义相对论已成为后来解释高能天体物理现象的一种基本的理论工具。
狭义相对论建立后,爱因斯坦力图把相对性原理的适用范围扩大到非惯性系。他从伽利略发现的引力场中一切物体都具有同一加速度(即惯性质量同引力质量相等)的实验事实,于1907年提出了等效原理:“引力场同参照系的相当的加速度在物理上完全等价。”并且由此推论:在引力场中 ,时钟要走快,光波波长要变化,光线要弯曲。经过多年的努力,终于在1915年建立了本质上与牛顿引力理论完全不同的引力理论——广义相对论。根据广义相对论,爱因斯坦推算出水星近日点反常进动,同观测结果完全一致,解决了60多年来天文学一大难题。同时,他推断由遥远的恒星所发的光,在经过太阳附近会弯曲 ( 见光线引力偏折 ) 。这一预言于1919 年由A.S.爱丁通过日蚀的观测而得到证实 。1916 年 ,他预言引力波的存在。后人通过对1974年发现的射电脉冲双星PSR1913+16的周期性变化进行了四年的连续观测 ,1979年宣布间接证实了引力波的存在,对广义相对论又是一个有力的证明。
广义相对论建立后,爱因斯坦试图把广义相对论再加以推广,使它不仅包括引力场,也包括电磁场,就是说要寻求一种统一场理论,用场的概念来解释物质结构和量子现象 。由于这是当时没有条件解决的难题,他工作了25年之久,至逝世前仍未完成。70年代和80年代一系列实验有力地支持电弱统一理论,统一场论的思想以新的形式又开始活跃起来。社会进步事业 爱因斯坦在科学思想上的贡献 ,历史上只有N.哥白尼、I.牛顿和C.R.达尔文可以与之媲美。可是爱因斯坦并不把自己的注意力限于自然科学领域,以极大的热忱关心社会,关心政治。在第一次世界大战期间,他投入公开的和地下的反战活动。1933年纳粹攫取德国政权后,爱因斯坦是科学界首要的受迫害对象,幸而当时他在美国讲学 ,未遭毒手。1939年获悉铀核裂变及其链式反应的发现,在匈牙利物理学家L.西拉德的推动下,上书罗斯福总统,建议研制原子弹,以防德国抢先。于是罗斯福决心制造原子弹,于1945年在新墨西哥州试验成功。第二次世界大战结束前夕 ,美国在日本广岛和长崎上空投掷原子弹,爱因斯坦对此强烈不满。战后,为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯危险,进行了不懈的斗争。爱因斯坦对当时中国劳动人民的苦难寄予深切同情。九一八事变后,他一再向各国呼吁,用联合的经济抵制的办法制止日本对华军事侵略。1936年沈钧儒等“七君子”因主张抗日被捕,他热情参与了正义的营救和声援。