大脑研究开锁现象论文

爱因斯坦大脑出身是便是畸形的，导致管理数学与空间的一块比普通人大

爱因斯坦一直被视为科学天才。在他死后，一些研究人员希望通过研究他的大脑来解开他的成功之谜。然而，爱因斯坦大脑研究的一些结果已经被披露，并得出了截然不同的结论。一个结论是爱因斯坦的大脑与普通人有很大的不同，这使他成为一个科学天才。另一个结论是爱因斯坦的大脑和普通人没有什么不同。他在科学上的成就，不是因为他的大脑有别于普通人，而是有很多原因，比如勤奋和后天努力。 为了研究爱因斯坦的大脑，我们必须获得爱因斯坦大脑的样本。根据爱因斯坦的遗嘱，研究员不可能获得爱因斯坦的大脑，因为遗言要求尸体火化，把骨灰散落在秘密的地方。然而，后人并没有按照爱因斯坦的遗言来处理他的身体。 1955年4月18日凌晨1点15分，爱因斯坦在新泽西州普林斯顿大学医院去世，享年76岁。当时，托马斯·哈维是普林斯顿大学病理学主任。他和爱因斯坦只有一次相识，但他成了爱因斯坦的验尸医生。哈维对爱因斯坦的身体和器官逐一进行了检查、称重和描述后，宣布爱因斯坦死于腹腔大动脉破裂。 为了研究这位伟大的科学家，哈维说服了爱因斯坦的遗嘱执行人奥托·内森和爱因斯坦的长子汉斯把爱因斯坦的大脑拿出来做未来的研究。当时，内森和汉斯一致认为，哈维切除爱因斯坦大脑的一个重要条件是，未来对爱因斯坦大脑的研究结果必须发表出来。 哈维根据解剖标准切开爱因斯坦的大脑，然后测量了它。除了给大脑拍照外，哈维还请了一位画家画素描。哈维随后将爱因斯坦的部分大脑切片成240片，每一片都有其在大脑中位置的详细记录和标签。 爱因斯坦的大脑被储存在10个罐子里进行组织学切片和两个大玻璃瓶，所有这些都是用甲醛保存的。因为把爱因斯坦的大脑私藏起来，哈维丢掉了工作，但由于哈维的监护和对一些科学家的捐赠，爱因斯坦的大脑得到了研究和保存。 爱因斯坦的大脑有两个部分。哈维把大脑切片的一部分交给了他信任的一些研究人员，另一部分被保存下来。例如，哈维在制作切片时借用了费城病理学家威廉·埃里克的实验室。为了表示感谢，哈维向对方赠送了46张脑片。埃里克在1967年去世时，他的妻子把它们送给了当地另一位医生艾伦·斯坦伯格。斯坦伯格随后将这些切片转交给费城儿童医院的高级神经病学家露西·亚当斯。亚当斯在2013年初向费城的医学博物馆MUT博物馆捐赠了46片爱因斯坦的大脑切片。博物馆于2013年4月开始展出爱因斯坦的大脑切片，其中一片可以在显微镜下观察。 研究人员得到了多少片爱因斯坦的大脑切片，目前还没有确切的数字。据说，他后来制作了多达2000片爱因斯坦大脑其他部分的切片，并分发给世界各地至少18名研究人员。因此，一系列的研究成果相继发表。 目前，爱因斯坦脑研究的成果已经发表很多。 在已发表的研究结果中，大多数都表明爱因斯坦的大脑与普通人不同，这些差异表现在很多方面。 根据哈维的解剖记录，爱因斯坦的大脑重1230克，低于成年男性的平均值（1400克），并不突出。因此，从脑容量的角度来看，爱因斯坦确实与普通人不同，但这种差别并不是人们所期望的特别突出，应该比普通人更大。 从那时起，第一份正式的学术报告发表于1985年，它解释了爱因斯坦的大脑与普通人的不同之处。加州大学伯克利分校的玛丽安·戴蒙德（Marian diamond）和其他人分别研究了爱因斯坦大脑皮层的四个部分，分别代表左、右前额叶和下顶叶，并将它们与其他11个人的大脑皮层进行了比较。结果显示，爱因斯坦左顶叶的神经元（神经元）与胶质细胞的比例低于正常人。胶质细胞是神经元的支持细胞、营养细胞和保护细胞。先前的研究表明，从老鼠到人类，哺乳动物神经元与胶质细胞的比例逐渐降低。这表明神经元的功能越复杂，就越需要胶质细胞的支持。 神经元与神经胶质细胞的比例很小，这也意味着神经胶质细胞增多，反之亦然。也就是说，爱因斯坦大脑左顶叶的神经元与胶质细胞的比例比普通人要小，这说明爱因斯坦大脑这一部分的胶质细胞数量比普通人多，所以他比普通人更聪明。 此外，神经解剖学还表明，顶叶下皮质是听觉、视觉和触觉信息的聚集地。下顶叶损伤后，患者无法进行复杂的思维，阅读、书写和计算能力也会受损。爱因斯坦大脑左顶叶神经元与胶质细胞的比例与正常人不同，这也反映出爱因斯坦顶叶下叶皮质的功能可能比普通人好。 美国阿拉巴马大学伯明顿分校神经学助理教授安德森1996年6月在《神经科学杂志》上发表题为《爱因斯坦大脑皮层厚度和前额叶皮质密度的变化》的文章。通过比较实验组和对照组的大脑皮层，他们发现大脑皮层的数量比对照组要薄。这表明爱因斯坦大脑皮层的神经元密度很高。 安德森推断爱因斯坦大脑皮层的神经元具有更好的信息传输效率，这可以解释爱因斯坦为什么有非凡的才能。 早在1999年6月，加拿大麦克马斯特大学的桑德拉·维特森等人在《柳叶刀》上发表了他们的研究成果。他们将爱因斯坦的大脑与99名去世的老年男女的大脑进行了比较。他们发现爱因斯坦左右半球的顶叶下区域比普通人厚1厘米，也就是说，比普通人多15%。因为爱因斯坦大脑的左顶叶比普通人大，其大小和形状与右顶叶相似，所以爱因斯坦大脑顶叶比普通人对称。顶叶负责视觉空间认知、数学能力和运动想象，这可能是爱因斯坦非凡的逻辑思维和空间认知能力的主要原因。这也说明爱因斯坦的左脑不同于普通人，而不是他的右脑。 此外，维特森等人。还发现爱因斯坦大脑的另一个特点是表层的许多部分没有凹槽（子宫间沟），这就像大脑中的路障，使得神经细胞很难相互交流。如果大脑中没有这样的障碍，神经元可以自由连接，使大脑的思维更加活跃。 根据福克等人在《大脑》杂志上发表的一篇研究论文，爱因斯坦的大脑确实不同于普通人。他们分析了14张之前未发表的爱因斯坦整个大脑的照片，并将它们与其他85人的大脑进行了比较。结果发现，虽然爱因斯坦的大脑只有1230克重，但他大脑的几个区域却有额外的沟和褶皱，这在其他人的大脑中很少见到。例如，爱因斯坦的大脑左侧有额外的凹槽和褶皱，这使得他的脸和舌头比平时更大。此外，爱因斯坦的前额叶皮质也有很大的延伸，这一区域是大脑的指挥和控制中心。在这里进行决策和自我控制等更高层次的思考。因此，这可以解释为什么爱因斯坦有更多的思考和新颖的想法。 胼胝体是连接大脑左右半球的神经纤维。来自中国上海华东师范大学物理系的研究人员和美国佛罗里达州立大学人类学系的研究人员利用核磁共振成像对爱因斯坦和两个对照组（一组15名中老年男性，另一组52名）的胼胝体进行了研究 健康 的年轻人）在爱因斯坦同时代的人（1905年）去世后，这组人的大脑都被保存了下来，这一年也是26岁的爱因斯坦发表相对论的年代。 研究人员比较了爱因斯坦和对照组大脑不同位置胼胝体的厚度。结果显示，爱因斯坦大脑的胼胝体比正常人厚。研究人员认为，由于胼胝体神经纤维较多，它们连接大脑的重要区域，比如负责复杂思维和决策的前额叶皮层，结合其他研究证据，比如一些物理学家的大脑比普通人的大脑大，而皱纹更为复杂，这表明爱因斯坦大脑的这些特征是他非凡才华基础的基础。 尽管上述研究表明爱因斯坦的大脑与普通人不同，但一些研究认为爱因斯坦的大脑与普通人没有区别。 纽约佩斯大学的心理学家特伦斯·海因斯在《大脑与认知》杂志上发表文章说，爱因斯坦的大脑在细胞和结构上与普通人没有什么不同。海因斯主要质疑此前一些关于爱因斯坦大脑的研究结果，以表明爱因斯坦的大脑与普通人没有什么不同。 首先，海因茨认为之前的研究并不严谨。例如，海因茨说，1985年在人类大脑中发现的钻石细胞数量明显高于普通人。因为戴蒙德分析了4个大脑区域的7个变量，相当于28组分析，只有一组p值小于，这并不能解释问题。因为p值是检验结果可信度的下降指标，如果p值大于，则无统计学意义，即结论不可靠；否则，p值小于，结论更可靠；p值小于，则非常可靠。然而，对爱因斯坦大脑中神经细胞的分类显示，28组中只有一组p值小于，说明爱因斯坦大脑中胶质细胞的含量并不比普通人多。 其次，海因斯认为，以往的研究和分析在逻辑上也存在问题。爱因斯坦的大脑不同于普通人的所有结论都是通过研究爱因斯坦的大脑切片得出的，这本身并不十分科学，因为几片大脑切片无法替代大脑的所有组织和细胞，也无法揭示这些细胞是如何思考和操作多种功能的大脑作为一个整体对整个大脑的一小片或几片进行分析，可以揭示出大脑的特殊认知能力，无异于痴人说梦。 第三，人们过去常常根据爱因斯坦的自我评价来分析他的大脑。例如，爱因斯坦曾写道，他认为自己可以很好地控制自己的大脑，精力充沛。但海因茨认为，这些评论在真正的神经科学中毫无价值，不可能准确地研究爱因斯坦的大脑，根据他说的几句话得出可靠的结论。 耶鲁大学医学院的神经科学家齐默尔曼同意海因斯的观点。齐默尔曼曾经是哈维的老师。因此，哈维也给了齐默尔曼一些爱因斯坦大脑的部分。在爱因斯坦还活着之前，齐默尔曼首先和爱因斯坦约好了将来研究他的大脑。当时，爱因斯坦同意了，但有一个条件：研究结果不应发表。齐默尔曼还仔细观察了爱因斯坦的大脑，认为他的大脑非常正常。爱因斯坦的大脑和普通人的不同之处在于，他的大脑比同龄的人更 健康 ，退化的迹象更少。 至于我们是否可以通过研究大脑得出爱因斯坦比普通人更聪明的结论，齐默尔曼的观点与海因斯一致。他举例说，有人赢得了长跑冠军，但他死后，解剖他的腿，你就以为能发现成为长跑冠军的秘诀吗？ 美国罗伯特·伍德·约翰逊医学院的神经学家雷波尔提出了一个更好的观点：人们对爱因斯坦大脑的迷恋揭示了人们对大脑的假设和对天才的崇拜。 更重要的是，即使爱因斯坦的大脑与普通人不同，哈佛医学院的神经科学家加内巴德认为，他无法回答另一个问题：是非凡的大脑让爱因斯坦成为伟大的物理学家，还是他对高级物理的学习改变了他的大脑？

总的来说就是爱因斯坦的智商比较高，脑回路的阻碍比较少而已

由光速不变原理论证爱因斯坦狭义相对论中的特殊洛仑兹变换——对爱因斯坦论证的探讨 【刊名】 长春工业大学学报(自然科学版), 编辑部邮箱 1982年 00期 【作者】 房思廷 【中英文摘要】 我们于一九八一年十二月收到这篇只用光速不变原理来直接论证《洛仓兹变换》的文章.在组织审议中发现《ThePhys,Teach,》Vol20(1982)No1,P42发表的文章也有类似的论证,应该说双方都是独立的见解.文中提出的论据,目前尚有争论,本着百家争鸣的方针,予以发表,希望展开讨论. 以上全部为文献，pdf格式 发电子邮件到索取。 请注明“爱因斯坦相对论”资料索取 希望对你有用。

狭义相对论的创立早在16岁时，爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波，他产生了一个想法，如果一个人以光的速度运动，他将看到一幅什么样的世界景象呢？他将看不到前进的光，只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场。这种事可能发生吗？与此相联系，他非常想探讨与光波有关的所谓以太的问题。以太这个名词源于希腊，用以代表组成天上物体的基本元素。17世纪，笛卡尔首次将它引入科学，作为传播光的媒质。其后，惠更斯进一步发展了以太学说，认为荷载光波的媒介物是以太，它应该充满包括真空在内的全部空间，并能渗透到通常的物质中。与惠更斯的看法不同，牛顿提出了光的微粒说。牛顿认为，发光体发射出的是以直线运动的微粒粒子流，粒子流冲击视网膜就引起视觉。18世纪牛顿的微粒说占了上风，然而到了19世纪，却是波动说占了绝对优势，以太的学说也因此大大发展。当时的看法是，波的传播要依赖于媒质，因为光可以在真空中传播，传播光波的媒质是充满整个空间的以太，也叫光以太。与此同时，电磁学得到了蓬勃发展，经过麦克斯韦、赫兹等人的努力，形成了成熟的电磁现象的动力学理论——电动力学，并从理论与实践上将光和电磁现象统一起来，认为光就是一定频率范围内的电磁波，从而将光的波动理论与电磁理论统一起来。以太不仅是光波的载体，也成了电磁场的载体。直到19世纪末，人们企图寻找以太，然而从未在实验中发现以太。但是，电动力学遇到了一个重大的问题，就是与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。关于相对性原理的思想，早在伽利略和牛顿时期就已经有了。电磁学的发展最初也是纳入牛顿力学的框架，但在解释运动物体的电磁过程时却遇到了困难。按照麦克斯韦理论，真空中电磁波的速度，也就是光的速度是一个恒量，然而按照牛顿力学的速度加法原理，不同惯性系的光速不同，这就出现了一个问题：适用于力学的相对性原理是否适用于电磁学？例如，有两辆汽车，一辆向你驶近，一辆驶离。你看到前一辆车的灯光向你靠近，后一辆车的灯光远离。按照麦克斯韦的理论，这两种光的速度相同，汽车的速度在其中不起作用。但根据伽利略理论，这两项的测量结果不同。向你驶来的车将发出的光加速，即前车的光速=光速+车速；而驶离车的光速较慢，因为后车的光速=光速-车速。麦克斯韦与伽利略关于速度的说法明显相悖。我们如何解决这一分歧呢？19世纪理论物理学达到了巅峰状态，但其中也隐含着巨大的危机。海王星的发现显示出牛顿力学无比强大的理论威力，电磁学与力学的统一使物理学显示出一种形式上的完整，并被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽的庙堂”。在人们的心目中，古典物理学已经达到了近乎完美的程度。德国著名的物理学家普朗克年轻时曾向他的老师表示要献身于理论物理学，老师劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。”爱因斯坦似乎就是那个将构建崭新的物理学大厦的人。在伯尔尼专利局的日子里，爱因斯坦广泛关注物理学界的前沿动态，在许多问题上深入思考，并形成了自己独特的见解。在十年的探索过程中，爱因斯坦认真研究了麦克斯韦电磁理论，特别是经过赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的，但是有一个问题使他不安，这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现，所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究爱因斯坦发现，除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外，以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。于是他想到：以及绝对参照系是必要的吗？电磁场一定要有荷载物吗？爱因斯坦喜欢阅读哲学著作，并从哲学中吸收思想营养，他相信世界的统一性和逻辑的一致性。相对性原理已经在力学中被广泛证明，但在电动力学中却无法成立，对于物理学这两个理论体系在逻辑上的不一致，爱因斯坦提出了怀疑。他认为，相对论原理应该普遍成立，因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的形式，但在这里出现了光速的问题。光速是不变的量还是可变的量，成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。当时的物理学家一般都相信以太，也就是相信存在着绝对参照系，这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。19世纪末，马赫在所著的《发展中的力学》中，批判了牛顿的绝对时空观，这给爱因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天，爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题，贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法，两人讨论了很久。突然，爱因斯坦领悟到了什么，回到家经过反复思考，终于想明白了问题。第二天，他又来到贝索家，说：谢谢你，我的问题解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事：时间没有绝对的定义，时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙，经过五个星期的努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。1905年6月30日，德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》，在同年9月的该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章，它包含了狭义相对论的基本思想和基本内容。狭义相对论所根据的是两条原理：相对性原理和光速不变原理。爱因斯坦解决问题的出发点，是他坚信相对性原理。伽利略最早阐明过相对性原理的思想，但他没有对时间和空间给出过明确的定义。牛顿建立力学体系时也讲了相对性思想，但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动，在这个问题上他是矛盾的。而爱因斯坦大大发展了相对性原理，在他看来，根本不存在绝对静止的空间，同样不存在绝对同一的时间，所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。对于任何一个参照系和坐标系，都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。对于一切惯性系，运用该参照系的空间和时间所表达的物理规律，它们的形式都是相同的，这就是相对性原理，严格地说是狭义的相对性原理。在这篇文章中，爱因斯坦没有多讨论将光速不变作为基本原理的根据，他提出光速不变是一个大胆的假设，是从电磁理论和相对性原理的要求而提出来的。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的结果，他从同时的相对性这一点作为突破口，建立了全新的时间和空间理论，并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。什么是同时性的相对性？不同地方的两个事件我们何以知道它是同时发生的呢？一般来说，我们会通过信号来确认。为了得知异地事件的同时性我们就得知道信号的传递速度，但如何没出这一速度呢？我们必须测出两地的空间距离以及信号传递所需的时间，空间距离的测量很简单，麻烦在于测量时间，我们必须假定两地各有一只已经对好了的钟，从两个钟的读数可以知道信号传播的时间。但我们如何知道异地的钟对好了呢？答案是还需要一种信号。这个信号能否将钟对好？如果按照先前的思路，它又需要一种新信号，这样无穷后退，异地的同时性实际上无法确认。不过有一点是明确的，同时性必与一种信号相联系，否则我们说这两件事同时发生是没有意义的。光信号可能是用来对时钟最合适的信号，但光速不是无限大，这样就产生一个新奇的结论，对于静止的观察者同时的两件事，对于运动的观察者就不是同时的。我们设想一个高速运行的列车，它的速度接近光速。列车通过站台时，甲站在站台上，有两道闪电在甲眼前闪过，一道在火车前端，一道在后端，并在火车两端及平台的相应部位留下痕迹，通过测量，甲与列车两端的间距相等，得出的结论是，甲是同时看到两道闪电的。因此对甲来说，收到的两个光信号在同一时间间隔内传播同样的距离，并同时到达他所在位置，这两起事件必然在同一时间发生，它们是同时的。但对于在列车内部正中央的乙，情况则不同，因为乙与高速运行的列车一同运动，因此他会先截取向着他传播的前端信号，然后收到从后端传来的光信号。对乙来说，这两起事件是不同时的。也就是说，同时性不是绝对的，而取决于观察者的运动状态。这一结论否定了牛顿力学中引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。相对论认为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动的最大速度。由于相对论效应，运动物体的长度会变短，运动物体的时间膨胀。但由于日常生活中所遇到的问题，运动速度都是很低的（与光速相比），看不出相对论效应。爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学，指出质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。他并且给出了著名的质能关系式：E=mc2，质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。广义相对论的建立1905年，爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后，并没有立即引起很大的反响。但是德国物理学的权威人士普朗克注意到了他的文章，认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美，正是由于普朗克的推动，相对论很快成为人们研究和讨论的课题，爱因斯坦也受到了学术界的注意。1907年，爱因斯坦听从友人的建议，提交了那篇著名的论文申请联邦工业大学的编外讲师职位，但得到的答复是论文无法理解。虽然在德国物理学界爱因斯坦已经很有名气，但在瑞士，他却得不到一个大学的教职，许多有名望的人开始为他鸣不平，1908年，爱因斯坦终于得到了编外讲师的职位，并在第二年当上了副教授。1912年，爱因斯坦当上了教授，1913年，应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。在此期间，爱因斯坦在考虑将已经建立的相对论推广，对于他来说，有两个问题使他不安。第一个是引力问题，狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的物理规律是正确的，但是它不能解释引力问题。牛顿的引力理论是超距的，两个物体之间的引力作用在瞬间传递，即以无穷大的速度传递，这与相对论依据的场的观点和极限的光速冲突。第二个是非惯性系问题，狭义相对论与以前的物理学规律一样，都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的惯性系。从逻辑上说，一切自然规律不应该局限于惯性系，必须考虑非惯性系。狭义相对论很难解释所谓的双生了佯谬，该佯谬说的是，有一对孪生兄弟，哥在宇宙飞船上以接近光速的速度做宇宙航行，根据相对论效应，高速运动的时钟变慢，等哥哥回来，弟弟已经变得很老了，因为地球上已经经历了几十年。而按照相对性原理，飞船相对于地球高速运动，地球相对于飞船也高速运动，弟弟看哥哥变年轻了，哥哥看弟弟也应该年轻了。这个问题简直没法回答。实际上，狭义相对论只处理匀速直线运动，而哥哥要回来必须经过一个变速运动过程，这是相对论无法处理的。正在人们忙于理解相对狭义相对论时，爱因斯坦正在接受完成广义相对论。1907年，爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》，在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理，此后，爱因斯坦关于等效原理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据，提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。爱因斯坦并且提出了封闭箱的说法：在一封闭箱中的观察者，不管用什么方法也无法确定他究竟是静止于一个引力场中，还是处在没有引力场却在作加速运动的空间中，这是解释等效原理最常用的说法，而惯性质量与引力质量相等是等效原理一个自然的推论。1915年11月，爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交了四篇论文，在这四篇论文中，他提出了新的看法，证明了水星近日点的进动，并给出了正确的引力场方程。至此，广义相对论的基本问题都解决了，广义相对论诞生了。1916年，爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》，在这篇文章中，爱因斯坦首先将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论，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，并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。爱因斯坦的广义相对论认为，由于有物质的存在，空间和时间会发生弯曲，而引力场实际上是一个弯曲的时空。爱因斯坦用太阳引力使空间弯曲的理论，很好地解释了水星近日点进动中一直无法解释的43秒。广义相对论的第二大预言是引力红移，即在强引力场中光谱向红端移动，20年代，天文学家在天文观测中证实了这一点。广义相对论的第三大预言是引力场使光线偏转，。最靠近地球的大引力场是太阳引力场，爱因斯坦预言，遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生一点七秒的偏转。1919年，在英国天文学家爱丁顿的鼓动下，英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食，经过认真的研究得出最后的结论是：星光在太阳附近的确发生了一点七秒的偏转。英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测报告，确认广义相对论的结论是正确的。会上，著名物理学家、皇家学会会长汤姆孙说：“这是自从牛顿时代以来所取得的关于万有引力理论的最重大的成果”，“爱因斯坦的相对论是人类思想最伟大的成果之一”。爱因斯坦成了新闻人物，他在1916年写了一本通俗介绍相对认的书《狭义相对论与广义相对论浅说》，到1922年已经再版了40次，还被译成了十几种文字，广为流传。相对论的意义狭义相对论和广义相对论建立以来，已经过去了很长时间，它经受住了实践和历史的考验，是人们普遍承认的真理。相对论对于现代物理学的发展和现代人类思相的发展都有巨大的影响。 相对论从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，都是对洛伦兹变换协变的，牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。广义相对论又在广义协变的基础上，通过等效原理，建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系，得到了所有物理规律的广义协变形式，并建立了广义协变的引力理论，而牛顿引力理论只是它的一级近似。这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系数的问题，从逻辑上得到了合理的安排。相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念，给出了科学而系统的时空观和物质观，从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。狭义相对论给出了物体在高速运动下的运动规律，并提示了质量与能量相当，给出了质能关系式。这两项成果对低速运动的宏观物体并不明显，但在研究微观粒子时却显示了极端的重要性。因为微观粒子的运动速度一般都比较快，有的接近甚至达到光速，所以粒子的物理学离不开相对论。质能关系式不仅为量子理论的建立和发展创造了必要的条件，而且为原子核物理学的发展和应用提供了根据。广义相对论建立了完善的引力理论，而引力理论主要涉及的是天体。到现在，相对论宇宙学进一步发展，而引力波物理、致密天体物理和黑洞物理这些属于相对论天体物理学的分支学科都有一定的进展，吸引了许多科学家进行研究。一位法国物理学家曾经这样评价爱因斯坦：“在我们这一时代的物理学家中，爱因斯坦将位于最前列。他现在是、将来也还是人类宇宙中最有光辉的巨星之一”，“按照我的看法，他也许比牛顿更伟大，因为他对于科学的贡献，更加深入地进入了人类思想基本要领的结构中。”

爱因斯坦因他的光子理论而获得诺贝尔物理学奖。其实爱因斯坦对相对论的贡献远为重要，但是诺贝尔评奖委员会对激进的相对论持谨慎的态度。事实上迄今诺贝尔奖从未为理论相对论家颁发过。引导爱因斯坦以及后代科学家生涯的最大动机，不是财富，不是名声，也不是别的更高尚的目标。他们的主要动机是科学的好奇心和科学的美学。 爱因斯坦是历史上继牛顿之后最伟大的科学家。他是狭义相对论的重要发现者，他对量子理论的创立具有重大的贡献，而广义相对论，亦即现代引力论的建立，则应全部归功于他。 十九世纪末期，麦克斯韦成功地把电学和磁学统一在他的电磁理论中，从他的方程推导出，电磁波在真空中传播的速度刚好是光速，于是他断定光波应是电磁波的一种。麦克斯韦因为家族遗传的疾病，只活了四十八岁，因此没有看到电磁波实验的成功。在牛顿的绝对空间、绝对时间以及伽利略的旧的相对性原理框架中，只有以无限速度运动的物体，在相对匀速运动的坐标系中才具有相同的速度，即无限速度。而牛顿的万有引力认为是以无限速度传递的，所以在麦克斯韦之前，牛顿物理学被认为是自洽的，而电磁波是以有限速度传播的，在旧的相对论框架中，它的速度会因坐标系的选取而改变，这样他的方程只能在一个特定的坐标系中成立，这个坐标系被认为是相对于一种称为以太的媒介静止。于是寻求以太的存在便成为科学的主题。迈克尔逊 —— 莫雷实验的结果否认了以太的存在。爱因斯坦在 1905 年发表了一篇题为 “ 运动物体的电动力学 ” 的论文，指出如果将时间和空间组成四维的时空，而在参考系进行相对匀速运动时，时空坐标遵照所谓的洛伦兹线性变换，则一切物理定律包括麦克斯韦方程都应采取相同的形式。这样一来，以太的存在便完全是多余的。爱因斯坦在发 表狭义相对论之前是否知悉迈克尔 —— 莫雷的实验仍是科学史上的一个悬案。 这篇论文抛弃了牛顿的绝对时空观，导致物理学上的一场革命。由洛伦兹变换导出的尺缩、钟慢以及双生子佯谬都和人们的直觉相抵触。而著名的质能等效公式则是核能乃至核武器的理论根据。 1900 年普朗克为了解决黑体辐射的紫外灾难问题，提出了辐射的量子理论，即是光辐射必须采取一种称作量子的波包形式。但是只有在爱因斯坦提出光子理论之后，人们才真正接受光可以粒子即光子的形式存在。普朗克曾经是爱因斯坦关于狭义相对论第一篇论文的审稿人。既然光波可以作为粒子而存在，那么电子等物质粒子能否以波动而存在呢？这是法国的一名研究生德 · 布罗依的设想，爱因斯坦得知后立即支持这一激进的假说。这些都是量子理论发现的前奏。爱因斯坦因他的光子理论而获得诺贝尔物理学奖。其实爱因斯坦对相对论的贡献远为重要，但是诺贝尔评奖委员会对激进的相对论持谨慎的态度。事实上迄今诺贝尔奖从未为理论相对论家颁发过。终其一生，爱因斯坦从未接受量子理论为终极理论，他认为量子力学只是一种唯象理论，而终极理论必须是决定性的。我们知道，就现状而言，量子力学并不自洽。它仍然在忍受着爱因斯坦 —— 罗逊 —— 帕多尔斯基佯谬的折磨。近年的一些研究似乎在一定程度上解脱了薛定谔猫佯谬对它的折磨。 狄拉克把狭义相对论和量子力学相结合，得到了极富成果的量子场论。量子场论是描述一切微观粒子的理论框架。从狄拉克方程可以场论。量子场论是描述一切微观粒子的理论框架。从狄拉克方程可以推导出反粒子的概念。量子电动力学可能描述电子、光子、正电子的 湮灭、创生和相互转变。人们由此进而发展出当代粒子物理学。 爱因斯坦说过，如果他不发表狭义相对论，则在五年之内必有他人发表。其实当时洛伦兹和彭加莱已经非常接近这个结果了。可惜洛伦兹无法挣脱旧的时空观，而彭加莱又主要是一位杰出的数学家，因此只有眼光敏锐、思维深邃的爱因斯坦担任这项历史任务。值得提到 的是，当时洛伦兹已是世界闻名的物理学家，彭加莱是法国首位数学家，而爱因斯坦大学毕业后，连中学教员的职务都找不到，借助朋友介绍才在伯尔尼专利局任一名职员。 他接着说，如果他不在 1915 年发表广义相对论，则人们至少得等待五十年。这个估计是非常合情理的。广义相对论是狭义相对论和引力论相结合的成果。它的一个实验基础是伽利略在比萨斜塔进行的自由落体实验，即引力质量和惯性质量的等效性。但是为了充分阐释其物理含义，人们等待了三百年之久，也就是等待到广义相对论的发现。所以若不是爱因斯坦，再等待五十年是很有可能的。我们在浏览爱因斯坦文集第六卷时，就可以看到他所进行的多次不成功尝试，这是人类理智的蹒跚学步。他认为引力场和其他物质场不同，它是以时空的曲率来体现的，物质使时空弯曲，而时空又是物质的载体，脱离物质的时空曲率即是引力波。所谓广义相对论原理即是，物理定律对任何坐标变换都采用相同的形式，而狭义相对论原理是，物理定律只对任坐标变换都采用相同的形式，而狭义相对论原理是，物理定律只对任何洛伦兹线性变换都采取相同的形式。引力场由所谓的爱因斯坦方程所制约。它是非线性的，有别于以往所有的场方程。所以物质的运动方程被爱因斯坦方程所隐含。引力场方程是二阶的，以时空为自变量，以度规为因变量的带有椭圆型约束的双曲型偏微分方程。其复杂而美妙对任何曾与之打交道的人都留下深刻的印象。 在广义相对论的框架内，爱因斯坦进行了引力红移、水星近日点进动以及光线受引力场折射等计算。而他关于光线在太阳引力场附近受到折射的预言在 1919 年西非日食的观测中得到证实。他的方程如此难解，以至于他在这些计算中，使用的只是一个近似解，所依赖的主要是他的无比的物理洞察力。而球面对称的准确解 —— 史瓦兹解是在此之后才找到的。 他首次用引力场方程来研究宇宙的整体，开创了理论宇宙学的新学科。可惜由于稳态宇宙的观念是如此根深蒂固，使他拒绝了演化宇宙的解，他还为此在场方程中引进一项宇宙常数，从而人类失去了一项重大的科学预言机遇！ 1929 年哈勃观察到星系光谱红移和距离的线性关系，即所谓哈勃定律。人们把红移归结于宇宙的膨胀，并断言宇宙是由于一百多亿年前的一次大爆炸产生的，这就是所谓的标准的大爆炸宇宙学。 他的场方程还得出紧致物体的引力坍缩的解，即史瓦兹解及其推广，这就是描述黑洞的解。但是爱因斯坦认为物质不可能如此紧致，并著文认为这是荒谬的。但是历史证明，黑洞是天体物理中最重要的物体，近年天文观测，使人们普遍认为在星系中心存在巨大质量的黑洞。事实上，宇宙本身和黑洞正是理论物理学最美妙的研究对象。如果撇开宇宙和黑洞，则物理学的光彩将会大为逊色！ 爱因斯坦在布朗运动、作为激光机制的基础的辐射理论、玻色 —— 爱因斯坦统计及其凝聚现象都有关键性贡献。他和玻尔有关量子力学的论争是科学史上旷日持久的影响深远的事件。他坚信自然界中的一切相互作用都可统一成一种作用。统一场论是科学皇冠上的钻石！当代的超对称、超引力、超弦理论都是统一场论路途上的种种尝试。 相对论在近四十年来有了长足的进展，尤其经典相对论已成为成熟的学科。相对论在近世的进步，主要归功于彭罗斯和霍金。彭罗斯利用全局分析以及拓扑工具，赋予高深的相对论计算以鲜明的物理意义，以他命名的彭罗斯图对于时空犹如费因曼图对于粒子物理那样重要。霍金和彭罗斯一道证明了奇胜定理。他单独证明了黑洞面积定理以及黑洞视界面积代表黑洞的熵。他的黑洞蒸发理论把量子场论、广义相对论以及统计物理统一起来，其理论的瑰丽，犹如一道佛光，令人目眩神摇。而他的量子宇宙学的无边界假说，是研究宇宙创生的科学理论。 利用全局分析以及拓扑工具，赋予高深的相对论计算以鲜明的物理意。 笔者认为，引导爱因斯坦以及后代科学家生涯的最大动机，不是财富，不是名声，也不是别的更高尚的目标（尤其是财富和名声可以凭借其他更快捷的手段获取）。他们的主要动机是科学的好奇心和科学的美学。我们可以在历史中找到许多例子，有多少人恰恰是为了科学牺牲世俗中的健康、财富和名声。但是普天之下人们所拥有的一切除了科学发现和艺术创造的喜悦之外都是可能被剥夺的。人类对好奇和美的不懈追求将把人类带向更美妙的未来！ 写于爱因斯坦一百二十周年生日前夕 -- 这一次我执著面对 任性地沉醉 我并不在乎 这是错还是对 就算是深陷 我不顾一切 就算是执迷 我也执迷不悔

白日梦的大脑机理

你喜欢做白日梦吗?你清楚白日梦的大脑机理吗?下面白日梦的大脑机理是我为大家带来的，希望对大家有所帮助。

与大多数人一样，我有时也会感到注意力难以集中。

我打开文档，想要继续未写完的专栏文章，可我的大脑却在负隅顽抗，怎么也不肯把思绪收回到正题上来。我们都知道，这是大脑在走神。但这的确很奇怪。为什么我不能控制自己的大脑去做我想做的事情呢?是什么导致了这种状况?

不列颠哥伦比亚大学的卡琳娜"克里斯托夫和她的同事们，不久前在学术期刊《自然评论：神经科学》上发表论文，对最近20年的神经科学研究进行了回顾。他们试图对大脑如何走神以及怎样从中获益做出解释。

当神经学家们刚刚开始使用影像技术时，他们注意到一些奇怪的现象。

在受试者等待试验开始时，一种特殊的大脑网络会被点亮。科学家们称之为“默认网络”。人们做白日梦、发呆、陷入回忆或是勾画未来时，这一网络便会被激活。一些研究显示，我们会把近50%的清醒时间花费在这种“任务无关思维”(task-unrelated thought)上，而这几乎与我们花费在正经事上的时间一样多。

该论文提出，大脑不同区域之间相互发生作用，会带来不同类型的“走神”。

当 “默认网络”的某一区域与颞叶内侧负责记忆的区域发生联系时，大脑似乎总会毫无逻辑地冒出许多新的思考、想法和记忆。而这些可以成为意识流作品的'灵感源泉。

在你做梦时，大脑的其他区域都会停止活动，而上述联动区域却会特别活跃。

神经学家对老鼠在“快速眼动”(REM)睡眠阶段的脑细胞活动模式进行了详细的记录。随着老鼠进入梦乡，它们的大脑会回放并重组大脑白天进行的活动。而这种随机组合有助于它们(以及我们)用一种新的方式来学习与思考。

大脑的其他区域会对走神进行限制和修饰，比如前额皮质的一些区域。

前额皮质是大脑的控制中心。就我本人而言，这套控制系统可能就在设法将我的注意力拉回到外在目标上，比如写专栏文章。或许，这套系统也会让我正处于走神状态的大脑适合于完成一些内在目标，比如计划晚餐吃什么。

克里斯托夫博士和她的同事们提出，大脑的这些控制系统与“走神”之间发生的一种特殊互动，会让人产生创新性思维。在这一互动过程中，控制系统让大脑在思考一个特定问题，同时也让大脑处于某种神游状态，其程度足以让人以一些新的方式将那些已有想法整合在一起，从而找到创新性的解决办法。

这篇论文的作者们称，在其他一些时候，恐惧感也会俘获并控制我们正在神游的大脑。比如，大脑皮质下的情感区域，像杏仁核，就能迅速察觉到威胁，它们会向大脑的其他部分拉响警报，包括“默认网络”。这时，我们的大脑不再漫无目的地神游，但我们的思绪也不会转向手头要做的工作，而只会去想象那些最恐怖、吓人的情境。恐惧感劫持了我们的白日梦。

焦虑症会放大这一思维转换过程。

一名临床医生曾向我指出，虽然这种最糟糕的情况确实有可能真的发生，但我持续不断的忧虑情绪却意味着，其实早在噩梦成真之前，我在自己的脑海里已经选择生活在那种可怕的情境中了。

而从进化论的角度来看，对潜在威胁的恐惧感占据我们的大脑是有意义的。

毕竟我们很难提前知道，具体哪种恐惧感最终将被证明是合乎情理的。但具讽刺意味的是，恐惧感会剥夺我们发挥想象力的空间，而事实上上，这种想象空间本可以给我们创造一个更好的未来。