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《重在参与》(四)之一   MXG

(2006-06-02 09:53:43)

斑竹鼓励,我等努力。贴上之四,心中暗思。《爱因斯坦》,有些斗胆。空间实验,等候批件。下集预告,《潘家园》到。免费导游,定能拣漏。

论(一)

爱因斯坦是二十世纪最伟大的科学家,他在物理学领域富有独创性、革命性的研究成果,可以说是人类认识世界历史的奇迹。但是,对于这位世人景仰的伟人,为什麽伟大,为什麽受到人们的崇拜,却很难回答。据说,卓别林曾邀请爱因斯坦参加《城市之光》在洛杉矶的首映式,卓别林幽默地对爱因斯坦说,人们欢迎我,是因为他们了解我;人们欢迎你,是因为他们都不了解你。卓别林的话虽然直率,但却有些道理。  我不是学物理专业的,只是对爱因斯坦又崇拜又好奇,也曾向学物理专业的人士请教过爱因斯坦因何伟大的问题。大多这样回答,爱因斯坦提出了著名的相对论,他获得了诺贝尔物理学奖。当我再追问什麽是相对论,回答是相对论分为狭义相对论和广义相对论,很难给你讲清楚。说实话,听到这样的回答我很无奈,也很难过。我想很多人可能和我一样,有了解爱因斯坦的愿望,没有了解或理解爱因斯坦的机会和条件。本人不度德量力,在此侃一侃爱因斯坦和他的相对论。我希望能做到,就我所谈论的涉及爱因斯坦的理论部分,让具有高中文化的人能够基本理解,让从事物理专业的人能认为我们的理解是基本正确的。

 阿尔伯特·爱因斯坦 1879314生于德国的乌尔姆市,21岁时爱因斯坦毕业于瑞士的苏黎世联邦技术大学。1905年,26岁的爱因斯坦身为伯尔尼专利局三级技术专家,在短短的三个半月时间里,写出了震惊世界的四篇论文,使爱因斯坦获得了博士学位,使他成为量子理论和统计力学的创始人之一,他创建了彻底改变经典物理学时间观和空间观的狭义相对论。1921年爱因斯坦被授予诺贝尔物理学奖。

 19056月,爱因斯坦在《论动体的电动力学》中创建了狭义相对论。狭义相对论的核心思想是空间和时间的相对性和统一性。在经典物理学中,时间和空间是绝对的,而且是相互独立的,没有关联的。以时间为例,如有一人在火车上把打火机打着到熄灭所用的时间为t,在站台上的人观察这一事件所用时间为T。在经典物理学中,这两个时间相等,即t=T。在狭义相对论中,这两个时间不相等,即是  Tt。也就是说,经历同一事件所用的时间,在运动着的火车上比在站台上要短,也可以说在运动着的火车上时间变慢了。为什麽我们平时感觉不到这种差别,那是因为火车的速度和光速相比很小,可以忽略不计。这种“时间膨胀”现象已被后来的科学实验所证明。按照同样的道理,在运动着的火车上的米尺会变短,这就是狭义相对论所推断的,运动着物体在运动的方向上会缩短。这种时间变慢、米尺变短是相对的,火车上的人感觉不到。19059月,爱因斯坦推导出著名的质能转换公式:E=mc(c应是平方,博克不认平方,下同)。在公式中,E是能量,m是质量,c是光速(在真空中每秒约30万公里)。在经典力学中,质量和能量是两个没有关联的概念,爱因斯坦把质量、能量和运动统一起来,形成了统一的“质能守恒定律”。上述E=mc这一著名公式,表明物质中蕴藏着巨大的能量,一旦释放出来将非常惊人,可以研制成大规模杀伤武器,不久人们通过核裂变制造出原子弹。对此,爱因斯坦说:“我并不认为我是原子能释放之父。我所起的作用是非常间接的。事实上,我没有预见到原子能的释放会由我们这一代人来完成。”当爱因斯坦得知希特勒法西斯正在加速研制原子弹时,他到处呼吁,要抢先行动,甚至直接给美国总统罗斯福写信。美国最终先于德国研制出原子弹,核武器诞生了,看来在某种意义上是战争加速了原子能的开发和利用。二战结束了,原子能在缓解着世界的能源危机,而核武器却一直还威胁着人类

19163月,爱因斯坦发表了第一部系统总结广义相对论的专著——《广义相对论基础》。广义相对论打破了牛顿力学中物体在时空中互不作用,互不影响的观念,提出:时空对物体产生作用,物体也能改变时空;物体的运动决定于时空的弯曲,而时空的弯曲又决定于物体的质量。物体的质量以及质量的分布,决定时间、空间的结构。根据这一理论,太阳系中各个行星的轨道是由太阳质量引起的空间弯曲所决定的。相对论理论太抽象,太深奥,需要具有相当高的物理与数学知识才能读懂。当时戏称世界上只有三个人懂得相对论,有人则感叹说“一个新的哥白尼问世了”。爱因斯坦知道相对论的难懂,在他的论文中加上不少的“亲爱的者”,但仍无济于事。根据广义相对论的计算,光在太阳附近会发生偏转,而这种观测只有在日食中才能进行,这在当时是唯一可以验证广义相对论的途径。1919529英国人组织了远征考察团,分别在非洲的几内亚和拉丁美洲的巴西进行观测、拍照,结果证实光在太阳附近发生了偏转,在太阳的边缘发现恒星位移,经过精密地计算,符合爱因斯坦的理论值。伦敦《泰晤士报》以“科学中的革命·新的宇宙论·牛顿的概念被推翻”大肆报道,从此爱因斯坦便成为世界上最著名的人物,他在科学界的名声如日中天。

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