• 爱因斯坦的历史影响与评价——最负盛名的伟大科学家

  • 发布时间:2017-09-13 17:44 浏览:加载中
  •   [传略]爱因斯坦,物理学家。1879年3月14日,爱因斯坦诞生于德国乌耳姆镇一个犹太小业主家庭。一年后,随全家迁居慕尼黑。在任工程师的叔父等人的影响下,爱因斯坦较早地受到科学和哲学的启蒙。1894年,他离开慕尼黑,只身去米兰。1895年他转学到瑞士阿劳市的州立中学;1896年在苏黎世联邦工业大学师范系学习物理学,1900年毕业。由于他的落拓不羁的性格,大学一毕业就失业,两年后才找到固定职业。1901年取得瑞士国籍。1902年被伯尔尼瑞士专利局录用为技术员,从事发明专利申请的技术鉴定工作。1905年,爱因斯坦凭借其对科学的浓厚兴趣,在物理学三个不同领域中取得了历史性成就,特别是其论文《关于光的产生和转化的一个推测性的观点》导致了光量子论的提出,推动了物理学理论的革命,“由于他的光电效应定律的发现”,于1921年荣获诺贝尔物理学奖。1905年,以论文《分子大小的新测定法》取得苏黎世大学的博士学位。1908年兼任伯尔尼大学编外讲师。1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授。1911年任布拉格德语大学理论物理学教授,1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授。

      1914~1933年,任德国威廉皇帝物理研究所所长兼柏林大学教授。回德国不到4个月,第一次世界大战爆发,他投入公开的和地下的反战活动。经过8年艰苦的探索,他于1915年最后建成了广义相对论。他所作的光线经过太阳引力场要弯曲的预言,于1919年由英国天文学家A.S.爱丁顿等人的日全食观测结果所证实,全世界为之轰动,爱因斯坦和相对论在西方成了家喻户晓的名词,同时也招来了德国军国主义者和排犹主义者的恶毒攻击。1933年1月纳粹攫取德国政权后,爱因斯坦是科学界首要的迫害对象,故于10月辗转到美国普林斯顿,任新建的高级研究院教授,直至1945年退休。1940年他取得美国国籍。1939年他获悉铀核裂变及其链式反应的发现,在匈牙利物理学家L.西拉德推动下,上书罗斯福总统,建议研制原子弹,以防德国占先。第二次世界大战结束前夕,美国在日本两个城市上空投掷原子弹,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,他进行了不懈的斗争。1955年4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。

      [影响]一、量子论的发展爱因斯坦的一项开创性贡献是发展了量子论。他把普朗克的量子论假说推向前进,利用量子概念分析辐射的传播和吸收,提出光量子概念,完满地解释了经典物理学无法解释的光电效应的经验规律。光量子概念的提出在人类认识自然界的历史上第一次揭示了光同时具有波动性和粒子性,即波粒二象性,它为量子力学的建立开辟了道路。波粒二象性也成为整个微观世界的最基本的特征。1906年,他把量子概念扩展到物体内部的振动上,基本上说明了低温条件下固体的比热容同温度之间的关系。1916年,他继续发展量子论,发表《关于辐射的量子理论》的论文,从玻尔的量子跃迁概念导出黑体辐射谱。在这项研究中他把统计物理概念和量子论结合起来,提出自发发射及受激发射等概念。从量子论的基础直到受激发射概念,对天体物理学,特别是理论天体物理学有很大影响。

      二、相对论作为爱因斯坦终生事业标志的是他的相对论。1905年6月,爱因斯坦发表了开创物理学新纪元的题为《论动体的电动力学》的一篇长论文,完整地提出了狭义相对论。狭义相对论的提出在很大程度上解决了19世纪末出现的古典物理学的危机,推动了整个物理学理论的革命。狭义相对论最出色的成果之一是揭示了能量与质量之间的联系,著名的关系式E=mc2,成为打开核能源理论的金钥匙。核能的发现,使长期存在的恒星能源的疑难最终获得了满意的解决。近年来发现越来越多的高能天体物理现象,狭义相对论已成为解释这些现象的一种最基本的理论工具。

      狭义相对论确立之后,爱因斯坦并不感到满足,他开始致力于引力理论的研究,力图把相对性原理的适用范围推广到非惯性系。1907年,爱因斯坦提出了等效原理:引力场同参照系的相当的加强度在物理上完全等价,并由此推论出:在引力场中,钟要走得快,光波波长要变化,光线要弯曲。等效原理的发现,爱因斯坦认为是他一生最愉快的思索,为广义相对论的提出打下了基础。1913年,他发表了《广义相对论纲要和引力理论》,提出了引力的度规场理论,这是首次把引力和度规结合起来。可是当时得到的引力场方程只对线性变换是协变的,还不具有广义相对性原理所要求的任意坐标变换下的协变性。经过两年的反复探索,他于1915年11月向普鲁士科学院提交4篇论文,最终建立了真正普遍协变的引力场方程,宣告“广义相对论作为一种逻辑结构终于完成了”。1916年,爱因斯坦写了一篇总结性论文《广义相对论的基础》;同年底,又写了一本普及性小册子《狭义与广义相对论浅说》。根据广义相对论,爱因斯坦推断算出水星近日点的不规则运动,并推断光在引力场中将沿曲线传播。1919年,英国天文学家A.S.爱丁顿等在日食观测中证实了爱因斯坦的这一预见。

      三、宇宙学的开创爱因斯坦在天文学方面的重大贡献是宇宙学理论的创立。1917年,爱因斯坦用广义相对论的结果来研究整个宇宙的时空结构,发表了开创性论文《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》。这篇论文宣告了一个新的研究领域宇宙学的诞生。论文分析了“宇宙在空间上是无限的”这一传统观念,指出它同牛顿引力理论和广义相对论引力论都是不协调的;事实上,人们无法为引力场方程在空间无限远处给出合理的边界条件。他认为,可能的出路是把宇宙看做是一个“具有有限空间(三维的)体积的自身闭合的连续区”。爱因斯坦推翻了传统的宇宙空间三维欧几里得几何的无限性,建立了静态有限无边的动力学宇宙模型。以科学论据推论宇宙在空间上是有限无界的,这在人类历史上是一个大胆的创举,使宇宙学摆脱了纯粹猜测性的思辨,进入现代科学领域,是宇宙观的一次革命。爱因斯坦在宇宙学的研究中引进用动力学建立宇宙模型的方法,引进了宇宙学原理、弯曲空间等新概念。这种崇尚科学的态度,继承了哥白尼等开创的科学探索精神。他所提出的宇宙有限无界的假说,由后人发展成为宇宙膨胀理论和大爆炸宇宙学,成为迄今最成功的宇宙理论。

      爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家,还是一位热爱和平有正义感的世界公民。他反对军国主义和法西斯主义,反对民族压迫和种族歧视,为人类进步和世界和平进行了不屈不挠的斗争。尽管他的相对论为原子弹的诞生奠定了理论基础,但他极力反对使用原子弹,他逝世前7天签署的《罗素――爱因斯坦宣言》成为当代反核战争和平运动的重要文献。

      [余论]爱因斯坦是现代最负盛名的伟大科学家,改变了我们的时空观和宇宙观的物理学家。他提出的有关空间、时间和物质的理论帮助人类揭开了原子和宇宙的奥秘。爱因斯坦在科学方面的杰出贡献使他的名字成了科学天才的代名词。
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