“爱因斯坦的奇迹年”是哪一年?

李小波114



阿尔伯特·爱因斯坦称1905年为他的“奇迹之年”,是他不可思议的一年。那年春天,除了用他的便笺和铅笔去解开宇宙中最基本的问题,他找到了一些物理学最大谜团的启示性解决方案。1905年9月,当时久负盛名的《物理年鉴》杂志第17卷出版了爱因斯坦的全部三篇论文——这无疑是有史以来出版的最重要的一期学术期刊。在1994年的一次拍卖中,第17卷的一份罕见原件卖了15000美元。

爱因斯坦的三篇论文对现代物理学中三个独立的主要问题提供了翻天覆地的新解释。第一个解释了光电效应,最近由科学家在实验室实验中观察到,认为光以波和称为“量子”能量的形式传播。(最终获得诺贝尔奖的是爱因斯坦在光电效应方面的工作,而不是他更广为人知的相对论。)

第二篇论文解释了布朗运动,这种微小粒子不可预测的运动,是原子理论假设的分子作用的结果。


爱因斯坦三篇论文中的第三篇,也可能是最著名的一篇,介绍了他的狭义相对论,该理论认为空间和时间并不是牛顿物理学长期以来假设的绝对的,而是空间和时间本身相对于观察者的运动速度会膨胀或收缩。


爱因斯坦从他的狭义相对论方程中,迅速推导出质能等效性的革命性概念;在将他的三篇文章提交给《物理年鉴》,他在第四篇论文中,作为狭义相对论论文的附录,第一次介绍了20世纪最著名的方程:E=mc²。爱因斯坦认为,能量(E)和质量(m)是可以互换的,而且由于光速(c²)的平方是一个惊人的数字,理论上从少量物质中可以释放出大量的能量。阿尔伯特·爱因斯坦潦草的方程式就这样提供了核时代的起源依据。


军机处留级大学士



爱因斯坦是这个名字注定要伴随人类文明永生,狭义相对论和广义相对论以及早年的光电效应让爱因斯坦在20世纪初那个物理学风云变幻天才辈出的时代牢牢站在了第一梯队,在1925年第五次索尔维会议时年纪轻轻的爱因斯坦在拍照时坐在了第一排正中央的位置,比他年长的物理学大师们都在他之后。

虽然1925年是爱因斯坦和玻尔因为量子力学“开战”最频繁的一年,但爱因斯坦的诸多成果早在1905年就面试了,就是在那一年爱因斯坦发表了包括狭义相对论在内的5篇论文,直接导致物理学进入了新时代,因此1905年后来也被称为“爱因斯坦奇迹年”



一个多世纪后的我们很难明白,为什么一个26岁已经大学毕业5年的瑞士专利局小员工会在短短一年内让300多年的古典物理学脱胎至现代物理学,但事实就是这么难以置信。那个名叫爱因斯坦的男人的脑子在1905年触及到了物理学的更深层次。

如果说1905年是爱因斯坦奇迹年的话,那么1916年就是“广义相对论年”,如果说狭义相对论改变了人类对时间的认识,那么广义相对论则革新了人类对宇宙认知,充满弹性的宇宙时空第一次在广义相对论中出现,黑洞和引力波也在广义相对论中出现。



人类文明的长河中总会出现几个加速人类文明进程的天才,而在上世纪初那个物理学风云年代,爱因斯坦无疑是当时的物理学群星中最耀眼的那一个。


宇宙探索未解之迷


1905年被称为物理学的奇迹年,因为在这一年里爱因斯坦发表了五篇意义非凡的论文影响深远。为了纪念这一奇迹年100年后的2005年被定为国际物理年,这一切都与爱因斯坦有关。

图:青年时代的爱因斯坦,这个时候他26岁

爱因斯坦本科毕业于苏黎世联邦工业大学物理专业 ,之后进入瑞士伯尔尼专利局作为一名技术员。前期的重要理论发现都是爱因斯坦在专利局从事技术员的时候完成的。

物理学奇迹年的第一篇论文著作:

光具有波粒二象性,普朗克最先提出物质辐射电磁波是一份一份并不连续的,每一份都被称为量子。爱因斯坦在此基础上提出了光量子假说:认为电磁波是由基本单元光量子构成,这个光量子在后期被称为光子。这第一篇论文使量子力学的发展打下了坚实的基础。



在光量子假说的基础上有了光电效应的推论,这一推论也使爱因斯坦获得了1922年的诺贝尔物理学奖。

物理学奇迹年的第二篇论文著作:

爱因斯坦在专利局工作的时候趁着闲暇时间读了一个在职博士,而这第二篇论文就是他的博士论文,这篇论文是关于如何测量分子大小的,在提交到瑞士联邦工学院后次年就被发表。

物理学奇迹年的第三篇论文著作:

这篇论文是关于布朗运动的,爱因斯坦遵循牛顿力学,假设物质是由原子分子构成,根据这个前提推导出液体中分子扩散与液体粘滞的关系,从而解释了布朗运动。


这次证明支持了原子分子的真实性,让我们可以更好的理解玻尔兹曼关于热力学的微观解释。

物理学奇迹年的第四篇论文著作

爱因斯坦第四篇论文是他的成名之作,完美的解释了迈克尔逊-莫雷实验的错误结果,打破了牛顿的绝对时空观。但觉遗憾的是没有引力的参与。这就是狭义相对论,而广义相对论是在十年之后的1915年提出的。

物理学奇迹年的第五篇论文著作

这篇论文不用过分就是简单的能量和质量的呼唤公式:质能方程,但是却非常重要。这个公式可以解释原子弹和氢弹的威力为什么那么巨大,也可以解释丢失的那部分质量去了哪里。

可以说爱因斯坦的大多数成就都是在年轻的时候做出来的,在生命的后半段大多是集中在政治上或者和量子力学跟本哈根派的吵架上了,当然还有生前一直在研究的统一场论。爱因斯坦和牛顿是物理学届的“扛把子”,成就非凡。



科学黑洞


奇迹年,毫无疑问是1905年。楼上介绍了爱因斯坦的求学,那我说说他得奖的情况。鉴于爱因斯坦的卓越贡献,他的一个老师瓦尔德在1909年第一次以狭义相对论理论提名他为诺贝尔物理学奖,失败;然后又在1912年,1913年继续提名,再失败。物理学界大神普朗克看不下去了,于1919年亲自提名,再次失败。因为诺贝尔委员会给出的理由是英国人爱丁顿正在派舰艇在南美观测广义相对论(当时有日食现象发生,如果该理论为真,太阳边缘的光线会发生弯曲……大概就这么个意思,具体不太记得了),等结果出来再说。1919年底被证实,爱因斯坦已经是大神了,大鼻子,但反对该理论的人依然很多,于是1920年又没提名成功。时间到了1921年,普朗克实在看不下去,又提名,但他是以爱因斯坦提出的光电效应理论为获奖依据,结果又失败。因为诺贝尔委员会认为才把量子物理学奖颁给普朗克,又在这个领域再颁发,不合理....最后,1921年的物理学奖空缺。1922年,几乎物理学界的大人物都给诺奖委员会施压,再不颁奖实在说不过去。爱因斯坦以什么成果得奖不重要,重要的是必须获奖。最后爱因斯坦是在1923年获得了1922年颁发的1921的诺贝尔物理学奖,且一字未提相对论,因为不成熟。据说获奖消息是爱因斯坦登陆上海时瑞典使馆人员告知他的。


大航海1492


不是物理专业。不敢评价近代最伟大的科学家,没有之一。伟大的爱因斯坦给我们创造了太多奇迹,他就像是神一样的存在,只有膜拜。他的奇迹年不应该是一年吧!


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