假如這個世界沒有愛因斯坦

現代社會,各種科技的發展給人們的生活帶來了極大的便捷。 比如很多年輕人的生活已經離不開網約車和外賣,但是能想到外賣小哥和網約車司機的工作卻與愛因斯坦竟有著密不可分的關聯嗎?

除了知道他是一名偉大的科學家,我們又對他的經歷、功績以及科學成果對我們生活中的影響有多少了解呢? 1879年3月14日,阿爾伯特·愛因斯坦生於德國巴登-符騰堡州烏爾姆市的一個猶太人家庭。

假如這個世界沒有愛因斯坦

正是從這個普通的猶太家庭中走出了人類歷史上書寫濃墨重彩的一位偉大科學家,其卓越的科學貢獻推動了人類文明的發展進程。 提起愛因斯坦,我們通常首先想到的是“天才”“科學家”“物理學家”等冷硬的標籤,但對他本人和他的精彩思想卻知之甚少。

在《我的思想與觀念:愛因斯坦自選集》一書中就彙集了從愛因斯坦最初的職業生涯到去世前的文章精華,內容涉及愛因斯坦對人生、科學、文化、教育、戰爭、友誼及社會問題的思考與見解,顯示了愛因斯坦豁達的人生態度、敏銳的洞察力和對人類命運的深摯關切。

假如這個世界沒有愛因斯坦

《我的思想與觀念:愛因斯坦自選集》2020年10月果麥文化出品

《我的思想與觀念:愛因斯坦自選集》是英語世界廣泛流傳的愛因斯坦通俗著作集,並由愛因斯坦本人親自監督和協助下編選而成。收錄了《我的世界觀》、《愛因斯坦晚年集》中的重要篇目,及當時新發表的文章。

假如這個世界沒有愛因斯坦

愛因斯坦真實的內心世界是怎樣的,他是如何規劃人生,如何看待世界?他怎樣評價牛頓、伽利略、居里夫人、弗洛伊德、聖雄甘地?愛因斯坦給5000年後的人類的信寫了什麼?種種問題,都可以在這本書中找到答案。 愛因斯坦的偉大並不僅僅侷限於科學研究,他的世界遠比想象中的精彩!

少年天才

1880年,愛因斯坦隨父母遷居慕尼黑,大學之前的教育基本上都在德國本土完成。小學階段愛因斯坦在學校接受宗教教育,並接受了受戒儀式。 《愛因斯坦傳》中提到:“愛因斯坦像牛頓一樣,並不早慧,他在整個學習期間絕無‘神童’的表現,甚至在教師眼裡顯得平庸遲鈍……”然而事實是,這樣一位“平庸遲鈍”的孩童卻成長為一位不折不扣的天才。

假如這個世界沒有愛因斯坦

1889年,年僅10歲的愛因斯坦在醫科大學生塔爾梅引導下對通俗科學讀物和哲學著作產生了興趣,開始了對這類問題的初步思考,此後愛因斯坦展現了對於數學和物理極強的天賦和狂熱的喜愛。 1891年,年僅12歲的愛因斯坦自學歐幾里德幾何,同時開始自學高等數學,14歲就熟練掌握了微分學和積分學。到了中學時代,他開始思考時間和空間的問題,並且撰寫了人生中第一篇物理論文。

當然,愛因斯坦的求學道路也並非一路平坦。

16歲那年,愛因斯坦報考了蘇黎世聯邦理工學院,但這次報考卻因為文科成績太差落榜。一年之後,愛因斯坦再次報名參加考試,最終以數學和物理均滿分的成績被成功錄取。

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(蘇黎世聯邦理工學院)

經過了兩年的大學學習後,愛因斯坦不再滿足於老師的教學內容,自己安排自己的學習內容和計劃。 為了方便自學知識,他經常逃課,由此在1900年大學畢業面臨就業時沒有老師願意給他寫推薦信,這也使他成為了學院物理系歷史上唯一一個畢業時沒能找到工作的學生。不過這時,沒有人會想到,一個畢業找不到工作的學生正在悄悄拉開改變人類歷史的序幕!

科學界的奇蹟年

科學史上有兩個年份被稱為奇蹟年,而它們又是和兩個天才的名字緊緊相連的。這兩年分別是1666年和1905年,那兩個天才便是牛頓和愛因斯坦。 屬於牛頓的年份,1666年,牛頓在鄉下躲避瘟疫的時候完成了微積分(流數)的發明,光分解的實驗分析,以及萬有引力的開創性工作。那一年,他為數學、力學和光學三大學科分別打下了基礎。

屬於愛因斯坦的年份,1905年,在專利局裡蝸居的愛因斯坦拿到了蘇黎世大學物理學博士學位;同樣是這一年,年僅26歲的愛因斯坦發表了5篇諾貝爾獎級的重磅論文,正是這些累累碩果幫助建立起現代物理學兩大基石——

相對論量子力學!

同年4月30日,愛因斯坦發表向蘇黎世大學提交的博士論文《分子大小的新測定法》,用新理論實現測量分子的半徑,由此取得博士學位。5月11日,愛因斯坦發佈關於布朗運動的論文,這一研究成了分子論的里程碑。

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6月30日,愛因斯坦發表題為《論運動物體的電動力學》的論文,這個看似平凡的題目後來被冠上了一個如雷貫耳的名稱,也就是大名鼎鼎的狹義相對論。這篇論文獨立而完整地提出狹義相對性原理,改變了人類認識宇宙的方式,開創了物理學的新紀元。

9月27日,愛因斯坦發表了一篇關於物體慣性和能量的關係的論文,這是狹義相對論的進一步說明,並且在其中提出了著名的質能等價公式E=mc²,這篇文章為原子核能的釋放和利用奠定了理論基礎。

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很難想象愛因斯坦這一年的成果都是在專利局辦公室裡一個人用紙和筆完成的,也更難想象一個人如何能夠在如此短時間內作出如此劃時代的貢獻。 科學研究本身就是一件極具挑戰的事情,固然一些科學家每年都可能會獨立或與人合作發表一些論文,但發表一篇真正具有革命性、開創性的論文卻可能是絕大多數科學家終其一生也難以實現的。

勇攀科學高峰

年紀輕輕卻已經在物理學上功成名就的愛因斯坦並不甘於滿足,還在不斷構建和完善自己打造的全新的物理帝國。1915年11月,愛因斯坦提出廣義相對論引力方程的完整形式,並且成功地解釋了水星近日點運動,廣義相對論正式誕生。

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(水星近日點運動)

1916年3月,愛因斯坦完成長篇總結性論文《廣義相對論的基礎》。在這篇文章中,愛因斯坦將以前適用於慣性系的相對論稱為狹義相對論,而將只對於慣性系物理規律同樣成立的原理稱為狹義相對性原理,與此同時進一步表述了廣義相對性原理:物理學的定律必須對於無論哪種方式運動著的參照系都成立。

同年5月,愛因斯坦又提出宇宙空間有限無界的假說。8月,完成《關於輻射的量子理論》,總結量子論的發展,提出受激輻射理論。愛因斯坦這一階段的研究在科學界激起千層浪,顛覆了時空的定義,超越了牛頓力學。

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這些全新的概念,當時大部分的物理學家,包括相對論變換關係的奠基人洛侖茲,都覺得難以接受,以至於連瑞典皇家科學院在把1921年諾貝爾物理學獎授予愛因斯坦時,也只是說“由於他對理論物理學的貢獻,更由於他發現了光電效應的定律。”而對相對論隻字未提。

但歷史的發展和科學的進步,愛因斯坦的理論終究被廣大物理學家所理解熟悉,他的創造性的研究更是催生了著名的宇宙大爆炸和黑洞理論。

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在完成了狹義相對論和廣義相對論的研究之後,愛因斯坦一發不可收拾地研究起了“統一場論”,也即將引力、電磁力、弱力、強力四力統一起來的研究。 “統一場論”的研究是愛因斯坦後半生重點研究關注的方向,科學界對於它的研究直至今日還在進行中。

愛因斯坦一生中開創了物理學的四個領域:狹義相對論、廣義相對論、宇宙學和統一場論。

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除此之外他還是量子理論的主要創建者之一,在包括分子運動論和量子統計理論等方面做出了突破性貢獻。他的理論涵蓋自然界的一切基本問題,開創了現代科學技術的新紀元,被公認為繼伽利略之後最偉大的物理學家。

無處不在的愛因斯坦

回到之前說的外賣和網約車的問題,其實理由非常簡單:無論是外賣還是網約車,或是其他需要定位功能的服務,它們都非常依賴定位技術。 如果定位不準會對大家的生活帶來很大的不便,甚至交易不成功引發矛盾。在這麼龐大的地球,我國北斗導航系統之所以能將精準定位做到最低0.1米,正是建立在廣義相對論的理論基礎上。

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毫不誇張地說,根據愛因斯坦創立的科學理論而衍生出的發明創造,幾乎涵蓋了現代文明的每一個角落。激光、電腦、電池、汽車、藥物……我們衣食住行的每個細節都閃現著愛因斯坦的影子。

超市購物時,使用條形碼等電子支付得益於愛因斯坦的激光理論,因為只有激光才能準確讀出條形碼中的編碼。假如你想使用太陽能電池,這些光電池將太陽能轉化成電能,正是運用了愛因斯坦的光電效應理論。

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愛因斯坦的博士論文《分子大小的新測定法》中探討了在不同溶液中測量分子的新方法,這些方法後來成為膠體化學的基本方法,而建材工程師在建造公路時,就是利用了他的研究成果,所以開車時,你車輪下平坦的公路里也刻著愛因斯坦的功勞。

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愛因斯坦利用布朗運動創立了將微觀數量和宏觀數量聯繫在一起的統計法,這些統計法直到現在仍是全世界藥劑師必須遵循的配比法則,由此人們需要的很多藥物的製造都得益於愛因斯坦。

假如這個世界沒有愛因斯坦

很難相信,沒有愛因斯坦,我們的生活將會是什麼樣子! 愛因斯坦的成就不僅影響著我們現實的生活,更激發著我們的想象, 給予我們對未來的無限憧憬。 正如著名天文物理學家馬丁雷斯爵士所說, 如果沒有愛因斯坦, 無疑會滯後現代文明的腳步。


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