关于作者沃尔特·艾萨克森，著名的传记作家，代表作有《乔布斯传》《基辛格传》以及《富兰克林传》。 关于本书 这本书的独特之处在于，它是在爱因斯坦生前所有文稿解密之后问世的，作者参考了大量爱因斯坦的手稿以及与他人往来的书信，增加了这本传记的真实性和完整性。这本书还有另一个特点，就是作者用相对通俗的语言解释了复杂高深的科学理论，很多物理学领域的专业人士都对这本书给出了高度评价。这本书的结构非常清晰，作者按照时间顺序把全书划分成二十五个章节，每个章节都对应着一个主题，展现了爱因斯坦生命中的重要事件。本书荣获美国国家科学院2008年度科学传播最佳图书奖。 核心内容 本期音频将通过解读爱因斯坦身上最突出的三个身份标签，帮你更加全面立体地了解这位传奇人物的一生。这三个标签分别是：物理学家、犹太人以及民主主义者。 你好，欢迎每天听本书，这一期要说的这本书叫做《爱因斯坦传》，是一本关于爱因斯坦的人物传记。说到爱因斯坦，很多人马上就会想起他的照片：蓬乱的头发，炯炯有神的眼光，还喜欢叼着烟斗，一个典型的科学怪咖的形象。我们也都知道他是一位伟大的物理学家，创立了相对论，还曾经推动美国研制原子弹，促使二战提前结束。如果我问，你对爱因斯坦还了解什么呢？你可能就说不上来了。那真实的爱因斯坦到底是怎样一个人呢？从这本传记中我们可以了解到，他不仅在科学上做出了伟大的成就，也曾经积极参与政治活动；他既喜欢安静地独处，也享受被万众瞩目的感觉；他既关心被战争和独裁统治迫害的陌生人，也有对身边人苛刻和冷酷的一面。通过还原他的一生，我们可以看到一个更加真实和立体的爱因斯坦。 这本书的作者是沃尔特·艾萨克森，他是一位著名的传记作家。艾萨克森的作品有《乔布斯传》《基辛格传》以及《富兰克林传》，得到“每天听本书”栏目还解读过《富兰克林传》。这些传记每一本都堪称传记中的经典之作。艾萨克森擅长从海量的历史文献中抽丝剥茧，他的作品不仅仅是探索人物的生平事迹，还会对人物的思想演变过程进行分析和洞察，尽可能塑造出一个真实、生动的形象。在他的笔下，伟人自有其伟大之处，同时也像普通人一样有各自的缺点，但恰恰是这些缺点使人物形象看起来更加真实，这本《爱因斯坦传》也是如此。 关于爱因斯坦的传记有很多，据不完全统计有不下两百本。但是这本书的独特之处在于，它是在爱因斯坦生前所有文稿解密之后问世的，作者参考了大量爱因斯坦的手稿以及与他人往来的书信，增加了这本传记的真实性和完整性。比如，很多人都认为爱因斯坦支持美国制造原子弹，但是这本书通过分析爱因斯坦和当时美国总统罗斯福的往来书信，我们可以看到爱因斯坦之所以会建议美国研制原子弹，是担心如果纳粹德国先研制出来，会对国际安全造成严重威胁。但爱因斯坦同时也担心政府不能慎重使用核武器，他认为如果美国已经确保战争取得胜利，原子弹还是不用为好。可惜他担心的事最终还是发生了，在德国宣布投降以后，美国相继把两颗原子弹投到了日本的广岛和长崎。事后，爱因斯坦发出了一声悲叹，他说，要是早知道德国不能成功研制出原子弹，他一点力都不会出。 除了参考资料完备之外，这本书还有另一个特点，就是作者用相对通俗的语言解释了复杂高深的科学理论。比如在介绍狭义相对论的时候，作者通过爱因斯坦关于火车的思想实验，解释了为什么对于静止和运动的两个人来说，他们对时间的感知不同，也就是时间的相对性。这一点非常重要，因为想了解爱因斯坦，他的理论是绕不过的一道坎。他一手建立了相对论，并且为量子力学的开创做出了巨大贡献，这两项理论共同构成现代物理学的两大基础。很多物理学领域的专业人士都对这本书给出了高度评价。 这本书的结构非常清晰，作者按照时间顺序把全书划分成二十五个章节，每个章节都对应着一个主题，展现了爱因斯坦生命中的重要事件。介绍完这本书的基本情况，下面我将通过解读爱因斯坦身上最突出的三个身份标签，帮你更加全面立体地了解这位传奇人物的一生。这三个标签分别是：物理学家、犹太人以及民主主义者。毫无疑问，爱因斯坦是人类历史上最伟大的物理学家之一，他的智慧为人类科学进步做出了巨大的贡献。但他的科学研究之路并不算平坦，因为犹太人的身份，他的研究成果受到一些民族主义者的偏见，并且在德国纳粹上台之后，他被迫离开当时的世界理论物理学中心柏林，流亡到美国。因为见识到专制统治和战争对人类的危害，爱因斯坦一生都在积极倡导和平与自由。所以他的伟大之处，不仅在于他的科学贡献，也在于他对于人类命运的深切关心。 第一部分 我们先说说他的第一个身份标签：物理学家。 说到爱因斯坦的科学贡献，很多人都能想到相对论，但因为相对论非常高深，同时我们在生活中很少实际应用，所以大部分人既不清楚相对论讲了什么，也不知道它的伟大之处到底在哪里。其实我们生活中经常使用的 GPS，就用到了狭义相对论的原理。 在这里要简单介绍一下狭义相对论是怎么回事。很多人都听说过，1905年被称为物理学上的奇迹年，因为这一年，25岁的爱因斯坦陆续发表了4篇研究论文，每一篇都称得上是重大发现，其中就包括著名的狭义相对论。当时物理学界普遍认同牛顿的绝对时空观，就是不管静止的物体还是运动的物体，你会发现物体的大小以及时间的流逝都是不变的，这也符合我们一般人的认知。但狭义相对论认为，空间和时间都是相对的，一个物体的运动速度越快，它的尺寸就越小，时间流逝的速度也会变慢。对于 GPS 卫星来说，一方面由于卫星围绕地球高速飞行，所以卫星上的时间比地球表面的时间要慢；另一方面 GPS 对时间的准确度要求又非常高，所以就要根据广义相对论和狭义相对论相互作用的影响来校正时间误差。可以说，如果没有狭义相对论的话，GPS 定位根本没法用。另外，狭义相对论还包括著名的质能方程 E=mc²，说的是能量等于质量乘以光速的平方。这个质能方程是研制原子弹的一个理论基础。 虽然狭义相对论很了不起，但其实爱因斯坦还有两项更加伟大的理论，一个是广义相对论，一个是光量子理论。广义相对论颠覆了人们对引力的认知，它认为引力的本质是物体使时空产生了弯曲。就好比你把球放在一个蹦床上，球的质量会使蹦床弯曲，弯曲就产生了引力。现在我们耳熟能详的黑洞、引力波这些概念，都能通过广义相对论推导出来。如果未来人类可以到太空进行宇宙航行，广义相对论是必不可少的。而光量子理论揭示了光的性质。当时物理学界普遍认同光是一种电磁波，既然是电磁波那就是连续波动的，就像海面上的波浪一样。但爱因斯坦提出，光同时也有粒子的性质，光由一个个叫做光子的微小粒子组成。爱因斯坦对光电效应的解释直接推动了量子力学的诞生。量子力学我们虽然不太了解，但它的应用我们却很熟悉。我们平时使用的手机和电脑，这些电子设备处理器上使用的晶体管，就跟量子力学有关。可以说，如果没有量子力学，人类就不可能进入到现在的信息社会。 当然，不管是相对论还是量子力学，都不是简单几句话可以讲清楚的，但通过刚才的介绍，相信我们对爱因斯坦这些科学成就的意义会有更具体的认识。同时我们也可以看到，他的每一项理论都很颠覆常识，在当时的物理学界，这些理论也非常前卫。其实爱因斯坦所处的那个时代，物理学界也是人才辈出，比如波尔、薛定谔、泡利等等，都是非常著名的物理学家。但为什么爱因斯坦最终取得了远超同时代人的伟大成就，而不是其他人呢？作者推测了很多可能的原因，包括爱因斯坦拥有过人的智慧；在瑞士专利局工作时，不仅工作环境轻松，同时可以接触大量的研究专利；还有其他同行直接或者间接提供的帮助；等等。这些可能都起到了一些作用，但作者认为，还有两个至关重要的原因。一个是爱因斯坦独立思考、不迷信权威的性格特点；另一个是他始终抱有一个信念，相信宇宙中存在一套简洁、理性、统一的自然规律，所有事物的发展演化都遵循这套规律，它无处不在，同时又很难被发现。 比如，在爱因斯坦发表狭义相对论之前，几乎是同一时间，还有另外一名科学家庞加莱也推导出了类似的方程。但庞加莱要保守很多，他虽然也对时间的绝对性有过怀疑，但最终还是没有勇气彻底颠覆牛顿的绝对时空观。用另外一位物理学家的话说，其实也不能怪庞加莱太保守，只能说改变人们固有的时空观念这件事太需要勇气了。年轻的爱因斯坦没有那么多顾虑，他相信理性思考的判断，从来都不觉得权威就是正确的。在物理学的发展过程中，其实每一次重大发现都是理性对常识的颠覆，哥白尼提出日心说是这样，爱因斯坦提出相对论也是这样。另外，牛顿假设空间中存在一种叫以太的物质，包括光在内的所有物体都是相对于以太做运动，庞加莱也保留了以太的假设，但这意味着要凭空加上一个根本观测不到的东西，跟爱因斯坦坚信的宇宙规律的简单性也不相符，于是他果断抛弃经典物理学，提出了狭义相对论。 但是爱因斯坦并不满足，他很快就发现狭义相对论有局限性。一方面狭义相对论规定所有事物速度都不能超过光速，但牛顿的引力理论又认为，引力可以在远距离的物体之间瞬间发生作用，两者有冲突；其次，狭义相对论只能用在匀速直线运动的情况下，适用范围比较窄。为了使相对论的适用范围更广，爱因斯坦开始着手研究新的理论，也就是后来的广义相对论。他先是从物理上思考引力本质，也就是我们前面讲的时空弯曲。然后他还找自己的好朋友格罗斯曼帮忙解决一些数学问题。格罗斯曼的数学非常好，这正是爱因斯坦欠缺的。经过长达十年的努力，等到1915年的时候，广义相对论才终于完成。 简单总结一下第一部分内容。我们介绍了爱因斯坦在物理学上的主要成就，以及这些成就对人类社会的巨大意义。爱因斯坦之所以能一次次发现颠覆性的理论，主要的一个原因是爱因斯坦独立思考、不迷信权威的性格特点，这个特点赋予爱因斯坦颠覆常识的勇气。 第二部分 但是我们前面也说过，爱因斯坦的科研之路走得并不平坦，这很大程度上是因为他犹太人的身份。下面我们继续介绍爱因斯坦身上的第二个标签：犹太人。看看犹太人的身份给爱因斯坦的人生带来了哪些麻烦，又是如何深刻地影响他的所作所为。 1919年对爱因斯坦来说是非常不平凡的一年，这一年发生了两件重要的事。第一件事是英国科学家爱丁顿和戴森带领的观测队，利用日食现象成功观测到了光线在太阳引力作用下的偏移数据。这个数据比用牛顿引力理论计算出来的结果大一倍，但跟相对论的预测结果却十分吻合。许多媒体对这件事都做了大量报道，说爱因斯坦推翻了牛顿的理论，甚至有人说爱因斯坦的理论是人类思想史上最伟大的成就。这下爱因斯坦不仅在科学界，甚至在公众心中都获得了极高的声望。第二件事是第一次世界大战刚刚结束，德国作为战败国不仅自尊受到了挫败，还背上了沉重的赔偿债务。一部分德国人为了寻找替罪羊，把战败的原因归结到了犹太人身上，认为犹太人出卖了德国，于是德国反犹主义开始抬头。恰好这时候爱因斯坦刚刚成名，他是一名犹太人，也长期居住在德国，所以自然而然就成为反犹主义者的攻击对象。 比如当时有一个人叫保罗·魏兰德，他是德国右翼民族主义政党的激进分子。魏兰德意识到，其实很多科学家都对相对论抱有怀疑态度，认为相对论只是一种抽象的假说，而不是建立在牢靠的实验基础之上，于是就发表文章，谴责相对论是一场大，还召集了一群二流科学家一起攻击相对论，说爱因斯坦的学说带有强烈的犹太性，意思是看起来高深玄妙，其实就是在忽悠人。爱因斯坦看到这些言论非常生气，他在报纸上发表文章展开反击，还说“假如我是德国的民族主义者而不是犹太人，他们就不会攻击我的理论”。正所谓看破不说破，爱因斯坦的耿直正好中了敌人的下怀，他的言论不仅没能澄清事实，反而给自己带来更多不好的名声。 犹太身份给爱因斯坦带来的麻烦不光体现在公众舆论上，也使他在科学界受到了不公正的对待。1919年的日食观测数据印证了相对论的正确性，按理说爱因斯坦应该可以获得1920年的诺贝尔物理学奖才对，但结果并没有。有一位当时著名的物理学家勒纳德，他积极劝说其他科学家，让他们相信相对论其实算不上一个发现，也没有得到证明，那些所谓的实验数据可以通过其他理论解释。勒纳德批评相对论具有犹太科学的特征，本质上是一种哲学臆想。当时诺贝尔奖委员会主席显然支持勒纳德的观点，主席在解释爱因斯坦为什么没有获奖的报告中，就引用了勒纳德和其他反犹主义者的论证。到了第二年也就是1921年，爱因斯坦获奖的呼声已经远超其他人，但仍然有一些人试图阻止，最终1921年的诺贝尔物理学奖谁也没有得。直到1922年，爱因斯坦才获奖，但是获奖原因还不是相对论，而是他的光量子理论。 也就是在这个时期，爱因斯坦感受到德国歧视和迫害犹太人的现象越来越严重，他开始重视自己的犹太人身份，也对自己的民族同胞感到同情。为了生存，一部分犹太人通过改变自己的宗教信仰和文化传统，试图彻底放弃犹太人的身份，强调自己是一个德国人或者西欧人。爱因斯坦一方面对这种行为进行公开批评，倡导不同民族和平共处，另一方面采取实际行动支持犹太复国主义，也就是犹太人建立自己的国家。这相当于对反犹主义者的公开宣战，为此爱因斯坦还收到过纳粹分子的暗杀威胁。当时爱因斯坦已经成名，他到世界各地进行演讲，为犹太复国组织募集资金，第一站就是美国。爱因斯坦在美国受到了政府和民众的热烈欢迎，几乎每一次演讲都座无虚席，但那些真正有钱有势的美国犹太人却很少参与，所以最后募资的结果并不是很理想。可以说，支持犹太复国运动是爱因斯坦第一次在国际舞台上表达自己的政治主张。虽然爱因斯坦付出了很多努力，但实际上收效甚微，他作为一名科学家可以改写物理学的历史，但在国际政治中却是无力的。1933年，希特勒成为了德国总理，开始对犹太人进行全面清洗，爱因斯坦的家也被抄了。不过爱因斯坦似乎早就预料到了，当时他已经举家搬到美国，幸运地躲过一劫。 我们来总结一下这部分内容。在第一次世界大战后，德国反犹主义兴起的背景下，爱因斯坦作为一名风头正盛的犹太科学家，他不仅受到了舆论谣言的困扰，在科学界也因为自己的犹太身份受到了不公正的质疑。但他并没有像某些犹太人一样，选择通过委曲求全的方式谋求生存，而是通过实际行动支援犹太复国运动，利用自己的影响力为犹太民族发声。 第三部分 很多人可能都认为，像爱因斯坦这样的科学家，应该是一心投入科学研究，不会过多地参与政治。但事实上，爱因斯坦从年轻时就有着自己鲜明的政治主张，他倡导和平，同情受压迫者，强调社会正义，同时反对狭隘的民族主义和军国主义。但是在纳粹上台之后，他改变了一贯的反战态度，意识到纯粹的和平主义无法抵御暴政和战争狂热的威胁，因此他也参与了反对专制的政治运动。下面我们继续介绍爱因斯坦身上的第三个标签：反对专制和暴政的民主主义者。 从中学时代起，爱因斯坦就非常反感学校的专制氛围，当时整个德国社会都比较压抑，军国主义盛行，所以爱因斯坦就干了一件事，他放弃了自己的德国国籍。其实，爱因斯坦一直以来对国家和民族的意识都比较淡薄，即使他在行动上支援犹太复国运动，也是出于保护犹太人生存权利的无奈之举。1946年，他在华盛顿向一个研究巴勒斯坦局势的国际委员会作证时提出，应该让更多的犹太人移民入境，但并不认为犹太人应当组建一个国家。他认为人们应该弱化国家的重要性，把自己看成一个世界公民。而且为了维持世界的和平秩序，仅仅靠缔结条约或者裁军是不够的，应该削减国家的权力，同时建立强有力的世界政府来维持秩序。这种通过建立凌驾于国家之上的组织来维持和平的政治理想，可以说贯穿了爱因斯坦的一生。 很多人可能觉得爱因斯坦的想法太理想化，实际上，放在当时的时代背景下，这种想法是有根据的。第一次世界大战之后，一些国家组建了一个叫国际联盟的组织，这个组织就是现在联合国的前身。国际联盟的宗旨就是减少武器数量、平息国际纠纷、促进国际贸易。但是国际联盟没有军队武力，所以在处理国际冲突时必须依赖大国的力量，最后难免沦为大国操纵的工具，很难真正发挥作用。在国际联盟的牵线搭桥下，爱因斯坦曾经和著名心理学家弗洛伊德进行公开讨论，主要是探讨战争的原因以及避免战争的方法。两个人的往来信件被集结成册，名字叫《为什么要战争》。爱因斯坦首先指出，像国际联盟这样的组织想要真正发挥作用，掌握军事力量是必不可少的，同时，每个国家都要放弃自由采取军事行动的权力，这几乎不可能做到。因为一方面，统治阶层的典型特征就是对权力充满渴望，他们肯定抵触任何对国家权力的限制；另一方面，人类内心深处天生就存在仇恨和毁灭的欲望，统治阶层利用教育、媒体、宗教这些途径，很容易就能控制大众的情绪。所以爱因斯坦认为，想要真正避免战争，或许可以从抵御人类仇恨和毁灭的欲望入手。从爱因斯坦跟弗洛伊德讨论的内容可以看出，在他看似理想化的政治主张中，包含着对政治和人性的深刻见解。 在爱因斯坦晚年，有一件事更加坚定了他的想法，就是美国用原子弹轰炸了日本的广岛和长崎。我们前面也说过，爱因斯坦曾经积极建议美国研制原子弹，原因是担心如果德国先研制出来，会对世界和平造成严重威胁，但他同时也认为核武器不应该控制在某个国家手里。在美国使用了原子弹之后，一些科学家签署了一份联合声明，目的是建议政府组建一个国家顾问委员会来控制核武器。爱因斯坦随后给领导研制原子弹的物理学家奥本海默写了一封信，信中说他理解这份声明背后的情感，但他认为如果不能建立一个凌驾于各国之上的政府组织来指导国际关系，实现和平是不可能的。在接下来的几个月里，爱因斯坦继续在一些文章和采访中发出倡议，不过显然他的努力并没有起到什么作用。20世纪40年代末，有人采访爱因斯坦时问他下一次世界大战是什么样子，他回答说他不知道第三次世界大战会用什么武器，但他知道第四次世界大战肯定是用石头。 简单总结一下最后一个重点内容。爱因斯坦从年轻时就有着自己鲜明的政治主张，他认为想要维持世界的和平秩序，仅仅靠缔结条约或者裁军是不够的，应该削减国家的权力，同时建立强有力的世界政府来维持秩序。这种通过建立凌驾于国家之上的组织来维持和平的政治理想，贯穿了爱因斯坦的一生。 总结 说到这，本期音频的内容就聊得差不多了，下面来简单总结一下为你分享的内容。 首先，爱因斯坦一手创建了相对论，他的光量子理论成为量子力学的重要基础，这些成就使他成为人类历史上最伟大的科学家。爱因斯坦之所以能一次次发现颠覆性的理论，有两个至关重要的原因：一个是他独立思考、不迷信权威的性格特点，这个特点赋予爱因斯坦颠覆常识的勇气；另一个原因，是他相信宇宙中存在一套简洁、理性、统一的自然规律，这个信念促使他为了探索科学真理不断进行自我突破。 其次，爱因斯坦的科学研究之路并不算平坦，在德国反犹主义情绪日益高涨的背景下，他的研究成果受到大量的攻击。犹太人受到的不公正待遇，激起了爱因斯坦对犹太同胞的同情，所以他积极支持犹太复国主义，利用自己的影响力为犹太民族发声。 最后，爱因斯坦作为一名民主主义者，他也有着自己独特的政治主张。他认为想要实现真正的和平，需要建立一个凌驾于国家之上的组织，这个组织不是一个软弱的协调者，而是一个强有力的仲裁者。这种想法看起来很理想化，但背后隐藏着爱因斯坦对政治和人性的深刻洞察。
第一章 相对论 人类对宇宙的认识在相对论出现后有了很大变化。当19 年，爱因斯坦发表相对论的时候，世人都以为他是个疯子，即使在今天，依然有包括众多物理学家在内的学习相对论的人不能很好的领悟它，相对论真的那么难吗，当你看完下面这篇不到一千字的短文，或许会惊呼“相对论原来这么简单，呵呵，我难道已经胜过那些专家啦。” 废话少说，我们开始吧，在这里我不会讨论相对论任何公式，而主要集中在它使众多人迷失方向的问题上。 让我们来看下面这个例子：在一列奔驰的火车中，此时，你正坐在火车里，你的伙伴拿着一个手电筒，把它对向天花板，打开手电.......一瞬间，光已竖直射到了天花板上，就象图A中展示的那样，是不是。 图A 图B 那好，现在让我们换一个角度，你现在在火车外的平地上，看着你的伙伴在这列奔驰的列车内做这个动作，即将光射向他正上方的天花板，不过这时，你在车外看到的将是如图B这样的景象。因为火车在前进，在光从发出到射中天花板，火车已向前进了一段距离，因此，你在陆地上看到的情况是光斜着射了上去。 有没有问题，仔细想清楚这两个现象，你可别问我怎么没见过这种情况，废话，现实当中火车的速度跟光速哪有的比，但若是火车的速度接近光速，那么光斜射上去就很明显啦。有点糊涂的话可以先把光换做常见的东西，比如向上扔的石子，在火车内外观察，肯定会看到这两种现象吧？前面有关的描述一定要想清楚呀，别含糊。这个例子可是你能否突破自我思维屏障的关键。 好，我们现在用最简单的公式来分析一下，即用路程=时间*速度（S=VT），两种观察下路程肯定是后一种长是吧（见图B）。接下来看看时间和速度，千万不要忘记光以石子有一点不同的是，光速是恒定不变的，不管你的参照物是火车还是地面，真空中的光速都是一样的，那么这意味着什么呢，S=VT，路程变长了，速度不变......天！怎么回事（你大惊失色），时间变啦，不可能。这是同一个事件，仅仅是观察点不同，时间怎么会变，一定那里搞错了，好吧，你就好好研究吧。我希望你能够好好的把这个现象在自己的脑海中描绘清楚，因为只有你自己在这里动了脑筋，你对后面提到的一些现象才能明白，也才会对我继续要说的话感兴趣。 ............ 呵呵，研究出来了吗？也许你宁愿要找出证据证明光速可变，也不愿承认时间变了，毕竟，时间在人们的脑海中是那样永恒，过去的，永远不能回环。不错，在现实中我们从没感到过有时间差异的现象，那当然，我说过我们人类目前的速度从来没达到过可以跟光速相比的程度，而要有明显的相对时间变化，物体的速度必须接近光速。每秒十几公里的人造卫星跟每秒三十万公里差的太远啦。 我要指出的是，正是因为我们很多人的思维无法跳出感觉器官带给我们的一些错觉，才会使包括宇宙物理学家在内谈论相对论的人，一不留神就会说出一个违背相对论基本思想的错误。好！现在你相信时间是会变的了吗？但事实上是否相信只是第一步，关键是你能否通过上面这个例子用相对的时间观去看待发生的每一个事件。知道吗，当初我终于明白相对论的时间观的时候，才猛然间发现我们的宇宙尽是那样美妙，充满了想象中的古怪离奇，而看待日常的一切都似乎是从一个高度向下看那样的感觉，这感觉真是好极啦。 我们来看一些有趣的例子，记不记得以前你看过的科幻小说中总有这样的情况，几个人坐着飞船离开了地球，当他们回来时，地球已经过了三千年了，而他们依然年轻。很明显小说中的这些情节都用到了相对的时间观，我们来分析一下吧。 现在我们乘上一艘光速飞船远离地球，那么在地球上的人观察我们，跟前面那列火车一样，即使我们做一个用手电照天花板的动作，地面上的人会发现这束光可能会走的很慢很慢，过很久很久才能射在天花板上，其实，他们看待飞船中的我们的任何动作都是异常的缓慢，而对我们来说，光射中天花板只是一瞬间的事。这就产生了一个现象，我们在飞船上五分钟做的事，地球上观察，就像看电影慢镜头一样，用了整整一天。因此飞船上一天等于地球上一年的说法诞生啦。呵呵，你是不是很想做这样的飞船，可以比别人活的更长。我告诉你，你的如意算盘打空啦，想一想，用我们刚才学到的时间相对性的知识，有没有觉得什么不对头的地方。 你已经相信了时间相对可变的真理，下一步我希望能起到引导你学会用正确的时间观来勾画我们的宇宙，我们继续分析飞船的例子。 首先要明确的是，现象确时如此，地面上的人会觉得飞船内的动作慢的多，像是电影慢镜头。 可是你有没有反过来想想，光速远离地球飞行的飞船，其内的人看地球也是已光速相对运动的，现在的情况是他看你是慢镜头，你看他也是慢镜头，到底谁更慢。 问题的实质是速度，两者有近乎光速的相对速度，当两者保持这种速度的时候，确实会觉得对方生理总比自己要慢很多，可是一但一方的速度慢下来，或者更准确的说，当我们双方的速度在不断接近的时候。比方说飞船减速要飞回地球啦，那么在它减速过程中，我们地面上的人又会像看电影快像一般，猛然间一个船员的胡子变的老长，一个家伙在我们一眨眼间吃光了他的晚餐，总之船员们的动作快的出奇。反之，船上的人看我们也是一样，这是因为在高速运动中，时间被拉长了，所以高速运动的物体上的一切都显的缓慢，而在飞船减速过程中，原本被拉长的时间不断追上来，产生了一种时间压缩的感觉。当地球以飞船的相对速度为零时，地面上的人和船员的时间相对性消失了，他们看起来已没什么不同，大家的生命钟走了同样的长度。 众多科幻小说家在这里都犯过错误，他们真的以为飞船里的人会活的更久，他们愿意这样想，因为那样的小说更吸引读者。其实船上的人新陈代谢慢只是我们的时空间带给我们的错觉，如果我们永不和飞船中的人谋面错觉将会一直持续下去，但一但大家又坐在一起，那我们跟他们还是一样老。宇宙事实上还是很公平的，你幼年时的孪生兄弟，不管日后跟你相隔多少光年，他呆的星球跟你呆的相对速度有多少，当你们碰面时，依然跟你是同样的年龄。而在你们分别的日子里，你们会有很多时感到对方比你要衰老的慢。 好了，相对论的问题我们讨论到这，现在，如果你已能用前面所学的知识，去勾画宇宙，那将和爱因斯坦发表相对论时脑中的宇宙因已没什么不同，大家现在都是以相对的时空观去联想宇宙啦。你做到了吗？打开你的思维，用相对的时间观在你的脑海中去描绘我们的世界，我们的宇宙，那才是一个更加真实的世界。也是我们探索宇宙终极的秘密所必需的能力。 下面一章要轻松的多，如果你已经想通了相对时间观，那么下面的多维空间将是很容易应付的。欢迎参观第二章 多维空间 科幻小说中另一个常见的说法是有关多维空间的。什么是维，我们的世界可以说成是由长宽高组成的三维世界，这当中长宽高就是维，那么除了长宽高以外还有第四维吗，有一种说法是加上时间，把时间算做第四维，但今天我们要讨论的多维空间不包括时间，而是实实在在的表示空间位置坐标的第四维。 为了说清楚四维空间对我们的影响，我们先来设计四种生物，线虫、面虫、人类和四维生物。 从我们人的角度来说，空间可用一个XYZ三条互相垂直的坐标轴表示的坐标系来表示我们空间的位置，而我们设计的第一种一维生物--线虫，它只能沿着其上的一条直线做前后移动，它只能看见它前进道路上前方或后方的物体（图C）， 图C 图D 面虫要好一些，能看到它所处的平面上四面八方的物体（图D），而如果我们这些三维生物正好出现在面虫所在的平面上，它能看见我们（图E）。但如果此时，我们用力一跳，脱离了这个平面（图F），面虫定会大吃一惊，它不知道我们去了哪，在它看来，一下子我们整个形体都消失了，记住面虫的感觉器官是二维的，它无法想象我们通过跳跃改变第三维坐标这种事情。不过面虫还可以捉弄线虫，从它眼前消失，或又突然出现，而我们则可以做出许多令这两种生物都无法想象的事情。但如果存在四维生物呢，它会从我们眼中忽然消失，当我们目瞪口呆之时，它却暗暗好笑，为什么我们只会傻乎乎的在三维坐标中寻找它，而不会移动一下第四维的坐标位置，没办法啊，我们三维的大脑，是无法感知第四维的存在，因而也就自然不能明白何以四维生物能够自由的消失，再出现。 图E 图F 虽然我们无法感知四维空间，但就像线虫和面虫那样，这并不意味着我们感知不到的第四维不存在，而人类日后若想在宇宙间能够在可接受的时间内来往于恒星之间，第四维是必须要有的，因为我们知道三维空间中的极限速度就是光速。 现代科学研究表明，虫洞很有可能存在，所谓虫洞，可以认为是一条连接两个时空地带的第四维空间走廊。如果我们的飞船从虫洞的一头进去，出来时，可能已远在几十或几百光年之外。这使人类在不远的将来能够向银河系深处深险提供了可能。可以这样来形容虫洞起的作用。来看图G中纸上的两个点，一点到另一点的最近路程是联系两点的一条直线，是吗？事实上，因为这是一张纸，纸平面是二维的，只有长和宽。对于我们这些三维生物有更好的办法，比方说把纸对叠，令两点贴在一起，这样它们的距离就近多了，但我们在对折纸这个动作中，至少要把纸的半边竖起来，在压下去，这只有在三维空间中完成，二维世界中是做不到的，因此，线虫和面虫都无法想象也不可能做这个动作。同样，地球到木星的距离，我们在三维空间中看来，就像是图G中A到B的直线长度，可是如果存在第四维，或许就能把三维空间做一个对叠，使两点间的距离近多了，也许一瞬间，我们就从地球到了木星。这个动作我们也无法想象，因为我们只是三维的。但就像前面说的，我们感知不到，并不意味着它就不存在。 图G 图H 现在的一些研究报告甚至认为，虫洞其实无处不在，只是它们太小，都是纳米级的，所以我们无法看到，如果能够将虫洞放大，大到能令飞船进入，并且能预测虫洞出口的位置，那么我们的宇航时代就真正开始了。 从讲相对论到现在，我竭尽全力的想说清楚一个问题，我们要真正认识我们的宇宙，必须跳出感觉器官传递给我们的世界形式的框框，真实的世界并非只是我们眼中看到的，事实上，在相对论出现后，我们的感官大大限制了我们对宇宙的深层认识。我们再也不能依靠感觉器官来验证观点，恰恰相反，许多时候正是感觉欺我们。当年相对论之所以只有极少数的人能够理解，就是因为人类不敢反对自己的感觉器官带来的错觉。从突破自我的角度来说，爱因斯坦真是太伟大啦，他是第一个敢不相信自己感觉的人，要知道，在光速不变被证实后，许多情况明摆着只有时间改变才能解决，就要我们第一章举的手电的例子一样，但是谁敢相信时间是会变的，人们几千万年来感觉到的最永恒的时间竟然也会变化。 如果你已经认可了光速不变，相对论和多维空间的存在，那么，我们现在就可以一起去探索宇宙根源的秘密了，欢迎参观下一章。 星海迷茫 第三章 是大爆炸还是缓变生长？大爆炸宇宙理论”是关于宇宙形成的最有影响的一种学说，英文说法为BIG BANG，也称为“大爆炸宇宙论”。大爆炸理论诞生于20世纪20年代，在40年代得到补充和发展，直到50年代，人们才开始广泛注意这个理论。“大爆炸宇宙”学认为：如果宇宙是膨胀的，那么，昨天的宇宙应该比今天的宇宙更小，物质也更密集一些。所以，在宇宙的早期，可能是一种非常密集的状态。那时候物质密度非常之高，完全不同于我们今天看到的星空世界。 沿着这条线索来研究宇宙中物性的演化历史，称为“大爆炸宇宙”学。目前比较盛行的是“大爆炸宇宙”学。 但我认为：“大爆炸宇宙”学说是很狭隘的。爆炸点之外难道就不是宇宙？这就和说无穷大有边界一样。一个逻辑的问题：装着宇宙的时空是什么？难道不也是宇宙？ 质疑（1）：“大爆炸理论”无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样子？或者确切地解释清楚发生这次大爆炸的原因是什么？ 质疑（2）： 如果“大爆炸理论”是正确的，那么这个空间里所有的物质应该生于大爆炸之后，这是个因果关系。虽然爱因斯坦的相对论原则上不需有绝对的时间和空间，但是如果宇宙有一个起源，它就有一个绝对时间的原点，破坏了时间的相对性，所以这个因果律便是一个绝对的定律。最近美国的哈勃太空望远镜观测到一些现象，显示这个绝对的因果律出了问题。也就是说宇宙可能没有起源，就像相对性的空间一样，时间也是没有原点，时间也不是绝对的。 质疑（3）：自从“大爆炸宇宙”理论被提出来以后，大多数天文学家都接受了“大爆炸宇宙”学说的基本思想。特别是许多天文学家都认为：“大爆炸宇宙”有许多相关的证据，所以，有些科学家们也就不去想什么了。为什么我们不去想一想：天体物理的许多问题还不能得到有效的解释？ 质疑（4）：哈伯太空望远镜的观测显示，如果宇宙真是由大爆炸所造成的，那么爆炸距现在的时间是小于很多老星球的年龄。最老星球的年龄可达一百六十亿年，但观测显示爆炸的时间顶多是一百二十亿年前而已。这个发现最近在英国的自然杂志发表，引起天文物理界莫大的震撼。 如果一定要用“大爆炸”宇宙理论解释黑洞现象，就显得非常困难，换个思路，如果我们换一种其他的方法来解释宇宙的现状，可能就会好一些。
论文背景不给无法给出准确的材料，以下是相对论的基本概念，精选一些，希望对你有用。【基本概念】相对论（Principle of relativity relativism[5relEtivizEm] relativity[7relE5tiviti] theory of relativity）相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。相对论的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论和广义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯系参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论最著名的推论是质能公式，它可以用来计算核反应过程中所释放的能量，并导致了原子弹的诞生。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，也相继被天文观测所证实。【提出过程】除了量子理论以外，1905年刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为《论动体的电动力学》的文章引发了二十世纪物理学的另一场革命。文章研究的是物体的运动对光学现象的影响，这是当时经典物理学面对的另一个难题。爱因斯坦提出了两条基本原理作为讨论运动物体光学现象的基础。第一个叫做相对性原理。它是说：如果坐标系K'相对于坐标系K作匀速运动而没有转动，则相对于这两个坐标系所做的任何物理实验，都不可能区分哪个是坐标系K，哪个是坐标系K′。第二个原理叫光速不变原理，它是说光（在真空中）的速度c是恒定的，它不依赖于发光物体的运动速度。从表面上看，光速不变似乎与相对性原理冲突。因为按照经典力学速度的合成法则，对于K′和K这两个做相对匀速运动的坐标系，光速应该不一样。爱因斯坦认为，要承认这两个原理没有抵触，就必须重新分析时间与空间的物理概念。爱因斯坦发现，如果承认光速不变原理与相对性原理是相容的，那么这两条假设都必须摒弃。这时，对一个钟是同时发生的事件，对另一个钟不一定是同时的，同时性有了相对性。在两个有相对运动的坐标系中，测量两个特定点之间的距离得到的数值不再相等。距离也有了相对性。如果设K坐标系中一个事件可以用三个空间坐标x、 y、z和一个时间坐标t来确定，而K′坐标系中同一个事件由x′、y′、z′和t′来确定，则爱因斯坦发现，x′、y′、z′和t′可以通过一组方程由 x、y、z和t求出来。两个坐标系的相对运动速度和光速c是方程的唯一参数。这个方程最早是由洛仑兹得到的，所以称为洛仑兹变换。利用洛仑兹变换很容易证明，钟会因为运动而变慢，尺在运动时要比静止时短，速度的相加满足一个新的法则。相对性原理也被表达为一个明确的数学条件，即在洛仑兹变换下，带撇的空时变量x'、y'、z'、t'将代替空时变量x、y、z、t，而任何自然定律的表达式仍取与原来完全相同的形式。人们称之为普遍的自然定律对于洛仑兹变换是协变的。这一点在我们探索普遍的自然定律方面具有非常重要的作用。此外，在经典物理学中，时间是绝对的。它一直充当着不同于三个空间坐标的独立角色。爱因斯坦的相对论把时间与空间联系起来了。认为物理的现实世界是各个事件组成的，每个事件由四个数来描述。这四个数就是它的时空坐标t和x、y、z，它们构成一个四维的连续空间，通常称为闵可夫斯基四维空间。在相对论中，用四维方式来考察物理的现实世界是很自然的。狭义相对论导致的另一个重要的结果是关于质量和能量的关系。在爱因斯坦以前，物理学家一直认为质量和能量是截然不同的，它们是分别守恒的量。爱因斯坦发现，在相对论中质量与能量密不可分，两个守恒定律结合为一个定律。他给出了一个著名的质量-能量公式：E＝mc^2，其中c为光速。于是质量可以看作是它的能量的量度。计算表明，微小的质量蕴涵着巨大的能量。这个奇妙的公式为人类获取巨大的能量，制造原子弹和氢弹以及利用原子能发电等奠定了理论基础。对爱因斯坦引入的这些全新的概念，大部分物理学家，其中包括相对论变换关系的奠基人洛仑兹，都觉得难以接受。旧的思想方法的障碍，使这一新的物理理论直到一代人之后才为广大物理学家所熟悉，就连瑞典皇家科学院，1922年把诺贝尔奖金授予爱因斯坦时，也只是说“由于他对理论物理学的贡献，更由于他发现了光电效应的定律。”对于相对论只字未提。爱因斯坦于1915年进一步建立起了广义相对论。狭义相对性原理还仅限于两个相对做匀速运动的坐标系，而在广义相对论性原理中匀速运动这个限制被取消了。他引入了一个等效原理，认为我们不可能区分引力效应和非匀速运动，即非匀速运动和引力是等效的。他进而分析了光线在靠近一个行星附近穿过时会受到引力而弯折的现象，认为引力的概念本身完全不必要。可以认为行星的质量使它附近的空间变成弯曲，光线走的是最短程线。基于这些讨论，爱因斯坦导出了一组方程，它们可以确定由物质的存在而产生的弯曲空间几何。利用这个方程，爱因斯坦计算了水星近日点的位移量，与实验观测值完全一致，解决了一个长期解释不了的困难问题，这使爱因斯坦激动不已。他在写给埃伦菲斯特的信中这样写道：“……方程给出了近日点的正确数值，你可以想象我有多高兴！有好几天，我高兴得不知怎样才好。”1915年11月25日，爱因斯坦把题为“万有引力方程”的论文提交给了柏林的普鲁士科学院，完整地论述了广义相对论。在这篇文章中他不仅解释了天文观测中发现的水星轨道近日点移动之谜，而且还预言：星光经过太阳会发生偏折，偏折角度相当于牛顿理论所预言的数值的两倍。第一次世界大战延误了对这个数值的测定。1919年5月25日的日全食给人们提供了大战后的第一次观测机会。英国人爱丁顿奔赴非洲西海岸的普林西比岛，进行了这一观测。11月6日，汤姆逊在英国皇家学会和皇家天文学会联席会议上郑重宣布：得到证实的是爱因斯坦而不是牛顿所预言的结果。他称赞道“这是人类思想史上最伟大的成就之一。爱因斯坦发现的不是一个小岛，而是整整一个科学思想的新大陆。”泰晤士报以“科学上的革命”为题对这一重大新闻做了报道。消息传遍全世界，爱因斯坦成了举世瞩目的名人。广义相对论也被提高到神话般受人敬仰的宝座。从那时以来，人们对广义相对论的实验检验表现出越来越浓厚的兴趣。但由于太阳系内部引力场非常弱，引力效应本身就非常小，广义相对论的理论结果与牛顿引力理论的偏离很小，观测非常困难。七十年代以来，由于射电天文学的进展，观测的距离远远突破了太阳系，观测的精度随之大大提高。特别是1974年9月由麻省理工学院的泰勒和他的学生赫尔斯，用305米口径的大型射电望远镜进行观测时，发现了脉冲双星，它是一个中子星和它的伴星在引力作用下相互绕行，周期只有天，它的表面的引力比太阳表面强十万倍，是地球上甚至太阳系内不可能获得的检验引力理论的实验室。经过长达十余年的观测，他们得到了与广义相对论的预言符合得非常好的结果。由于这一重大贡献，泰勒和赫尔斯获得了1993年诺贝尔物理奖。[编辑本段]【狭义理论】·狭义相对论的概念马赫和休谟的哲学对爱因斯坦影响很大。马赫认为时间和空间的量度与物质运动有关。时空的观念是通过经验形成的。绝对时空无论依据什么经验也不能把握。休谟更具体的说：空间和广延不是别的，而是按一定次序分布的可见的对象充满空间。而时间总是又能够变化的对象的可觉察的变化而发现的。1905年爱因斯坦指出，迈克尔逊和莫雷实验实际上说明关于“以太”的整个概念是多余的，光速是不变的。而牛顿的绝对时空观念是错误的。不存在绝对静止的参照物，时间测量也是随参照系不同而不同的。他用光速不变和相对性原理提出了洛仑兹变换。创立了狭义相对论。狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论，因此要弄清相对论的内容，要先对相对论的时空观有个大体了解。在数学上有各种多维空间，但目前为止，我们认识的物理世界只是四维，即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思，只有数学意义，在此不做讨论。四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。我在一个帖子上说过一个例子，一把尺子在三维空间里（不含时间）转动，其长度不变，但旋转它时，它的各坐标值均发生了变化，且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标，它与空间坐标是有联系的，也就是说时空是统一的，不可分割的整体，它们是一种“此消彼长”的关系。四维时空不仅限于此，由质能关系知，质量和能量实际是一回事，质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，比如速度越大，质量越大。在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里，动量和能量实现了统一，称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度，四维加速度，四维力，电磁场方程组的四维形式等。值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完美，完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。至少由它的完美性，我们不能对它妄加怀疑。相对论中，时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空，能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。在今后论及广义相对论时我们还会看到，时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。·狭义论原理物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，由于物质是在相互联系，相互作用中运动的，因此，必须在物质的相互关系中描述运动，而不可能孤立的描述运动。也就是说，运动必须有一个参考物，这个参考物就是参考系。伽利略曾经指出，运动的船与静止的船上的运动不可区分，也就是说，当你在封闭的船舱里，与外界完全隔绝，那么即使你拥有最发达的头脑，最先进的仪器，也无从感知你的船是匀速运动，还是静止。更无从感知速度的大小，因为没有参考。比如，我们不知道我们整个宇宙的整体运动状态，因为宇宙是封闭的。爱因斯坦将其引用，作为狭义相对论的第一个基本原理：狭义相对性原理。其内容是：惯性系之间完全等价，不可区分。著名的麦克尔逊·莫雷实验彻底否定了光的以太学说，得出了光与参考系无关的结论。也就是说，无论你站在地上，还是站在飞奔的火车上，测得的光速都是一样的。这就是狭义相对论的第二个基本原理：光速不变原理。由这两条基本原理可以直接推导出相对论的坐标变换式，速度变换式等所有的狭义相对论内容。比如速度变幻，与传统的法则相矛盾，但实践证明是正确的，比如一辆火车速度是10m/s，一个人在车上相对车的速度也是10m/s，地面上的人看到车上的人的速度不是20m/s，而是(20-10^(-15))m/s左右。在通常情况下，这种相对论效应完全可以忽略，但在接近光速时，这种效应明显增大，比如，火车速度是倍光速，人的速度也是倍光速，那么地面观测者的结论不是倍光速，而是倍光速。车上的人看到后面的射来的光也没有变慢，对他来说也是光速。因此，从这个意义上说，光速是不可超越的，因为无论在那个参考系，光速都是不变的。速度变换已经被粒子物理学的无数实验证明，是无可挑剔的。正因为光的这一独特性质，因此被选为四维时空的唯一标尺。·狭义论效应根据狭义相对性原理，惯性系是完全等价的，因此，在同一个惯性系中，存在统一的时间，称为同时性，而相对论证明，在不同的惯性系中，却没有统一的同时性，也就是两个事件(时空点)在一个惯性系内同时，在另一个惯性系内就可能不同时，这就是同时的相对性，在惯性系中，同一物理过程的时间进程是完全相同的，如果用同一物理过程来度量时间，就可在整个惯性系中得到统一的时间。在今后的广义相对论中可以知道，非惯性系中，时空是不均匀的，也就是说，在同一非惯性系中，没有统一的时间，因此不能建立统一的同时性。相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系，发现运动的惯性系时间进度慢，这就是所谓的钟慢效应。可以通俗的理解为，运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。尺子的长度就是在一惯性系中"同时"得到的两个端点的坐标值的差。由于"同时"的相对性，不同惯性系中测量的长度也不同。相对论证明，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。由以上陈述可知，钟慢和尺缩的原理就是时间进度有相对性。也就是说，时间进度与参考系有关。这就从根本上否定了牛顿的绝对时空观，相对论认为，绝对时间是不存在的，然而时间仍是个客观量。比如在下期将讨论的双生子理想实验中，哥哥乘飞船回来后是15岁，弟弟可能已经是45岁了，说明时间是相对的，但哥哥的确是活了15年，弟弟也的确认为自己活了45年，这是与参考系无关的，时间又是"绝对的"。这说明，不论物体运动状态如何，它本身所经历的时间是一个客观量，是绝对的，这称为固有时。也就是说，无论你以什么形式运动，你都认为你喝咖啡的速度很正常，你的生活规律都没有被打乱，但别人可能看到你喝咖啡用了100年，而从放下杯子到寿终正寝只用了一秒钟。爱因斯坦只用了几个星期就建立起了狭义相对论，然而为解决这两个困难，建立起广义相对论却用了整整十年时间。为解决第一个问题，爱因斯坦干脆取消了惯性系在理论中的特殊地位，把相对性原理推广到非惯性系。因此第一个问题转化为非惯性系的时空结构问题。在非惯性系中遇到的第一只拦路虎就是惯性力。在深入研究了惯性力后，提出了著名的等性原理，发现参考系问题有可能和引力问题一并解决。几经曲折，爱因斯坦终于建立了完整的广义相对论。广义相对论让所有物理学家大吃一惊，引力远比想象中的复杂的多。至今为止爱因斯坦的场方程也只得到了为数不多的几个确定解。它那优美的数学形式至今令物理学家们叹为观止。就在广义相对论取得巨大成就的同时，由哥本哈根学派创立并发展的量子力学也取得了重大突破。然而物理学家们很快发现，两大理论并不相容，至少有一个需要修改。于是引发了那场著名的论战：爱因斯坦VS哥本哈根学派。直到现在争论还没有停止，只是越来越多的物理学家更倾向量子理论。爱因斯坦为解决这一问题耗费了后半生三十年光阴却一无所获。不过他的工作为物理学家们指明了方向：建立包含四种作用力的超统一理论。目前学术界公认的最有希望的候选者是超弦理论与超膜理论。[编辑本段]【佯谬问题】·时钟双生子佯谬相对论诞生后，曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题---双生子佯谬。一对双生子A和B，A在地球上，B乘火箭去做星际旅行，经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言，二人经历的时间不同，重逢时B将比A年轻。许多人有疑问，认为A看B在运动，B看A也在运动，为什么不能是A比B年轻呢?由于地球可近似为惯性系，B要经历加速与减速过程，是变加速运动参考系，真正讨论起来非常复杂，因此这个爱因斯坦早已讨论清楚的问题被许多人误认为相对论是自相矛盾的理论。如果用时空图和世界线的概念讨论此问题就简便多了，只是要用到许多数学知识和公式。在此只是用语言来描述一种最简单的情形。不过只用语言无法更详细说明细节，有兴趣的请参考一些相对论书籍。我们的结论是，无论在那个参考系中，B都比A年轻。为使问题简化，只讨论这种情形，火箭经过极短时间加速到亚光速，飞行一段时间后，用极短时间掉头，又飞行一段时间，用极短时间减速与地球相遇。这样处理的目的是略去加速和减速造成的影响。在地球参考系中很好讨论，火箭始终是动钟，重逢时B比A年轻。在火箭参考系内，地球在匀速过程中是动钟，时间进程比火箭内慢，但最关键的地方是火箭掉头的过程。在掉头过程中，地球由火箭后方很远的地方经过极短的时间划过半个圆周，到达火箭的前方很远的地方。这是一个"超光速"过程。只是这种超光速与相对论并不矛盾，这种"超光速"并不能传递任何信息，不是真正意义上的超光速。如果没有这个掉头过程，火箭与地球就不能相遇，由于不同的参考系没有统一的时间，因此无法比较他们的年龄，只有在他们相遇时才可以比较。火箭掉头后，B不能直接接受A的信息，因为信息传递需要时间。B看到的实际过程是在掉头过程中，地球的时间进度猛地加快了。在B看来，A先是比B年轻，接着在掉头时迅速衰老，返航时，A又比自己衰老的慢了。重逢时，自己仍比A年轻。也就是说，相对论不存在逻辑上的矛盾。[编辑本段]【广义理论】·广义相对论的概念相对论问世，人们看到的结论就是：四维弯曲时空，有限无边宇宙，引力波，引力透镜，大爆炸宇宙学说，以及二十一世纪的主旋律--黑洞等等。这一切来的都太突然，让人们觉得相对论神秘莫测，因此在相对论问世头几年，一些人扬言"全世界只有十二个人懂相对论"。甚至有人说"全世界只有两个半人懂相对论"。更有甚者将相对论与"通灵术"，"招魂术"之类相提并论。其实相对论并不神秘，它是最脚踏实地的理论，是经历了千百次实践检验的真理，更不是高不可攀的。相对论应用的几何学并不是普通的欧几里得几何，而是黎曼几何。相信很多人都知道非欧几何，它分为罗氏几何与黎氏几何两种。黎曼从更高的角度统一了三种几何，称为黎曼几何。在非欧几何里，有很多奇怪的结论。三角形内角和不是180度，圆周率也不是等等。因此在刚出台时，倍受嘲讽，被认为是最无用的理论。直到在球面几何中发现了它的应用才受到重视。空间如果不存在物质，时空是平直的，用欧氏几何就足够了。比如在狭义相对论中应用的，就是四维伪欧几里得空间。加一个伪字是因为时间坐标前面还有个虚数单位i。当空间存在物质时，物质与时空相互作用，使时空发生了弯曲，这是就要用非欧几何。相对论预言了引力波的存在，发现了引力场与引力波都是以光速传播的，否定了万有引力定律的超距作用。当光线由恒星发出，遇到大质量天体，光线会重新汇聚，也就是说，我们可以观测到被天体挡住的恒星。一般情况下，看到的是个环，被称为爱因斯坦环。爱因斯坦将场方程应用到宇宙时，发现宇宙不是稳定的，它要么膨胀要么收缩。当时宇宙学认为，宇宙是无限的，静止的，恒星也是无限的。于是他不惜修改场方程，加入了一个宇宙项，得到一个稳定解，提出有限无边宇宙模型。不久哈勃发现著名的哈勃定律，提出了宇宙膨胀学说。爱因斯坦为此后悔不已，放弃了宇宙项，称这是他一生最大的错误。在以后的研究中，物理学家们惊奇的发现，宇宙何止是在膨胀，简直是在爆炸。极早期的宇宙分布在极小的尺度内，宇宙学家们需要研究粒子物理的内容来提出更全面的宇宙演化模型，而粒子物理学家需要宇宙学家们的观测结果和理论来丰富和发展粒子物理。这样，物理学中研究最大和最小的两个目前最活跃的分支：粒子物理学和宇宙学竟这样相互结合起来。就像高中物理序言中说的那样，如同一头怪蟒咬住了自己的尾巴。值得一提的是，虽然爱因斯坦的静态宇宙被抛弃了，但它的有限无边宇宙模型却是宇宙未来三种可能的命运之一，而且是最有希望的。近年来宇宙项又被重新重视起来了。黑洞问题将在今后的文章中讨论。黑洞与大爆炸虽然是相对论的预言，它们的内容却已经超出了相对论的限制，与量子力学，热力学结合的相当紧密。今后的理论有希望在这里找到突破口。·广义论公式根据广义相对论中“宇宙中一切物质的运动都可以用曲率来描述，引力场实际上就是一个弯曲的时空 ”的思想，爱因斯坦给出了著名的引力场方程（Einstein's field equation）： 其中 G 为牛顿万有引力常数，这被称为爱因斯坦引力场方程，也叫爱因斯坦场方程。该方程是一个以时空为自变量、以度规为因变量的带有椭圆型约束的二阶双曲型偏微分方程。它以复杂而美妙著称，但并不完美，计算时只能得到近似解。最终人们得到了真正球面对称的准确解——史瓦兹解。 加入宇宙学常数后的场方程为： ·广义论原理由于惯性系无法定义，爱因斯坦将相对性原理推广到非惯性系，提出了广义相对论的第一个原理：广义相对性原理。其内容是，所有参考系在描述自然定律时都是等效的。这与狭义相对性原理有很大区别。在不同参考系中，一切物理定律完全等价，没有任何描述上的区别。但在一切参考系中，这是不可能的，只能说不同参考系可以同样有效的描述自然律。这就需要我们寻找一种更好的描述方法来适应这种要求。通过狭义相对论，很容易证明旋转圆盘的圆周率大于。因此，普通参考系应该用黎曼几何来描述。第二个原理是光速不变原理：光速在任意参考系内都是不变的。它等效于在四维时空中光的时空点是不动的。当时空是平直的，在三维空间中光以光速直线运动，当时空弯曲时，在三维空间中光沿着弯曲的空间运动。可以说引力可使光线偏折，但不可加速光子。第三个原理是最著名的等效原理。质量有两种，惯性质量是用来度量物体惯性大小的，起初由牛顿第二定律定义。引力质量度量物体引力荷的大小，起初由牛顿的万有引力定律定义。它们是互不相干的两个定律。惯性质量不等于电荷，甚至目前为止没有任何关系。那么惯性质量与引力质量(引力荷)在牛顿力学中不应该有任何关系。然而通过当代最精密的试验也无法发现它们之间的区别，惯性质量与引力质量严格成比例(选择适当系数可使它们严格相等)。广义相对论将惯性质量与引力质量完全相等作为等效原理的内容。惯性质量联系着惯性力，引力质量与引力相联系。这样，非惯性系与引力之间也建立了联系。那么在引力场中的任意一点都可以引入一个很小的自由降落参考系。由于惯性质量与引力质量相等，在此参考系内既不受惯性力也不受引力，可以使用狭义相对论的一切理论。初始条件相同时，等质量不等电荷的质点在同一电场中有不同的轨道，但是所有质点在同一引力场中只有唯一的轨道。等效原理使爱因斯坦认识到，引力场很可能不是时空中的外来场，而是一种几何场，是时空本身的一种性质。由于物质的存在，原本平直的时空变成了弯曲的黎曼时空。在广义相对论建立之初，曾有第四条原理，惯性定律：不受力(除去引力，因为引力不是真正的力)的物体做惯性运动。在黎曼时空中，就是沿着测地线运动。测地线是直线的推广，是两点间最短(或最长)的线，是唯一的。比如，球面的测地线是过球心的平面与球面截得的大圆的弧。但广义相对论的场方程建立后，这一定律可由场方程导出，于是惯性定律变成了惯性定理。值得一提的是，伽利略曾认为匀速圆周运动才是惯性运动，匀速直线运动总会闭合为一个圆。这样提出是为了解释行星运动。他自然被牛顿力学批的体无完肤，然而相对论又将它复活了，行星做的的确是惯性运动，只是不是标准的匀速。
爱因斯坦的相对论
爱因斯坦著：《爱因斯坦文集》，第三卷，商务印书馆，1979年第1版，第144页。
伟大的科学家爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师。”这就是说一个人一旦对某事物有了浓厚的兴趣，就会主动去求知、去探索、去实践，并在求知、探索、实践中产生愉快的情绪和体验。
《爱因斯坦文集（套装共3册）》收录了爱因斯坦关于自然科学哲学问题和一般自然科学方面比较有代表性的论述，内容主要是爱因斯坦自己写的文章、讲稿和通信，也包括别人写的爱因斯坦的谈话记录。此外，还收了几封别人写的有关的通信，作为附件。
本书由美国波士顿大学爱因斯坦研究中心主任施塔赫尔*主编并详撰导言。书中汇编了上述5篇经典性论文，包括爱因斯坦的博士论文，论布朗运动的论文，两篇奠定狭义相对论的论文，以及关于量子假说的论文，并对每篇论文作出背景说明、加上编者注，卷首则冠以当代数学、理论物理学名家罗杰·彭罗斯撰写的序言。因此，本书对于了解爱因斯坦在20世纪初的原始思想及其如何改变物理学的面貌，不仅有很高的文献价值，而且还有更为深刻的启迪作用。
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爱因斯坦的科学成就 吴忠超 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。 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 参考文献：
不可以。
论文结构组成要有参考文献。论文一般由题名、作者、摘要、关键词、正文、参考文献和附录等部分组成，其中部分组成（例如附录）可有可无。
论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章，它既是探讨问题进行学术研究的一种手段，又是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。它包括学年论文、毕业论文、学位论文、科技论文、成果论文等。
扩展资料：
论文作用：
1、评职称（晋升职称）：研究生 毕业需要；教师 、医护人员 、科研院所的人员、企业员工 等 晋升高一级的职称时，发表期刊论文是作为一项必须的参考指标。
2、申报基金、课题 ：教育、科技、卫生系统 每年申报的国家自然科学基金项目、其它各种基金项目、各种研究课题时，发表论文是作为基金或课题，完成的一种研究成果的结论性展示。
3、世界性基础领域的研究，比如在医学、数学、物理、化学、生命科学 等领域开展的基础性研究，公开发表论文是对最新科技，科学研究成果、研究方法的一种展示和报道。以推动整个社会的科技进步等。
参考资料来源：百度百科-论文
相对论很长的，是一本书的类容啦，不可能全发给你啦！你去买吧，市面上的相对论大概都是译者经过提炼或者简化出来的，原文很深奥，大多数人都看不懂，如果你要买，就买那种比较贴近原版的咯！
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论动体的电动力学 这是爱因斯坦第一次阐述相对论的论文
相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)创立，依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化，共同奠定了近代物理学的基础。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。绝对时空观所谓时空观，即是有关时间和空间的物理性质的认识。伽利略变换是力学相对论原理的数学描述。它集中反映了经典力学的绝对时空观。1．时间间隔与惯性系的选择无关若有两事件先后发生，在两个不同的惯性系中的观测者测得的时间间隔相同。2．空间间隔也与惯性系的选择无关空间任意两点之间的距离与惯性系的选择无关。我们可以看出，在经典力学中，物体的坐标和速度是相对的，同一地点也是相对的。但时间、长度和质量这三个物理量是绝对的，同时性也是绝对的。这就是经典力学的绝对时空观。寻找以太十九世纪中叶，麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了以光速C传播的电磁波的存在。在十九世纪末，实验完全证实了麦克斯韦理论。电磁波是什么？它的传播速度C是对谁而言的呢？当时流行的看法是整个宇宙空间充满一种连续介质叫做“以太”，光线和射电讯号是在以太中的波动。完整理论需要的是仔细测量以太的弹性性质，为此，哈佛大学建立了杰弗逊实验室，整个建筑不用任何铁钉，以免干扰磁测量，然而因策划者忽视了褐红色转头中所含大量铁，预计实验无法如期进行。到世纪之末，开始出现了和穿透一切以太的观念的偏差，如果认为地球是在一个静止的以太中运动，那么根据速度叠加原理，在地球上沿不同方向传播的光的速度必定不一样，但是实验否定了这个结论；如果认为以太被地球带着走，又明显与天文学上的一些观测结果不符。就此，人们发现，这是一个充满矛盾的理论。迈克尔逊 莫雷 的实验示意图1887年阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷利用光的干涉现象进行了非常精确的测量，仍没有发现地球有相对于以太的任何运动。对此，洛仑兹（H．A．Lorentz）提出了一个假设，认为一切在以太中运动的物体都要沿运动方向收缩。由此他证明了，即使地球相对以太有运动，迈克尔逊也不可能发现它。爱因斯坦从完全不同的思路研究了这一问题。他指出，只要摒弃牛顿所确立的绝对时间的概念，一切困难都可以解决，根本不需要什么以太。★注释： 以太：由希腊学者提出，认为是光传播的介质固定以太理论：如果光是在一种称为以太的弹性物质中的波，则在向它运动来的航天飞船上的某人(a)看来光速变得较高，而在与光同方向运动的航天飞船上的某人(b)看来光速变得较低。两个基本假设1．物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式。2．在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值C。第一个叫做相对性原理。它是说：如果坐标系K'相对于坐标系K作匀速运动而没有转动，则相对于这两个坐标系所做的任何物理实验，都不可能区分哪个是坐标系K，哪个是坐标系K′。第二个原理叫光速不变原理，它是说光（在真空中）的速度c是恒定的，它不依赖于发光物体的运动速度。从表面上看，光速不变似乎与相对性原理冲突。因为按照经典力学速度的合成法则，对于K′和K这两个做相对匀速运动的坐标系，光速应该不一样。爱因斯坦认为，要承认这两个假设没有抵触，就必须重新分析时间与空间的物理概念。洛伦兹变换经典力学中的速度合成法则实际依赖于如下两个假设：1．两个事件发生的时间间隔与测量时间所用的钟的运动状态没有关系。2．两点的空间距离与测量距离所用的尺的运动状态无关。爱因斯坦发现，如果承认光速不变原理与相对性原理是相容的，那么这两条假设都必须摒弃。这时，对一个钟是同时发生的事件，对另一个钟不一定是同时的，同时性有了相对性。在两个有相对运动的坐标系中，测量两个特定点之间的距离得到的数值不再相等，距离也有了相对性。如果设K坐标系中一个事件可以用三个空间坐标x、y、z和一个时间坐标t来确定，而K′坐标系中同一个事件由x′、y′、z′和t′来确定，则爱因斯坦发现，x′、y′、z′和t′可以通过一组方程由x、y、z和t求出来。两个坐标系的相对运动速度和光速c是方程的唯一参数。这个方程最早是由洛仑兹得到的，所以称为洛仑兹变换。利用洛仑兹变换很容易证明，钟会因为运动而变慢，尺在运动时要比静止时短，速度的相加满足一个新的法则。相对性原理也被表达为一个明确的数学条件，即在洛仑兹变换下，带撇的空时变量x'、y'、z'、t'将代替空时变量x、y、z、t，而任何自然定律的表达式仍取与原来完全相同的形式。人们称之为普遍的自然定律对于洛仑兹变换是协变的。这一点在我们探索普遍的自然定律方面具有非常重要的作用。时间与空间的联系此外，在经典物理学中，时间是绝对的。它一直充当着不同于三个空间坐标的独立角色。爱因斯坦的相对论把时间与空间联系起来了。认为物理的现实世界是各个事件组成的，每个事件由四个数来描述。这四个数就是它的时空坐标t和x、y、z，它们构成一个四维的刚性连续时空，通常称为明可夫基里平直时空。在相对论中，用四维方式来考察物理的现实世界是很自然的。狭义相对论导致的另一个重要的结果是关于质量和能量的关系。在爱因斯坦以前，物理学家一直认为质量和能量是截然不同的，它们是分别守恒的量。爱因斯坦发现，在相对论中质量与能量密不可分，两个守恒定律结合为一个定律。他给出了一个著名的质量-能量公式：E=MC^2，其中c为光速。于是质量可以看作是它的能量的量度。计算表明，微小的质量蕴涵着巨大的能量。在后来的核反应试验中证明了这一点。对爱因斯坦引入的这些全新的概念，大部分物理学家，其中包括相对论变换关系的奠基人洛仑兹，都觉得难以接受。旧的思想方法的障碍，使这一新的物理理论直到一代人之后才为广大物理学家所熟悉，就连瑞典皇家科学院，1922年把诺贝尔奖金授予爱因斯坦时，也只是说“由于他对理论物理学的贡献，更由于他发现了支配光电效应的定律。”对于相对论只字未提。建立广义相对论爱因斯坦于1915年进一步建立起了广义相对论。狭义相对性原理还仅限于两个相对做匀速运动的坐标系，而在广义相对论性原理中匀速运动这个限制被取消了。他引入了一个等效原理，认为我们不可能区分引力效应和非匀速运动，即任何加速和引力是等效的。他进而分析了光线在靠近一个行星附近穿过时会受到引力而弯折的现象，认为引力的概念本身完全不必要。可以认为行星的质量使它附近的空间变成弯曲，光线走的是最短程线。基于这些讨论，爱因斯坦导出了一组方程，它们可以确定由物质的存在而产生的弯曲空间几何。利用这个方程，爱因斯坦计算了水星近日点的位移量，与实验观测值完全一致，解决了一个长期解释不了的困难问题，这使爱因斯坦激动不已。他在写给埃伦菲斯特的信中这样写道：“……方程给出了近日点的正确数值，你可以想象我有多高兴！有好几天，我高兴得不知怎样才好。”实验验证1915年11月25日，爱因斯坦把题为“万有引力方程”的论文提交给了柏林的普鲁士科学院，完整地论述了广义相对论。在这篇文章中他不仅解释了天文观测中发现的水星轨道近日点移动之谜，而且还预言：星光经过太阳会发生偏折，偏折角度相当于牛顿理论所预言的数值的两倍。第一次世界大战延误了对这个数值的测定。1919年5月25日的日全食给人们提供了大战后的第一次观测机会。英国人爱丁顿奔赴非洲西海岸的普林西比岛，进行了这一观测。11月6日，汤姆逊在英国皇家学会和皇家天文学会联席会议上郑重宣布：得到证实的是爱因斯坦而不是牛顿所预言的结果。他称赞道“这是人类思想史上最伟大的成就之一。爱因斯坦发现的不是一个小岛，而是整整一个科学思想的新大陆。”泰晤士报以“科学上的革命”为题对这一重大新闻做了报道。消息传遍全世界，爱因斯坦成了举世瞩目的名人。广义相对论也被提高到神话般受人敬仰的宝座。从那时以来，人们对广义相对论的实验检验表现出越来越浓厚的兴趣。但由于太阳系内部引力场非常弱，引力效应本身就非常小，广义相对论的理论结果与牛顿引力理论的偏离很小，观测非常困难。七十年代以来，由于射电天文学的进展，观测的距离远远突破了太阳系，观测的精度随之大大提高。特别是1974年9月由麻省理工学院的泰勒和他的学生赫尔斯，用305米口径的大型射电望远镜进行观测时，发现了脉冲双星，它是一个中子星和它的伴星在引力作用下相互绕行，周期只有天，它的表面的引力比太阳表面强十万倍，是地球上甚至太阳系内不可能获得的检验引力理论的实验室。经过长达十余年的观测，他们得到了与广义相对论的预言符合得非常好的结果。由于这一重大贡献，泰勒和赫尔斯获得了1993年诺贝尔物理奖。
■爱因斯坦逃学记 1895年春天，爱因斯坦已16岁了。根据德国当时的法律，男孩只有在17岁以前离开德国才可以不必回来服兵役。由于对军国主义深恶痛绝，加之独自一人呆在军营般的路易波尔德中学已忍无可忍，爱因斯坦没有同父母商量就私自决定离开德国，去意大利与父母团聚。 但是，半途退学，将来拿不到文凭怎么办呢？一向忠厚、单纯的爱因斯坦，情急之中竟想出一个自以为不错的点子。他请数学老师给他开了张证明，说他数学成绩优异，早达到大学水平。又从一个熟悉的医生那里弄来一张病假证明，说他神经衰弱，需要回家静养。爱因斯坦以为有这两个证明，就可逃出这厌恶的地方。 谁知，他还没提出申请，训导主任却把他叫了去，以他败坏班风，不守校纪的理由勒令退学。爱因斯坦脸红了，不管什么原因，只要能离开这所中学，他都心甘情愿，也顾不得什么了。他只是为自己想出一个并未实施的狡猾的点子突然感到内疚，后来每提及此事，爱因斯坦都内疚不已。大概这种事情与他坦率、真诚的个性相去太远。 ■拒绝出任以色列第二任总统 1948年5月14日，以色列国诞生，但不久以色列与周围阿拉伯国家的战争便爆发了。已经定居在美国十多年的爱因斯坦立即向媒体宣称：“现在，以色列人再不能后退了，我们应该战斗。犹太人只有依靠自己，才能在一个对他们存有敌对情绪的世界上生存下去。”1952年11月9日，爱因斯坦的老朋友以色列首任总统魏茨曼逝世。在此前一天，就有以色列驻美国大使向爱因斯坦转达了以色列总理本·古里安的信，正式提请爱因斯坦为以色列共和国总统候选人。当日晚，一位记者给爱因斯坦的住所打来电话，询问爱因斯坦：“听说要请您出任以色列共和国总统，教授先生。您会接受吗？”“不会。我当不了总统。”“总统没有多少具体事务，他的位置是象征性的。教授先生，您是最伟大的犹太人。不，不，您是全世界最伟大的人。由您来担任以色列总统，象征犹太民族的伟大，再好不过了。”“不，我干不了。” 爱因斯坦刚放下电话，电话铃又响了。这次是驻华盛顿的以色列大使打来的。大使说：“教授先生，我是奉以色列共和国总理本·古里安的指示，想请问一下，如果提名您当总统候选人，您愿意接受吗？”“大使先生，关于自然，我了解一点，关于人，我几乎一点也不了解。我这样的人，怎么能担任总统呢？请您向报界解释一下，给我解解围。” 大使进一步劝说：“教授先生，已故总统魏茨曼也是教授呢。您能胜任的。”“魏茨曼和我不是一样的。他能胜任，我不能。”“教授先生，每一个以色列公民，全世界每一个犹太人，都在期待您呢！” 爱因斯坦的确被同胞们的好意感动了，但他想得更多的是如何委婉地拒绝大使和以色列政府，又不使他们失望，不让他们窘迫。不久，爱因斯坦在报上发表声明，正式谢绝出任以色列总统。在爱因斯坦看来，“当总统可不是一件容易的事。”同时，他还再次引用他自己的话：“方程对我更重要些，因为政治是为当前，而方程却是一种永恒的东西。” ■爱因斯坦怎样走近中国？ 早在1919年，爱因斯坦的相对论就开始介绍到中国，特别是通过1920年英国哲学家罗素来华讲学，给中国学术界留下了深刻的印象。爱因斯坦本人的目光也曾一次次地投射到古老而陌生的中国，1922年冬天，他应邀到日本讲学，往返途中，两次经过上海，一共停留了三天，亲眼看到了处于苦难中的中国，并寄予深切的同情。他在旅行日记中记下“悲惨的图象”和他的感慨：“在外表上，中国人受人注意的是他们的勤劳，是他们对生活方式和儿童福利的要求的低微。他们要比印度人更乐观，也更天真。但他们大多数是负担沉重的：男男女女为每日五分钱的工资天天在敲石子。他们似乎鲁钝得不理解他们命运的可怕。”“爱因斯坦看到这个在劳动着，在呻吟着，并且是顽强的民族，他的社会同情心再度被唤醒了。他认为，这是地球上最贫困的民族，他们被残酷地虐待着，他们所受的待遇比牛马还不如。”（许良英等编译《爱因斯坦文集》，商务印书馆1979年版，20、21页）十几年后（1936年），爱因斯坦在美国普林斯顿大学与前来年进修的周培源第一次个别交谈时就说：“中国人民是苦难的人民。”他的同情是真挚的、发自内心的，不是挂在嘴上，而是付诸行动的。 1931年“九一八”事变发生，日本从东北作为突破口侵略中国的狼子野心已昭然若揭，当时的国际社会却表现出无奈和无能，当年11年17日，爱因斯坦公开谴责日本侵略东三省的行径，呼吁各国联合起来对日本进行经济制裁，可惜回音空荡。1932年10月，“五四运动的总司令”（毛泽东语）、中国共产党的创始人陈独秀（时已被开除出党）在上海被捕，他和罗素、杜威等具有国际声望的知识分子联名致电蒋介石，要求释放。1937年3月，主张抗日的沈钧儒、章乃器、王造时、史良等“七君子”锒铛入狱后，他又联合杜威、孟禄等著名知识分子通电援救，向国民党当局施加道义的压力。1938年6月，为了帮助中国的抗日战争，他还和罗斯福总统的长子一同发起“援助中国委员会”，在美国2000个城镇开展援华募捐活动。 爱因斯坦是真正的世界公民，他的爱是没有国界的，他对中国的感情没有任何功利色彩，完全建立在人类的同情心和强烈的人道主义情怀之上。他的思想也对中国日益产生深刻而久远的影响，“九一八”事变后不久，还在读初二的少年许良英就是他的热情崇拜者，希望长大了做一个像他那样的科学家。1934年，爱因斯坦的文集《我的世界观》在欧洲出版，几年后（1937年抗战前夕）就有了中译本，是留学法国的物理学教授叶蕴理根据法文译本转译的，由于国难当头，这本书并没有引起多少反响，但青年许良英在1938年上大学前有幸买到了一本，并认真精读了一遍，深受启发，开始严肃地思考人生的意义、人与国家的关系等问题，爱因斯坦的许多至理名言令他终生难忘，爱因斯坦的形象在他未来的人生道路上始终占有重要的地位。1955年，爱因斯坦去世后，许良英和周培源都曾发表长篇悼念文章。不幸的是1968年到1976年的8年间，爱因斯坦在中国竟成了“本世纪以来最自然科学领域中最大的资产阶级反动学术权威”，“四人帮”掀起了一场荒诞的批评爱因斯坦运动，好在多数科学家不予理睬，实际上进行了抵制。1979年，北京还隆重举行了爱因斯坦诞辰100周年的纪念大会。
爱因斯坦，美籍德国犹太裔，理论物理学家，相对论的创立者，现代物理学奠基人。1921年获诺贝尔物理学奖，1999年被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。
有一次，他要把墙上的一幅旧画换下来，就搬来一架梯子，一步一步爬上去。突然，他又想起一个问题，沉思起来，忘记自己在做什么了，猛地从梯子上摔下来。摔到地上以后，他顾不得疼痛，马上想到：人为什么会笔直地掉下来呢？看来物体总是沿着阻力最小的线路运动的。爱因斯坦想到这里便马上站立起来，一瘸一拐地走到桌边，提笔把自己的这个想法记了下来。这对他正在研究的问题——相对论有很大的启发。
总结出一个公式，即A=X+Y+Z。A代表成就，X代表劳动，Y代表休息和活动，Z代表少说废话。他把这个公式的内容，概括成两句话：工作和休息是走向成功之路的阶梯，珍惜时间是有所建树的重要条件。
爱因斯坦在物理学上取得伟大成就以后,在世界上获得了很高的荣誉,但是他从来不图虚名,生活一直艰苦简朴。进入中年以后，才华横溢，成就越来越大，不少国家请他去访问和讲学。有一次，他去比利时访问，国王和王后特地成立了一个接待委员会。那一天，火车站上张灯结彩，鼓乐齐鸣，许多官员身穿笔直的礼服，准备隆重地欢迎这位杰出的科学家。火车到站以后，旅客纷纷走下车来，却不见爱因斯坦的影子，他到哪里去了呢？原来，他避开了那些欢迎的人，一位头发灰白又蓬乱的老人一手提着皮箱，一手拿着小提琴，由小车站步行走向王宫。负责招待的人没有迎来贵宾，正在焦急地向王后报告，爱因斯坦风尘仆仆地来到了。王后问他：“为什么不乘我派去的车子 ，偏偏徒步而行呢？”他笑着回答说：“王后，请不要见怪，我平生喜欢步行，运动带给了我无穷的乐趣。”
爱因斯坦是当代最伟大的物理学家。他热爱物理学，把毕生献给了物理学的理论研究。人们称他为20世纪的哥白尼、20世纪的牛顿。 爱因斯坦生长在物理学急剧变革的时期，通过以他为代表的一代物理学家的努力，物理学的发展进入了一个新的历史时期。由伽利略和牛顿建立的古典物理学理论体系，经历了将近200年的发展，到19世纪中叶，由于能量守恒和转化定律的发现，热力学和统计物理学的建立，特别是由于法拉第和麦克斯韦在电磁学上的发现，取得了辉煌的成就。这些成就，使得当时不少物理学家认为，物理学领域中原则性的理论问题都已经解决了，留给后人的，只是在细节方面的补充和发展。可是，历史的进程恰恰相反，接踵而来的却是一系列古典物理学无法解释的新现象：以太漂移实验、元素的放射性、电子运动、黑体辐射、光电效应等等。在这个新形势面前，物理学家一般企图以在旧理论框架内部进行修补的办法来解决矛盾，但是，年轻的爱因斯坦则不为旧传统所束缚，在洛伦兹等人研究工作的基础上，对空间和时间这样一些基本概念作了本质上的变革。这一理论上的根本性突破，开辟了物理学的新纪元。 爱因斯坦一生中最重要的贡献是相对论。1905年他发表了题为《论动体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，建立了狭义相对论。这一理论把牛顿力学作为低速运动理论的特殊情形包括在内。它揭示了作为物质存在形式的空间和时间在本质上的统一性，深刻揭露了力学运动和电磁运动在运动学上的统一性，而且还进一步揭示了物质和运动的统一性（质量和能量的相当性），发展了物质和运动不可分割原理，并且为原子能的利用奠定了理论基础。随后，经过多年的艰苦努力，1915年他又建立了广义相对论，进一步揭示了四维空时同物质的统一关系，指出空时不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布，它并不是平坦的欧几里得空间，而是弯曲的黎曼空间。根据广义相对论的引力论，他推断光在引力场中不沿着直线而会沿着曲线传播。这一理论预见，在1919年由英国天文学家在日蚀观察中得到证实，当时全世界都为之轰动。1938年，他在广义相对论的运动问题上取得重大进展，即从场方程推导出物体运动方程，由此更深一步地揭示了空时、物质、运动和引力之间的统一性。广义相对论和引力论的研究，60年代以来，由于实验技术和天文学的巨大发展受到重视。 另外，爱因斯坦对宇宙学、用引力和电磁的统一场论、量子论的研究都为物理学的发展作出了贡献。 爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家，一个富有哲学探索精神的杰出的思想家，同时又是一个有高度社会责任感的正直的人。他先后生活在西方政治漩涡中心的德国和美国，经历过两次世界大战。他深刻体会到一个科学工作者的劳动成果对社会会产生怎样的影响，一个知识分子要对社会负怎样的责任。 爱因斯坦一心希望科学造福于人类，但他却目睹了科学技术在两次世界大战中所造成的巨大破坏，因此，他认为战争与和平的问题是当代的首要问题，他一生中发表得最多的也是这方面的言论。他对政治问题第一次公开表态，就是1914年签署的一个反对第一次世界大战的声明。他对政治问题的最后一次发言，即1955年4月签署的“罗素—爱因斯坦宣言”，也仍然是呼吁人们团结起来，防止新的世界大战的爆发。 在20世纪思想家的画廊中，爱因斯坦，就是公正、善良、真理的化身。他的品格与天地日月相争辉，他的科学贡献，人类将万世景仰。 本书不仅以翔实的史实勾勒出爱因斯坦伟大的一生，而且也从人类文化的源头上探寻着爱因斯坦思想、人格的精神底蕴。在书中，玄奥的物理学理论、传奇般的故事，在读者理喻20世纪历史文化进程的视野中，或许会形成一个既有深度、又有趣味的立体画面。同时，我们将在历史氛围中去理解爱因斯坦，也将在现实情境中去悄然接受爱因斯坦的精神感召。 爱因斯坦曾以理性之剑为当代物理学辟出一条新路，也曾以理性之剑挥斩人间的妖魔鬼怪，而今天，这把理性之剑在哪里？我们是否该去寻找这把理性之剑？这是爱因斯坦留下的一个硕大问号。每一个走向21世纪的人都该在这个问号面前沉思默想，都应该接过爱因斯坦的理性之剑，为和谐、公正的21世纪而努力 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
爱因斯坦 Albert Einstein ( 1879-1955） 20世纪最伟大的物理学家。1879年3月14日爱因斯坦诞生于德国乌尔姆的一个犹太人家庭，受工程师叔父的影响，他从小受到自然科学和哲学的启蒙。1896年爱因斯坦进苏黎世工业大学师范系学习物理学，1901年获得瑞士国籍，于次年被伯尔尼瑞士专利局录用为技术员，从事发明专利申请技术鉴定工作。他利用业余时间进行科学研究，并于1905获得了历史性成就。1909年爱因斯坦离开瑞士专利局任苏黎世大学理论物理学副教授，1912年任母校苏黎世工业大学教授，1914年回德国任威廉皇帝物理学研究所所长兼柏林大学教授。法西斯政权建立后，爱因斯坦受到迫害，被迫离开德国。1933年移居美国任普林斯顿高级研究院教授，直至1945年退休． 爱因斯坦是人类历史上最具创造性才智的人物之一。他一生中开创了物理学的四个领域：狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论。他是量子理论的主要创建者之一，在分子运动论和量子统计理论等方面也做出了重大贡献。 爱因斯坦于1905年发表了《论动体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，建立了狭义相对论。据此他进一步得出质量和能量相当的质能公式E=mc2 。狭义相对论揭示了作为物质的存在形式的空间和时间的统一性，力学运动和电磁运动学上的统一性，进一步揭示了物质和运动的统一性，为原子能的利用奠定了理论基础。 1915年爱因斯坦创建了广义相对论，进一步揭示了四维空间时间物质的关系。根据广义相对论的引力论，他推断光处于引力场中不沿直线而是沿着曲线传播，1919年这种预见在英国天文学家观察日蚀中得到证实。1938年爱因斯坦在广义相对论的运动问题上获得重大进展，从场方程推导出物体运动方程，由此进一步揭示了时空、物质、运动和引力的统一性。 爱因斯坦在量子论方面做出了巨大贡献。1905年他提出能量在空间分布不是连续的假设，认为光速的能量在传播，吸收和产生过程中具有量子性，并圆满地揭示了光电效应。这是人类认识自然过程中，历史上首次揭示了辐射的波动性和粒子性的统一。1916年爱因斯坦在关于辐射的量子论的论文中，提出了受激辐射的理论，为今天的激光技术打下了理论基础。 广义相对论之后，爱因斯坦在宇宙与引力和电磁的统一场论两方面进行探索。为了证明天体在空间中静止的分布，以引力场为根据，提出了一个有限无边的静止的宇宙模型，该模型是不稳定的。从引力场方程可预见星系分离运动，后来的天文观测到这种星系分离运动。 爱因斯坦爱好音乐，并自认他拉小提琴的成就要比他的物理学成就高明。1955年4月18日爱因斯坦在普林斯顿逝世，尊重他的遗嘱，不立纪念碑，不举行任何活动，骨灰撒在永远对人保密的地方。
爱因斯坦26岁时，一口气完成了五篇论文，其中四篇于当年、另一篇于次年在德文《物理学杂志》发表。这五篇论文分别是：①《分子大小的新测定》，②《热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》，③《论动体的电动力学》，④《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》，⑤《关于光的产生和转化的一个试探性观点》。第五篇于3月17日发表。
爱因斯坦于1905年首次提出狭义相对论原理，论文发表在《物理学年鉴》上，同年，他对狭义相对论作了重要补充，并为辐射问题建立了最初形式的质能关系式。1907年，爱因斯坦完成了一篇通俗性的相对论文，其中包含一般形式的质能关系式：E＝mc2.他的卓越论文建立了全新的质量、时间和空间概念，并向同时性观念提出了挑战。相对论的伟大意义在于：它抛弃了“绝对”时空观和空间充满以太的思想；当时，以太被看作是光以及其它形式的电磁波传播媒介。现在看来，1905年6月爱因斯坦关于相对论的开创性论文在《物理学年鉴》上发表《物理年鉴》（德语：AnnalenderPhysik），又译《物理学年鉴》、《物理学记事》，是自1799年刊行至今的德国物理学期刊。期刊刊发实验物理、理论物理、应用物理、数学物理等相关领域的原创、经过同行评审的文章。