愛因斯坦的生平和科學發明10分

阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein，1879年3月14日－1955年4月18日），理論物理學家，相對論的創立者。






[編輯] 生平
愛因斯坦生於德國烏爾姆一個經營電器作坊的小業主家庭，父母都是猶太人，父親赫爾曼·愛因斯坦是一名不成功的商人，母親波林·科克是一位鋼琴家。愛因斯坦從小不很聰明，三歲還不會說話。 五歲時對袖珍羅盤著迷，六歲開始練習拉小提琴。愛因斯坦出生後的第二年，1880年全家遷居慕尼黑。1894年，又全家遷至意大利米蘭。1895年他轉學到瑞士阿勞市的州立中學。愛因斯坦在念小學和中學時，一般功課屬平常，不愛同人交往，老師和同學都不喜歡他。教他希臘文和拉丁文的老師曾經公開罵他：“你將一事無成。”他的父親曾寫信對朋友說：「愛因斯坦的功課成績並不完全符合我的希望和期待。很久以來，我已經看慣了他的成績單上總是有不太好的和很好的成績」。

1895年，愛因斯坦來到瑞士蘇黎世投考蘇黎世聯邦工業大學，他的數學和物理考得很不錯，但其他科目沒有考好，該校校長赫爾岑推薦他去瑞士的阿勞州立中學學習一年。在阿勞州立中學學習的這段時光中使愛因斯坦感到快樂，這所學校的信念“概念思考是建立在‘直觀’之上的。”完全符合他的需求。1896年，愛因斯坦進入蘇黎世聯邦工業大學師範系學習物理學，學校裡的物理教授韋伯很討厭愛因斯坦，曾對愛因斯坦說：「你很聰明，但有個缺點，你聽不進別人的話」，愛因斯坦的女友米列娃時常與韋伯教授衝突，她指責他對愛因斯坦不公平，1899年6月，愛因斯坦在實驗室引起一場爆炸，手部嚴重燒傷。1900年畢業，沒能如願留校擔任助教，只能靠當「家教」維持生活。1901年取得瑞士國籍。1902年在大學同學格羅斯曼（M. Grossman）的父親協助下，被伯爾尼瑞士專利局錄用為技術員，從事發明專利申請的技術鑒定工作。他利用業餘時間開展科學研究，於1905年在物理學三個不同領域中取得了歷史性成就，特別是狹義相對論的建立和光量子論的提出，推動了物理學理論的革命。同年，以論文《分子大小的新測定法》，取得蘇黎世聯邦工業大學的博士學位。



[編輯] 奇蹟年


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愛因斯坦於伯恩的故居
愛因斯坦在1905年發表了四篇劃時代的論文，分別為：《關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點》、《根據分子運動論研究靜止液體中懸浮微粒的運動》、《論運動物體的電動力學》、《物體慣性與其所含能量有關嗎？》，隨後導出了E = mc²的公式。因此這一年被稱為“愛因斯坦奇蹟年”。100年後的2005年因此被定為“世界物理年”。


1905年3月發表《關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點》（On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light），認為光是由分離的粒子所組成。愛因斯坦解釋光也是由小的能量粒子（量子）組成的，並且量子可以像單個的粒子那樣運動。「光量子」理論把1900年蒲朗克創立的量子論大大推進一步，對早已成為定論的光的波動理論提出有力挑戰，揭示了微觀世界的基本特徵：波動—粒子二元性。
1905年4月：根據在咖啡館裡關於茶的討論，愛因斯坦寫出一篇論文，論證可以根據糖在液體中的擴散速度來計算糖分子的大小。這一篇《根據分子運動論研究靜止液體中懸浮微粒的運動》（On the Motion Required by the Molecular Kinetic Theory of Heat of Small Particles Suspended in a Stationary Liquid）的論文。
1905年6月30日，德國《物理學年鑑》（Annalen der Physik）發表〈關於運動物體的電動力學〉（On the Electrodynamics of Moving Bodies）一文。首次提出了狹義相對論基本原理，論文中提出了兩個原理：「光速不變」，以及「相對性原理」。
1905年9月27日，德國《物理學報》刊出〈物體的慣性與其所含能量有關嗎？〉（Does the Inertia of a Body Depend Upon Its Energy Content?），認為「物體的質量可以度量其能量」，隨後導出了E = mc²的公式。


[編輯] 成名
愛因斯坦1908年兼任伯爾尼大學的兼職講師。1909年離開專利局任蘇黎世大學理論物理學副教授。1911年任布拉格德國大學理論物理學教授，1912年任母校蘇黎世聯邦工業大學教授。1914年，應馬克斯·蒲朗克和瓦爾特·能斯特的邀請，回德國任威廉皇家物理研究所所長兼柏林大學教授，直到1933年。1920年應亨德里克·安東·洛倫茲和保耳·埃倫菲斯特的邀請，兼任荷蘭萊頓大學特邀教授。第一次世界大戰爆發後，他投入公開和地下的反戰活動。

1915年愛因斯坦發表了廣義相對論。他所作的光線經過太陽重力場要彎曲的預言，於1919年由英國天文學家亞瑟·斯坦利·愛丁頓的日全食觀測結果所證實。1916年他預言的重力波在1978年也得到了證實。愛因斯坦和相對論在西方成了家喻戶曉的名詞，同時也招來了德國和其他國家的沙文主義者、軍國主義者和排猶主義者的惡毒攻擊。

1917年愛因斯坦在《論輻射的量子性》一文中提出了受激輻射理論，成為激光的理論基礎。



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1919年11月10日《紐約時報》刊登新觀察證實相對論的消息，形容這是愛因斯坦理論的大勝利.
愛因斯坦因在光電效應方面的研究，被授予1921年諾貝爾物理學獎。在瑞典科學院的公告中並未提及相對論，原因是認為相對論還有爭議[1]。

1933年1月納粹黨攫取德國政權後，愛因斯坦是科學界首要的迫害對象，幸而當時他在美國講學，未遭毒手。3月他回歐洲後避居比利時，9月9日發現有準備行刺他的蓋世太保跟蹤，星夜渡海到英國，10月轉到美國擔任新建的普林斯頓高級研究院的教授(普林斯頓高等研究院與普林斯頓大學非同一機構)，直至1945年退休。1940年他取得美國國籍。

1937年愛因斯坦曾經探訪住在美國加州的查理·卓別林。

1939年他獲悉鈾核分裂及其鏈式反應的發現，在匈牙利物理學家利奧·西拉德推動下，上書羅斯福總統，建議研製原子彈，以防德國占先。第二次世界大戰結束前夕，美國在日本廣島和長崎兩個城市上空投擲原子彈，愛因斯坦對此強烈不滿。戰後，為開展反對核戰爭的和平運動和反對美國國內法西斯危險，進行了不懈的鬥爭。

1955年4月18日愛因斯坦因主動脈瘤破裂逝世於普林斯頓。遵照他的遺囑，不舉行任何喪禮，不築墳墓，不立紀念碑，骨灰撒在永遠對人保密的地方，為的是不使任何地方成為聖地。愛因斯坦的後半生一直從事尋找大統一理論的工作，不過這項工作沒有獲得成功，對此，著名的愛氏研究專家亞伯拉罕·派斯曾說：“愛因斯坦在1925年之後就應該去釣魚，而不是繼續做研究”[2]。現在大統一理論是理論物理學研究的中心問題。

1999年《時代》雜誌將其評選為20世紀風雲人物。為紀念他，第99號元素被命名為“鎄”。

另外，“愛因斯坦”一詞還是耶路撒冷希伯來大學的註冊商標。



[編輯] 上帝不會擲骰子
二十世紀上半期愛因斯坦曾經是量子力學的催生者之一，但是他不滿意量子力學的後續發展，也就是以玻耳為首的哥本哈根詮釋，這一套詮釋表明自然法則中存在著一種根本的隨機性，於是量子力學建立了“非決定論”在微觀世界之發展基礎[1]。愛因斯坦與其他科學家提出一個“EPR悖論”來反駁哥本哈根的解釋，他說了一句很有名的話：“上帝永遠不會擲骰子”，他還有另一個名言“月亮是否只在你看著他的時候才存在？”。愛因斯坦恪守“因果律”，他實在是最後一位古典物理學家。

羅盤裡的奇蹟

愛因斯坦1879年3月14日生於德國的小鎮烏姆(Ulm)，他在慕尼黑度過童年時代，未入學之前，有一件事使他終身難忘。他回憶道：「在我4歲時，我父親送我一只羅盤，當時我覺得宛如看到一個奇蹟，我突然覺得各種事物的背後一定有某些東西隱藏著；在某種意義上來說，一件神奇的東西可以使人的思想世界飛揚起來」。少年時期的他熱愛平面幾何學的證明方法，他用心讀了「自然科學通俗讀本」，這本書把光速的問題放在最前面，以此作為所有


愛因斯坦的第一任妻子及他們的子女們
自然觀察的開端，給他留下了深刻的印象。

在他高中的最後一年，父親移民到義大利，愛因斯坦決定放棄德國國籍，前往瑞士繼續學業。高中畢業之後，他進入蘇黎士的聯邦工科大學。事實上，他並不是一個老師心目中好的學生，因為他常常被某些問題深深的吸引，而投入全部的興趣和時間，對於不感興趣的必修科目，一點也不想費心思。

1900年大學畢業之後，由於愛因斯坦給教授的印象不佳，使他沒能如願留校擔任助教。失業兩年後，他在瑞士的專利局謀得一份工作，職務是對所有的發明作初審，並將每一件發明的細節，用清晰而有系統的文字表達出來，這是一件很不容易的事，卻使他有機會學到新奇的觀念，對於任何提出的假設，都能很快的把握住要點和結果。


小公務員的偉大論文
1905年，愛因斯坦26歲，在沒有任何名師指導，缺乏研究的儀器和資料下，他利用一切空餘的時間，完成了4篇革命性的論文。其中一篇《分子大小的新測定法》為他贏得了博士學位；另外其它三篇分別是：第一篇是解釋「光電效應」的文章。由一個嶄新的角度來探討光的輻射和能量，他認為光是由分離的粒子所組成。17年後這篇論文使他獲得諾貝爾獎。

第二篇是證明膠體溶液中的「布朗運動」。1827年英

愛因斯坦與第二任妻子及女兒


國植物學家布朗做了一個實驗，他將花粉灑在水裡，然後用顯微鏡觀察，發現花粉不斷在舞動，這種現象稱為布朗運動。愛因斯坦以獨特的眼光分析是微小的水分子在作祟，還利用數學方法計算出分子的大小和亞佛加厥常數，證明分子的存在。3年後，法國物理學家佩蘭通過實驗印證了愛因斯坦的理論。

牛頓不再絕對

最重要的一篇《論運動物體的電動力學》，就是所謂的「狹義相對論」，愛因斯坦在論文中提出了兩個原理：

光速恆定 以及 相對性原理

這兩條原理有著驚人的推論，它根本地改變了牛頓的時空觀、改變了人類對宇宙的看法，將牛頓定律視為一個特殊例子，只有在速度很慢時才適用。

用通俗的例子來舉例：一卷錄音帶，如果在地面的收音機裡播放，需一個小時；在飛快速度的飛船裡，飛船裡的人測定也是一個小時。但是如果是地面人員用自己的鐘錶，測定飛船中錄音帶播放完的時間呢？根據牛頓的絕對時間理論，應該也是一小時；但是愛因斯坦認為應該是一個多小時，時間是相對的，不同情況下測量的時間長度是不一樣的。就像文章一開始的「洞中一日，世間千年」故事，也是蘊含有樸素的相對論原理。

狹義相對論的問題發表後，愛因斯坦著手廣義相對論的問題，整整思考了八年。廣義相對論實質上是萬有引力的問題，愛因斯坦在大學時代同學格羅斯曼的幫助下掌握了數學形式，並用於表達他的物理思想。1913年，他們合作發表了論文《廣義相對論和引力理論綱要》，1916年3月，發表了總結的論文：《廣義相對論基礎》，在這篇僅60頁的文章裡，愛因斯坦假定重力不是一個力，而是在時空連續體(space-time continuume)中一個扭曲的場，而這個扭曲是由於質量存在造成的。這篇論文被認為是20世紀理論物理研究的最高峰。

愛因斯坦不尋常的主張，自然引起了爭論，幸好理論終於找到機會驗證：1919年5月29日有一次日全蝕，利用廣義相對論計算星光經過太陽邊緣時產生的偏折，會比傳統牛頓力學計算的大上一倍。英國天文學會派遣了兩支觀察隊，一支到巴西，一支到西非進行觀察測量，來驗證愛因斯坦的理論是否正確，全世界的科學家都屏息以待。此時，愛因斯坦的好友普朗克(量子力學創始者)徹夜未眠，急著想知道觀測結果，而愛因斯坦卻信心十足，安心的去睡覺，他說：「如果普朗克真正瞭解廣義相對論，那麼他一定跟我一樣，安心地睡大覺了！」

結果觀察隊的觀察證實了愛因斯坦的預測，這馬上成為所有媒體的頭條新聞，轟動了全世界，一般大眾也開始認定愛因斯坦是世界級的人物。

統一場論

愛因斯坦的後半生，可以說是奉獻給兩件事：一是「統一場論」的發展，一是倡導世界和平。

統一場論是一個將電磁現象和重力理論整合在一起的理論。愛因斯坦自己認為相對論有3個發展階段

狹義相對論—牛頓運動定律的修正

廣義相對論—牛頓萬有引力定律的改造

統一場論—廣義相對論的推廣

他不倦的思索研究了30多年而終未成功，晚年他曾感慨的說：「統一場論將被遺忘，但在未來會被人們重新發現的！」有些人批評愛因斯坦，一個問題花了30多年竟然得不到結果，但是，科學的重點不在尋求答案，而在發掘問題，愛因斯坦當時所發掘出來的許多問題，或許在未來會被人們所解決...。

1922年11月，瑞典皇家科學院決定，諾貝爾物理獎必須頒給對人類有重大用途的新發現者。但是沒有人敢肯定他的相對論是否是個新發現，至於這個理論對人類是否有用，更是莫衷一是，甚至成為眾多攻擊的焦點。於是瑞典皇家學院想出一個變通的方法，頒獎給愛因斯坦。得獎理由十分簡單扼要：

「此獎頒給愛因斯坦，因為他對光電理論及理論物理學上的重大頁獻。」

和平主義者

愛因斯坦的相對論，以及他對時空的看法，的確激起了大家強烈的興趣，也使他成為大眾所景仰的偶像。然而他不僅只是科學家，更是一個和平主義和人道主義者，他關心社會底層的勞苦大眾；在戰爭頻仍的時代裡，他譴責軍國主義的侵略者。1933年為了抗議希特勒的法西斯獸行，愛因斯坦毅然決然下了決定：只要納粹政權存在一天，他就永不返回德國。納粹政府也沒收了他在德國境內的所有財產，使他變得一無所有。於是愛因斯坦舉家遷往美國的普林斯頓，應聘為普林斯頓高等研究院教授。

以後的歲月中，他除了埋首於研究的工作外，並以全力協助歐洲難民的移民。在納粹及赤色暴政之下，獲得愛因斯坦營救的著名科學家不知有多少。也正因為這些科學家脫險抵美國，而使得後來美國政府能夠憑藉著他們的智慧和技能，創造出人類史上的第一顆原子彈。
1914年的《告歐洲人民書》、1930年《全世界裁軍宣言》、1955年的《羅素—愛因斯坦宣言》，愛因斯坦簽署的這三個和平宣言，一再闡揚他和平、反戰的一貫立


愛因斯頓在普林斯頓的家


場，在1955年的這個最後宣言裡，他更是呼籲：停止軍備競賽、禁止使用核武。

拒絕當總統

1952年，以色列共和國請愛因斯坦去擔任總統，因為以色列都是猶太人，愛因斯坦是猶太人心目中的精神領袖。然而他沒有接受，他覺得自己的個性並不適合當總統。

由於過度的運用腦力，使愛因斯坦體力衰退，看起來總是比實際年齡老。在1955年4月18日午夜，在普林斯頓醫院的愛因斯坦呼吸困難，主動脈瘤破裂導致大溢血，與世長辭，享年七十六歲。 他死時像生時那樣寧靜平淡，沒有病痛、沒有傷感、沒有悔恨，只是靜靜的讓死亡降臨。愛因斯坦的女兒曾經說過： 「甚至在他死時，也教我們如何生。」
很抱歉推翻了您的理論


在柏林家中的愛因斯坦


相對論是愛因斯坦對物理學所做的最大貢獻，相對論打開了人類的眼界，使人們獲得了去探究宇宙奧秘的方法，提升了人們認識宇宙的能力。

愛因斯坦曾說道：「牛頓先生，很抱歉推翻了您的理論，不過您的成就是您那個時代一個人的智力和創造力所能達到的顛峰，您所創造的許多觀念直到今日都仍在引導我們的物理思維。雖然我們知道，當我們對宇宙萬物有了更深入的瞭解以後，這些觀念將會被一些更抽象的新觀念所取代。」

也許將來某一天，會有一位少不更事的科學家說道：「愛因斯坦先生，很抱歉推翻了您的理論，不過您的成就是您那個時代一個人的智力和創造力所能達到的顛峰.....」

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