爱因斯坦的相对论：近代世界观改变

2023-12-05 百科知识版权反馈

【摘要】：１９０５年，爱因斯坦在物理学方面的研究，取得突破性进展，创立了狭义相对论。相对论是爱因斯坦在自己题为《论动体的电动力学》这篇论文中提出的。因此，爱因斯坦又花了整整十年时间，于１９１５年又创立了广义相对论。对此，爱因斯坦作了一个形象的比喻。这个消息公布后，全世界为之轰动，爱因斯坦的名字在社会上广为流传，几乎家喻户晓，科学爱们公认他是继伽里略、哥白尼以来最伟大的物理学家之一，是“２０世纪的牛顿”。

１９１１年的一天，在著名的布拉格大学校园里的一片草地上，一群大学生围坐在一位年轻学者的身旁，正进行着激烈的讨论。

“请您通俗地解释一下，什么叫相对论？”一位学生微笑着向青年学者发问。

年轻学者环视一下周围的男女学生，微笑着答道：“如果你在一个漂亮的姑娘旁边坐了两个小时，就会觉得只过了１分钟；而你若在一个火炉旁边坐着，即使只坐１分钟，也会感觉到已过了两个小时。这就是相对论。”

大学生们先是一愣，接着便大笑起来。

“好！今天我们就谈到这里。”年轻学者站起身来，向大家告别后，便向图书馆走去。

这位年轻学者，就是伟大的科学家，相对论的创始人——爱因斯坦。

爱因斯坦１８７９年３月１４日出生在德国的一个犹太人家庭。父亲是一个电器作坊的小业主，当爱因斯坦１５岁时，父亲因企业倒闭带领全家迁往意大利谋生。

１８９６年秋天，爱基斯坦就读于瑞士联邦高等工业学校。在学校里，除了数学课以外，他对其它讲得枯燥无味的课程都不感兴趣。但热衷于探索自然界的奥秘，对此他产生了浓厚的兴趣，利用课外时间阅读大量有关哲学和自然科学的书籍。

１９００年，爱因斯坦从瑞士联邦高等工业学校毕业后，加入了瑞士国籍，长期找不到工作。两年后，他才在瑞士联邦专利局找到同科学研究无关的固定职业。但在专利局供职期间，他不顾工资低微的清贫生活，坚持不懈地利用业余时间进行科学研究，并不断取得成果。１９０５年，爱因斯坦在物理学方面的研究，取得突破性进展，创立了狭义相对论。这时他刚刚２６岁。

相对论是爱因斯坦在自己题为《论动体的电动力学》这篇论文中提出的。在此之前，传说物理学的时空观是静止的、机械的、绝对的，空间、时间、物质和物质运动相互独立，彼此没有什么内在联系。也就是说，物质只不过是孤立地处于空间的某一个位置，物质运动只是在虚无的、绝对的空间作位置移动，时间也是绝对的，它到处都是一样的，是独立于空间的不断流逝着的长流。这就是牛顿古典力学的时空观。爱因斯坦以极大的毅力和胆识，突破了传统物理学的束缚，猛烈地冲击形而上学的自然观。他认为，空间、时间、物质和物质运动，彼此不可分割，它们之间紧密相联。作为物质存在形式的空间和时间，在本质上是统一的，随着物质的运动而变化。狭义相对论的最重要的结论之一，是关于质量和能量的关系（Ｅ＝ＭＣ２）。它告诉我们，物质的质量是不固

定的，运动的速度增加，质量也随着增加；一定质量的转化必定伴随着一定能量的转化，反之亦然。这个著名的公式成为原子弹、氢弹以及各种原子能应用的理论基础，由此而打开了原子时代的大门。(www.chuimin.cn)

狭义相对论的问世，震动了物理学界，也使这位年轻学者的名字，马上传遍了整个欧洲，给他带来了极高的声誉。德国著名的理论物理学家普朗克，向布拉格大学推荐爱因斯坦时说：“要对爱因斯坦理论做出中肯评价的话，那么可以把他比作２０世纪的哥白尼。这也正是我所期望的评价。”

１９１１年，年仅３２岁的爱因斯坦，被布拉格大学聘为教授，１９１３年，他重新回到德国，任柏林大学教授，并当选为普鲁士皇家科学院正式院士，不到４个月，第一次世界大战爆发了。

爱因斯坦一向憎恶战争，主张民族和睦，公开发表反战宣言，同一位哲学家共同起草了《告欧洲人民书》，呼吁欧洲科学家应竭尽全力，尽快结束这场人类大屠杀。然而，却没有什么著名人士响应。在这段岁月里，爱因斯坦满腹愁肠，闭门不出，深入自己的科学研究。

在研究中，他发现狭义相对论的理论体系还不完善，它只解释了等速直线运动，而不能解释加速运动和万有引力的问题。因此，爱因斯坦又花了整整十年时间，于１９１５年又创立了广义相对论。

广义相对论的重要结论是，加速运动与引力场的运动是等价的，要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了一个形象的比喻。他设想有一个人乘摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降，仿佛在电梯里不存在地球引力。反之，如果电梯以不变的加速度上升，那么人在电梯里将觉得双脚紧贴在地板上，好像站在地球表面一样。这个等价原理是广义相对论的基础，它显示了等速运动的一些基本原理可以应用到加速度运动中，把狭义相对论推广到更为普通的情况。

爱因斯坦认为，光在引力场中不是沿着直线，而是沿着曲线传播。并指出，当从一个遥远的星球上发出的光在到达地球的途中经过太阳的时候，应当由于太阳的引力而弯曲，因此，而使这个星球看起来的位置与实际不符。其偏斜的弧度，据爱因斯坦计算，应当是１．７５秒。因此建议，在下一次日全蚀时，通过天文观测来验证这个理论预见。

１９１９年５月，英国一位天体物理学家率领两个天文考察队，拟定在日全蚀时分别在巴西和西非摄影，以验证从广义相对论推出的这一重要结论。同年１１月，伦敦皇家学会和天文学会联席会议正式公布观测结果。测得的光线偏转度竟和爱因斯坦计算的非常一致。这下使牛顿的引力学说失去了普遍的意义。

这个消息公布后，全世界为之轰动，爱因斯坦的名字在社会上广为流传，几乎家喻户晓，科学爱们公认他是继伽里略、哥白尼以来最伟大的物理学家之一，是“２０世纪的牛顿”。

１９３３年，德国法西斯头子希特勒上台后，加紧了对犹太人的迫害。爱因斯坦被迫迁居美国，任普林斯敦高级学校研究院教授，并于１９４０年取得美国国籍。

１９５５年４月，爱因斯坦在普林斯敦病逝。这位伟大的科学家在他的遗嘱中，要求把他的骨灰撒在不为人知的地方。但他那献身科学的精神和充满光芒相对论学说，则永远激励着后人。

爱因斯坦的相对论：近代世界观改变

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