爱因斯坦献身科学的有关故事

爱因斯坦献身科学的故事~

爱因斯坦遇事爱思考、研究，常常从一点小事中受到启发。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，他又想起了一个问题，沉思起来。忘记了自己在做什么。这么一分神，使他猛地从梯子上摔了下来。摔到地上以后，他顾不得疼痛，马上想到：人为什么会笔直地摔下来呢？看来物体总是沿着阻力最小的线路运动的。爱因斯坦想到这里马上站起来，一瘸一拐地走到桌边提笔把自己的这个想法记下来，这对他正在研究的问题——相对论，有很大的启发。
爱因斯坦是个非常珍惜时间的人。有一次，天下着毛毛雨，爱因斯坦头戴宽边帽，在桥上来回踱步，时而停下来思考，时而提笔在卡片上写着什么。凑巧，他的一位朋友坐着马车过来，探出头问：“你在这儿干什么呢？”“噢，我是应约在等一个学生。”朋友下了车又问：“瞧，衣服都湿了，一定等了好长时间，不可惜您的时间？”这时，爱因斯坦举起手中的卡片一晃说：“不，不！我非常有益地度过了这段时间，在这段时间里，我得到一个出色的想法呢！”
爱因斯坦的生活十分俭朴，穿戴也很普通。他未成名时，经常穿着一件旧大衣，步行在纽约繁华的大街上。一次，有位朋友碰见他，看他穿的大衣破旧极了，就劝他添件新的。他笑着说：“没关系，反正在纽约谁也不认识我。”数年后，他已成了赫赫有名的物理学家，工作、待客仍穿那件旧大衣。凑巧，他又和那位朋友相遇。朋友再三劝他换件新大衣，否则实在不相称了。爱因斯坦双手一摊，又笑了：“没关系，反正这里的每个人都认识我了！”

爱因斯坦与“相对论”

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。
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。
1905年，爱因斯坦创立狭义相对论，震动了物理学界。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：“要对爱因斯坦理论作出中肯评价的话，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，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。在这段岁月里，爱因斯坦闭门不出，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。
1955年4月，爱因斯坦在普林斯敦病逝。他那献身科学的精神和充满光芒的相对论学说，将永远激励着后人。 量子论的进一步发展 爱因斯坦的一项开创性贡献是发展了量子论。量子论是普朗克于1900年为解决黑体辐射谱而提出的一个假说。他认为物体发出辐射时所放出的能量不是连续的，而是量子化的。然而，大多数人，包括普朗克本人在内，都不敢把能量不连续概念再向前推进一步，甚至一再企图把这一概念纳入经典物理学体系。爱因斯坦预感到量子论带来的不是小的修正，而是整个物理学的根本变革。1905年他在《关于光的产生和转化的探讨》一文中，把普朗克的量子概念扩充到光在空间中的传播，提出光量子假说，认为：对于时间平均值（即统计的平均现象），光表现为波动；而对于瞬时值（即涨落现象），光表现为粒子（见量子光学）。这是历史上首次揭 示了微观粒子的波动性和粒子性的统一 ，即波粒二象性。以后的物理学发展表明：波粒二象性是整个微观世界的最基本的特征。根据光量子概念，他圆满地解释了经典物理学无法解释的光电效应的经验规律 ，为此获 得 1921年诺贝尔物理学奖 。1916 年他又把量子概念扩展到物体内部的振动上去，基本上说明了低温下固体比热容同温度间的关系。1916年他继续发展量子论，从N.玻尔的量子跃迁概念导出黑体辐射谱 。在这项研究中他把统计物理概念和量子论结合起来，提出自发发射及受激发射等概念 。从量子论的基础直到受激发射概念，对天体物理学有很大的影响。其中受激发射概念，为60年代蓬勃发展起来的激光技术提供了理论基础。
分子运动论 爱因斯坦在《根据分子运动论研究静止液体中悬浮微粒的运动》一文中，以原子论解释布朗运动。这种运动是一些极小的微粒悬浮在液体中的不规则运动，首先被R.布朗发现。3年后 ，法国物理学家J.B.佩兰以精密的实验证实了爱因斯坦的理论预测，从而解决了半个多世纪来科学界和哲学界争论不休的原子是否存在的问题，使原子假说成为一种基础巩固的科学理论。
相对论 作为爱因斯坦终生事业的标志是他的相对论 。他在1905年发表的题为《论动体的电动力学》的论文中，完整地提出了狭义相对论，在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，推动了整个物理学理论的革命。19世纪末是物理学的变革时期，新的实验结果冲击着伽利略、I.牛顿以来建立的经典物理学体系。以H.A.洛伦兹为代表的老一代理论物理学家力图在原有的理论框架上解决旧理论与新事物之间的矛盾。爱因斯坦则认为出路在于对整个理论基础进行根本性的变革。他根据惯性参考系的相对性和光速的不变性这两个具有普遍意义的概括，改造了经典物理学中的时间、空间及运动等基本概念，否定了绝对静止空间的存在 ，否定了同时概念的绝对性。在这一体系中，运动的尺子要缩短，运动的时钟要变慢。狭义相对论最出色的成就之一是揭示了能量和质量之间的联系，质量(m)和能量(E)的相当性：E＝mc2，是作为相对论的一个推论。由此可以解释放射性元素（如镭）所以能放出大量能量的原因。质能相当性是原子物理学和粒子物理学的理论基础，满意地解释了长期存在的恒星能源的疑难问题。狭义相对论已成为后来解释高能天体物理现象的一种基本的理论工具。
狭义相对论建立后，爱因斯坦力图把相对性原理的适用范围扩大到非惯性系。他从伽利略发现的引力场中一切物体都具有同一加速度（即惯性质量同引力质量相等）的实验事实，于1907年提出了等效原理：“引力场同参照系的相当的加速度在物理上完全等价。”并且由此推论：在引力场中 ，时钟要走快，光波波长要变化，光线要弯曲。经过多年的努力，终于在1915年建立了本质上与牛顿引力理论完全不同的引力理论——广义相对论。根据广义相对论，爱因斯坦推算出水星近日点反常进动，同观测结果完全一致，解决了60多年来天文学一大难题。同时，他推断由遥远的恒星所发的光，在经过太阳附近会弯曲 （ 见光线引力偏折 ） 。这一预言于1919 年由A.S.爱丁通过日蚀的观测而得到证实 。1916 年 ，他预言引力波的存在。后人通过对1974年发现的射电脉冲双星PSR1913＋16的周期性变化进行了四年的连续观测 ，1979年宣布间接证实了引力波的存在，对广义相对论又是一个有力的证明。
广义相对论建立后，爱因斯坦试图把广义相对论再加以推广，使它不仅包括引力场，也包括电磁场，就是说要寻求一种统一场理论，用场的概念来解释物质结构和量子现象 。由于这是当时没有条件解决的难题，他工作了25年之久，至逝世前仍未完成。70年代和80年代一系列实验有力地支持电弱统一理论，统一场论的思想以新的形式又开始活跃起来。
社会进步事业 爱因斯坦在科学思想上的贡献 ，历史上只有N.哥白尼、I.牛顿和C.R.达尔文可以与之媲美。可是爱因斯坦并不把自己的注意力限于自然科学领域，以极大的热忱关心社会，关心政治。在第一次世界大战期间，他投入公开的和地下的反战活动。1933年纳粹攫取德国政权后，爱因斯坦是科学界首要的受迫害对象，幸而当时他在美国讲学 ，未遭毒手。1939年获悉铀核裂变及其链式反应的发现，在匈牙利物理学家L.西拉德的推动下，上书罗斯福总统，建议研制原子弹，以防德国抢先。于是罗斯福决心制造原子弹，于1945年在新墨西哥州试验成功。第二次世界大战结束前夕 ，美国在日本广岛和长崎上空投掷原子弹，爱因斯坦对此强烈不满。战后，为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯危险，进行了不懈的斗争。
爱因斯坦对当时中国劳动人民的苦难寄予深切同情。九一八事变后，他一再向各国呼吁，用联合的经济抵制的办法制止日本对华军事侵略。1936年沈钧儒等“七君子”因主张抗日被捕，他热情参与了正义的营救和声援。

爱因斯坦与相对论
■狭义相对论的创立
早在16岁时，爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波，他产生了一个想法，如果一个人以光的速度运动，他将看到一幅什么样的世界景象呢？他将看不到前进的光，只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场。这种事可能发生吗？
与此相联系，他非常想探讨与光波有关的所谓以太的问题。以太这个名词源于希腊，用以代表组成天上物体的基本元素。17世纪，笛卡尔首次将它引入科学，作为传播光的媒质。其后，惠更斯进一步发展了以太学说，认为荷载光波的媒介物是以太，它应该充满包括真空在内的全部空间，并能渗透到通常的物质中。与惠更斯的看法不同，牛顿提出了光的微粒说。牛顿认为，发光体发射出的是以直线运动的微粒粒子流，粒子流冲击视网膜就引起视觉。18世纪牛顿的微粒说占了上风，然而到了19世纪，却是波动说占了绝对优势，以太的学说也因此大大发展。当时的看法是，波的传播要依赖于媒质，因为光可以在真空中传播，传播光波的媒质是充满整个空间的以太，也叫光以太。与此同时，电磁学得到了蓬勃发展，经过麦克斯韦、赫兹等人的努力，形成了成熟的电磁现象的动力学理论——电动力学，并从理论与实践上将光和电磁现象统一起来，认为光就是一定频率范围内的电磁波，从而将光的波动理论与电磁理论统一起来。以太不仅是光波的载体，也成了电磁场的载体。直到19世纪末，人们企图寻找以太，然而从未在实验中发现以太。
但是，电动力学遇到了一个重大的问题，就是与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。关于相对性原理的思想，早在伽利略和牛顿时期就已经有了。电磁学的发展最初也是纳入牛顿力学的框架，但在解释运动物体的电磁过程时却遇到了困难。按照麦克斯韦理论，真空中电磁波的速度，也就是光的速度是一个恒量，然而按照牛顿力学的速度加法原理，不同惯性系的光速不同，这就出现了一个问题：适用于力学的相对性原理是否适用于电磁学？例如，有两辆汽车，一辆向你驶近，一辆驶离。你看到前一辆车的灯光向你靠近，后一辆车的灯光远离。按照麦克斯韦的理论，这两种光的速度相同，汽车的速度在其中不起作用。但根据伽利略理论，这两项的测量结果不同。向你驶来的车将发出的光加速，即前车的光速=光速+车速；而驶离车的光速较慢，因为后车的光速=光速-车速。麦克斯韦与伽利略关于速度的说法明显相悖。我们如何解决这一分歧呢？
19世纪理论物理学达到了巅峰状态，但其中也隐含着巨大的危机。海王星的发现显示出牛顿力学无比强大的理论威力，电磁学与力学的统一使物理学显示出一种形式上的完整，并被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽的庙堂”。在人们的心目中，古典物理学已经达到了近乎完美的程度。德国著名的物理学家普朗克年轻时曾向他的老师表示要献身于理论物理学，老师劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。”
爱因斯坦似乎就是那个将构建崭新的物理学大厦的人。在伯尔尼专利局的日子里，爱因斯坦广泛关注物理学界的前沿动态，在许多问题上深入思考，并形成了自己独特的见解。在十年的探索过程中，爱因斯坦认真研究了麦克斯韦电磁理论，特别是经过赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的，但是有一个问题使他不安，这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现，所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究爱因斯坦发现，除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外，以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。于是他想到：以及绝对参照系是必要的吗？电磁场一定要有荷载物吗？
爱因斯坦喜欢阅读哲学著作，并从哲学中吸收思想营养，他相信世界的统一性和逻辑的一致性。相对性原理已经在力学中被广泛证明，但在电动力学中却无法成立，对于物理学这两个理论体系在逻辑上的不一致，爱因斯坦提出了怀疑。他认为，相对论原理应该普遍成立，因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的形式，但在这里出现了光速的问题。光速是不变的量还是可变的量，成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。当时的物理学家一般都相信以太，也就是相信存在着绝对参照系，这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。19世纪末，马赫在所著的《发展中的力学》中，批判了牛顿的绝对时空观，这给爱因斯坦留下了深刻的印象。 1905年5月的一天，爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题，贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法，两人讨论了很久。突然，爱因斯坦领悟到了什么，回到家经过反复思考，终于想明白了问题。第二天，他又来到贝索家，说：谢谢你，我的问题解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事：时间没有绝对的定义，时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙，经过五个星期的努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。
1905年6月30日，德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》，在同年9月的该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章，它包含了狭义相对论的基本思想和基本内容。狭义相对论所根据的是两条原理：相对性原理和光速不变原理。爱因斯坦解决问题的出发点，是他坚信相对性原理。伽利略最早阐明过相对性原理的思想，但他没有对时间和空间给出过明确的定义。牛顿建立力学体系时也讲了相对性思想，但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动，在这个问题上他是矛盾的。而爱因斯坦大大发展了相对性原理，在他看来，根本不存在绝对静止的空间，同样不存在绝对同一的时间，所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。对于任何一个参照系和坐标系，都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。对于一切惯性系，运用该参照系的空间和时间所表达的物理规律，它们的形式都是相同的，这就是相对性原理，严格地说是狭义的相对性原理。在这篇文章中，爱因斯坦没有多讨论将光速不变作为基本原理的根据，他提出光速不变是一个大胆的假设，是从电磁理论和相对性原理的要求而提出来的。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的结果，他从同时的相对性这一点作为突破口，建立了全新的时间和空间理论，并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。
什么是同时性的相对性？不同地方的两个事件我们何以知道它是同时发生的呢？一般来说，我们会通过信号来确认。为了得知异地事件的同时性我们就得知道信号的传递速度，但如何没出这一速度呢？我们必须测出两地的空间距离以及信号传递所需的时间，空间距离的测量很简单，麻烦在于测量时间，我们必须假定两地各有一只已经对好了的钟，从两个钟的读数可以知道信号传播的时间。但我们如何知道异地的钟对好了呢？答案是还需要一种信号。这个信号能否将钟对好？如果按照先前的思路，它又需要一种新信号，这样无穷后退，异地的同时性实际上无法确认。不过有一点是明确的，同时性必与一种信号相联系，否则我们说这两件事同时发生是没有意义的。
光信号可能是用来对时钟最合适的信号，但光速不是无限大，这样就产生一个新奇的结论，对于静止的观察者同时的两件事，对于运动的观察者就不是同时的。我们设想一个高速运行的列车，它的速度接近光速。列车通过站台时，甲站在站台上，有两道闪电在甲眼前闪过，一道在火车前端，一道在后端，并在火车两端及平台的相应部位留下痕迹，通过测量，甲与列车两端的间距相等，得出的结论是，甲是同时看到两道闪电的。因此对甲来说，收到的两个光信号在同一时间间隔内传播同样的距离，并同时到达他所在位置，这两起事件必然在同一时间发生，它们是同时的。但对于在列车内部正中央的乙，情况则不同，因为乙与高速运行的列车一同运动，因此他会先截取向着他传播的前端信号，然后收到从后端传来的光信号。对乙来说，这两起事件是不同时的。也就是说，同时性不是绝对的，而取决于观察者的运动状态。这一结论否定了牛顿力学中引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。
相对论认为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动的最大速度。由于相对论效应，运动物体的长度会变短，运动物体的时间膨胀。但由于日常生活中所遇到的问题，运动速度都是很低的（与光速相比），看不出相对论效应。
爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学，指出质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。他并且给出了著名的质能关系式：E=mc2，质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。

爱因斯坦与相对论
■狭义相对论的创立
早在16岁时，爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波，他产生了一个想法，如果一个人以光的速度运动，他将看到一幅什么样的世界景象呢？他将看不到前进的光，只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场。这种事可能发生吗？
与此相联系，他非常想探讨与光波有关的所谓以太的问题。以太这个名词源于希腊，用以代表组成天上物体的基本元素。17世纪，笛卡尔首次将它引入科学，作为传播光的媒质。其后，惠更斯进一步发展了以太学说，认为荷载光波的媒介物是以太，它应该充满包括真空在内的全部空间，并能渗透到通常的物质中。与惠更斯的看法不同，牛顿提出了光的微粒说。牛顿认为，发光体发射出的是以直线运动的微粒粒子流，粒子流冲击视网膜就引起视觉。18世纪牛顿的微粒说占了上风，然而到了19世纪，却是波动说占了绝对优势，以太的学说也因此大大发展。当时的看法是，波的传播要依赖于媒质，因为光可以在真空中传播，传播光波的媒质是充满整个空间的以太，也叫光以太。与此同时，电磁学得到了蓬勃发展，经过麦克斯韦、赫兹等人的努力，形成了成熟的电磁现象的动力学理论——电动力学，并从理论与实践上将光和电磁现象统一起来，认为光就是一定频率范围内的电磁波，从而将光的波动理论与电磁理论统一起来。以太不仅是光波的载体，也成了电磁场的载体。直到19世纪末，人们企图寻找以太，然而从未在实验中发现以太。
但是，电动力学遇到了一个重大的问题，就是与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。关于相对性原理的思想，早在伽利略和牛顿时期就已经有了。电磁学的发展最初也是纳入牛顿力学的框架，但在解释运动物体的电磁过程时却遇到了困难。按照麦克斯韦理论，真空中电磁波的速度，也就是光的速度是一个恒量，然而按照牛顿力学的速度加法原理，不同惯性系的光速不同，这就出现了一个问题：适用于力学的相对性原理是否适用于电磁学？例如，有两辆汽车，一辆向你驶近，一辆驶离。你看到前一辆车的灯光向你靠近，后一辆车的灯光远离。按照麦克斯韦的理论，这两种光的速度相同，汽车的速度在其中不起作用。但根据伽利略理论，这两项的测量结果不同。向你驶来的车将发出的光加速，即前车的光速=光速+车速；而驶离车的光速较慢，因为后车的光速=光速-车速。麦克斯韦与伽利略关于速度的说法明显相悖。我们如何解决这一分歧呢？
19世纪理论物理学达到了巅峰状态，但其中也隐含着巨大的危机。海王星的发现显示出牛顿力学无比强大的理论威力，电磁学与力学的统一使物理学显示出一种形式上的完整，并被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽的庙堂”。在人们的心目中，古典物理学已经达到了近乎完美的程度。德国著名的物理学家普朗克年轻时曾向他的老师表示要献身于理论物理学，老师劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。”
爱因斯坦似乎就是那个将构建崭新的物理学大厦的人。在伯尔尼专利局的日子里，爱因斯坦广泛关注物理学界的前沿动态，在许多问题上深入思考，并形成了自己独特的见解。在十年的探索过程中，爱因斯坦认真研究了麦克斯韦电磁理论，特别是经过赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的，但是有一个问题使他不安，这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现，所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究爱因斯坦发现，除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外，以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。于是他想到：以及绝对参照系是必要的吗？电磁场一定要有荷载物吗？
爱因斯坦喜欢阅读哲学著作，并从哲学中吸收思想营养，他相信世界的统一性和逻辑的一致性。相对性原理已经在力学中被广泛证明，但在电动力学中却无法成立，对于物理学这两个理论体系在逻辑上的不一致，爱因斯坦提出了怀疑。他认为，相对论原理应该普遍成立，因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的形式，但在这里出现了光速的问题。光速是不变的量还是可变的量，成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。当时的物理学家一般都相信以太，也就是相信存在着绝对参照系，这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。19世纪末，马赫在所著的《发展中的力学》中，批判了牛顿的绝对时空观，这给爱因斯坦留下了深刻的印象。 1905年5月的一天，爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题，贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法，两人讨论了很久。突然，爱因斯坦领悟到了什么，回到家经过反复思考，终于想明白了问题。第二天，他又来到贝索家，说：谢谢你，我的问题解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事：时间没有绝对的定义，时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙，经过五个星期的努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。
1905年6月30日，德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》，在同年9月的该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章，它包含了狭义相对论的基本思想和基本内容。狭义相对论所根据的是两条原理：相对性原理和光速不变原理。爱因斯坦解决问题的出发点，是他坚信相对性原理。伽利略最早阐明过相对性原理的思想，但他没有对时间和空间给出过明确的定义。牛顿建立力学体系时也讲了相对性思想，但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动，在这个问题上他是矛盾的。而爱因斯坦大大发展了相对性原理，在他看来，根本不存在绝对静止的空间，同样不存在绝对同一的时间，所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。对于任何一个参照系和坐标系，都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。对于一切惯性系，运用该参照系的空间和时间所表达的物理规律，它们的形式都是相同的，这就是相对性原理，严格地说是狭义的相对性原理。在这篇文章中，爱因斯坦没有多讨论将光速不变作为基本原理的根据，他提出光速不变是一个大胆的假设，是从电磁理论和相对性原理的要求而提出来的。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的结果，他从同时的相对性这一点作为突破口，建立了全新的时间和空间理论，并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。
什么是同时性的相对性？不同地方的两个事件我们何以知道它是同时发生的呢？一般来说，我们会通过信号来确认。为了得知异地事件的同时性我们就得知道信号的传递速度，但如何没出这一速度呢？我们必须测出两地的空间距离以及信号传递所需的时间，空间距离的测量很简单，麻烦在于测量时间，我们必须假定两地各有一只已经对好了的钟，从两个钟的读数可以知道信号传播的时间。但我们如何知道异地的钟对好了呢？答案是还需要一种信号。这个信号能否将钟对好？如果按照先前的思路，它又需要一种新信号，这样无穷后退，异地的同时性实际上无法确认。不过有一点是明确的，同时性必与一种信号相联系，否则我们说这两件事同时发生是没有意义的。
光信号可能是用来对时钟最合适的信号，但光速不是无限大，这样就产生一个新奇的结论，对于静止的观察者同时的两件事，对于运动的观察者就不是同时的。我们设想一个高速运行的列车，它的速度接近光速。列车通过站台时，甲站在站台上，有两道闪电在甲眼前闪过，一道在火车前端，一道在后端，并在火车两端及平台的相应部位留下痕迹，通过测量，甲与列车两端的间距相等，得出的结论是，甲是同时看到两道闪电的。因此对甲来说，收到的两个光信号在同一时间间隔内传播同样的距离，并同时到达他所在位置，这两起事件必然在同一时间发生，它们是同时的。但对于在列车内部正中央的乙，情况则不同，因为乙与高速运行的列车一同运动，因此他会先截取向着他传播的前端信号，然后收到从后端传来的光信号。对乙来说，这两起事件是不同时的。也就是说，同时性不是绝对的，而取决于观察者的运动状态。这一结论否定了牛顿力学中引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。
相对论认为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动的最大速度。由于相对论效应，运动物体的长度会变短，运动物体的时间膨胀。但由于日常生活中所遇到的问题，运动速度都是很低的（与光速相比），看不出相对论效应。
爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学，指出质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。他并且给出了著名的质能关系式：E=mc2，质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。

为了科学，我们一无所有

提出了相对论.

活了一辈子，除了作学问也没享受啥。献身了吧

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介休市17861843674： 爱因斯坦献身科学的有关故事 - ？
化剑环尔：[答案] 爱因斯坦与相对论 ■狭义相对论的创立 早在16岁时,爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波,他产生了一个想法,如果一个人以光的速度运动,他将看到一幅什么样的世界景象呢?他将看不到前进的光,只能看到在空间里振荡着却...

介休市17861843674： 科学家爱因斯坦的一个小故事 - ？
化剑环尔： 爱因斯坦专心致志进行科学研究有一次,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.

介休市17861843674： 爱因斯坦献身科学的故事 - ？
化剑环尔： 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...

介休市17861843674： 爱因斯坦的科学故事 - ？
化剑环尔： 1879年3月14日,爱因斯坦出生于德国东部的乌尔姆,犹太血统.他的父亲海尔曼?爱因斯坦很有数学天赋,但父母没钱供他上学,只好弃学经商,爱因斯坦的母亲保里诺?爱因斯坦是富有粮商的女儿,很有音乐天赋.年幼时,爱因斯坦就开始...

介休市17861843674： 爱因斯坦的科学故事 - ？
化剑环尔：[答案] 1879年3月14日,爱因斯坦出生于德国东部的乌尔姆,犹太血统.他的父亲海尔曼?爱因斯坦很有数学天赋,但父母没钱供他上学,只好弃学经商,爱因斯坦的母亲保里诺?爱因斯坦是富有粮商的女儿,很有音乐天赋.年幼时,爱因斯坦就开...

介休市17861843674： 大科学家爱因斯坦的小故事阅读答案 爱因斯坦是当代伟大的物理学家.他遇事爱思考、研究,常常从一点小事中受到启发.有一次,他要把墙上的一副旧画换下... - ？
化剑环尔：[答案] 1)i)残旧 ii)声名远播 III)简单 IV)忙碌 (只曲限于这个文章) 2)我看不到题目 3)写出能量转换公式E=mc^2,发明原子弹

介休市17861843674： 爱因斯坦的故事(简短) - ？
化剑环尔： 爱因斯坦是一位赫赫有名的科学家,他担任普林斯顿高级研究所主任后更忙了,很少能呆在办公室里,一切日常事务性工作都由秘书处理. 一天,已经过了下班时间,办公室里的电话铃响了.秘书不耐烦地拿起了听筒. “请问,我可以和主任...

介休市17861843674： 有关爱因斯坦勤奋的故事 - ？
化剑环尔： 爱因斯坦的小故事 1879年3月14日,爱因斯坦出生于德国东部的乌尔姆,犹太血统.他的父亲海尔曼·爱因斯坦很有数学天赋,但父母没钱供他上学,只好弃学经商,爱因斯坦的母亲保里诺·爱因斯坦是富有粮商的女儿,很有音乐天赋.年幼...

介休市17861843674： 爱因斯坦的主要事迹 - ？
化剑环尔： 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”.慧眼识才 爱因斯坦十六岁时报考瑞士苏黎...