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    爱因斯坦发表相对论100周年(图)

    年”。

      1905年,爱因斯坦发表的几大经典论文分别是:

      《关于光的产生和转化的一个启发性观点》,它解释了光的本质,这使他在1921年荣获了诺贝尔物理学奖。在论文中,爱因斯坦将量子概念应用于解释光电效应:当一块带静电的金属受到光线照射时会释放电子。他认为光束是由粒子(后来被称作光子)组成,从而与光只有波动属性的主流观念相矛盾。这篇论文为构成量子力学基石的光的波粒二重性获得广泛接受铺平了道路。光电效应后来成为众多技术的基础。

      《关于热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》提供了原子确实存在的证明。在19世纪至20世纪初,原子是否存在是有争议的。爱因斯坦在这篇论文中,创立了支配“布朗运动”的数学定律,推进了“布朗运动”和原子存在的观点。他预测了给定体积的液体中分子的数量和质量,以及这些分子如何快速运动。这种飘忽不定的运动被称作“布朗运动”,以罗伯特.布朗在19世纪初对水中花粉粒不规则的“之”字型运动的观察而命名。爱因斯坦认为,水分子的运动足够剧烈,从而能够推动悬浮的颗粒,使得颗粒的飘舞在显微镜下能够观察得到。该文是对现代统计力学的一项重大贡献,其导出的方法可用于模拟空气污染物的行为或股票市场涨落走势。

      《论动体的电动力学》提出时空关系新理论,被称为“狭义相对论”,被认为是最具有划时代意义的理论革命。相对性原理的出现要早于爱因斯坦数百年。1632年伽利略就提出:无论观察者的运动状态如何,只要其运动速度不变,所有物理定律都相同。在一艘匀速运动轮船的甲板上观察,石块从桅杆上垂直落下;从静止轮船的甲板上看到的将是同样的情况。对于牛顿在17世纪中期提出的力学定律而言,该相对性原理也成立。但是随着19世纪后期电磁学的出现,这种一致性被打乱了。

      爱因斯坦着手处理的是电磁学与物理学其他领域的不调和。作为一位具有深刻审美意识的科学家,他无法容忍相对性原理不能像解释牛顿力学一样去解释电磁学。1905年的这篇关于狭义相对论的文章,通过将相对性原理应用于电磁学,他重新肯定了该原理适合于所有物理学,并且确认光速为一个常数。在解决了相对性悖论的同时,文章还提出一个与人们常规直觉相违背的新的相对性原理,即无论观察者是坐在前廊的摇椅上,还是乘坐以接近光速飞升的未来太空船上,光速对他都保持不变。光速不变原理彻底摧毁了我们的绝对时空观。速度等于距离除以时间。他们的体重将比飞船起飞前增加了。

      《物体的惯性是否决定其内能》建立在狭义相对论基础上,表明质量和能量可互换。他在文中描述道:“物体质量是其内能的一个尺度”。爱因斯坦于1907年将内能概念重新表述为有史以来最著名的科学方程。方程E=mc2同样适用于动能。相对于摇椅中观察者,太空船的速度越快,则其动能和质量也越大,从而使得它越来越难以加速。当飞船速度接近光速时,提升飞行速度所需要能量增量太过巨大,以至于继续加速越来越费劲,这也是为什么超光速火箭飞船只可能出现在科幻小说中的原因之一。

      根据已公开的诺贝尔奖评选档案资料,在二十世纪的头二十年里,由于爱因斯坦提出相对论,几十名著名科学家一直提名他为诺贝尔物理奖候选人。但是,当时身为诺贝尔奖评审团成员、1911年诺贝尔医学奖得主加尔斯特兰德却认为,相对论应接受时间的考验,致使爱因斯坦连年落选。直到瑞典皇家科学院成员、年轻的奥森于1921年提出一项折衷方案,才打破爱因斯坦究竟该不该获奖的僵局。奥森提出让爱因斯坦的另一项研究成果——光电效应理论获诺贝尔物理奖。这样,奥森的提案才被加尔斯特兰德及其他评委会成员所接受,使爱因斯坦获得了1921年诺贝尔物理奖。

      德国将今年科学年活动的主题命名为“爱因斯坦年”,开展科普活动,以期为培育更多具有创新意识的青年思想家和科学家创造环境。

      德国总理施罗德称赞爱因斯坦“用他的思想给科学带来了彻底变革,并改变了世界”。施罗德说,德国要在21世纪很好地立足,必须发展新的科学文化。这一文化扎根于以歌德、爱因斯坦等为代表的传统之中,同时要适应当今知识社会的要求。施罗德说,科学家在将基础研究成果转化为新工艺、新产品的同时,还应以通俗易懂的方式向社会传播科学知识,使公众尤其是儿童和青少年受到科学魅力的熏陶和鼓舞。此外,媒体应该加强对纳米技术、生物技术和医学技术等方面的科普报道。

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