2010年9月19日 星期日

Albert Einstein



「思考,思考,再思考。」

「科學研究好像鑽木板,有人喜歡鑽薄的,我喜歡鑽厚的。」

-------------------------------------------亞伯特‧愛因斯坦(Albert Einstein)


他的一生成就:

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」。(可能就是這幾句話激發愛因斯坦未來的成就吧)

愛因斯坦1879年3月14日生於德國的小鎮烏姆,有一件事使他終身難忘。他回憶道:「在我4歲時,我父親送我一個羅盤,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,以此作為所有自然觀察的開端,給他留下了深刻的印象。

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,該校物理學家韋伯(Heinrich Weber)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」。

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。

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。

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。

愛因斯坦在1905年發表了三篇劃時代的論文,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年普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。

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

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」。
1919年5月29日有一次日全蝕,愛因斯坦認為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!」

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

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。

「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。」

"愛因斯坦得諾貝爾獎不是因為相對論,而是他對光電理論及理論物理學上的重大頁獻"

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.....」

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「鑀」。

另外,「愛因斯坦」一詞還是耶路撒冷希伯來大學的註冊商標。

2005年4月18日,愛因斯坦逝世50週年,世界發起「物理照亮世界」的光束傳遞活動。當日美國普林斯頓大學發出。

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,也就是以波耳(Bohr)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。愛因斯坦與其它科學家提出一個「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。

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