導語：提起愛因斯坦這位偉大的科學家，大多數人首先想到的可能會是相對論，然而你或許不知道，我們如今使用的不少日常物品，其發明創造的背後也有著他的一份功勞哦。
1920年代，照片拍攝於愛因斯坦訪問華盛頓期間。
攝影：HARRIS & EWING, LIBRARY OF CONGRESS
撰文：Mitch Waldrop
阿爾伯特愛因斯坦因為提出相對論而聞名於世，相對論讓我們對時空、引力和宇宙的認知有了革命性突破。相對論還告訴我們，物質和能量是同一事物的兩種不同形式——愛因斯坦用 E=mc2這個史上最著名的質能方程闡明了二者關係。
然而，相對論僅僅是愛因斯坦為人類留下的豐碩遺產之一。他在原子、分子和光學等物理研究領域同樣建樹頗豐。如今，我們日常生活中隨處可見他在技術方面的寶貴遺贈。
下面，就讓我們來通過幾個簡單的日常用品，來看看愛因斯坦在科學領域除了相對論以外的其他碩果。
紙巾
賓夕法尼亞州的斯科特紙業公司因發明紙巾而為世人所知，該公司於1907年生產出這種相較於布毛巾更衛生的一次性用品。然而，愛因斯坦早在他最初發表的論文中就已經分析過毛細作用：該現象能讓紙巾克服引力吸收液體。
毛細作用使蠟燭燭芯能將熱的液態燭油吸上來，也是樹液在樹木中上升和墨水在鋼筆中流動的原因所在。愛因斯坦的論文發表於1901年，試圖闡明該現象的工作原理。這篇論文的闡述有問題，他後來也承認了這一點。他當時主張，管壁中的水分子彼此吸引是由於類似引力的一種力，這種觀點並不正確。
不管怎樣，這篇早期論文表明愛因斯坦已經接受了分子和原子的概念——這類理論當時還是非常有爭議性的。由於這些理論上的微觀物質在那時難以觀看或測量，許多資深物理學家聲稱它們不是嚴格意義上的科學。
愛因斯坦站在了更年輕也更激進的物理學家一邊，他們相信毛細作用只是可以用分子和原子相互作用來解釋的眾多現象之一。
股市預測
華爾街的貿易公司僱傭了大量數學家，利用最高端的工具來分析每日股票價格波動。倘若這些數學專家能夠稍微準確預測到價格走向，他們的僱主便能賺個缽滿。
然而，股市遵循著數學家稱之為隨機漫步的機制：除非有大事件發生，否則每天收盤時股價上漲和下跌的概率將相差無幾。如果確實能找出某種模式的話，那也將是極為微妙和難以發現的——這正是金融數學家薪酬高昂的原因所在。
關於這類微妙的股市分析，我們甚至可以回溯到愛因斯坦身上。
他曾試圖解釋英國植物學家羅伯特布朗在1827年首先注意到的一個奇怪事實。布朗通過顯微鏡看到一滴水中的塵埃顆粒會雜亂抖動，這便是布朗運動。這些塵埃顆粒當然不可能是活物，那是什麼讓它們一直運動呢？
關於這一點的完整解釋，直到1905年才由愛因斯坦的論文完成。愛因斯坦當時仍在琢磨原子和分子的事情，他意識到這些顯微鏡下的塵埃顆粒其實是被看不見的水分子所推動。他推斷道，這種影響平均而言會讓顆粒在每個方向上受到的推動力相等。但在任何特定例子下，總會有某一側的水分子推力強於另一側，導致顆粒被迅速推向隨機的某個方向。
愛因斯坦將他的這一見解通過數學方程的形式來闡明布朗運動。他的這篇論文作為首個確鑿無疑證明原子和分子存在的證據而廣為人知——並且時至今日仍是某些股市預測的基礎。
太陽能
1958年3月，美國海軍將葡萄柚大小的衛星「先鋒1號」發送至地球軌道。人們對其抱以關注，部分是由於它首次採用了太陽能電池這個在當時看來頗具未來感的技術——閃亮的半導體板可以將太陽能轉化為電能。
如今，太陽能電池在為環繞地球飛行的幾乎所有人造衛星提供能量，此外還包括眾多被發送至木星等遙遠行星的探測器。在地面，太陽能電池板遍鋪在郊區房頂，快速下降的價格使其競爭力幾乎媲美於電能。
愛因斯坦當然不是太陽能電池的發明人，該技術的最原始版本可以追溯到1839年。不過他在1905年概述了太陽能電池的基本工作原理。他在論文開頭用了一個簡單的類比：如果物質是由粒子組成的——也就是說宇宙中所有物質都是由原子和分子所組成，那麼顯然光也應該是由粒子所組成。
愛因斯坦聲稱，物理學家當時已經發現，固體只有在發生能級離散波動時才會吸收或是反射光。他表示，要理解這種詭異事實最簡單的辦法，就是假設光本身是一系列離散的能量包——他提出的光粒子後來被命名為光子。
據愛因斯坦稱，光能與頻率成正比，並提出了一個簡單的試驗辦法：將一束光照射到金屬表面。如果光的頻率足夠高，就會將金屬表面的電子擊飛出來，實驗者便能檢測到它們。從本質上來說，太陽能電池的工作原理也正是如此：太陽光會提高電池板上的電子能級，從而產生電流。
在愛因斯坦之前，從未有人能完全解釋這種現象。他在這方面的建樹是如此重要，以至於當他在1921年獲得諾貝爾獎時，竟然是由於光電效應而不是眾所周知的相對論。
雷射指示棒
如果你有參加過展會或是與貓咪玩耍過，就可能見識過雷射指示棒。自從物理學家於1960年代展示實驗室原型版的雷射以來，這些雷射設備已經佔據了你能想像到的每個角落，包括條形碼讀取器和脫毛系統。
所有這一切都源於愛因斯坦在1917年的一個想法，他當時試圖更進一步了解光與物質之間的相互作用方式。
他開始想像一堆「沐浴」在光照下的原子。根據他之前的研究，愛因斯坦知道位於低能級的原子會吸收光子並躍遷到較高的能級。類似的，較高能級的原子會自發放射光子並跌落回較低能級。在時間充足的情況下，一切都會傾向於平衡狀態。
這種假設使愛因斯坦得出了一個方程，並用於計算出這種系統的輻射會是怎樣一種狀況。不幸的是，他的計算與物理學家在實驗室中看到的不符。肯定是遺漏了什麼東西。
於是，愛因斯坦做出了更大膽的猜想：或許光子有「步調一致」的特性，這樣的話受到一束光照射的高能級原子就會有高概率發射出同樣傳播方向的光子。他將這種過程稱之為受激發射，當他將其代入自己的方程後，計算結果與實驗觀察結果完美匹配。
雷射只是上述現象眾多應用工具裡的一種。它通過光能或電能激發原子，然後使受激發射出的光子如同軍隊般精準指向同一個方向。「雷射」（laser）這個詞其實是對愛因斯坦的致敬，因為這個詞是英文「受激發射的光放大效應」（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的簡稱。
（譯者：紅心之王）