愛因斯坦是人類歷史上最偉大的科學家之一,他與牛頓、霍金並稱為「科學三雄」,同牛頓和霍金一樣,愛因斯坦也是一個劃時代的科學家,因為他在他生活的那個時代做出了劃時代的貢獻,如果說牛頓為人類打開了宏觀世界大門,霍金為人類打開了宇宙之門,那愛因斯坦則為人類打開了微觀世界的大門。
被譽為人類智商最高的合影,愛因斯坦穩坐C位
愛因斯坦創立的相對率是人類研究微觀世界最重要的理論之一,愛因斯坦曾經提出過很多科學預言,包括水星近日點進動預言、引力紅移預言、光線偏折預言、時空扭曲理論預言、宇宙學常數預言、微引力透鏡預言、引力波預言、黑洞預言等預言,這些預言在剛提出來的時候不是被誤解,就是被嘲笑,結果這些預言在後面100年內全部被證實是正確的,不得不感嘆愛因斯坦厲害,愛因斯坦的厲害都是建立在他淵博的知識、科學的總結、過人的智商和嚴謹的科學態度上的,如果沒有這些品質,愛因斯坦的科學預言不可能獲得如此高的準確率。
愛因斯坦的貢獻
作為一位嚴謹的科學家,利用嚴謹的態度對待科學是科學家最基本的要求,由於要求自己很嚴謹,因此愛因斯坦幾乎很少犯錯誤,但是就是這樣一位嚴謹的科學家卻曾經在黑板上寫下「6-3=6」這道讓人費解的數學公式,這到底是怎麼回事?
愛因斯坦寫下的6-3=3
運用平常的思維去看,6-3=6肯定是錯誤的,這道數學題連小學生都會做,6-3=3才對,愛因斯坦竟然寫下6-3=6,難道是他老了變糊塗了,又或者是他故意把這道數學題寫成這樣,在這道6-3=6的數學題中隱藏著什麼秘密。基於愛因斯坦對待事物的嚴謹性,他不可能算錯6-3這道如此簡單的數學題,也不可能犯下如此低級的錯誤,這對他的聲譽打擊很大的,所以只有一種可能,那就是6-3=6這條公式中肯定隱藏著不為人知的秘密,在外界百思不得其解的情況下,愛因斯坦說出了真相,他說在一個孤立的系統內,任何物質和能量不會無緣無故的產生,也不會無緣無故的消失。在這個系統內的物質不管發生什麼反應,不管是化學反應還是物理反應,都不會影響這個獨立系統的質量,這就是質量守恆定律;同時在這個獨立系統內,能量只存在轉化過程,不存在產生和消失過程,這就是能量守恆定律,這兩種定律合起來就是質能守恆定律。
6-3=3揭示質能守恆定律
可能很多人對質量守恆定律和能量守恆定律這兩種定律很抽象,那就通過舉幾個簡單的例子來深刻了解質能守恆定律這個自然界最基本的定律吧。
首先說說質量守恆定律,這個比較容易理解,比如平時我們燒的木頭,一塊很大很重的木頭在燃燒之後,只剩下一堆很輕的木灰,那麼木頭消失的部分去哪裡了呢?
這需要看兩種情況,一種是木頭充分燃燒的情況,如果是這種情況,木頭燃燒會變成二氧化碳、氮氧化合物和水蒸氣,因為木頭所含碳是由碳、氫和氧組成的,當然木頭雖然還帶有一少部分水,這些水被燒就成了水蒸氣,這一部分消失的物質是看不見摸不著的,而無法燃燒的物質就變成了木炭,也就是我們可以看得見摸得著的黑色部分的碳。
木頭燃燒沒有讓自然界質量減少
如果木頭發生不充分燃燒這種情況,木頭就會變成二氧化碳、水蒸氣和煙霧,而煙霧是由懸浮固體顆粒、液體顆粒和氣體混合物組成,所以木頭不充分燃燒時會產生二氧化碳、水蒸氣懸浮固體顆粒、液體顆粒和氣體混合物,這些就是木頭不充分燃燒時消失的部分。
木頭燃燒的時候,從木頭的角度看質量確實消失了,但是木頭不是一個系統,而僅僅是系統內的一個個體,從自然界這個獨立系統來看,木頭燃燒後消失的部分轉化成為其他物質(如二氧化碳、水蒸氣、懸浮顆粒)返回了自然界,自然界的總量沒有任何變化,自然界就是木頭燃燒時存在的獨立系統。
池塘水蒸發也沒有改變自然總質量
又如一個水池的水,太陽曬了幾天,水池的水蒸發了一半,從自然界這個獨立系統來看,自然界的水並沒有變少,只不過是水池的液態水轉化成為氣態水返回自然界,當然自然界的氣態水也可以通過一定條件(比如下雨)返回到水池,所以自然界水的總量沒有任何變化。
然後再來說說能量守恆定律,平時我們都用到電,電可以通過電器把電能轉化成為其他形式的能,比如動能、風能、熱能……消耗的電能就是等於產生的動能+風能+熱能的總和,這就是能量守恆定律。
電能轉化為熱能,總能量沒有改變
理解了質量守恆定律和能量守恆定律,就可以很好理解愛因斯坦為什麼會寫下6-3=6,這其實是揭示了自然界這個系統中,裡面的物質不管如何變化,自然界的總質量和總能量都不會發生任何改變。