除了相對論,愛因斯坦的成就遠比你想像的多得多

2020-11-22 徐曉亞然

愛因斯坦最著名的要數相對論了,相對論包括狹義相對論和廣義相對論,愛因斯坦曾經說過,如果他不提出狹義相對論,5年後也會有人提出狹義相對論,但是如果他不提出廣義相對論,50年後也不一定有人能夠提出廣義相對論。這足以證明相對論是前無古人後無來者 的理論。

愛因斯坦

無論是廣義相對論和狹義相對論都附帶地推出很多副產品。比如,狹義相對論引出的副產品質能方程,這個人類最著名的物理等式直接推動了原子彈和核工業,人們萬萬沒想到原子內部會蘊含如此大的能量。廣義相對論的副產品就更多了,比如成功預言了黑洞的存在,提出了宇宙常數,還有預言了引力波。這些理論都已經在近些年被證實是完全正確的。

引力波

但是愛因斯坦除了相對論,還有許多重要的成就,因為愛因斯坦的研究領域十分廣泛。其中他最終獲得諾貝爾獎的理論就是光電效應。在1905年,這一年也被稱之為愛因斯坦奇蹟年,因為這一年愛因斯坦連續發表了5篇論文,除了《論動體的電動力學》也就是大名鼎鼎的狹義相對論和推導出依據狹義相對論的質能方程之外,還有:

《關於光的產生與轉化的一個啟發性特徵》,這篇論文所描述的正是獲得1921年獲得諾貝獎的光電效應,提出了自激輻射和受激輻射理論,為雷射的出現奠定了理論基礎。

光電效應

《分子大小的新測定》,這篇論文的成果以後廣泛應用於半導體領域,是愛因斯坦的博士論文,影響範圍十分廣泛。

《關於熱的分子運動輪所要求的靜止液體中懸浮小顆粒的運動》,這就是著名的布朗運動,這篇論文也證實了原子的存在。

1906年,愛因斯坦發表了論文《普朗克輻射理論和比熱理論》,愛因斯坦藉助統計物理和舊量子論給出了比熱容的一個唯象描述,這個工作已經寫入了物理教科書《熱力學·統計物理》。

1924年,愛因斯坦又發表了《單原子理想氣體的量子理論》,愛因斯坦在上篇中分別用更一般的方法重新提出了玻色已經提出的分布——即著名的玻色-愛因斯坦分布,這是統計物理近獨立粒子的三大重要分布之一,下篇中預言了一個重要的物理效應——玻色-愛因斯坦凝聚,該效應在二十世紀九十年代被發現。

1927年 索爾維會議合影

愛因斯坦在同樣是量子力學的奠基人,他的後半生一直在致力於統一宇宙中統一的場論,統一宇宙中的強力,弱力,電磁力和引力,但是直到去世也沒有成功。

愛因斯坦在光學,熱力學,電學方面均有重要的研究成果,而這裡的每一項成果都足以獲得諾貝爾獎。說愛因斯坦是人類歷史上最偉大的科學家,當之無愧!

相關焦點

  • 愛因斯坦的相對論有多牛?從五個不同視角,照亮現實生活的美
    愛因斯坦的相對論有多牛?關於相對論物理定律的創作,愛因斯坦早在1905年就已經進行了,這個理論的牛掰之處在於,它可以很好的解釋物體在空間和時間上的行為,對於小夥伴都非常感興趣的黑洞以及黑洞在重力下而產生的光彎曲,以及水星在軌道上的行為,愛因斯坦的相對論都作出了充分的詮釋。
  • 命運多舛的相對論,愛因斯坦為它費盡心血
    1905年,愛因斯坦發表了5篇具有開創性的論文,其中最重要的就是《論動體的電動力學》也就是狹義相對論。可是,當時大多數的學界精英並不拿剛出道的相對論當回事。還好,頗有名望的物理學家普朗克慧眼識珠。他認識到相對論在時空上的開創性,並大力推廣。漸漸地,狹義相對論為世人所接受。
  • 愛因斯坦除了《相對論》外,還有什麼成就?
    愛因斯坦可以稱得上是極為全面的理論物理學家,當然這裡不包括實驗物理。二十世紀初,誕生了兩大物理學理論,一個是量子力學,一個是相對論。愛因斯坦幾乎是一個人完成了整個相對論的理論。但除了相對論,他還有很多其他科學成就。
  • 除了愛因斯坦之外,還有哪位科學家有可能發現相對論?
    雖然在愛因斯坦生前,相對論並不受到科學界的認可,愛因斯坦也沒有因此獲得諾貝爾物理學獎,但是相對論對於科學界的影響和價值、意義,是沒有辦法取代的,也是其他理論沒有辦法比肩的。特別是伴隨著越來越多相對論中的理論被發現,人們對於相對論,也越發重視,甚至很多人都將相對論視為指路明燈。
  • 歷史中的那些牛人:愛因斯坦,除了相對論你還記住了我什麼
    第三期我們要講的人物,從他去世到現在只有六十幾年,但是每當我們在書中讀到他,在紀錄片中看到他,總是感覺他離我們很遙遠,因為在一定的程度上,這個「人」被我們神化了,今天就讓我們去除神化,來看看愛因斯坦,除了物理以外他到底是怎樣的一個人。
  • 相對論誕生:愛因斯坦是如何創立狹義相對論的?(下)
    因為電磁理論天生就具有洛倫茲協變性,因此它天然就具有相對論性,所以我們就不用加相對論這個前綴了(難道你還能找出非相對論的電動力學出來?)。這個在量子力學裡體現得更明顯。在學習薛丁格方程那一套的時候,老師會明確地告訴你,我們現在學的是非相對論性量子力學,也就是無法在洛倫茲變換下保持數學形式不變的量子力學。
  • 愛因斯坦:中國古人早就發現了相對論,這話有確切依據嗎?
    愛因斯坦為此打了個比方,奇趣異常:"如果說,你和你敬愛的親人圍坐在壁爐旁,相談甚歡,一個小時的時間轉瞬即逝,你卻覺得好像才只過五分鐘而已,反言之,單人孤坐地坐在熱浪襲人的壁爐旁,才只坐了五分鐘,但卻像度過了一個小時般漫長;這便所謂的相對論。
  • 愛因斯坦的「狹義相對論」
    愛因斯坦提起愛因斯坦,可謂是家喻戶曉,但是關於他提出的「狹義相對論」,又有多少人知道呢?(1)狹義相對性天才的愛因斯坦僅僅用了幾頁紙就推導出了狹義相對論的理論,其中的許多結論在之前就已經出現過,但是它們現在被統一在一起,並賦予了一個清晰的物理解釋。例如:時間膨脹效應是真實存在的,並非虛構,運動的時鐘真的會慢下來。
  • 愛因斯坦發明了什麼,愛因斯坦到底有多厲害?
    ,沒錯你猜對了,這就是E=mc²,人家一輩子這樣一個成就足矣,愛因斯坦兩天發表兩個。和狹義相對論設定的前提只有兩個,而廣義相對論設定的前提只有一個,只要接受了這個前提,無論從中推導出什麼結果,我們都得認了!
  • 相對論誕生:愛因斯坦是如何創立狹義相對論
    而且,許多人對這個實驗,對它與狹義相對論的關係都存在非常大的誤解,這裡澄清一下也好。另外,我前面說了那麼多一階光學實驗,難道你們就不想看看二階光學實驗是什麼樣的?麥可遜-莫雷實驗就是一個設計得極為漂亮的二階光學實驗。
  • 愛因斯坦的廣義相對論是什麼?
    1915年,阿爾伯特·愛因斯坦創立了廣義相對論(GRT),即這個「特殊」理論誕生十年之後,應用光速,並假設物理定律在任何給定的參照系中保持不變。但是,乍一看,GRT是不是真的很複雜?如何理解廣義相對論?愛因斯坦的廣義相對論可以用幾個字來表達:「時空告訴物質是如何運動的;物質告訴時空是如何彎曲的。」但是,物理學家約翰·惠勒的這一簡短描述隱藏了一個更為複雜、更深刻的真理。
  • 相對論誕生:愛因斯坦是如何創立狹義相對論的?(下)
    如果你覺得創立狹義相對論並沒有你想像的那麼困難也希望能儘可能多的影響下一代的中小學生,影響下一代的小愛因斯坦們。但是,可以想像,這套理論絕對會比狹義相對論複雜得多,麻煩的多。而且,如果沒有狹義相對論這種全新的綱領,廣義相對論的誕生可能就要遙遙無期了。但凡學習物理的人,無不讚嘆廣義相對論的優美。
  • 愛因斯坦相對論錯了?超弦理論又是什麼
    大家都知道愛因斯坦創立的兩大複雜的理論,狹義相對論和廣義相對論。這兩大理論構成了當代關於地球認識的基礎,有一個形象生動的比喻,就是兩兄弟對坐在火爐面前,如果此時有一個美女,那麼他們就不會覺得這個火的溫度是烤人的。
  • 相對論的世界裡並沒有愛因斯坦給出的假設性質
    但是再從頭去考慮量子糾纏,你能得到什麼呢?沒有。糾纏常數正好與e的正則對易關係相反,另一方面量子糾纏的糾纏能量係數似乎又難以確定。作為一種物理,真是讓人費解。接下來來看問題,信息有什麼特性,根據定義,信息一定是不確定的,那它是怎麼出現的呢?而要了解這個,我們得考慮狹義相對論了。愛因斯坦的信息定義有點矛盾,他是一個「愛因斯坦給出的理論性質」,至少我是這麼想的。
  • 黑洞、諾貝爾獎與相對論、愛因斯坦
    (1)狹義相對論 (Special Relativity)我們對於相對運動的概念,應該是不陌生的。我們看到高鐵從面前一閃而過,但正如「你站在橋上看風景,樓上看風景的人也在看你」,對高鐵裡的乘客而言,是你在外面一閃而過,他旁邊的人相對他並沒有動。
  • 越來越多人感覺時間變快了?愛因斯坦的相對論,總算派上用場了!
    越來越多人感覺時間變快了?愛因斯坦的相對論,總算派上用場了!時間,是人類創造出來表現物質的運動、變化的持續性和順序性的度量。從宇宙誕生開始,時間就開始了它的運轉,它有序地計算著所有事物,一分一秒,一日一年,它從未停止過腳步。
  • 牛頓提出萬有引力,愛因斯坦卻說引力不存在,相對論顛覆你的常識
    愛因斯坦卻是幸運的,他顛覆了物理學開山鼻祖牛頓提出的經典時空觀,卻幸運地趕上了天有異象,驗證了自己的理論並得到了學術界的認可。愛因斯坦的一生充滿傳奇,他的相對論更是物理學上的一朵奇葩。前物理學家,現科學作家萬維鋼所著《相對論究竟是什麼》這本書,從理論物理的發展歷史出發,為我們講述愛因斯坦和他的相對論。
  • 牛頓提出萬有引力,愛因斯坦卻說引力不存在,相對論顛覆你的常識
    愛因斯坦卻是幸運的,他顛覆了物理學開山鼻祖牛頓提出的經典時空觀,卻幸運地趕上了天有異象,驗證了自己的理論並得到了學術界的認可。愛因斯坦的一生充滿傳奇,他的相對論更是物理學上的一朵奇葩。相對論的一個重要結論是,在同一個坐標系下看是同時發生的兩件事,在另外一個坐標系看就可能不是同時的了。也就是說,你的當下只是你在自己坐標系下的一個幻覺,在別人看來你的當下與他的當下,完全沒有牽扯。更神奇的是相對論還暗藏長壽的秘訣。相對論可以讓一個運動物體的時間變慢,這個效應叫做時間膨脹。
  • 愛因斯坦相對論那麼偉大,為什麼沒有獲得諾獎?說出來你別不信
    這樣的人在歷史上並不多,比如,蘇聯有個著名的物理學家叫做朗道。這個人因為出了車禍,諾獎委員會覺得他的成就是還在太大,所以,臨時安排給他頒獎,通過外交大使在給病床上的朗道頒獎。 相對論和量子力學被認為是二十世紀物理學的兩大支柱,你可能無法想像在前幾年被發現的引力波或者說今年科學家團隊拍攝的超大質量黑洞都是相對論的預言
  • 如果沒有愛因斯坦,《相對論》會被推遲多久才提出?
    (當然,這句話被質疑是牛頓在嘲諷胡克的矮小身材,不過這就另當別論了,本文並不過多贅述了)誠然如此,牛頓創建的經典力學除了基於自身對事物的敏銳觀察能力外,還基於克卜勒的研究數據,以及繼承了伽利略的實驗邏輯思維。同樣地,愛因斯坦的成就也是建立在前人探索的基礎之上的。到目前為止,還沒有發現超越時代背景而提出跨時代的理論。