如果沒有愛因斯坦,科學將會走向何處

2021-01-13 萬象經驗

阿爾伯特·愛因斯坦常被認為是20世紀最有影響力的科學家之一。他的工作幫助天文學家研究從引力波到水星軌道的一切。

這位科學家的方程式E=mc^2即使在那些不了解其基本物理原理的人中也很有名。愛因斯坦還因他的廣義相對論和光電效應而聞名,而光電效應為他贏得了1921年的諾貝爾物理學獎。

愛因斯坦也曾試圖將宇宙的所有力統一為一個理論,這個理論被稱為萬物的理論,但這是徒勞的,他在死的時候還在研究這個理論。

01早年生活

愛因斯坦於1879年3月14日出生於德國烏爾姆,如今這個小鎮的人口剛剛超過12萬。他出生後不久,全家搬到了慕尼黑,後來又搬到了義大利,因為他的父親在經營自己的生意時遇到了麻煩。愛因斯坦的父親赫爾曼經營著一家電化學工廠,他的母親波琳照顧著阿爾伯特和他的妹妹瑪麗亞。

研究愛因斯坦的學者說,愛因斯坦在他的回憶錄中寫道,有兩個「奇蹟」深深地影響了他的早年生活。愛因斯坦在5歲時第一次遇到了他的奇蹟:指南針。他對無形的力可以使針偏轉感到困惑。第二個奇蹟出現在他12歲時,他發現了一本他崇拜的幾何學書,並稱之為「神聖的幾何學書」。

與人們普遍認為的相反,年輕的阿爾伯特是個好學生。他在物理和數學方面都很優秀,但在其他科目上表現得更為「溫和」。然而,愛因斯坦對他的一些老師的專制態度表示反叛,並於16歲輟學。後來他參加了蘇黎世瑞士聯邦理工學院的入學考試,雖然物理和數學成績優異,但其他領域的成績都不及格,他沒有通過考試。這位有抱負的物理學家為了彌補知識上的差距,選修了額外的課程,並於1896年被瑞士理工學院錄取,1901年獲得物理和數學教學文憑。

然而,愛因斯坦找不到教書的職位,根據他的諾貝爾獎傳記,他於1901年開始在伯爾尼專利局工作。正是在那裡,在分析專利申請之間,他發展了狹義相對論和其他物理學領域的工作。

02職業生涯

愛因斯坦的職業生涯使他遊歷了多個國家。1905年,他在蘇黎世大學獲得博士學位,隨後依次在蘇黎世(1909年)、布拉格(1911年)和蘇黎世(1912年)擔任教授。接著,他又搬到柏林,成為凱撒威廉物理研究所所長和柏林大學教授(1914年)。

1919年,當英國皇家天文學會秘書亞瑟·愛丁頓率領一支探險隊前往非洲,測量日全食期間恆星的位置時,愛因斯坦的工作得到了重大驗證。研究小組發現,由於太陽周圍光線的彎曲,恆星的位置發生了變化。

愛因斯坦一直留在德國,直到1933年獨裁者希特勒上臺。這位物理學家隨後放棄了德國國籍,移居美國,成為普林斯頓的理論物理學教授。1940年成為美國公民,1945年退休。

愛因斯坦晚年一直活躍在物理學界。1939年,他給美國總統富蘭克林·羅斯福寫了一封著名的信,警告說鈾可以用來製造原子彈。

在愛因斯坦晚年,他與物理學家尼爾斯·玻爾就量子理論的有效性進行了一系列的辯論。波爾的理論佔了上風,愛因斯坦後來把量子理論納入自己的計算。

03愛因斯坦的大腦

愛因斯坦於1955年4月18日死於動脈瘤。據美國自然歷史博物館(AMNH)稱,他的心臟附近有一根血管破裂。當被問及是否想做手術時,愛因斯坦拒絕了。

愛因斯坦的遺體大部分被火化了,他的骨灰被撒在一個秘密地點。然而,普林斯頓醫院的醫生託馬斯·哈維是在未經允許的情況下進行了屍檢,並摘除了愛因斯坦的大腦和眼球。哈維將數百個薄薄的腦組織切片放在顯微鏡載玻片上,從多個角度拍攝了14張大腦照片。哈維最終將大腦捐獻給了普林斯頓醫院,大腦的旅程就是在這裡開始的。哈維於2007年去世。愛因斯坦的大腦碎片現在在費城的馬特博物館。

04對大腦的研究成果

哈維1985年的研究報告稱,愛因斯坦的大腦中每個神經元的膠質細胞的數量比其他大腦細胞要多。他們得出的結論是,這可能表明神經元有更高的代謝需求,換句話說,愛因斯坦的腦細胞需要使用更多的能量,這可能是他擁有如此先進的思維能力和概念技能的原因。

然而,其他研究人員指出了這項研究中的一些問題。首先,研究中使用的其他大腦都比愛因斯坦的大腦年輕。其次,「實驗組」只有一個主題——愛因斯坦。還需要進一步的研究,看看這些解剖差異是否在其他人身上發現。第三,只研究了愛因斯坦大腦的一小部分。

另一項發表在1996年《神經科學快報》上的研究發現,愛因斯坦的大腦重量只有1230克,低於成年男性的平均大腦重量(約1400克)。此外,這位科學家的大腦皮層比五個對照組的大腦薄,但神經元的密度更高。

2012年發表在《大腦》雜誌上的一項研究表明,愛因斯坦的大腦在灰質中有額外的摺疊,尤其是額葉,這些與抽象思維和計劃聯繫在一起的區域,有著異常精細的摺疊。

05愛因斯坦的物理遺產

狹義相對論:愛因斯坦證明了物理定律對所有的觀察者來說都是一樣的,只要它們不處於加速狀態。然而,真空中的光速總是一樣的,不管觀察者以什麼速度行進。這項工作使他認識到,空間和時間是聯繫在一起的,我們現在稱之為時空。

廣義相對論:這是引力定律的重新表述。在17世紀,牛頓制定了三個運動定律,其中概述了引力如何在兩個物體之間工作。它們之間的作用力取決於每個物體的質量,以及物體之間的距離。愛因斯坦認為,當思考時空時,一個巨大的物體會導致時空扭曲(就像把一個重球放在蹦床上一樣)。當其他物體落入時空扭曲所產生的「井」中時,重力就會產生,就像一個大理巖朝著大球滾動一樣。

光電效應:愛因斯坦在1905年的工作提出,光應該被看作是一個粒子流(光子),而不僅僅是一個單一的波,就像當時普遍認為的那樣。他的工作有助於破譯科學家以前無法解釋的奇怪結果。

統一場理論:愛因斯坦晚年的大部分時間都在試圖把電磁場和引力場結合起來。他沒有成功,現在其他物理學家仍在研究這個問題。

06愛因斯坦的天文學遺產

引力波:2015年,雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)探測到了時空波紋,也就是眾所周知的引力波,它發生在距離地球約14億光年的黑洞的碰撞。而一個世紀之前,愛因斯坦就預言了引力波的存在。

水星的軌道:水星的軌道靠近一個非常大的物體——太陽。直到廣義相對論證明時空曲率正在影響水星的運動並改變其軌道,才理解了水星軌道的進動。

引力透鏡效應:這是一種大質量物體(如星系團或黑洞)在其周圍彎曲光線的現象。天文學家通過望遠鏡觀察這一區域,然後可以看到大質量物體正後方的物體,因為光線被彎曲。其中一個著名的例子是飛馬星座的類星體愛因斯坦十字星:一個大約4億光年遠的星系彎曲了類星體的光線,使得它在星系周圍出現了四次。

黑洞:2019年4月,視界望遠鏡首次展示了黑洞的圖像。這些照片再次證實了廣義相對論的幾個方面,不僅包括黑洞的存在,還包括它們有一個圓形的視界——在這個視界上,任何東西都無法逃脫,甚至光也無法逃脫。

相關焦點

  • 印度超級天才拉馬努金,如果沒有早逝,會是超越愛因斯坦的神人?
    ,因為隨著現代科學的發展,它們遲早將會被應用到各種物理前沿理論中去,比如歐拉β函數以及泊松括號和哈密頓函數就在量子力學中解決了大問題! 這一年愛因斯坦26歲! 如果到此為止愛因斯坦再無建樹其實也已經足夠了,但愛因斯坦顯然不滿足於此,因為狹義相對論是在理想的狀態下推導的結果,而整個宇宙顯然不是這種特例!在狹義相對論推出後十年的時間裡,愛因斯坦將這種特例推廣到了任何條件下都適用的廣義相對論!
  • 如果沒有愛因斯坦,物理課本少三分之二,或許大學物理就沒有了!
    最後一個人運氣不太好,迷路了,到地球之後性子太急附到了一個弱智兒童的身上,就是愛因斯坦。他牛到什麼程度?呵呵。。。超越我們文明的,神的程度諾獎沒有敢頒給愛因斯坦的主要成就(相對論,質能方程等等),只敢挑了一個最小的成就(光量子)頒了。為什麼諾獎只敢給最小成就發,因為其他的都理解不了,不敢提。
  • 為什麼愛因斯坦說中國沒有科學?
    中華文明在愛因斯坦看來卻沒有科學,這是為什麼?而在我看來,中國的賢哲並沒有走上這兩步,那是用不著驚奇的。信件中愛因斯坦也道出了其中的原因,說得相對簡單與抽象,下面我用大白話說一下他的觀點。古代四大發明並非基於科學四大發明哪一項是科學?比如:道士煉丹時,因為一大堆礦物質味道不佳,於是加入了蜂蜜,結果炸爐了,於是就有了火藥。指南針為什麼會指向一個方向?古代的文獻並沒有描繪出地球的磁場及指南針的底層原理。
  • 如果沒有愛因斯坦,《相對論》會被推遲多久才提出?
    等效原理的電梯思想實驗是愛因斯坦獨創的。這個思想實驗是愛因斯坦在1911年提出的,並且用了4年時間將時空彎曲量化了,並推導出著名的引力場方程式。由此標誌著廣義相對論的誕生。我之所以說,如果沒有愛因斯坦廣義相對論可能會延遲數十年,是因為廣義相對論在當時並沒有實驗基礎,人們也並不迫切需要將力學納入到相對論中。
  • 愛因斯坦所支持的時空穿越真實存在嗎?如果有,為何我們不曾遇到
    人類起源於何處呢?外星文明到底在哪裡呢?真的有時空穿越者嗎等等,都在困擾我們的同時也激起我們的興趣探索。伴隨著科技的發展,我們對世界的探索也越來越多,人們對於時空穿越也越來越感興趣,如果真的有這個技術,誰又不想去嘗試一下呢,可是時空穿越真的存在嗎?為什麼我們至今沒有「遇見」呢?
  • 愛因斯坦憑什麼說中國沒有科學?
    眾所周知,在20世紀愛因斯坦被評為最偉大的理論學家沒有之一,縱觀整個物理學史,也只有牛頓、麥克斯韋可以與他相比較,但也是同等的比較。」的來信,想諮詢一下愛因斯坦的意見,畢竟愛因斯坦在當時的言論是非常具有意義性的,愛因斯坦的確是回復了這封信,並且還把它公開了。
  • 如果宇宙起源於奇點爆炸,那麼最初的奇點起源於何處?
    如果宇宙起源於奇點爆炸,那麼最初奇點起源何處?這個問題太深奧了。人類目前在宇宙中可觀測的範圍大約在460億光年左右,這也是哈勃體積的定義。同時哈勃體積也被定義為現階段人類所認為的宇宙大小,但現代許多關於宇宙學的理論都認為宇宙並沒有所謂真正的大小,它甚至是無窮無盡的。
  • 如果愛因斯坦是正確的,並且E =mc,那麼質量從何處獲取能量?
    暢遊科學海洋,共尋宇宙之妙,大家好,我是南城~今天我們來聊一聊一個經典的物理學公式——E =mc。在我們用來描述宇宙的所有方程式中,也許最著名的方程式E = mc也是最深刻的。它是愛因斯坦於100多年前首次發現的,它教會了我們許多重要的事情。我們可以將質量轉化為純能量,例如通過核裂變,核聚變或物質反物質湮滅來完成。
  • 如果世界大戰爆發,全世界哪裡最安全,愛因斯坦曾做過預言
    很多人表示對於這種動蕩非常不安,害怕矛盾激化,最終爆發戰爭,如果爆發世界大戰,全世界範圍內,哪個地區是安全的?對於這個問題,物理學家愛因斯坦曾作出預測,這究竟是怎麼一回事?讓我們一起來了解一下。作為世界霸主的美國,不僅沒有作為超級大國的覺悟,反而到處惹是生非,無疑加劇了戰爭爆發的可能性。事實上,如果只是小國家,並不影響大局,主要是像美國這樣的大國,一旦發生戰爭牽扯的國家將會很多。有軍事專家分析,如果美國發動戰爭,整個世界都有可能陷入戰爭的泥潭中。而最有可能讓美國動武的國家,便是與之對弈多年的俄羅斯。
  • 如果將愛因斯坦從塵世的紛擾中剝離,將會留下怎樣的思想和觀念?
    這本書的編輯得到了愛因斯坦教授本人的協助,然後在第二年,也就是1955年的4月18日,這位為人類留下了寶貴的科學文化遺產的物理學家永遠地離開了我們。從早年到幾個星期前的演講,從學術文章、思想見解到日常信件、聲明、悼詞,有不帶任何情緒的,也有一些帶著快樂、自豪或是憤怒、委屈的,仿佛是在回顧、整理自己的一生…… 這裡很純粹,因為每一篇文章都已經從塵世的紛擾中剝離了出來,沒有前因後果,沒有社會時代的背景,沒有做出艱難選擇的過程,只留下了這些屬於他的文字,記錄了他最終呈現給我們的那一面。
  • 為什麼愛因斯坦說中國沒有科學?是在貶低中國嗎?
    愛因斯坦的一生為科學界做出無數的貢獻,所以受到世人的尊重。但愛因斯坦曾言:中國先哲們沒有產生科學是必然的,不必感到任何的驚訝!愛因斯坦為什麼這樣評價中國呢?是在貶低中國嗎?而在他看來,中國的賢哲並沒有走上這兩步,那是用不著驚奇的。
  • 愛因斯坦的科學理論,已被證實是真實的
    如果現今人類能夠做到相對論中所描述的科學理論,那人類將會進入一個嶄新的時代——太陽系霸主時代。可如果說能量轉為質量的實例,或許沒幾個人見過。所以我們今日就來講一個能量變為質量的實例。他們發現,兩個高能的質子在互相碰擊後會出現一種情況,即質子並沒有被碰擊改變,相反還出現了新的粒子「J/ψ介子」(下面簡稱為j介子)。
  • 愛因斯坦的科學理論,已被證實是真實的
    雖說人類的科學技術已經發展到一定的程度,但先前一些科學家所說的科學理論至今還沒能進行實驗來證明其理論的準確性。比如說光速恆定理論,即人類製造的機器可能永遠都無法都達到光的速度。此外,還有超弦理論、平行宇宙等等,這些都是目前非常超前的猜想或科學思想。
  • 第四次世界大戰將會用什麼武器?科學家愛因斯坦預言:木棒和石塊
    雖然現在世界上出現了很多反戰的組織,大家都在呼籲人類一定要熱愛和平,但也有很多專家認為,隨著人類社會的不斷發展,第3次世界大戰是不可避免的,甚至還會出現第4次世界大戰,那麼如果爆發第4次世界大戰,人們將會使用什麼武器進行戰鬥呢?
  • 科學解釋鬼魂:愛因斯坦認為是腦電波,如果被證實,我們會害怕嗎
    然而到了今天,我們已經開始對鬼魂的研究,用科學的目光來審視它。愛因斯坦也研究過鬼魂偉大的物理學家愛因斯坦對於鬼魂也很感興趣,總有人說科學的盡頭是神學,愛因斯坦和牛頓在晚年時都研究過它,不過愛因斯坦研究的並不深入。
  • 我國有沒有超過愛因斯坦,或者和愛因斯坦差不多的科學家?
    先說答案:別說是中國,就是放眼全球,也沒有任何一個科學家可以接近或者齊平愛因斯坦,更不用說是「超越」愛因斯坦了。當然,民科們例外。民科屬於「超科學」團體,他們每一個的實力都遠遠超越了愛因斯坦。假設沒有愛因斯坦,狹義相對論也會在20世紀出現,但是廣義相對論的出現,很可能要拖後5個世紀以上。愛因斯坦以他一個人的力量,就獨立完成了對相對論大廈的構建。而相對論系統地發表之後,立即顛覆了人類有史以來的絕對時空觀念,讓我們認識到宇宙時空的相對性。廣義相對論認為,時間和空間不僅會因大質量物體的存在而彎曲,大質量物體的旋轉還會拖動周圍時空結構發生扭曲。
  • 我國有沒有超過愛因斯坦,或者和愛因斯坦差不多的科學家?
    先說答案:別說是中國,就是放眼全球,也沒有任何一個科學家可以接近或者齊平愛因斯坦,更不用說是「超越」愛因斯坦了。當然,民科們例外。民科屬於「超科學」團體,他們每一個的實力都遠遠超越了愛因斯坦。假設沒有愛因斯坦,狹義相對論也會在20世紀出現,但是廣義相對論的出現,很可能要拖後5個世紀以上。愛因斯坦以他一個人的力量,就獨立完成了對相對論大廈的構建。而相對論系統地發表之後,立即顛覆了人類有史以來的絕對時空觀念,讓我們認識到宇宙時空的相對性。
  • 全世界公認的五大天才,第一不是霍金或愛因斯坦
    他是世界最著名的天才這是無疑的,但在他後半生因為很多事情無法解釋,諸如「致使天體做圓周運動的最初之力來源何處」,他將此歸結為「上帝推力」從而從科學走向了神學。第三名 尼爾斯·波爾近代丹麥物理學家、化學家;這是愛因斯坦時代的又一科學天才,是當時唯一能夠與愛因斯坦抗衡的頂尖科學家。
  • 屠呦呦沒有評上院士,如果愛因斯坦現在來中國能評上院士?
    如果愛因斯坦現在來中國參加評選院士,如果只評一位院士,那這一位必然就是他,這是毫無疑問的。更何況中國每年評選的院士名額將近60名之多,截止到現在,已經有兩千多人獲得院士稱號。這兩千多人都能評上,愛因斯坦會評不上?難道這兩千人都比愛因斯坦強?
  • 愛因斯坦的神秘手稿中沒有任何公式,為何被科學「當作寶貝」?
    歡迎大家來到百家號科幻宇宙,今天小編和大家分享的是愛因斯坦的神秘手稿中沒有任何公式,為何被科學「當作寶貝」。眾所周知,愛因斯坦是作為非常著名的科學家,為了人類發明的,進一步作出了巨大的貢獻,是繼牛頓萬有引力定律之後,對物理學具有裡程碑意義的學說。