歷史上的今天》4月18日── 天才的同義詞 現代物理學之父愛因斯坦逝世

2018-04-18 07:00

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「現代物理學之父」愛因斯坦的學說「相對論」揭示了時空、物質、運動三者之間的關聯,被視為人類智慧巔峰的代表作。這位被譽為20世紀最偉大科學家的猶太裔理論物理學者,生前共發表300多篇科學論文、150篇非科學著作,偉大的科學成就和原創性也使他與天才劃上等號。愛因斯坦的理論打破自牛頓以來人類對「絕對時間」與「絕對空間」的想像,顛覆當時所謂的「常識」,將全體人類世界的思考帶入新境界。

小時候學習速度緩慢被指南針吸引  從此對物理學產生興趣

1882年,3歲的愛因斯坦。(wikipedia/public domain)
1882年,3歲的愛因斯坦。(wikipedia/public domain)

愛因斯坦(Albert Einstein)在1879年3月14日出生於德國,他的父親赫爾曼·愛因斯坦(Hermann Einstein)是一名商人,母親寶琳·柯克(Pauline Koch)則擅長演奏鋼琴。1880年,他們舉家遷往慕尼黑,愛因斯坦的父親與叔叔在那經營一間電器公司,專門設計與製造電器。

1893年,14歲愛因斯坦。(wikipedia/public domain)
1893年,14歲愛因斯坦。(wikipedia/public domain)

小時候,由於愛因斯坦學習說話的速度緩慢,父母擔心他發展遲緩,曾經找過醫生看診。他2歲後才學會使用字詞。據說,愛因斯坦的父親在他小時候送給他一隻指南針,磁針受到地球磁場作用的方式讓愛因斯坦深深著迷,也成為他往後對物理學產生濃厚興趣的原因之一。

17歲的愛因斯坦在蘇黎世的理工學院主修物理,不過畢業時成績平平,沒能留校擔任助教,接下來兩年時間都沒能找到教職,只好到伯恩的專利局當職員,利用業餘時間研究理論物理。愛因斯坦在專利局的工作很多都與電信號傳遞、機電時間的同步化這類技術問題有關,這兩類技術問題影響了愛因斯坦未來的理論發展。

1905年,愛因斯坦的奇蹟年發表「狹義相對論」

1900年,愛因斯坦一邊繼續專利局的工作,並到蘇黎世大學攻讀博士,並在1905年發表他的博士論文《分子大小的新測定法》獲得博士學位。當時年僅26歲的他發表了關於「光電效應」、「布朗運動」、「狹義相對論」、「質量和能量關係」四篇論文,在物理學的四個不同領域中取得了歷史性成就,因此1905年又被稱為「愛因斯坦奇蹟年」

1904年,25的愛因斯坦。(wikipedia/public domain)
1904年,25的愛因斯坦。(wikipedia/public domain)

光電效應:

在愛因斯坦發表論文解釋光電效應前五年,蒲朗克(Planck)就已發表「黑體輻射定律」,證明組成黑體表面的原子只能吸收或放射已被「量子化」的輻射,因此,每個量子的能量是輻射頻率乘以一個新常數的整數倍。

1921年,42歲愛因斯坦獲諾貝爾講時的照片。(wikipedia/public domain)
1921年,42歲愛因斯坦獲諾貝爾獎時的照片。(wikipedia/public domain)

蒲朗克認為,他的量子理論只是為了讓理論符合實驗的數學「技巧」,但愛因斯坦將其延伸到光上面。根據愛因斯坦的理論,光是一束粒子,加上蒲朗克的公式,它的能量和頻率有關。當一束光粒子照射在金屬上時,光子和原子會相互碰撞,當光子的頻率足以撞出電子時,那麼這個撞擊就會產生光電效應。光粒子所帶的能量和光波頻率成比例;光波的頻率則取決於粒子的能量。愛因斯坦獲得1921年的諾貝爾物理獎,就是靠「光電效應」的研究、而不是名滿天下的相對論。

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