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爱因斯坦发明了什么

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-04-30

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  展开全部爱因斯坦他发现颠覆物理学界的微观规律.由此,人们开始了现代化的发明创造.

  1905年,不仅对于当时年仅26岁的爱因斯坦个人来说,而且对于整个物理学史来说,都是一个奇迹年。这一年,爱因斯坦提出了三项都具有划时代意义的理论——光量子假说(他因此而获得1921年诺贝尔奖)、狭义相对论、布朗运动的统计性解释(由此引出的验证性实验的结果使得当时并不相信原子是真实的几位大科学家都转而相信了)。

  此后11年,爱因斯坦主要是在向他的更高目标——广义相对论发起进攻,终于在他37岁时给出了广义相对论的基本框架。此后多年他都在完善它的这个理论,作具体的计算(广义相对论的非线性的偏微分方程组极其难解,直至今日,仍有不少物理学家乃至数学家在研究它的求解问题),将它应用于整个宇宙。现代意义上的宇宙学是爱因斯坦开创的。

  毫不夸张地说,根据爱因斯坦创立的科学理论而衍生出的发明创造,几乎涵盖了现代文明的每一个角落。电脑游戏、公共汽车、数码照相机……我们衣食住行的每个细节都闪现着爱因斯坦的影子。

  这里用一个假设的“你”做比喻。早晨当你从下榻的宾馆起来,走出房间准备晨练时,请注意你头上的烟雾探测器。它利用放射性物质镅-241释放出能量,产生一小束带电粒子。一旦发生意外,从火焰里冒出来的烟雾与粒子束发生反应,触动警报器自动拉响。

  由于镅的原子核不稳定,一旦裂开,质量似乎就消失了一些,因为碎片的质量比原来的原子核小。

  展开全部爱因斯坦他发现颠覆物理学界的微观规律.由此,人们开始了现代化的发明创造.

  1905年,不仅对于当时年仅26岁的爱因斯坦个人来说,而且对于整个物理学史来说,都是一个奇迹年。这一年,爱因斯坦提出了三项都具有划时代意义的理论——光量子假说(他因此而获得1921年诺贝尔奖)、狭义相对论、布朗运动的统计性解释(由此引出的验证性实验的结果使得当时并不相信原子是真实的几位大科学家都转而相信了)。

  此后11年,爱因斯坦主要是在向他的更高目标——广义相对论发起进攻,终于在他37岁时给出了广义相对论的基本框架。此后多年他都在完善它的这个理论,作具体的计算(广义相对论的非线性的偏微分方程组极其难解,直至今日,仍有不少物理学家乃至数学家在研究它的求解问题),将它应用于整个宇宙。现代意义上的宇宙学是爱因斯坦开创的。

  毫不夸张地说,根据爱因斯坦创立的科学理论而衍生出的发明创造,几乎涵盖了现代文明的每一个角落。电脑游戏、公共汽车、数码照相机……我们衣食住行的每个细节都闪现着爱因斯坦的影子。

  这里用一个假设的“你”做比喻。早晨当你从下榻的宾馆起来,走出房间准备晨练时,请注意你头上的烟雾探测器。它利用放射性物质镅-241释放出能量,产生一小束带电粒子。一旦发生意外,从火焰里冒出来的烟雾与粒子束发生反应,触动警报器自动拉响。

  由于镅的原子核不稳定,一旦裂开,质量似乎就消失了一些,因为碎片的质量比原来的原子核小。

  无可非议,爱因斯坦成绩卓著。他揭开了宇宙中最难解的秘密,然后很配合地扮演着伟人的角色。每个人都知道爱因斯坦会拉小提琴,拍照时会吐舌头,还为XXX而悔恨不已。那么起步时期的爱因斯坦,那个在一年内提出了4项革命性理论的默默无闻的年轻人,又是怎样的呢?

  那一年是1905年。爱因斯坦在3月发表的一份论文颠覆了光只以波的形式存在这一理论,论证了它一定也以微小粒子束————量子————的形式传播。这种看法成为后来的量子力学的奠基石,并为爱因斯坦赢得了诺贝尔奖。5月,他的另一篇论文通过说明水分子的随机运动而证实了原子的存在。6月,爱因斯坦推翻了绝对时间概念,利用他的相对论证实,高速宇宙飞船里的时间流逝得比较慢。至此,如果换作其他人,可能会开始心满意足地休闲消夏了。但在自己的相对论基础之上,爱因斯坦论证了质量是凝固的能量。他推导的简单等式E=MC2为XXX的问世奠定了理论基础。

  100年后的今天,我们向这些1905年的著作致敬,并且不禁要设想一番:如果爱因斯坦只是一个小提琴家,世界将发生什么变化?

  1905年初的瑞士伯尔尼,25岁的阿尔伯特·爱因斯坦结束了在专利办公室的工作,走在回家的路上。他厌倦了工作,也因为想得太多而筋疲力尽,于是自言自语道,我放弃了。让那些把我排斥在外的物理学家们自己去解开宇宙的奥秘吧。我要当一名小职员、一位父亲、一个平凡人、一名小提琴家。

  100 年后,在伊利诺伊的皮奥里亚,爱因斯坦的后代布拉德———一位不得志的音乐家————起晚了。正值黎明前的黑暗,他只能眯着眼看闹钟上的时间,因为如今闹钟上很常见的发光二极管(LED)在那个世界是不存在的①。他不能上网查电子邮件或天气预报,因为因特网还处在萌芽阶段②。发现冰箱空空如也之后,他决定开车去姐姐家吃午饭。布拉德抄了一条近路,却迷失了方向。他的车没装全球定位系统,不过即使买得起,也买不到。在这个爱因斯坦致力于音乐的世界,全球定位系统根本不存在③。

  最后他终于到了姐姐家。当他与6岁大的外甥一起在草地上玩耍时,这个好奇的小家伙突然问:“太阳是由什么组成的?”布拉德不太确定,但他的万事通姐姐回答说:“铁,亲爱的。”而且大家都认为,她是对的。没有E=MC2作为指导,英国的天文学家塞西莉亚·佩恩就不会在1925 年受到启发,重新考察太阳由铁而不是氢构成的说法。

  吃完饭,布拉德回家了。他到走廊去抽了根烟———几年前他就不在屋里抽烟了④。他浏览了一下自己的录像带,选了一盘《星球大战》播放。看到卢克在与敌人打斗时用光了子弹那一幕⑤之后,他按了停止键。百无聊赖的他只好蹲在电视机前按动选台键,看有什么节目可看⑥。

  电视没什么好看的,布拉德拿起一期新的《大众科学》浏览。这份杂志在1930年第5期第一次报道了火星上可能存在类似海狸的生物⑦。现在又就这一推测刊登了文章。现实中我们对火星表面的认识来自无人探测器的观测,这些探测器是靠太阳能电池来驱动的⑧。若没有太阳能电池,我们对火星的认识会非常贫乏,致使科学家很难驳倒海狸理论。然而,最令布拉德感兴趣的一篇文章探讨的是一种名为“原子”的微粒存在的可能性……

  好了,已经说得够多了。尽管你吃惊地认识到原来爱因斯坦的影响遍及方方面面,但除非你对人类非常没有信心,否则也很难相信没有他在1905年的重大贡献,再也不会有别的人提出这些理论。科学史学家认为,如果没有爱因斯坦,其他思想家也会为数字闹钟、因特网、全球定位和DVD的出现奠定理论基础。还是会有人发现太阳主要由氢构成。我们的杂志还是会报道火星探测器,而不是在火星漫游的活泼海狸。

  且慢,先别撕下你的爱因斯坦海报。有一个重大理论会因爱因斯坦改行拉小提琴而改变命运:1916年发表的广义相对论。我们稍后会详述。让我们先回到1905年的突破

  爱因斯坦发明了烟雾探测器、平坦的公路、 电脑显示器、精准的激光、太阳能电池 、数码相机、药物、全球定位系统、控制X射线的能量。

  在某些问题上,爱因斯坦只比其他人领先寥寥数年。法国数学家亨利·普安卡雷当时已经快要提出相对论的等式了,它表明无论你在匀速运动状态还是在静止状态,自然法则都是相同的。爱因斯坦自己说,他认为科学家保罗·郎之万不久之后也会得出这种理论。所以我们的全球定位系统仍然会正常运转。

  1905年另一份关于原子运动(布朗运动)的论文也一定会有人提出,不过爱因斯坦是事实上的第一人。华盛顿大学物理学家约翰·里格登认为,爱因斯坦关于光的性质(光不仅有波的性质,还有粒子性质)的理论早晚也会出现,但可能要推迟到1923年,在阿瑟·康普顿的X射线试验提供了无可否认的证据之后。至于世界上最著名的等式E=MC2又会怎样呢?爱因斯坦一定享有专利权吗?哈佛大学科学史学家彼得·盖里森说,其实这也不一定。普安卡雷当时也在朝着E=MC2 迈进。

  但是不要急着否定爱因斯坦的贡献。广义相对论描述了引力如何扭曲空间的形状。它提出了一个正在扩张或收缩的动态宇宙,而不是之前人们认同的静态宇宙。大爆炸理论、黑洞、重力波……如此种种,都源于广义相对论。盖里森的同事杰拉尔德·霍尔顿说,这是“超人”的思想,其他人不太可能提出这种理论。虽然没有任何线索,也没有实验结果需要思考,但爱因斯坦希望物理学更加简单,因此他不愿意让相对论停留在1905年的水平。当时,这一理论仅适用于静止或匀速运动状态,不能解决加速状态下的情况。1907年,爱因斯坦突然认识到引力和加速是等效的———一个自由下落的人不会感到本身的重量,将不会受引力的牵引。他在这个灵感的基础上发展出一系列理论,令他能够将相对论推广到整个宇宙。接下来就不容易了。他必须学习一种全新的数学(黎曼几何)。华盛顿大学的天体物理学家克利福德·威尔说,创建相对论理论“花了爱因斯坦8年时间,令他心力交瘁”。

  当爱因斯坦真提出了广义相对论,他对科学的最大贡献已经完成了。但之后他还给世界留下了一些东西。1919年的实验结果证实了广义相对论的正确性,到20世纪2呀0呀年代,爱因斯坦已经成了超级名人:起初他很不情愿成为名人显贵,但随着时间的推移和名声的日益显赫,他接受了这种角色,并且成为和呀和呀与人权运动中的一个重要声音。他甚至接到了担任第二任以色列总统的邀请。

  历史学家一直试图寻找爱因斯坦对诗歌和文学的影响,但他们的努力全都不得要领。爱因斯坦的文章本身就是一种艺术。物理学家们在谈及他的论文时,纷纷使用了“优雅”等词来形容。里格登在谈到爱因斯坦关于狭义相对论的论文时说:“如果没有这篇论文,这个世界的损失不亚于缺少了莫扎特的《魔笛》或莫奈的油画。”

  爱因斯坦在100年前的成就仍然是人类思想的里程碑———它证明了思维的无限潜力。一个人仅仅凭借铅笔和白纸,就在6个月时间里解开了大自然最大的谜题之一———而且全部是在他的业余时间完成的。

  注:①爱因斯坦表明光是以量子形式传播的,这是发光二极管的理论基础。当半导体二极管的电子从一端移动到另一端,它们会转变为不太活跃的状态,从而以光子形式释放能量。你会得到明亮、持续的光源。

  ②1917年,爱因斯坦证实,当一个光子与一个原子接触,可能引起局部原子释放其他光子的连锁反应。这种现象为激光提供了理论基础。如果没有激光,网页数据将在电话线里爬行而不是在光纤中飞驰。

  ③爱因斯坦的狭义相对论表明,时间在人造卫星里会过得比较慢,因为它们的运动速度比地面接收器快得多。然而,爱因斯坦在1916年完成的广义相对论提出,由于高度引起的引力衰减将加快人造卫星的时间流逝速度。为了保持全球定位系统的精确,工程师们调整了卫星内部的时钟。

  ④一般的烟雾报警器含有放射性元素镅241,它依照E=MC2进行衰变。衰变产生的辐射会电离空气分子,形成对烟雾敏呀感呀的电场。在没有烟雾报警器的世界,音乐家常常因醉酒而失去知觉,乱扔烟头,令家中失火。

  ⑤甚至在电影里也没有激光这种概念,因此乔治·卢卡斯只能给《星球大战》里的角色配备枪呀械呀。

  ⑥没错,甚至连呆坐家中看电视的人也不能免受爱因斯坦的影响。遥控器的出现要以红外线发光二级管为前提。

  ⑦人们观测到火星表面好像有运河,因此开始了漫无边际的想象:水、生命……海狸。

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