爱因斯坦26岁时,主业算专利员,还是科学家?
科学家一般是取得了重大成果之后的称呼。所以在专利局还不是科学家。当他的相对论和光电理论被认可之后,他才被世界范围内认可是科学家。
爱因斯坦是如何创立狭义和广义相对论的
——灵遁者
其实这一章,我自己认为没有必要写,因为爱氏关于狭义相对论和广义相对论的知识,随便网上一搜,就铺天盖地了。而且就内容的权威和全面性,肯定比我写的好。
但好多网友,留言说你既然在《变化》中反复提到这两个理论,就该介绍一下。并且建议我写的更加有趣和通俗点,就是别像网络上的内容那么严肃,一看就好像特别的难的样子。
其实我想说,我也写不出来难的东西,难的东西我也不会。就介绍而言,保持“爱氏相对论”原来的样子,原汁原味比通俗易懂更重要,毕竟这是科普介绍,不是在这个理论之上,所做的启发性猜想,这是两个概念。
不过没有介绍这两个理论,确实是我的遗憾。不能我认为网上有,就不需要介绍。还是要介绍的,这点感谢书友的建议。
一开始,我来讲一个看过的视频。记者采访当今中国物理学的泰斗杨振宁,问杨振宁先生谁是您的偶像,爱因斯坦算吗?
杨振宁给了肯定的回答,并且这样说道:“爱因斯坦是了不起的物理学家。因为他不止是在一件事情上做了革命性的发展,可以说20世纪最重要的三个大革命,其中两个半是他所促成的,他对于物理学的发展,可以和牛顿媲美。没有第三个人能和他们两个人比。”
杨先生所说的“两个半贡献”应该就是指狭义相对论,广义相对论,另外半个是指爱氏对于量子力学的贡献,具体应该是指光电效应,光量子理论。
再来给大家说一个故事,就是爱因斯坦在我看来,是一个很有个性的人。你们知道他写一篇物理文章是什么时候吗?是16岁,16岁的我们,大多数上的高中。
16岁的时候,他写出第一篇物理论文《磁场里以太的状态的研究》。看标题就知道是关于什么内容了。不过我们都知道,随后爱氏放弃的以太存在的观点,才创立了相对论。
所以各位,一开始,观点都不一定正确,连伟大的爱因斯坦都是这样过来的。
关于爱氏两度放弃德国国籍的事情,也让我深深震动。人都是畏惧环境,尤其是在大的浪潮环境下更是这样的。
1914年(35岁)4月,爱因斯坦接受德国科学界的邀请。迁居到柏林。8月,即爆发了第一次世界大战。他虽身居战争的发源地。生活在战争鼓吹者的包围之中,却坚决地表明了自己的反战态度。
9月,爱因斯坦参与发起反战团体“新祖国同盟”,在这个组织被宣布为非法、成员大批遭受逮捕和迫害而转入地下的情况下,爱因斯坦仍坚决参加这个组织的秘密活动。
10月,德国的科学界和文化界在军国主义分子的操纵和煽动下,发表了“文明世界的宣言”,为德国发动的侵略战争辩护,鼓吹德国高于一切,全世界都应该接受“真正德国精神”。
在“宣言”上签名的有九十三人,都是当时德国有声望的科学家、艺术家和牧师等。就连能斯脱、伦琴、奥斯特瓦尔德、普朗克等都在上面签了字。当征求爱因斯坦签名时,他断然拒绝了,而同时他却毅然在反战的《告欧洲人书》上签上自己的名字。
当祖国错了的时候,他能理性爱国;当别人服从的时候,他能坚持自己。伟人的人,不仅有伟大的贡献,更是有伟大的人格。爱因斯坦之所以名满世界,大概就源于此吧。
关于爱氏的故事,还有很多,大家可以自己找找。回到我们的主题,来介绍一下狭义相对论和广义相对论。而且我尽可能讲一些你们在网络上没有看到过的,你们在平日里,没有思考到的。我觉得这才是你们要的,也是我要给你的。
在开始的时候,我就要说明这两个理论的基础。然后你们再跟着这些基础来理解爱氏的理论。
1、狭义相对论是建立在狭义相对性原理和光速不变原理之上。那什么是狭义相对性原理,什么是光速不变?
狭义相对性原理:一切物理定律(力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律)在所有惯性参考系中都是等价(平权)的,没有一个惯性系具有优越地位,不存在绝对静止的参考系(以太),从而否定了“以太说”和绝对空间。
值得一提的是,这个原理其实是伽利略相对性原理的推广,也就是说伽利略是第一个思考惯性中物体运动的变化的人。这个我在《变化》里最初的几章内容中着重讲过。非常重要的理论概念!
可以说不理解惯性,惯性系,非惯性系的情况下,你要深刻理解相对论,是做不到的。
我也因为考虑了惯性,惯性系和引力,引力场的关系后,得出引力是惯性的源泉。
光速不变原理:真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。
2、广义相对论建立在广义相对性原理和等效原理之上的。那什么是广义相对性原理?什么是等效原理?
广义相对性原理:所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。
很明显,广义相对性原理是狭义相对性原理的拓展。
等效原理:惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。
在这里我强调两个点:
1、广义相对论不光是建立在广义相对性原理和等效原理之上,还是建立在狭义相对论之上的理论。也就是说上面提到的“四个原理”,都必须满足,广义相对论才成立。如果狭义相对论被证明是错误的,那么广义相对论也是。
2、关于光速不变原理的理解。注意再看一遍:光速不变原理是指真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。
这个问题的严峻性,就好比我问你:现在的光速值被认定为299,792,458 米每秒。假如100年后,光速值的测量,变为299792458.001米每秒,那么你会说爱氏的相对论是错误的吗?
我现在再问你一遍,是对的,还是错的?思考一分钟,再往下看吧。
很显然就原理所述而言,没有一点毛病,即使100年后光速测量变为299792458.001的时候,爱氏的相对论依然是正确的。因为对于任何观测者而言,光速都是这个值,光速是不变的。
那么为什么说超光速下,爱氏的理论是错误的? 再思考一分钟,你再往下看。
其实准确的理解应该是深刻的,而不是数字上的。在超光速下,光速自然不是不变的,也就是对于不同的