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阿尔伯特·爱因斯坦(1)

影响人类历史进程的100名人排行榜 作者:麦克·哈特


阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein,1879~1955)

阿尔伯特·爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家和有史以来最卓越的知识分子。他最为知名的成就是他的相对论,其实包括了两个理论:1905年形成的狭义相对论和1915年形成的广义相对论。这两个理论可能应当被称为爱因斯坦的“万有引力定律”。这两个理论相当复杂,这里并不试图解释它们,只对狭义相对论做少许评论。

有一句熟悉的格言说:“任何事都是相对的。”但爱因斯坦的理论可不是这一哲学式陈词滥调的重复,它是一种精确的用数学表述的方法。在这一方法中,科学的度量是相对的。显而易见,对于时间和空间的主观感受依赖于观测者本身。但是在爱因斯坦以前,多数人认为在这些主观印象背后是真实的距离和绝对的时间,精密的仪器可以对它们进行客观地测量。通过否定有任何绝对的时间,爱因斯坦的理论引起了科学思想上的革命。下面的例子将说明他的理论是如何彻底地修正了我们的时空观。

让我们设想有一只飞船——飞船X,以每秒10万公里的速度飞离地球。飞船上的观测者和地球上的观测者同时对这一速度进行测量。他们得到的测量结果是一致的。同时另有一只飞船——飞船Y,与飞船X以相同的方向运行,但它的速度要比飞船X快得多。如果地球上的观测者测量飞船Y的速度,他们发现它在以每秒18万公里的速度飞离地球。飞船Y上的观测者也会得出相同的结论。

由于现在两只飞船运动的方向相同,看起来它们的速度应该是每秒相差8万公里,而且速度较快的飞船将以这个速度远离速度较慢的飞船而去。

但是爱因斯坦的理论预言当观测发生在两只飞船之间时,两只飞船上的观测者将会一致同意他们之间的距离正在以每秒10万公里增加而不是每秒8万公里。

表面上看这样的结果是很荒谬的,读者可能怀疑这里面玩了文字游戏,或是没有提到问题的某些重要细节。完全不是。这一结果与飞船结构的细节和推动它们的动力毫无关系。它既不是任何观测上的错误,也不是任何测量仪器上的缺陷。其中也不存在骗局。根据爱因斯坦的说法,上述结果(这一结果可以很容易地从他的速度合成的公式中计算出来)仅仅是时空基本性质造成的后果。

是的,所有这些可能有非常高深的理论性,确实有好几年很多人都把相对论看作是一种“象牙塔”假说而没有什么实际意义。当然,1945年原子弹被投放到广岛和长崎之后,不会有人再犯这一错误了。爱因斯坦相对论的结论之一就是在某种特定的意义上质量和能量是相等的。它们之间的关系可由公式E=mc2给出。在这一公式中E代表能量,m等于质量,c代表光速。由于c等于每秒钟18.6万公里,这是一个很大的数字,因此,c2就更是一个相当巨大的数了。其结果就是只要有一小部分的物质发生变化,就会释放出数量惊人的能量。


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