爱因斯坦教学文档

科学的旗手—爱因斯坦

一、生平简介

A．爱因斯坦(1879～1955)，是20世纪最伟大的自然科学家，物理学革命的旗手。1879年3月14日生于德国乌耳姆一个经营电器作坊的小业主家庭。一年后，随全家迁居慕尼黑。父亲和叔父在那里合办一个为电站和照明系统生产电机、弧光灯和电工仪表的电器工厂。在任工程师的叔父等人的影响下，爱因斯坦较早地受到科学和哲学的启蒙。1894年，他的家迁到意大利米兰，继续在慕尼黑上中学的爱因斯坦因厌恶德国学校窒息自由思想的军国主义教育，自动学籍和德国国籍，只身去米兰。

1895年他转学到瑞士阿劳市的州立中学；1896年进苏黎世联邦工业大学师范系学习物理学。1900年毕业。由于他的落拓不羁的性格和独立思考的习惯，为教授们所不满，大学一毕业就失业，两年后才找到固定职业。1901年取得瑞士国籍。1902年被伯尔尼瑞士专利局录用为技术员，从事发明专利申请的技术鉴定工作。他利用业余时间开展科学研究，于1905年在物理学三个不同领域中取得了历史性成就，特别是狭义相对论的建立和光量子论的提出，推动了物理学理论的革命。同年，以论文《分子大小的新测定法》取得苏黎世大学的博士学位。1908年兼任伯尔尼大学编外讲师，从此他才有缘进入学术机构工作。1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授。1911年任布拉格德语大学理论物理学教授，1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授。1914年，应M.普朗克和W.能期脱的邀请，回德国任威廉皇帝物理研究所所长兼柏林大学教授，直至1933年。1920年应H.A.洛伦兹和P.埃伦菲斯物（即厄任费斯脱）的邀请，兼任荷兰莱顿大学特邀教授。回德国不到四个月，第一次世界大战爆发，他投入公开的和地下的反战活动。他经过8年艰苦探索，于1915年最后建成了广义相对论。他所作的光线经过太阳引力场要弯曲的预言，于1919年由英国天文学家A.S.爱丁顿等人的日全食观测结果所证实，全世界为之轰动，爱因斯坦和相对在西方成了家喻户晓的名词，同时也招来了德国和其他国家的沙文主义者、军国主义者和排犹主义者的恶毒攻击。1933年1月纳粹攫取德国政权后，爱因斯坦是科学界首要的迫害对象，幸而当时他在美国讲学，未遭毒手。3月他回欧洲后避居比利时，9月9日发现有准备行刺他的盖世太保跟踪，星夜渡海到英国，10月转到美国普林斯顿，任新建的高研究院教授，直至1945年退休。1940年他取得美国国籍。1939年他获悉铀核变及其链式反应的发现，在匈牙利物理学家L.西拉德推动下，上书罗斯福总统，建议研制原子弹，以防德国占先。第二次世界大战结束前夕，美国在日本两个城市上空投掷子弹，爱因斯坦对此强烈不满。战后，为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯危险，进行了不懈的斗争。1955年4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不举行任何丧礼，不筑坟墓，不立纪念碑，骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。

二、科学成就

1．早期工作

爱因斯坦早期的工作主要在热力学和统计物理方面，在1900—1904年间，他每年都发表一篇论文发表在德国《物理学杂志》。这些早期的工作为他在1905年辐射理论和分子动理论方面的重大突破奠定了基础。

2．1905年的奇迹

1905年，爱因斯坦在科学史上创造了一个无先例的奇迹。这一年他写了6篇论文，在3月到9月这半年中，利用在专利局每天8小时工作以外的时间，在三个领域作出了四

个有划时代意义的贡献。分别是：

(1)光量子论，提出光量子假说。

(2)分子动理论，1905年4月、5月、12月他发表了三篇有关布朗运动的论文，为解决半个多世纪来科学界和哲学界争论不休的原子是否存在的问题做出了突出贡献。

(3)创立狭义相对论

爱因斯坦写了一篇开创物理学纪元的长论文《论动体的电动力学》，完整地提出狭义相对性理论。这是他10年酝酿和探索的结果，它在很大程度上解决了19世纪末出现的古典物理学的危机，推动了整个物理学理论的革命。

“我有时自问，为什么我会是那个发现相对论的人。我想原因在于，一个正常的成年人绝不会停下来思考有关空间和时间的问题。这些是……小孩子想的东西。但当我长大成人以后，我才开始对空间和时间产生疑问。自然，我要比一个孩子思考得更深入一点。”——阿尔伯特·爱因斯坦

(4)质能相当性

1905年9月，爱因斯坦写了一篇短文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》，作为相对论的一个推论，揭示了质量(m)和能量(E)的相当性：E=mc2，并由此解释了放射性元素（如镭）所以能释放出大量能量的原因。质能相当性是原子核物理学和粒子物理学的理论基础，也为40年实现的核能的释放和利用开辟了道路。

3．量子论的进一步开拓

爱因斯坦的光量子论的提出，遭到几乎所有老一辈物理学家反对。尽管如此，他依然孤军奋战，坚持不懈地发展量子理论。他把量子概念扩展到物质内部振动、光化学现象及统计物理学的研究中，在许多领域中做出了开拓性成就。

4．广义相对论的探索

狭义相对论建立后爱因斯坦并不感到满足，力图把相对性原理的适用范围推广到非惯性系。他从伽利略发现的引力场中一切物体都具有同一加速度（即惯性质量同引力质量相等）这一古老实验事实找到了突破口，于1907年提出了等效原理，此后经过曲折的探索终于1915年完成了被公认为人类思想史中最伟大的成就之一的广义相对论。

在1915年到1917年的3年中是爱因斯坦科学成就的第二个高峰时期，类似于1905年，他也在三个不同领域中分别取得了历史性成就。除了1915年最后建成了被公认为人类思想史中最伟大的成就之一的广义相对论以外，1916年在辐射量子论方面又作出了重大突破，1917年双开创了现代科学的宇宙学。“这是自牛顿时代以来与引力理论有关的最重要成果，是人类思想的最高成就之一。”——皇家学会主席J.J.汤姆孙，在讨论证实受因斯坦理论的日食照片的会议上所说的话

5．对统一场论的漫长而艰难的探索

建成广义相对论后，爱因斯坦依然没有满足，致力于寻求一种能将引力场与电磁场，将相对论与量子论统一起来的统一场论的，这耗费了他后半生的精力，始终没有完成。“我们的时代因科学认识以及这些思想在技术上的应用所获得的出色成就而与过不同。谁会不为此感到高兴呢？但我们不要忘记，仅有知识和技术不可能使人类过上一种快乐而有尊严的生活。人类绝对有理由将高道德标准和价值观念的倡导者，放在客观真理的发现者之上。” “我本来也应该成为一名工程师。但一想到发明的才能被用到使日常生活更加方便些的事物上，而且所有这些只是为了赚钱，我就会觉得难以忍受。”——引自爱因斯坦写给他的朋友海因里希·灿格的一封信

“雄心壮志或者仅仅是一种责任感无法产生真正有价值的东西；真正有价值的东西只来自于对人类和客观事物的热爱。” ---引自爱因斯坦教导一个小孩子的信

“当我的头脑里没有什么特别的问题可想时，我就喜欢重新证明那些我早已知道的数学和物