我最喜爱的物理学家
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我最喜爱的物理学家——阿尔伯特·爱因斯坦
研究物体运动规律的物理学,经过千百年的发展,到现在,早已不是由经典物理学建成的物理大厦了,还由深奥严谨的高能物理学,凝聚态物理学,非线性物理学,粒子物理学等几门异军突起的现代物理学组成。它们都各有各的研究对象,研究方式。作为异军突起的新学科,使它们独立在物理学这门大厦当中,成为不可缺少的成员。
物理学能够达到今天这么完善的地步,都是由科学家们付出很大的努力和汗水而建立起来的。像亚里士多德、阿基米德、伽利略、牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦等伟大的物理学家,他们的每一个发现,每一个成就在当时都具有划时代的意义,得到全人类的认可和尊重。他们都是物理学的天之骄子。可以毫不夸张地说,如果没有他们的努力和发现,就不可能有我们这么完善的物理课堂。
而吉尔伯特、爱因斯坦,他是我最喜欢的物理学家,他的成就主要表现在理论物理方面,提出了时间,空间的新概念,在当时的物理学界推崇他站在了物理学的最高山峰。可见,爱因斯坦的成就在当时有多么大,我喜欢的不仅仅是爱因斯坦的科学成就,还喜欢大科学家爱因斯坦对科学的献身精神。
对于喜欢物理学,就像我喜欢数学一样。它们都是理科的一部分,学习物理学,不仅可以使我对科学的进一步了解和探索,还可以让我领悟曾经对物理学作出伟大贡献的科学家们的献身精神,如果说数学是我们认识世界的钥匙,那么物理学便是我们认识世界的大门。
为什么爱因斯坦能够在物理学的研究上取得这么举世瞩目的成就,这个问题他自己也有一番见解。爱因斯坦在接受一名美国记者的采访时曾经说过的成功秘诀。他回答:“早在1901年,我还是二十二岁的青年时,我已经发现了成功的公式。我可以把这公式的秘密告诉你,那就是A=X+Y+Z! A就是成功,X就是正确的方法,Y是努力工作,Z是少说废话!这公式对我有用,我想对许多人也一样有用。”
江山代有才人出,各领风骚数百年。不同时代产生不同的伟人,复杂表象背后的颠扑不破的真理又是什么呢?同是科学家为什么爱因斯坦能发现狭义、广义相对论?对于爱因斯坦而言,最好的老师就是求知的兴趣。有一次,小爱因斯坦生病躺在床上,寂寞又痛苦。为了较少他对病痛的注意力,父亲拿来了一枚指南针递给了他。爱因斯坦好奇地把玩着它,他发现,无论将指南针怎样转动,向左或者向右,甚至将它立起来,它的那枚红色指针总是倔强地指向北方。他相信,一定有什么无形的力量拉着那枚指针,可它究竟是什么呢?这个问题困惑着童年的爱因斯坦。爱因斯坦在《自述》中写道:“有位叔叔曾经把毕达哥拉斯定理告诉了我。经过艰巨的努力以后,我根据三角形的相似性成功地证明了这条定理”这使得爱因斯坦对数学产生了强烈的兴趣。“真正有价值的东西不是出自雄心壮志或单纯的责任感,而是出自对人对客观事物的热爱和专心。”——《爱因斯坦通信选》
面对指南针,或许我们小时候也曾经发出过类似的惊叹,为什么我们没有去探求背后的原因呢。传统的家庭教育和学校教育里不怎么提倡发问,假如老师或父母回答不上来的话,他们会感觉脸上无光,再者课堂上孩子的榜样是成绩高的,不是爱提问题的孩子,这些老生常谈的问题不解决,培养出来的孩子长大后进入社会也同样用成绩来评价下一代,何时能停止?从我们开始吧,从培养我们自己的兴趣开始吧,给孩子树立榜样。当我们学习知识时,有多少是出自考试压力或工作压力,又有多少出自是好奇心的驱使。投身到自己喜爱的事物中,我们才能会真正体会到什么是“燃烧激情”埋头研究感兴趣的问题,不必担心努力会毫无结果。爱因斯坦回忆他青少年时代学习数学、物理时,总是说“这个学习确实是令人神往的”,他“聚精会神”地阅读,他“迷恋于同经验直接接触”,他“以极大的兴趣去听某些课”,他“以极大的热忱向理论物理学的大师们学习”。是时候唤醒心中沉睡的巨人的兴趣了。
那我们现在了解一下,为什么爱因斯坦能够在物理发展史上流芳。爱因斯坦是人类历史上最具创造性才智的人物之一。他一生中开创了物理学的四个领域:狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论。他是量子理论的主要创建者之一,在分子运动论和量子统计理论等方面也做出了重大贡献。
爱因斯坦于1905年发表了《论动体的电动力学》的论文,提出了狭义相对性原理和光速不变原理,建立了狭义相对论。据此他进一步得出质量和能量相当的质能公式E=mc2 。狭义相对论揭示了作为物质的存在形式的空间和时间的统一性,力学运动和电磁运动学上的统一性,进一步揭示了物质和运动的统一性,为原子能的利用奠定了理论基础。1915年爱因斯坦创建了广义相对论,进一步揭示了四维空间时间物质的关系。根据广义相对论的引力论,他推断光处于引力场中不沿直线而是沿着曲线传播,1919年这种预见在英国天文学家观察日蚀中得到证实。1938年爱因斯坦在广义相对论的运动问题上获得重大进展,从场方程推导出物体运动方程,由此进一步揭示了时空、物质、运动和引力的统一性。爱因斯坦在量子论方面做出了巨大贡献。1905年他提出能量在空间分布不是连续的假设,认为光速的能量在传播,吸收和产生过程中具有量子性,并圆满地揭示了光电效应。这是人类认识自然过程中,历史上首次揭示了辐射的波动性和粒子性的统一。1916年爱因斯坦在关于辐射的量子论的论文中,提出了受激辐射的理论,为今天的激光技术打下了理论基础。广义相对论之后,爱因斯坦在宇宙与引力和电磁的统一场论两方面进行探索。为了证明天体在空间中静止的分布,以引力场为根据,提出了一个有限无边的静止的宇宙模型,该模型是不稳定的。从引力场方程可预见星系分离运动,后来的天文观测到这种星系分离运动。爱因斯坦爱好音乐,并自认他拉小提琴的成就要比他的物理学成就高明。1955年4月18日爱因斯坦在普林斯顿逝世,尊重他的遗嘱,不立纪念碑,不举行任何活动,骨灰撒在永远对人保密的地方。1905年11月,爱因斯坦同样在德国《物理学纪事》杂志上发表了关于狭义相对论的第二篇文章:《物体的惯性同它所包含的能量有关吗?》,这是一篇短文,在这篇论文中,他提出一个物体的质量并不是恒定不变的,而是随着运动速度的增加而增加。这就是运动中物体的“质增效应”。
爱因斯坦的确是很伟大,可为什么一个人就能够代表现代物理学,仅仅是因为他的几篇论文吗?在那个年代,天才的科学家很多,玻尔领导了一个诺贝尔奖专业户的团队,薛定谔在物理学和生物学上都有开创性贡献,费曼独创了属于自己的物理学架构,还有朗道这个堪称物理全书的科学家,物理学上基本就没有他不懂的
如果论名气,唯一一个拿两次诺贝尔物理学奖的巴丁,请问有几个人能说出他是谁?一个鸾翔凤集的时代,为什么会出现这样的时代?是因为一个伟大人物的存在。诚然,你可以说,爱因斯坦1905年就做出了三到四项足可以拿诺贝尔奖的工作,那时他才20几岁,只是个专利局的小职员。够传奇的,足可以厚厚的写一本小说了。但科学界是不相信传奇的。爱因斯坦的伟大不在于此,而在于他在后面的若干年中,一直扮演着一个掌舵者的角色。有一个故事,不知道真假,但很有启发性。说德布罗意当时想出物质波的时候,大家都不以为然。然后论文寄到了爱因斯坦那里,爱因斯坦的回复是,有新意。看出来了吗?这就是一个伟大人物的态度。一个成名人物,能够对一个连博士学位都没拿到的新人的一点奇思妙想,给予正面肯定的评价,这是何其难得?
反观我们现在,以起点的编辑为例,哪个不是对作者态度桀骜?在他们看来,我这里庙大,你爱来不来,你不来,自然有人来。这就是普通人和伟人的差别。一个时代,也只有出现一个这样的伟人,才会让这个时代变得精彩。很多人都说,爱因斯坦对量子力学的挑战说明他保守、不接受新生事物。那你就大错特错了。正因为他是一个掌舵人,他才要去挑战和质疑量子力学。也正因为这样的挑战和回应,量子力学才最终完成了涅槃,建立了一个到目前为止基本自洽的理论体系。与绝大多数那时候的科学家不同,爱因斯坦是如此的相信图像。在他看来,不能被人的大脑想象的理论,都不是一个好的理论。他接受不了量子