爱因斯坦的个人简介
艾伯特。爱因斯坦简介
艾伯特。艾伯特。爱因斯坦是一位犹太物理学家。
爱因斯坦于1879年出生在德国乌尔姆的一个犹太家庭。1900毕业于苏黎世联邦理工学院，成为瑞士公民。1905年获得苏黎世大学博士学位。爱因斯坦提出了光子假说，并成功解释了光电效应。因此获得了1921诺贝尔物理学奖，创立了狭义相对论。广义相对论成立于1915年。
爱因斯坦为核能的发展奠定了理论基础，开创了现代科技的新纪元，被公认为继伽利略、牛顿之后最伟大的物理学家。1999 65438+2月26日，爱因斯坦被选为？世纪伟人？。
艾伯特。爱因斯坦人物经历
阅读期
65438年至0888年(9岁)，爱因斯坦进入路易·波尔德高中。他在学校接受宗教教育和成年礼，弗里德曼是指导老师。
1889 (10岁)，在医学院学生塔尔梅的指导下，阅读科普书籍和哲学著作。
1891岁(12岁)他自学了欧几里得几何，他对此感到热情。同时，他开始自学高等数学。
1892 (13岁)，开始读康德的著作。
1894年(15岁)，爱因斯坦一家移居意大利。
1895 (16岁)，自学微积分。同年，爱因斯坦未能通过瑞士理工学院的入学考试。爱因斯坦开始思考一个人以光速运动时会看到什么。对经典理论的内在矛盾感到困惑。
1896 (17岁)，毕业于阿劳中学。10年10月29日，爱因斯坦移居苏黎世，就读于瑞士理工学院。
1899 65438+10月19 (20岁)，爱因斯坦正式申请瑞士国籍。
1900年(21岁)8月，爱因斯坦毕业于瑞士苏黎世联邦理工学院；65438年2月，他完成了论文《毛细现象的推论》，次年发表在莱比锡的《物理学杂志》上，并入瑞士国籍。
1901 3月21 (22岁)，取得瑞士国籍。今年5-7月，我完成了关于电势差热力学理论的论文。
毕业后
1902 6月16 (23岁)，受雇于瑞士伯尔尼专利局。
1903 (24岁)，他和大学同学米列娃？马芮克结婚了。他们结婚前有了第一个孩子。
1904年9月(25岁)，从专利局的见习员转为正式三级技师。
1905年3月(26岁)，发表量子论，提出光量子假说，解决光电效应问题。4月，他向苏黎世大学提交了论文“确定分子大小的新方法”，并获得了博士学位。5月完成论文《论运动物体的电动力学》，独立完整地提出狭义相对论原理，开创了物理学的新时代。所以今年叫做？爱因斯坦奇迹年？。
1906年4月(27岁)晋升为专利局二级技师。165438+10月，完成了固体比热的论文，这是第一篇固体量子理论的论文。
1907 (28岁)晋升为专利局一级技师。
1908 (29岁)10月，伯尔尼大学兼职讲师。
1909 (30岁)10月，离开伯尔尼专利局，担任理论物理副教授。
1910年(31岁)10个月，完成了关于临界乳光的论文。
1911年(32岁)，从瑞士移居布拉格。
1912 (33岁)，求婚？光化学当量？法律。
1913 (34岁)，回到德国，担任柏林威廉皇帝物理研究所所长和柏林洪堡大学教授，并当选普鲁士科学院院士。
艾伯特。爱因斯坦的主要成就
相对论
狭义相对论的建立；
早在16岁的时候，爱因斯坦就从书上了解到，光是一种速度很快的电磁波。与此相关，他很想讨论一下所谓的与光波有关的以太问题。以太一词来自希腊，用来表示构成天空中物体的基本元素。17世纪的笛卡尔和基督教？惠更斯开创并发展了以太理论，认为以太是光波传播的介质，它充满了包括真空在内的所有空间，可以穿透到物质中。与以太理论不同，牛顿提出了光的粒子理论。牛顿认为，发光体发射出一股直线运动的粒子流，粒子流对视网膜的冲击造成了视觉。牛顿的粒子说盛行于18世纪，波动说盛行于19世纪。以太的理论也得到了很大的发展:波的传播需要介质，光在真空中传播通过的介质就是以太，也叫光学以太。与此同时，电磁学得到了蓬勃发展。在麦克斯韦、赫兹等人的努力下，形成了成熟的电磁现象的动力学理论电动力学，并从理论和实践上证明了光在一定频率范围内是电磁波，从而统一了光的波动理论和电磁理论。以太不仅是光波的载体，也是电磁场的载体。直到19年底，人们试图寻找以太，但在实验中始终没有找到。相反，迈克尔逊·莫雷的实验发现以太不太可能存在。
电磁学的发展原本是包含在牛顿力学的框架内，但在解释运动物体的电磁过程时，发现与牛顿力学遵循的相对性原理不符。根据麦克斯韦理论，电磁波在真空中的速度，即光速是一个常数；但根据牛顿力学的速度相加原理，不同惯性系中的光速是不一样的。比如两辆车，一辆在向你靠近，一辆在离开。你看到前车的灯在向你靠近，后车的灯在远处。根据伽利略的理论，向你驶来的汽车会发出速度大于c(真空光速3.0x10^8m/s/s)的光，即汽车前方的光速=光速+车速；光离开汽车的速度小于c，即汽车后面的光速=光速-速度。但是根据这两种光的速度是一样的，因为在麦克斯韦的理论中，汽车的速度并不影响光的传播。说白了，不考虑汽车，光速等于c .麦克斯韦和伽利略关于速度的说法显然是相反的！
爱因斯坦似乎是那个将要建造一座崭新的物理大楼的人。爱因斯坦仔细研究了麦克斯韦的电磁理论，特别是赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的，但有一个问题让他不安，那就是绝对参照系以太的存在。他看了很多书，发现所有证明以太存在的实验都失败了。爱因斯坦研究后发现，以太在洛伦兹理论中除了作为绝对参考系和电磁场的负载外，没有任何实际意义。
爱因斯坦喜欢阅读哲学著作，从哲学中吸取思想营养。他相信世界的统一性和逻辑的一致性。你在线吗？奥林匹亚科学院？大卫？大卫·休谟对因果律普遍有效性的怀疑影响了爱因斯坦。相对性原理在力学中已被广泛证明，但在电动力学中不能成立。爱因斯坦对物理学的两个理论体系之间的逻辑不一致提出了质疑。他认为相对性原理应该是普遍成立的，所以对于每个惯性系，电磁理论应该有相同的形式，但这里出现了光速的问题。光速是恒定的还是可变的，成为相对论原理是否普遍成立的首要问题。当时的物理学家普遍相信以太，即有一个绝对的参照系，这是受牛顿绝对空间概念的影响。19年底，马赫在《发展中的力学》中批判了牛顿的绝对时空观，给爱因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天，爱因斯坦和一个朋友贝佐讨论了这个探索了十年的问题。贝佐根据马赫主义的观点阐述了他的观点，他们对此进行了长时间的讨论。突然，爱因斯坦意识到了什么，回家反复思考，终于想通了。第二天，他又来到贝佐家，说，谢谢你，我的问题已经解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事:时间没有绝对的定义，时间和光信号的速度有着密不可分的关系。他找到了这把锁的钥匙，经过五周的努力，爱因斯坦向人们展示了狭义相对论。
1905年6月30日，《德国物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论运动物体的电动力学》，并于同年9月发表。本文是关于狭义相对论的第一篇文章，包含了狭义相对论的基本思想和内容。狭义相对论基于两个原理:相对性原理和光速不变原理。爱因斯坦解决问题的出发点是坚信相对论原理。伽利略首先阐述了相对性原理的思想，但他没有给出时间和空间的明确定义。牛顿在建立力学体系的时候也讲了相对论，但是他也定义了绝对空间，绝对时间，绝对运动。他在这个问题上自相矛盾。爱因斯坦极大地发展了相对论原理。在他看来，没有绝对静止的空间，也没有绝对不变的时间。所有的时间和空间都与运动的物体联系在一起。对于任何一个参考系和坐标系，都只有属于这个参考系和坐标系的空间和时间。
对于所有的惯性系来说，参照系的空间和时间所表达的物理规律在形式上是相同的，这就是相对性原理，严格来说就是狭义的相对性原理。在这篇文章中，爱因斯坦没有讨论光速不变作为基本原理的基础。他提出光速不变是一个大胆的假设，是从电磁理论和相对性原理的要求提出来的。这篇文章是爱因斯坦对以太和电动力学思考多年的结果。他同时从相对论的角度建立了一种全新的时空理论，并在这种新的时空理论的基础上给出了运动物体电动力学的完整形式。以太不再必要，以太漂移不存在。
同时的相对性是什么？我们怎么知道两个不同地方的事件同时发生？一般来说，我们会通过信号来确认。为了知道不同地方事件的同时性，我们必须知道信号传输的速度，但是如何测量这个速度呢？我们必须测量两地之间的空间距离和信号传输所需的时间。空间距离的测量很简单，但麻烦在于测量时间。我们必须假设每个地方都有一个已经对准的时钟，从两个时钟的读数可以知道信号的传播时间。但是我们怎么知道不同地方的时钟是对的呢？答案是需要另一个信号。这个信号能把钟拨准吗？如果按照之前的思路，它需要一个新的信号，所以会无限后退，异地的同时性无法确认。但有一点是明确的，同时性必须与一个信号相关联，否则说这两件事同时发生是没有意义的。
光信号可能是最适合时钟的信号，但光速不是无限的，这导致了一个新颖的结论，即对于静止的观察者来说两件事同时发生对于运动的观察者来说并不同时发生。让我们想象一列高速列车，它的速度接近光速。当列车经过站台时，A站在站台上，A眼前出现两道闪电，一道在列车的前端，另一道在后端，在列车两端和站台的相应部位都留下了痕迹。通过测量，A和列车两端距离相等，结论是A同时看到了两道闪电。因此，对于A，两个接收到的光信号在相同的时间间隔内传播相同的距离，同时到达他的位置。这两件事必须同时发生，而且是同时发生的。但是对于在列车中央的B来说，情况就不一样了，因为B是随着高速列车移动的，所以他会先截取向他传播的前端信号，然后再接收后端的光信号。对于B来说，这两个事件在同一时间是不同的。换句话说，同时性不是绝对的，而是取决于观察者的运动状态。这个结论否定了基于牛顿力学的绝对时间和绝对空间的框架。
相对论认为光速在所有惯性参照系中都是恒定的，是物体运动的最大速度。由于相对论效应，运动物体的长度会变短，运动物体的时间会膨胀。但由于日常生活中遇到的问题，运动速度很低(与光速相比)，看不到相对论效应。
爱因斯坦在彻底改变时空观的基础上建立了相对论力学，指出质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。他还给出一个著名的质能关系式:E = MC ^ 2，对后来原子能的发展起到了指导作用。
广义相对论的建立；
1905年，爱因斯坦发表第一篇关于狭义相对论(即关于运动物体的电动力学)的文章后，并没有立即引起很大反响。但是德国物理学权威普朗克注意到了他的文章，认为爱因斯坦的工作可以和哥白尼相媲美。正是由于普朗克的推动，相对论迅速成为研究和讨论的话题，爱因斯坦也引起了学术界的关注。
1907年，爱因斯坦听从了朋友的建议，提交了那篇著名的论文，申请联邦理工大学的编外讲师职位，但得到的答复是论文看不懂。虽然爱因斯坦在德国物理学界很有名气，但在瑞士，他在一所大学里找不到教职，许多知名人士开始为他叫苦。1908年，爱因斯坦终于得到了编外讲师的职位，第二年成为副教授。1912年，爱因斯坦成为教授，1913年，应普朗克邀请，成为威廉皇帝新成立的物理研究所所长，柏林大学教授。
与此同时，爱因斯坦正在考虑扩展公认的相对论。对他来说，有两个问题让他不安。首先是引力的问题。狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的物理规律是正确的，但它无法解释万有引力的问题。牛顿的引力理论是超距离的，两个物体之间的引力相互作用是在瞬间传递的，即以无限的速度传递，这与相对论所依据的场的观点和光速的极限相冲突。第二个问题是非惯性系，狭义相对论和之前的物理定律一样，只适用于惯性系。但实际上很难找到真正的惯性系。从逻辑上讲，一切自然规律都不应局限于惯性系，非惯性系也必须考虑。狭义相对论很难解释所谓的孪生佯谬。矛盾的是有两个孪生兄弟。我的兄弟正在宇宙飞船中以接近光速的速度旅行。根据相对论的效应，高速运动的时钟变慢了。哥哥回来的时候，哥哥已经变得很老了，因为地球已经走过了几十年。根据相对论原理，飞船相对于地球高速运动，地球也相对于飞船高速运动。弟弟看起来比哥哥年轻，哥哥应该看起来更年轻。这个问题根本无法回答。其实狭义相对论只处理匀速直线运动，我哥要经历一个变速运动的过程才能回来，相对论处理不了。当人们忙于理解相对的狭义相对论时，爱因斯坦正在继续完成广义相对论。
1907年，爱因斯坦写了一篇关于狭义相对论的长文《论相对论原理及由此得出的结论》。在这篇文章中，爱因斯坦第一次提到了等效原理，此后，爱因斯坦关于等效原理的思想不断发展。基于惯性质量与引力质量成正比的自然定律，他提出无限小体积内的均匀引力场完全可以代替加速运动的参照系。爱因斯坦还提出了封闭盒子的观点:无论用什么方法，封闭盒子里的观察者都无法确定自己是仍处于引力场，还是处于没有引力场但正在加速的空间。这是解释等效原理最常用的观点，惯性质量和引力质量相等是等效原理的自然推论。
1915438+01年6月，爱因斯坦向普鲁士科学院提交了四篇论文。在这四篇论文中，他提出了新的观点，证明了水星近日点的岁差，给出了正确的引力场方程。至此，广义相对论的基本问题已经解决，广义相对论诞生了。1916年，爱因斯坦完成了他的长篇论文《广义相对论基础》。在这篇文章中，爱因斯坦首先把曾经适用于惯性系的相对论称为狭义相对论，把只有惯性系的物理定律才与狭义相对论原理相同的原理称为狭义相对论，并进一步表述了广义相对论原理:对于任何运动的参考系，物理定律都必须成立。
爱因斯坦的广义相对论认为，时空会因物质的存在而弯曲，引力场其实就是一个弯曲的时空。爱因斯坦关于空间被太阳引力弯曲的理论很好地解释了水星近日点岁差中无法解释的43秒。广义相对论的第二个预言是引力红移，即光谱在强引力场中向红端移动，这在20世纪20年代被天文学家证实。广义相对论的第三个预言是引力场使光发生偏转，最接近地球的引力场是太阳引力场。爱因斯坦预言，遥远的星光如果经过太阳表面，会偏转1.7秒。1919年，在英国天文学家爱丁顿的鼓励下，英国派出两支探险队，在两个地方观测日全食。经过仔细研究，最后的结论是星光确实绕太阳偏转了1.7秒。英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测报告，确认广义相对论的结论是正确的。会上，著名物理学家、英国皇家学会主席唐慕孙说:这是自牛顿时代以来，在万有引力理论上最重大的成就？,?爱因斯坦的相对论是人类思想最伟大的成就之一？。爱因斯坦成了新闻人物。1916年，他写了一本关于相对论的通俗读物《狭义和广义相对论简介》。到1922，已重印40次，被翻译成十几种文字，广为流传。
相对论的意义:
狭义相对论和广义相对论成立已经很久了。它经受了实践和历史的考验，是公认的真理。相对论对现代物理学和现代人类思想的发展影响很大。相对论在逻辑上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完善的科学体系。狭义相对论在狭义相对论原理的基础上，统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学，指出两者都服从狭义相对论原理，对洛伦兹变换是协变的，而牛顿力学只是物体低速运动的一个很好的近似定律。广义相对论在广义协变的基础上，通过等价原理建立了局域惯性长度与普适参考系数的关系，得到了所有物理定律的广义协变形式，建立了广义协变引力理论，而牛顿引力理论只是它的一阶近似。这从根本上解决了过去物理学局限于惯性系的问题，在逻辑上得到了合理的安排。相对论严格考察了时间、空间、物质、运动等物理学的基本概念，给出了科学系统的时空观和物质观，从而使物理学在逻辑上成为一个完善的科学体系。
狭义相对论给出了物体高速运动的规律，并提出质量和能量是等价的，给出了质能关系。这两项成果对低速运动的宏观物体并不明显，但在微观粒子的研究中却极其重要。因为微观粒子的速度一般都比较快，有的接近甚至达到光速，所以粒子的物理学离不开相对论。质能关系不仅为量子理论的建立和发展创造了必要条件，也为核物理的发展和应用提供了基础。
当时地球上的大多数物理学家，包括相对论变换关系的创始人洛伦茨，都很难接受爱因斯坦引入的这些新概念。甚至有人说？当时世界上只有两个半人懂相对论？。旧的思维方式的障碍使得这种新的物理理论直到一代人以后才被物理学家所熟悉。甚至当皇家科学瑞典学院在1922年授予爱因斯坦诺贝尔物理学奖时，也只是说？由于对理论物理的贡献，他发现了光电效应定律。？爱因斯坦的诺贝尔物理学奖被授予，却没有提及爱因斯坦的相对论。(注:相对论没得诺贝尔奖。其中一个重要的原因就是还缺乏大量的事实验证。)
光电效应
1905年，爱因斯坦提出光子假说，成功解释光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理学奖。
当光照射金属时，这种物质的电特性会发生变化。这种光电致变色现象统称为光电效应。
光电效应可分为光电子发射、光电导效应和光伏效应。前一种现象发生在物体表面，也称为外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内部光电效应。
赫兹在1887年发现了光电效应，爱因斯坦第一个成功解释了光电效应(金属表面在光照射作用下发射电子的效应，发射的电子称为光电子)。只有当光的波长小于某个临界值时，才能发射电子，也就是极限波长，对应的光的频率称为极限频率。临界值取决于金属材料，发射电子的能量取决于光的波长，与光的强度无关，不能用光的涨落来解释。和光的波动也有矛盾，就是光电效应的瞬时性。根据涨落理论，如果入射光较弱，照射时间较长，金属中的电子可以积累足够的能量，飞出金属表面。但事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，无论光的亮度强弱，光子的产生几乎是瞬间的，不超过十减九秒。正确的解释是，光必须由与波长相关的严格定义的能量单位(即光子或光量子)组成。
在光电效应中，电子的发射方向不是完全定向的，而是大部分垂直于金属表面发射，与照射方向无关。光是电磁波，但光是高频振荡的正交电磁场，振幅很小，不会影响电子的发射方向。
能量守恒定律
E=mc？，物质不灭定律，表示物质质量的不灭；能量守恒定律是关于物质的能量守恒。
虽然这两大定律相继被人们发现，但人们认为它们是两个不相关的定律，各自解释不同的自然规律。甚至有人认为物质不灭定律是化学定律，能量守恒定律是物理定律，属于不同的科学范畴。
爱因斯坦认为物质的质量是惯性的量度，能量是运动的量度；能量和质量不是相互孤立的，而是相互联系、不可分割的。物体质量的变化会相应改变能量；而物体能量的变化也会相应地改变质量。
爱因斯坦在狭义相对论中提出了著名的质能公式:e = MC ^ 2(其中e代表能量，m代表质量多少，c代表光速，近似值为3？10 8m/s，说明质量减小可以创造能量)。
爱因斯坦的质能关系公式正确解释了各种核反应:以氦4(He4)为例，它的原子核由两个质子和两个中子组成。原则上氦4原子核的质量等于两个质子和两个中子的质量之和。事实上，这个算术不成立。氦核的质量比两个质子和两个中子的质量之和少0.0302u(原子质量单位)！这是为什么呢？因为当两个氘[dao]核(每个氘含有1个质子和1个中子)聚合成1个氦4核时，释放出大量的原子能。生成1克氦4原子时，约2.7？原子能10 12焦耳。正因为如此，氦4原子核的质量减少。
这个例子形象地说明了当两个氘核聚合成1个氦4核时，似乎质量不守恒，即氦4核的质量不等于两个氘核的质量之和。但用质能关系公式计算，氦4核损失的质量正好等于反应过程中释放原子能减少的质量。
爱因斯坦从一个更新的高度阐述了物质不灭定律和能量守恒定律的实质，指出了两个定律之间的密切关系，使人类对自然的认识更进一步。
宇宙常数
爱因斯坦提出相对论时，用的是宇宙常数(为了解释物质密度非零的静态宇宙的存在，他在引力场方程中引入了一个与度规张量成正比的项，用的是符号？快递。这个比例常数非常小，在银河尺度下可以忽略不计。只有在宇宙尺度上，它才可能有意义，所以被称为宇宙常数。所谓反重力的定值)带入他的方程。他认为有一种反重力，可以和重力平衡，让宇宙变得有限静止。当哈勃给爱因斯坦看膨胀宇宙的天文观测结果时，爱因斯坦说:这是我这辈子犯的最大的错误。？
宇宙正在膨胀。哈勃等人认为反引力不存在，由于星系间的引力，膨胀速度越来越慢。星系之间有一种扭曲力，使宇宙不断膨胀，这就是暗能量。70亿年前，他们？克服？暗物质，成为宇宙的主宰。最新研究表明，暗物质和暗能量在质量构成上约占宇宙的96%(只有实质量，没有虚物质)。似乎宇宙会继续加速膨胀，直到坍缩死亡。还有其他争论，这是有争议的。虽然宇宙常数是存在的，但是反重力的值远远超过引力。林德幽默地说:我终于明白，为什么他(爱因斯坦)这么喜欢这个理论，多年后还在研究宇宙常数。宇宙常数仍然是当今物理学中最大的问题之一。？