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第3章 对整个宇宙的思考.3

作者:美-阿尔伯特·爱因斯坦/译者:乌蒙 当前章节:15364 字 更新时间:2026-7-17 02:26

然而,如果电磁场能以波的形式独立于物质源之外,那么静电的相互作用便再也不能用超距作用来解释;而对电学完全适用的理论,在引力领域也就不能否定了。于是,牛顿的超距作用不得不处处让路于用有限速度传播的场。

现在,牛顿体系只剩下服从于运动定律的质点。但J.J.汤姆逊 (11) 指出:根据麦克斯韦的理论,带电体在电场中的运动必然会产生磁场,磁场能量恰是物体动能的增量。如若一部分动能由场能组成,那么是否意味着整体动能也是如此?再者,物质最本质的性质惯性,是否能够在场论中得到解释?这就引发了用场论来说明物质的问题,它的答案将提供物质原子结构的解释。于是,许多科学家开始试图寻找一种包含物质理论在内的完整的场论,但最后都无功而返。很快人们便意识到,麦克斯韦理论不能实现这个纲领。仅仅有一个关于目标的清晰想法还不足以创立一种理论,必须提出一个形式观点以便限制没有约束的各种可能性。但直到目前,这种观点也没被找到,因此场论未能成功地提供整个物理学的基础。

几十年来,物理学家们普遍相信可以为麦克斯韦理论找到力学根基。然而他们的努力一再失败,使他们渐渐将场的概念作为不受归约的基础接受了。也就是说,物理学家放弃了力学基础的想法。

电弱统一场结构图

  弱力和电磁力统一理论加量子色动力学,可以描述夸克三重态,在低能情况下,三种力各不相同,而高能时它们归结为同种作用力,这就是大统一理论。在这高能量的附近,统一变得明显,而相应的大统一能量比电弱统一的尺度大了约1013倍,已经超出了现有技术的能力。

就这样,物理学家坚持了场论纲领。但没人能指出是否存在一个统一的场论,能够既解释引力,同时又解释物质的基本组成成分,因此它还不能被称为基础。在这一情况下,把物质粒子看成服从牛顿运动定律的质点,就显得非常必要了。这便是洛伦兹创立电子理论和运动物体电磁现象理论的过程。

这是在世纪之交时基本概念所处的状况。当时对各种新现象的理论洞察和解释都取得了重大进展,但要建立统一的物理学基础似乎还遥不可及。随后的发展更是加剧了这种状况。本世纪物理学的进展以两个本质上相互独立的理论体系为代表,即相对论和量子论。这两种体系之间虽然不直接矛盾,但它们看起来不太可能融于一个统一的理论中。为此我们有必要简短地讨论一下两者各自的基本思路。

19世纪末20世纪初,出于从逻辑经济的角度对物理学基础进行改进,催生了相对论。所谓狭义或有限制的相对论,其基础是麦克斯韦方程(以及光在空虚空间中的传播定律) 在进行洛伦兹变换后,能转化为同一形式。麦克斯韦方程在形式上的这种性质又为我们一个牢固的经验知识所补充,即物理规律对所有惯性系都是一样的。其结果就是,从一个惯性系到任何其他惯性系的转化,由用于空间和时间坐标的洛伦兹变换决定。因此,狭义相对论的内容可以用一句话概括:一切自然规律必定受到某种限制,使它们对于洛伦兹变换都是协变的。由此可以得出,事件在不同地点的同时性不是一个不变的概念,且刚体的尺寸和时钟的速度取决于它们的运动状态。再进一步,它还揭示了当给定物体的速度不能被光速忽略不计时,牛顿的运动定律必须进行修正。然后是质能相当原理,即质量和能量两大守恒定律的统一。一旦明确同时性是相对的,并且依赖于参照系,那么超距作用便没有理由再被保留在物理学基础中,因为这个概念是以同时性的绝对性为前提的,即两个互相作用的质点必须能“同时”表明。

至于广义相对论,它最开始是为了尝试解释一个理论上令人较为困惑的现象。在伽利略和牛顿时代,人们就注意到,物体的惯性和重量在本质上是截然不同的两个概念,却都可以用质量这一参数来衡量。人们通过这种对应关系得出结论:我们不可能通过实验,来确认一个坐标系到底是在做加速运动,还是做匀速直线运动。而其中观察到的现象则是由引力场引起的,这就是广义相对论的等效原则。引力的介入粉碎了惯性系的概念。可以说,惯性系是伽利略—牛顿力学的一大弱点,因为它事先假定物理空间存在一个神秘性质,进而限制了惯性定律和牛顿运动规律的适用范围。

为了避免这些困难,我们作如下设想:首先,自然规律的形式对处于任何运动状态的坐标系都是相同的。广义相对论正是为实现这一目的而提出;其次,我们从狭义相对论中推断,时间—空间连续区中存在黎曼度规,根据等效原理,它不仅描述引力场,还描述空间的度规性质。假设引力场方程为二阶微分,那么场定律便可以得到确定。

除此之外,这个理论还将场物理学从它所不能解决的问题中解放出来。这与牛顿力学面对的问题相似,是把独立的物理性质附加于空间而导致的结果,而这些性质至今仍被惯性系的使用掩盖着。但是我们也不能断言,广义相对论那些如今已被公认为定论的观点,能为物理学提供一个完整而美满的基础。一方面,它里面的总场是由两个毫无逻辑联系的部分组成,即引力场和电磁场;另一方面,与先前的场论一样,这个理论到现在仍未对物质的原子结构提出解释。这个失败可能与它始终没能协助理解量子现象有关。因此在考虑这些现象时,物理学家被迫采用一些全新的方法。现在我们就来探讨这些新方法的基本特征。

1900年,马克斯·普朗克在纯理论研究的过程中得到一项重要的发现:仅从麦克斯韦的电动力学不能推导出作为温度函数的物体辐射定律。为了得到相符的实验结果,必须把具有一定频率的辐射处理成由一些能量原子构成的形式,其中单个能量原子所具有的能量为hν ,h 为普朗克常数。之后的几年里,人们发现光无论在哪里都以此能量份额产生和被吸收。尤其是尼尔斯·玻尔 (12) 的研究,他假定原子只存在不连续的能量值,且在不同能级间不连续的跃迁都与此量子的发射和吸收密切相联系,由此大致上表明了原子的结构。这有助于说明这样一个事实,即在气态时,元素及其化合物只辐射和吸收某些频率完全确定的光。所有这些结论对早先的理论框架而言,都是相当匪夷所思的。但我们至少清楚一点,即在原子现象领域里,每一个事件的特征,都是由分离状态及它们之间明显的不连续跃迁所决定的。这当中,普朗克常数h 起着决定性作用。

相互碰撞的原子

  原子之间的相互运动碰撞并融合在一起,就会生成了新的原子,图为3个氦核碰撞形成了碳原子。

德布罗意 (13) 完成了接下来的工作。他对这个问题非常感兴趣:如何用既有的概念来理解分离的状态?他想到同驻波的类比,就像在声学中风琴管和弦的本征频率那样。诚然这里所需要的这种波作用尚未明了,但可以把它们构造出来,并借助普朗克常数h 建立其数学定律。德布罗意设想,电子像这种假想的波列一样围绕着原子核旋转,并且通过对应波的驻波性质,在某种意义上对玻尔“允许”轨道的离散性有着一定理解。

在当前的力学中,质点的运动由作用于它身上的力或力场决定。可以预料,德布罗意的波场也会以类似的形式受到这些力场影响。这种影响的具体算法由埃尔温·薛定谔提出,他以天才的方式重新阐述了经典力学中的一些公式。他还成功扩展了波动力学理论,甚至没有附加任何假设。波动力学理论可应用于包含任意量质点的任何力学体系,即包含任意数量的自由度。因为从数学的角度来说,一个包含n 个质点的体系,在一定意义上就相当于一个在3n 维空间中运动的单个质点。

薛定谔方程

  如果知道某一时刻的波函数,我们就能够利用薛定谔方程去计算在过去或将来任一时刻的波函数。由于微积分的诞生,物理学中涉及运动与变化的计算变得相当容易。

这一理论基础催生了对各类不同事实的惊人描述,它们在其他理论看来完全是天方夜谭。奇怪的是,波动力学理论却证明了薛定谔波不可能同质点的确定运动相联系,而这一点正是整个结构的最初目的。从这个意义上来说,它又是失败的。

这似乎是一个无法克服的困难,但玻恩 (14) 却用一种令人意外的简单方法将它解决。尽管德布罗意—薛定谔波场与一个事件如何在时间空间中实际发生有关,但它不可能解释为这样的数学描述。确切地说,它是关于我们对系统的实际了解的数学描述,只能用来对这个系统可能的所有测量结果进行统计上的陈述和预测。

接下来,让我用一个简单的例子说明量子力学的普遍特征:首先假设一个质点受有限强度的力作用而限定在某一区域G 内。根据经典力学,若该质点的动能低于某一特定值,那么它永远不会离开区域G ;而量子力学则指出,它在经过一段不可直接预测的时间后,可能从一个不可预测的方向离开该区域,从而逃逸到周围空间。按照伽莫夫的观点,这便是放射性蜕变的一个简化模型。

对上述情况,量子力学是这样解释的:薛定谔波系在时间t 0 时完全位于区域G 内,但这些波从t 0 时刻起沿所有方向从G 内部离开。相较原本G 内的波系,射出波的振幅要小一些。这些射出波扩散得越远,G 内波振幅的减少量越大,从G 中射出波的强度则相应地越小。经过无限时间后,G 内波被耗光,射出波则不断扩散到更大的空间中去。

但我们最初所关心的G 内粒子与这种波动过程又有何关系呢?为了解答这个疑惑,我们得构想一些设备,使我们可以对粒子进行测量。比如,我们不妨假定在周围空间的某处有一个屏幕,粒子一旦与之接触便会黏附上去。然后根据波撞击在屏上某一点的强度,我们可以推出粒子抵达这一点的概率。只要粒子撞到屏上任意一个特定点,整个波场就立即失去了全部物理意义。此时,它唯一的目的便是对粒子撞屏的位置和时间等参数(如撞屏时的动量) 作出概率预测。

其他情况全部类似。这个理论旨在决定系统在特定时间测量结果的概率。另外,它没有试图对空间和时间中实际存在或者进行着的事情作出数学表述。就这一点而言,今天的量子理论与以往的力学和场论等所有物理学理论有着根本上的不同。它是以时间函数给出可能测量的概率分布,而不是为实际的空间—时间事件提供具体的模型描述。

我们不得不承认,新的概念和理论并非异想天开,而是来自事实经验的压力。人们尝试过许多努力,企图直接以空间—时间模型来表述光和物质现象所展示的波动和粒子特性,但到目前为止全都以失败告终。现在海森伯已经充分证明,从经验观点看,由于我们的实验仪器的原子性结构,任何可作为自然的严格决定论性结构的结论都被明确排除掉了。这样一来,未来的任何知识都无法迫使我们放弃现在的统计理论基础,转而投靠直接处理物理实在的决定论性理论。这个问题似乎在逻辑上提供了两种可能性,而我们原则上就在两者之间选择。归根结底,哪种描述产生的表述方式在逻辑上符合最简单的基础,就将是我们选择的依据。至今我们还没有一种可以直接描述事件本身,且符合事实的决定性理论。

目前还必须承认,我们尚不具备任何全面的物理学理论基础,可以将其称为物理学的逻辑基础。迄今为止,场论在分子领域是失败的。从各方面来看,现在唯一可作为量子理论基础的原理,应当是一种能把场论转换成统计学形式的原理。但还没有人可以断言,这种理论是否最终能以令人满意的方式得出。

我和其他一些物理学家并不相信,我们必须永远彻底抛弃那种在空间和时间中直接表示物理实在的想法;或者说,我们必须接受,自然界中的事件都像掷骰子游戏一样。我们每个人都可以自由地选择奋斗方向,而且每个人都可以从莱辛 (15) 的名言中得到鼓舞:追求真理本身,比占有真理更为可贵。

科学与文明

人们只有在普遍经历经济困难时,才会清楚地认识到一个民族道德力量的强大。可以想象,如果欧洲在政治和经济上实现了统一,那无疑将为史学家留下对其进行评判的事实依据。他们或许认为:欧洲大陆的自由与荣誉因西欧各国而获得拯救,它们坚决抵制了仇恨与压迫的诱惑,捍卫了为我们带来进步的自由,如果没有这种自由,人们就会失去自尊,也就失去了继续活下去的理由和必要性。

一直以来,我并不对我的出生国的行为进行评判,这也不是我所应该做的事情。在行动证明一切的时代,对他人的行为进行评判并非自己的本职工作。今天,我们更需要关注如何拯救人类及其精神财富,如何使欧洲避免新的灾难。

水洼 埃舍尔 木版画 195年

  我们总是试图去描述世界存在的终极价值意义,而忽略现实世界本身,如果我们的研究方法一直保持这一视角,那么哲学的人文关怀就会被架空在一个虚伪的角度,而不能关注存在的本身。埃舍尔善于把握现实存在的一些微观事物,从中得出现实世界的存在价值。这幅图描绘的只是一个平常的水洼,画面却充满令人炫目的美:水洼里映照着明月和树木,泥土上印着车辙和脚印。就是这样一洼小小的自然景色,呈现着天上与地下、自然与人类的整个世界。

世界危机在一定程度上导致人们遭受痛苦与物质匮乏,不满酿成仇恨,仇恨引起暴力与革命,甚至战争,旧有的痛苦与不幸又创造出更多的痛苦与不幸。与20年前一样,政治家们再次担负起重大责任。不过,政治家只有得到人民坚决的意志作为支持才能获得成功。希望欧洲各国能够及时达成协议,创建一个统一而国际义务明确的环境,使各国都认识到战争冒险行为不可能达到其目的。

维护和平的科技手段,以及教育与启蒙的重要使命都是我们关心的问题。如果要抵制那些压制学术与个人自由的强权,我们就必须清楚地认识到我们正处于何种危险之中,以及我们从前人赢得的自由中获得了什么。如果没有这种自由,就不会有莎士比亚、歌德、牛顿、法拉第、巴斯德和李斯特;不会有舒适的住宅、铁路和无线电;不会有让人们从繁重劳动中解脱出来的机器;也不会有普遍的艺术享受,更不会有廉价的书籍和人类所创造的文化。大多数人将过着如同古代专制统治下的奴隶生活。对现代人而言,那些能够取得发明,并可以获得理智成果的人才使生活变得有意义。

我们的未来

  放眼未来,人类必将生活在更广阔的世界中,人类的物质世界和精神文明一定会更加富足而进步,同时过上一种信仰生命与宇宙价值观的生活。

正因当前困难的经济形势,人们正推进实现由法律才能施行的劳动力供给,以及生产与消费之间的平衡。但在解决这个问题时,我们应保持自己的自由,绝对不能为此而陷入导致任何健康发展都停滞不前的奴隶制危机中。

在目前我所生活的国家,我时常感到孤独。我也常常思考,安静生活的单调性是如何激发创造性思维的。在现代社会结构中,无须付出很大体力与脑力劳动的孤独生活恰好适宜某些职业,比如灯塔与灯塔船上的工作就属于此类。难道这类职业不能由愿意思考科学问题,尤其是带有数学或哲学性质问题的年轻人担当吗?其中,只有极少人能在最富创造力的阶段不受干扰地解决科学问题。年轻人即便非常幸运地获得了短期奖学金,他也必须竭力尽快得出确定的结论,但这种对纯科学的追求毫无益处。与之相比,假如这种职业能够使之拥有足够的时间与精力,那些从事实际工作,而足以维持生计的年轻科学家则处于更为有利的境况。由此,那些富有创造性的人将比现在具备更多的发展机会。这种观点在当前经济萧条与政治动乱的时代是值得重视的。

我们没有必要对生活在危险与物质匮乏的时代而倍感忧虑。与别的动物一样,人类有懒惰的天性;在没有外界刺激的情况下不会主动思考问题,只会机械地凭习惯行事。青年时代的我也曾经历过这样的阶段:那时,我们只考虑个人的生活细节,不时模仿别人的言谈举止。人们如果想知道这个传统面具后面所隐藏的,就需要花费很多精力。因为,其真正的人格仿佛被习惯和语言的影响包裹于棉絮中。

今天,这个暴风雨的时代,明亮的闪电让所有人都赤裸裸地暴露无遗。每个国家,每个人都清楚地展现出各自的目标、优缺点和热情。习惯面对环境的迅速改变已变得毫无意义,而传统却像干枯的外壳一样脱落。处在困境中的人们开始考虑经济实践遭受的失败,以及超出国家政治联合的必要性,各国只有经历危险与动乱才能进一步发展。但愿这场动乱能带来一个更美好的世界。

这是对我们所处时代作出的评价,但我们还远不能就此停滞不前。我们有义务关注那些永恒而至高无上的东西,关注那些使生活富有意义的东西,并希望其传到子孙后代时,它能够比我们从先祖那里获得的更加纯洁而丰富。

(1) 近日点:各个星体绕太阳公转的轨道大致是一个椭圆,它的长直径和短直径相差不大,可近似为正圆。太阳就在这个椭圆的一个焦点上,而焦点是不在椭圆中心的,因此星体离太阳的距离,就有时会近一点,有时会远一点。离太阳最近的时候,这一点位置叫做近日点。

(2) 向径:又称径矢,是空间中点在坐标系中的矢量表示,即原点到某一点的矢量。在质点运动学,它是描述质点运动的基本参量。选定以参考系,质点的位置由原点到质点的径矢r 表示,径矢随时间的变化r (t )则完全描述了质点的运动。径矢的改变称为位移:Δr =r 2 -r 1 ;径矢的导数称为速度 ;径矢的二阶导数称为加速度: 。

(3) 半长轴:是椭圆(行星公转轨道)长轴的一半长,长轴是过焦点与椭圆相交的线段长。半长轴长即是行星离主星的平均距离。

(4) 偏心率:又叫离心率,是指椭圆两焦点间距离和长轴长度的比值。

(5) 公转:一个天体围绕着另一个天体转动叫做公转。太阳系里的行星绕着太阳转动,或者各行星的卫星绕着行星而转动,都叫做公转。公转是一个物体以另一个物体为中心所作的循环运动,一般用来形容行星环绕恒星或者卫星环绕行星的活动。所沿着的轨道可以为圆、椭圆、双曲线或抛物线。公转方向为自西向东。

(6) 势:或叫“位”。在保守场里,把一个单位质点(如重力场中的单位质量,静电场中的单位正电荷)从场中的某一点A 移到参考点,场力所做的功是一个定值。也就是说,在保守场中,单位质点在A 点与参考点的势能之差是一定的,人们把这个势能差定义为保守场中A 点的“势”。势是保守场的位置的单值函数,与质点的存在与否无关。只有在保守场中才能引入势的概念。参考点的选定是可以任意的。例如,对于静电场参考点常选在无限远处,也可以把地球或其他大的导体选作参考点。对于重力场则把地面作为参考点。摩擦力所作的功不仅与运动质点的初、终位置有关,而且与它所通过的路径有关,所以摩擦力是非保守力。运动电荷在磁场中所受到的磁力也是非保守力。在非保守场中不存在势能,也不能引入势的概念。

(7) 频率:是单位时间内完成振动的次数,是描述振动物体往复运动频繁程度的量,常用符号f 或v 表示,单位为秒-1 。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献,人们把频率的单位命名为赫兹,简称“赫”。每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率,叫做固有频率。频率概念不仅在力学、声学中应用,在电磁学和无线电技术中也常用。交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数,叫做电流的频率。

(8) 笛卡尔:(1596—1650年),法国著名的哲学家、数学家、物理学家。他对现代数学的发展做出了重要的贡献,因将几何坐标体系公式化而被认为是解析几何之父。他还是西方现代哲学思想的奠基人,是近代唯物论的开拓者且提出了“普遍怀疑”的主张。他的哲学思想深深影响了之后的几代欧洲人,开拓了所谓“欧陆理性主义”哲学。

(9) 相对运动:一物体相对另一物体的位置随时间而改变,则此物体对另一物体发生了运动,此物体处于相对运动的状态。如果相互之间的位置并不随时间而改变,则此物体即在相对静止状态之中。因此,静止与运动两者都是相对的概念,与物体相对于选定的参照物有关。

(10) 唯物主义:是哲学里关于本体论的一种基本观点。它与唯心主义相反,认为在意识与物质之间,物质决定意识,意识是客观世界在人脑中的反映。也就是说,物质第一性、精神第二性,世界的本原是物质,精神是物质的产物和反映。

(11) J.J.汤姆逊:(1856—1940年),著名的英国物理学家,以其对电子和同位素的实验著称。他是第三任卡文迪许实险室主任。他发现了电子,并且获得了诺贝尔物理学奖。

(12) 尼尔斯·大卫·玻尔:(1885—1962年),丹麦物理学家,哥本哈根学派的创始人,曾获1922年诺贝尔物理学奖。他通过引入量子化条件,提出了玻尔模型来解释氢原子光谱,提出对应原理,互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学,对20世纪物理学的发展影响深远。

(13) 德布罗意:(1892—1987年),法国著名理论物理学家,波动力学的创始人,物质波理论的创立者,量子力学的奠基人之一。1929年获诺贝尔物理学奖。1932年任巴黎大学理论物理学教授,1933年被选为法国科学院院士。

(14) 马克斯·玻恩:(1882—1970年),德国犹太裔理论物理学家,量子力学奠基人之一。因对量子力学的基础性研究尤其是对波函数的统计学诠释,获得1954年的诺贝尔物理学奖。

(15) 莱辛:(1729—1781年),德国戏剧家、戏剧理论家。

爱因斯坦生平大事年表

1879年(0岁) 3月14日上午11时30分,爱因斯坦出生在德国乌尔姆市班霍夫街135号。父母都是犹太人。父名赫尔曼·爱因斯坦,母名波林·科克。

1880年(1岁) 爱因斯坦一家迁居慕尼黑。其父同叔叔雅各布合办一电器设备小工厂。

1881年(2岁) 11月18日,爱因斯坦的妹妹玛雅出世。

1884年(5岁) 爱因斯坦对袖珍罗盘着迷。进天主教小学读书。

1885年(6岁) 爱因斯坦开始学小提琴。

1886年(7岁) 爱因斯坦在慕尼黑公立学校读书。为了遵守宗教指示的法定要求,在家里学习犹太教的教规。

1888年(9岁) 爱因斯坦入路易波尔德高级中学学习。在学校继续受宗教教育,直到准备接受受戒仪式。弗里德曼是其指导老师。

1889年(10岁) 在医科大学生塔尔梅引导下,读通俗科学读物和哲学著作。

1890年(11岁) 爱因斯坦的宗教时间,持续约一年。

1891年(12岁) 自学欧几里得几何,对此狂热。开始自学高等数学。

1892年(13岁) 开始读康德的著作。

1894年(15岁) 全家迁往意大利米兰。

1895年(16岁) 自学完微积分。中学没毕业就到意大利与家人团聚。放弃德国国籍。投考苏黎世瑞士联邦工业大学,未录取。

10月,转学到瑞士阿劳州立中学。

写了第一篇科学论文。

1896年(17岁) 获阿劳中学毕业证书。

10月,进苏黎世联邦工业大学师范系学习物理。

1897年(18岁) 在苏黎世结识贝索,与其终身友谊从此开始。

1899年(20岁) 10月19日,正式申请瑞士公民权。

1900年(21岁) 8月,毕业于苏黎世联邦工业大学。

12月,完成论文《由毛细管现象得到的推论》,次年发表在莱比锡《物理学杂志》上。

1901年(22岁) 3月21日,取得瑞士国籍。

3月,去米兰找工作,无结果。

5月,回瑞士,任温特图尔中学技术学校代课教师。

5—7月,完成电势差的热力学理论的论文。

10月,到夏夫豪森任家庭教师。三个月后又失业。

12月,申请去伯尔尼瑞士联邦专利局工作。

1902年(23岁) 2月,到伯尔尼等待工作。和索洛文、哈比希特创建“奥林匹亚科学院”。

6月,受聘为伯尔尼瑞士联邦专利局的试用三级技术员。

6月,完成第三篇论文《关于热平衡和热力学第二定律的运动论》,提出热力学的统计理论。

10月,父病故。

1903年(24岁) 1月,与米列娃结婚。

1904年(25岁) 5月,长子汉斯出生。

9月,由专利局的试用人员转为正式三级技术员。

1905年(26岁) 3月,写的论文《关于光的产生和转化的一个推测性的观点》,提出光量子假说,并因此而获得1921年的诺贝尔物理学奖。

4月,向苏黎世大学提交论文《分子大小的新测定法》,取得博士学位。

5月,完成论文《论动体的电动力学》,独立而完整地提出狭义相对性原理,开创物理学的新纪元。

9月,写了一篇短文《物体的惯性与能量是否相关》,揭示质能相当关系:E =m c 2 。

12月,完成论文《热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》(即“布朗运动”)。

1906年(27岁) 4月,晋升为专利局二级技术员。

11月,完成固体比热的论文,这是关于固体的量子论的第一篇论文。

1907年(28岁) 开始研究引力场理论,在论文《关于相对性原理和由此得出的结论》中提出均匀引力场同均匀加速度的等效原理。

6月,申请兼任伯尔尼大学的编外讲师。

1908年(29岁) 10月,兼任伯尔尼大学编外讲师。

1909年(30岁) 3月和10月,完成两篇论文,每一篇都含有对于黑体辐射论的推测。

7月,接受日内瓦大学名誉博士。

9月,参加萨尔斯堡德国自然科学家协会第81次大会,会见普朗克等,作了《我们关于辐射的本质和结论的观点的发展》的报告。

10月,离开伯尔尼专利局,任苏黎世大学理论物理学副教授。

1910年(31岁) 7月,次子爱德华出生。

10月,完成关于临界乳光的论文。

1911年(32岁) 2月,应洛伦兹邀请访问莱顿。

3月,任布拉格德国大学理论物理学教授。

10月,去布鲁塞尔出席第一次索尔维会议。

1912年(33岁) 2月,埃伦费斯特来访,两人由此结成莫逆之交。10月回瑞士,任母校苏黎世联邦工业大学理论物理学教授。

提出光化当量定律。

开始同格罗斯曼合作探索广义相对论。

1913年(34岁) 7月,普朗克和能斯特来访,聘请他为柏林威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。

12月7日,在柏林接受院士职务。

发表同格罗斯曼合著的论文《广义相对论纲要和引力理论》,提出引力的度规场理论。

1914年(35岁) 4月6日,从苏黎世迁居到柏林。

7月2日,在普鲁士科学院作就职演说。

10月,反对德国文化界名流为战争辩护的宣言《告文明世界书》,在同它针锋相对的《告欧洲人书》上签名。

11月,参加组织反战团体“新祖国同盟”。

1915年(36岁) 同德哈斯共同发现转动磁性效应。

3月,写信给罗曼·罗兰,支持他的反战活动。

6—7月,在阿根廷做了六次关于广义相对论的学术报告。

11月提出广义相对论引力方程的完整形式,并且成功地解释了水星近日点运动。

1916年(37岁) 3月,完成总结性论文《广义相对论的基础》。

3月,发表悼念马赫的文章。

5月,提出宇宙空间有限无界的假说。

8月,完成《关于辐射的量子理论》,总结量子论的发展,提出受激辐射理论。

首次进行关于引力波的探讨。

写作《狭义和广义相对论浅说》。

1917年(38岁) 2月,著述第一篇关于宇宙学的论文,引入宇宙项。接连患肝病、胃溃疡、黄疸病和一般虚弱症,受堂姐艾尔莎照顾。

1918年(39岁) 2月,爱因斯坦发表关于引力波的第二篇论文,包括四级公式。

1919年(40岁) 1—3月,在苏黎世讲学。

2月,同米列娃离婚。

6月,与艾尔莎结婚。

9月,获悉英国天文学家观察日食的结果,11月6日消息公布后,全世界为之轰动。由此,爱因斯坦的理论被视为“人类思想史中最伟大的成就之一”。

12月,接受德国唯一的名誉学位:罗斯托克大学的医学博士学位。

1920年(41岁) 3月,母亲患癌症去世。

夏,访问斯堪的纳维亚。

8—9月,德国出现反相对论的逆流,爱因斯坦遭到恶毒攻击,他起而公开应战。

10月,接受兼任莱顿大学特邀教授名义,发表《以太和相对论》的演讲。

1921年(42岁) 1月,访问布拉格和维也纳。

1月27日,在普鲁士科学院作《几何学和经验》的报告。

2月,去阿姆斯特丹参加国际工联会议。

4月2日—5月30日,为了给耶路撒冷的希伯莱大学的创建筹集资金,同魏茨曼一起首次访问美国。在哥伦比亚大学获巴纳德勋章。在白宫受哈丁总统接见。在访问芝加哥、波士顿和普林斯顿期间,就相对论进行了四次讲学。

6月,访问英国,拜谒了牛顿墓地。

1922年(43岁) 1月,完成关于统一场论的第一篇论文。

3—4月,访问法国,努力促使法德关系正常化。发表批判马赫哲学的谈话。

5月,参加国际联盟知识界合作委员会。

7月,受到被谋杀的威胁,暂离柏林。

10月8日,爱因斯坦和艾尔莎在马赛乘轮船赴日本。沿途访问科伦坡、新加坡、中国香港和上海。

11月9日,在去日本途中,爱因斯坦被授予1921年诺贝尔物理学奖。

11月17日—12月29日,访问日本。

1923年(44岁) 2月2日,从日本返回途中,到巴勒斯坦访问,逗留12天。

2月8日,成为特拉维夫市的第一个名誉公民。

从巴勒斯坦返回德国途中,访问了西班牙。

3月,爱因斯坦对国联的能力大失所望,向国联提出辞职。

6—7月,帮助创建“新俄朋友协会”,并成为其执行委员会委员。

7月,到哥德堡接受1921年度诺贝尔物理学奖,并讲演相对论,作为对得到诺贝尔奖的感谢。

发现了康普顿效应,解决了光子概念中长期存在的矛盾。

12月,第一次推测量子效应可能来自过度约束的广义相对论场方程。

1924年(45岁) 6月,重新考虑加入国联。

12月,取得最后一个重大发现,从统计涨落的分析中得出一个波和物质缔合的独立的论证。此时,还发现了波色-爱因斯坦凝聚。

1925年(46岁) 受聘为德苏合作团体“东方文化技术协会”理事。

5—6月,去南美洲访问。

与甘地和其他人一道,在拒绝服兵役的声明上签字。接受科普列奖章。

为希伯莱大学的董事会工作。

发表《非欧几里得几何和物理学》。

1926年(47岁) 春,同海森伯讨论关于量子力学的哲学问题。

接受“皇家天文学家”的金质奖章。

接受为苏联科学院院士。

1927年(48岁) 2月,在巴比塞起草的反法西斯宣言上签名。

参加国际反帝大同盟,被选为名誉主席。

10月,参加第五届布鲁塞尔索尔维物理讨论会,开始同哥本哈根学派就量子力学的解释问题进行激烈论战。

发表《牛顿力学及其对理论物理学发展的影响》。

1928年(49岁) 1月,被选为“德国人权同盟”(前身为德国“新祖国同盟”)理事。春,由于身体过度劳累,健康欠佳,到瑞士达伏斯疗养,并为疗养青年讲学。发表《物理学的基本概念及其最近的变化》。

4月,海伦·杜卡斯开始到爱因斯坦家担任终身的私人秘书。

1929年(50岁) 2月,发表《统一场论》。

3月,50岁生日,躲到郊外以避免生日庆祝会。第一次访问比利时皇室,与伊丽莎白女皇结下友谊,直到去世之前一直与比利时女皇通信。

6月28日,获普朗克奖章。

9月以后,同法国数学家阿达马进行关于战争与和平问题的争论,坚持无条件地反对一切战争。

1930年(51岁) 不满国际联盟在改善国际关系上的无所作为,提出辞职。5月,在“国际妇女和平与自由同盟”的世界裁军声明上签字。

7月,同泰戈尔争论真理的客观性问题。

12月11日至次年3月4日,爱因斯坦第二次到美国访问,主要在加利福尼亚州理工学院讲学。

12月13日,沃克市长向爱因斯坦赠送纽约市的金钥匙。

12月19、20日,访问古巴。

发表《我的世界观》、《宗教和科学》等文章。

1931年(52岁) 3月,从美国回柏林。

5月,访问英国,在牛津讲学。

11月,号召各国对日本经济封锁,以制止其对中国的军事侵略。

12月,再度去加利福尼亚讲学。

为参加1932年国际裁军会议,特地发表了一系列文章和演讲。

发表《麦克斯韦对物理实在观念发展的影响》。

1932年(53岁) 2月,对于德国和平主义者奥西茨基被定为叛国罪,在帕莎第纳提出抗议。

3月,从美国回柏林。

5月,去剑桥和牛津讲学,后赶到日内瓦列席裁军会议,感到极端失望。

6月,同墨菲作关于因果性问题的谈话。

7月,同弗洛伊德通信,讨论战争的心理问题。

号召德国人民起来保卫魏玛共和国,全力反对法西斯。

12月10日,和妻子离开德国去美国。原来打算访问美国,然而,他们从此再也没有踏上德国的领土。

1933年(54岁) 1月30日,纳粹上台。

3月10日,在帕莎第纳发表不回德国的声明,次日启程回欧洲。

3月20日,纳粹搜查他的房屋,他发表抗议。后他在德国的财产被没收,著作被焚。

3月28日,从美国到达比利时,避居海边农村。

4月21日,宣布辞去普鲁士科学院的职务。

5月26日,给劳厄的信中指出科学家对重大政治问题不应当默不作声。

6月,到牛津讲学后即回比利时。

7月,改变绝对和平主义态度,号召各国青年武装起来准备同纳粹德国作殊死斗争。

9月初,纳粹以两万马克悬赏杀死他。

9月9日,渡海前往英国,永远离开欧洲大陆。

10月3日,在伦敦发表演讲《文明和科学》。

10月10日,离开英国,10月17日到达美国,定居于普林斯顿,应聘为高等学术研究院教授。

1934年(55岁) 文集《我的世界观》由其继女婿鲁道夫·凯泽尔编辑出版。

1935年(56岁) 5月,到百慕大作短期旅行。在百慕大正式申请永远在美国居住。这也是他最后一次离开美国。

获富兰克林奖章。

同波多耳斯基和罗森合作,发表向哥本哈根学派挑战的论文,宣称量子力学对实在的描述是不完备的。

为将诺贝尔奖金(和平奖)赠与关在纳粹集中营中的奥西茨基而奔走。

1936年(57岁) 开始同英费尔德和霍夫曼合作研究广义相对论的运动问题。

12月20日,妻艾尔莎病故。

发表《物理学和实在》、《论教育》。

1937年(58岁) 3—9月,参加由英费尔德执笔的通俗册子《物理学的进化》的编写工作。

3月,声援中国“七君子”。

6月,同英费尔德和霍夫曼合作完成论文《引力方程和运动问题》,从广义相对论的场方程推导出运动方程。

1938年(59岁) 同柏格曼合写论文《卡鲁查电学理论的推广》。

9月,给5000年后的子孙写信,对资本主义社会现状表示不满。

1939年(60岁) 8月2日,在西拉德推动下,上书罗斯福总统,建议美国抓紧原子能研究,防止德国抢先掌握原子弹。

妹妹玛雅从欧洲来美,在爱因斯坦家长期住下来。

1940年(61岁) 5月15日,发表《关于理论物理学基础的考查》。

5月22日,致电罗斯福,反对美国的中立政策。

10月1日取得美国国籍。

1941年(62岁) 发表《科学和宗教》等文章。

1942年(63岁) 10月,在犹太人援苏集会上热烈赞扬苏联各方面的成就。

1943年(64岁) 5月,作为科学顾问参与美国海军部工作。

1944年(65岁) 为支持反法西斯战争,以600万美元拍卖1905年狭义相对论论文手稿。发表对罗素的认识论的评论。

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