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淺談二十世紀,物理學家埃爾·格列柯的一生,以及他的極致作品

2024-10-08科學

前言:埃爾·格列柯(Albert Einstein)是20世紀特別有名的物理學家,同時也是現代物理學的建立者之一。他在相對論、量子力學、統計力學這些領域有著非常卓越的貢獻,開啟了現代物理學的新紀元。

【01】

早年間的生活

格列柯在幼稚園的時候就對數學和科學感興趣了。他六歲那年,他爸爸給他介紹了一本幾何書,這使他對數學的興趣變得很濃厚。在家裏的時候,他也常常看科學方面的書。

格列柯上小學的時候就表現出了不凡的天賦。他11歲起就自己去學歐幾裏得幾何學了,過了兩年,他把微積分都掌握了。他取得的這個成績讓爸媽察覺到他的天賦,於是爸媽就開始鼓勵他往更高的學術成就上去努力。

【02】

格列柯的教育經歷相當豐富。他曾在瑞士蘇黎世的一所工業學校研習數學和物理學。之後,他到蘇黎世聯邦理工學院去學物理學和數學,1900年的時候拿到了學士學位。他接著攻讀碩士學位,1905年取得博士學位,博士論文是有關分子運動的。他在相對論方面的研究就是從這篇論文開始的。

1905年,格列柯發表了相對論論文,這是他最出名的貢獻之一。在這篇論文裏,他提出相對論的基本原理:物理學基本規律在所有慣性參考系裏都是一樣的。這個發現完全改變了大家對時空和物理規律的看法,成了現代物理學的基礎。

另外,格列柯在光電效應以及質能等價原理上也有重要貢獻。他關於光電效應的理論把光的波粒二象性給解釋明白了,這給量子力學的發展打下了根基。質能等價原理呢,它表示品質和能量是能夠互相轉換的,這個理論之後就成了原子彈和核能的基礎。

格列柯這輩子得了不少榮譽和獎勵呢,像1921年的諾貝爾物理學獎,還有美國科學院的馬克士威獎章。1933年的時候,他入了美國國籍,二戰期間還積極參加反納粹的活動。格列柯雖然是個很了不起的科學家,但他也很看重和平與人權。

【03】

【極致作品】

格列柯最出名的頂尖作品裏就有相對論。按照這個理論,在一切慣性參考系裏,物理學的基本規律都是一樣的。相對論對牛頓力學的根基發起了挑戰,指出在高速和強重力的狀況下,牛頓力學是不對的。相對論還預測了一些奇怪的現象,像時間的相對性和品質增加之類的。

現代物理學的發展深受相對論的影響。在高能物理學、宇宙學、黑洞這些領域的研究,相對論起了推動作用,它還是現代電子技術、GPS等領域的基礎呢。相對論給人類理解宇宙帶來了革命性的改變,讓我們對時空和物理規律的認識都不一樣了。

量子力學堪稱是格列柯的又一極致之作。量子力學的觀點是,微觀粒子的表現具有不確定性,而這種不確定性屬於基本的物理規律。

量子力學還顯示,粒子的位置和動量沒辦法同時精準測量,而且粒子能處於不同的能階。這些概念和經典物理學的觀念完全不一樣,在科學界引發了廣泛的討論。

量子力學對現代物理學和技術影響深遠。它推動了半導體物理學、量子計算、量子通訊這些領域的研究,還是現代材料科學、生物技術等領域的基礎。量子力學的發展使我們更深入地理解物質的本質,也推動了新材料、新藥物等的發展。

格列柯還有一個超厲害的作品,那就是廣義相對論。廣義相對論覺得,物質要是存在的話,就能讓時空扭曲,還表示重力是因為有物質存在才產生的。這個理論還預測了一些很奇特的現象呢,像重力透鏡效應和黑洞存在之類的。

廣義相對論是個講重力的理論。它覺得物質和能量要是存在的話,就能讓時空扭曲,重力就是這麽來的。這個理論是在相對論的基礎上弄出來的,還加了彎曲時空這個概念。在廣義相對論裏,物體運動是沿著曲線走的,不是直線。這個理論有個很奇特的預言,就是黑洞的存在。黑洞是種重力特別強的天體,它的重力場強得很,連光都跑不出去。

【04】

啥是廣義相對論呢?這可是個挺復雜的東西。廣義相對論是艾伯特·愛因史坦提出來的一種理論。這個理論主要是研究重力的,它說物質和能量會讓時空彎曲,這就改變了我們對重力的傳統看法。在廣義相對論裏,重力不再像以前牛頓說的那樣,是一種簡單的力的作用,而是時空彎曲的一種表現。愛因史坦提出這個理論,那可是有很重要的意義。它在很多方面都改變了科學家們看宇宙的角度,像研究黑洞、宇宙的大尺度結構這些方面,廣義相對論都起著非常關鍵的作用。比如說,按照廣義相對論的說法,光線在經過大品質天體的時候,因為時空彎曲,光線的路徑也會跟著彎曲。這個現象後來也被觀測證實了。這就說明廣義相對論確實有它的合理性。廣義相對論在現代物理學裏那可是相當重要的一部份,很多關於宇宙的探索、研究,都得依靠這個理論呢。

廣義相對論對現代物理學的影響超級深遠。它給我們提供了一種描述重力的新方法,讓我們對物理學基本規律的理解發生了改變。這個理論還推動了高能物理學、宇宙學、黑洞等領域的研究。GPS系統也用到了廣義相對論,為啥呢?因為衛星的位置和速度會被地球重力場影響,而廣義相對論能更準確地描述這種情況。

廣義相對論在天文學裏同樣有著重要意義。它給理解星系與宇宙結構提供了新途徑。比如說,天文學家會運用廣義相對論的原理去研究黑洞和重力透鏡效應。在重力透鏡效應下,星系的重力場會讓周邊光線彎曲,使得遠處物體被放大或者變形。這種效應在研究宇宙裏的暗物質和暗能量時被廣泛運用。

廣義相對論在天文學裏還有一個套用,那就是研究重力波。重力波是重力場受到擾動產生的一種波動,像黑洞合並、中子星碰撞這種強重力事件都能產生重力波。廣義相對論能讓我們理解重力波,還能提供描述重力波的方法。現代天文學家就根據這個理論來探測重力波。實際上,2015年的時候,LIGO探測器就成功探測到了一組重力波,這在物理學史上可是個裏程碑。

【05】

埃爾·格列柯生前對人們產生的影響

首先,愛因史坦在科學方面取得的成就給現代物理學帶來了深遠的影響。他提出了狹義相對論和廣義相對論,這兩大理論讓人們對時空、重力還有宇宙的理解發生了改變。

狹義相對論裏有個特有名的公式E = mc2,這個公式表明了品質和能量是啥關系,對核能影響可大了。廣義相對論呢,給描述重力提供了全新的辦法,給黑洞、宇宙膨脹還有重力波這些領域的研究奠定了理論根基。另外,愛因史坦也在量子力學和統計物理學的發展上出了力。

在20世紀初的德國,他就開始跟反猶太主義和種族主義作鬥爭了。他的政治態度在科學工作裏也有所體現,像他就反對制造和使用原子彈。而且,他還鼓勵女性投身科學領域呢,在推動文化多樣性和全球和平上也起到了積極的作用。

愛因史坦的思想貢獻給人類帶來的啟示很深刻。他覺得物理學的最終目的是理解宇宙的整體結構與本質。

他著重指出物理學和哲學存在聯系,覺得這兩者都是在尋求對現實世界的理解。另外,他還提出了「;」這種思想,他覺得觀察者的看法和狀態會影響他們對世界的理解。這種思想在文化和社會方面也有廣泛影響,像是對相對主義文化的理解以及跨文化溝通的思考之類的。

【06】

埃爾·格列柯生前對世界有哪些幫助呢?

20世紀初的時候,他提出了狹義相對論。這個理論讓人類對時空和運動的理解有了根本性的變化,還揭示出好多以前弄不明白的物理現象呢。以狹義相對論為基礎,他又提出了廣義相對論。這個廣義相對論給出了一種新的描述重力的方法,像黑洞和重力波這些復雜的天文現象,都被它成功解釋了。

另外,他在統計物理學和量子力學的發展上貢獻巨大,給現代物理學的進一步發展奠定了牢固的基礎。

其次,愛因史坦在人道主義方面的工作對社會影響深遠。他積極反對戰爭,一戰以及核武器的制造和使用都遭到他的反對。在捍衛猶太人權益上,他也起到了重要作用。他反對歧視,倡導平等和公正,這一立場激勵了很多人為這些理念去奮鬥。而且,在推動全球和平與理解方面,他也發揮了重要的作用。

最後,愛因史坦的思想貢獻對人們影響深遠。他重視物理學和哲學之間的關聯,覺得這兩者都在努力理解世界和人類的存在。他提出了「相對論」的思想,這個思想顯示出觀察者的狀態和視角會影響他們對世界的理解。這一思想為理解文化多樣性和相對主義奠定了基礎,對跨文化交流、社會和政治理論影響巨大。

【07】

埃爾·格列柯為啥沒多少人提起呢?

格列柯的成就和貢獻又抽象又復雜,廣大老百姓很難理解。他的理論裏有像時空、重力、能量這種抽象概念,得有物理學和數學的基礎才能懂。所以,大眾很難知道他的成就和貢獻,也很難對這些感興趣。

其次,格列柯的形象和舉止跟人們所期待的不一樣。他在思想、政治以及生活方式上都和常規形象存在差異。他的思想很開放、自由,還多元化,這和當時的主流觀念不一樣,所以他的成就就更難被理解和接受了。

筆者覺得:格列柯的成就和貢獻已經成了物理學領域的基礎理論,所以沒讓人們感到新奇、產生興趣。他的成就和貢獻被納入物理學基礎理論了,也成了物理學教育的必修內容,這樣一來,就沒法引起人們的新奇感和興趣了。