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下面我们介绍 第四位巨星-

我们把他叫做

‘人类宇宙头等光辉的巨星’-

爱因斯坦：

他是德国犹太裔人，

他的一些头衔 我们看看：

理论物理学家、

相对论创立者、

现代物理学奠基人、

诺贝尔奖获得者、

也叫‘世纪伟人’-

时代周刊 99年 12月26号，

他还有其他的名称：

一个是叫‘高产的科学巨星’，

一个是叫‘世界公民’，

还有一个是‘坚定的和平爱好者’。

我们看看他的‘世界公民’：

他是1901年3月 22岁的时候 入籍瑞士，

1913年3月 34岁呢 返回德国柏林居住，

1914年8月 一战爆发 他坚决反战，

1932年12月10号，

53岁的时候 访美，

得知纳粹 希特勒 下令追杀他，

1939年9月1号 二战全面爆发，

在整个二战期间 他是个坚定的反战者，

1940年10月1号 61岁入籍美国的，

所以我们说他是世界公民-

好几个国籍，

是坚定的和平爱好者。

在1955年5月 他在美国去世，

当时的艾森豪威尔总统

在悼词里面 给他这样的评价，

说：“他在追求知识和真理过程中

于此地 找到了自由气息，

为此 美国人民 身为骄傲！”

但是 爱因斯坦的《自述》里面呢

他说：“我来到美国

是我一生无法挽回的错误！”。

我们看看他的地位，

在百度上 大家可以找到，

是这么评价他的：

1900年

他毕业于苏黎世联邦工学院

拿到学士学位、入籍瑞士，

1905年 获得苏黎世大学哲学博士学位，

1905年 提出了光子假设，

成功解释了光电效应，

1921年 获得了诺贝尔物理学家，

同年 创立了狭义相对论，

1915年 创立了广义相对论，

为核能开发奠定了理论基础，

在他深刻影响下 广泛应用，

开创了现代科学的新纪元，

被公认为 继 伽利略、牛顿以来

最伟大的物理学家。

法国物理学家 郎之万 1931年

对爱因斯坦做过这样的

比较中肯的评价，

他说：“在我们这一个时代的物理学史上

爱因斯坦的地位 将在最前列，

他现在是 并且将来也还是 人类宇宙中

有头等光辉的一个巨星，

很难说 他同牛顿一样伟大，

还比牛顿更伟大。

不过 可以肯定的说，

他的伟大 可以跟牛顿相比拟，

照我的见解 他也许比牛顿更伟大，

因为 他对于科学的贡献

更深入到人类思想

基本概念的结构中”。

我们看看 他这个天才的闪光点：

12岁的时候 也就是1891年

他自学欧几里德几何，

开始怀疑欧几里德的假定；

16岁 1895年 自学完成了微积分；

瑞士理工学院 入学考试呢 他是失败了，

那么当时呢 他就思考这样一个问题：

当一个人如果以光速运动的时候

会看到什么现象呢？

他对这个经典理论的内在矛盾

产生了很多困惑；

26岁 1905年 我们把它叫做

“爱因斯坦的奇迹年”-

他三月份 发表了量子论，

提出了光量子假设说，

解决了光电效应的问题；

到4月份 他向苏黎世大学

提交了17页的博士论文-

“分子大小的新测定法”；

到五月份 发表了布朗运动的论文，

完成了最著名的一篇论文-

《论动体的电动力学》-

创立了狭义相对论的原理；

还有一篇论文就是

《物体的惯性是否决定其内能》。

这个图片是他作一个

学术报告的一个图片。

可以说：在3个领域做出了

4个划时代的意义的贡献：

光量子学说、

分子大小测定、

布朗运动理论、

狭义相对论，

可以说是4篇绝作！

在26岁创立了狭义相对论，

刚博士毕业 还没有导师指导，

又是在业余完成。

到36岁 1915年11月

提出了《广义相对论》，

完整引力方程，

成功解释了 水星近日点的运动，

42岁 1921年

获得了“诺贝尔物理学奖”-

就是我们说的光电效应，

推动了量子力学的发展。

73岁 1952年11月

以色列政府曾经邀请他担任第2任总统-

(被他)拒绝了！

另外 他是一生中经历了2次世界大战-

1914年8月 35岁的时候

爆发了第一次世界大战，

当时他还在德国，

还依然坚持他的研究，

当然他坚定的反战、拯救和平；

1939年9月1日 他60岁的时候，

当时 全面爆发了第二次世界大战。

他76岁去世

这个1955年4月18号 午夜

主治医生 托马斯·哈维

借解剖遗体的机会

背着他的家人

悄悄地把他大脑取走，

希望未来呢 神经科学界

能够研究他的大脑

发现他聪明的原因。

他的遗嘱：

“不要办丧礼、不要有坟墓

不要立纪念碑，

把遗体火化掉了，

骨灰呢 撒在永远保密的地方”。

我们看这个表呢 列出这个

他一生中发表的论文

包括 科学的和非科学的

不多 但是呢 每一篇几乎都很重要！

关于这个科技方面的论文 比较重要的

深的颜色来标注的。

后面这个表 继续的。

他也对和平、宗教 还有对他的世界观

甚至《论教育》、《宗教与科学》

还有他的《自述》

还有《为什么我们要坚持社会主义》

还写了《奥林匹克颂词》之类的

我们看到 除了这些非科学的，

那么这是他的《统一场论》、《以太》

还有 我们前面提到一些几大专著、论文。

他一生 在44年里面

发表了总共有35篇的科学论文，

加上9篇的其他论文 一共44篇。

大部分科学论文 都具有重大的意义。

他一生中有两个 创造奇迹的高峰期：

第一个就是我们刚刚说的 “奇迹年”；

第二个就是 “奇迹期”。

那么 他的贡献呢

我们可以总结为四个方面：

第一个是《相对论》，

《相对论》呢 我们知道 1905年创立狭义相对论、

1915年广义相对论，

这两者呢 统一实现了

物理学领域的‘第二次革命’，

他否定了经典力学-

也就是牛顿力学的时空观-

绝对时空、绝对空间、绝对时间的概念，

把经典力学 归为相对论的一个特例-

就是牛顿力学在低速-

远低于光速的情况下 是成立的。

另外 第二个贡献就是 质能关系的定律-

我们都很熟悉的：E等于mc平方，

他这个公式呢

从更高的角度阐述了

物质不灭和能量守恒定律的实质，

把这个 能量和质量呢

作为等效的物理量，

它们之间可以互相转换的，

使得我们人类认识大自然

也进入了一个新的高度，

这样 我们原子能才得以诞生！

第三轮贡献-“光电效应”

1906年 提出的光子假说

成功解释了光电效应，

17年后 得了诺贝尔奖。

他的光子假说只是其中一篇论文的

九个案例之一，

促进了量子力学的发展。

第四个贡献

就是 对“现代宇宙学”的贡献-

建立了统一场，

为完善量子力学 奠定了基础，

并成功解释和预言了

包括引力波、黑洞等等 在内的宇宙辐射

和演变规律 这些天文现象。

“狭义相对论”和“广义相对论”有什么区别？

狭义相对论呢

讨论匀速直线运动的参考照系-

我们把它叫“惯性参考系”，

研究这个惯性参考系间的物理定律；

广义相对论呢

是把狭义相对论呢 推广到加速度参考系-

也叫“非惯性系”。

具体来说呢

狭义相对论的基本原理

它是基于两个假定：

一个是 任何惯性系中

自然规律都应该相同-

这也叫“相对性原理”；

第二个假定 就是

任何惯性系里面的真空光速 都是不变的-

也叫“光速不变原理”。

基于这两个原理推论呢

得到了 时间和空间各个量

从一个惯性系 变换到另外一个惯性系

应该满足“洛伦兹变换”-

洛伦兹变换 就是这样的一个变换关系：

除了空间坐标之外，

还有时间坐标，

那么 它的变换关系 不像伽利略变换里面

我们看到的空间、时间

它是绝对的--

一个简单的加减、叠加，

洛伦兹变换里面 考虑到

运动和光速的不变原理，

所以我们看到

有1减v 除以 c的平方 的这一项。

广义相对性原理呢

任何参考系 包括非惯性系

它里面的自然规律 都是相同的，

都具有相同的数学形式；

第二个 就是在 一个小体积范围里面

万有引力 和某一加速度度系统里面的

惯性力呢 相互等效-

这也叫“等价原理”。

根据这两个原理呢

万有引力的产生呢

是 由于物质的存在和一定分布形状

使得时间、空间的性质 变得不均匀，

也就是我们说的“时空弯曲”。

基于此呢 他建立了引力场的理论，

而狭义相对论呢

只是广义相对论

在引力场很弱的时候一个特例。

可以说 这个狭义相对论呢

它是属于一种 平直的时空理论，

它的核心呢 是洛伦兹的变换，

还预言了 牛顿经典物理学

所没有能够得到的一些新的效应-

比如说相对论效应，

像我们说的 时间膨胀、

长度收缩、横向多普勒效应、

质速关系、质能关系 等等

这些都被大量实验 直接证明了，

成为现代物理学的理论基础。

我们很多微观的物质的理论，

比如说基本粒子的理论，

还有宏观的引力理论，

比如说广义相对论，

都满足狭义相对论的要求。

那么这里边 我们给大家补充两个背景：

为什么创立狭义、广义相对论呢？

比如说 最有名的“双生佯谬”：

它说：哥哥在飞船上

以接近光速的航行的时候，

他的时钟会变慢

等回来的时候 弟弟已经变老了、

哥哥还年轻着呢。

但是呢 哥哥呢 看弟弟 也应该变老，

因为：我对你相对来说，

我接近光速运动、

你对我来说 也是相对接近光速运动，

这个在狭义相对论里面 无法解释，

所以呢 才有了广义相对论的推论和发展，

它能够解释这么一个双生佯谬的现象；

关于狭义相对论呢

它是这么来的-

这个爱因斯坦 思考：不同的两个地方

有两件事 同时发生，

那么“同时”呢 这个概念呢

它必然要跟一个信号 建立联系，

否则 是没有意义的！

比如说 我们对静止的观察者

和对运动的观察者，

这个“同时”呢 可能是“不同时”的，

比如说 我们看到 一辆

接近光速运行的火车，

如果 在这个火车的前端和后端

同时闪一束光，

那么 地面上来观察这一束光的时候，

因为火车在运动，

所以 它先接受的光的信号呢 应该是后边的，

而前端的光束呢 后边晚一点才收到；

在地面的观察者来说，

同时闪光的这个事件呢，

对他来说 就不是同时的，

而在火车中间呢

有一位观察者 这两个同时闪光，

算是一个同时事件，

所以 同时性 是具有相对性呢！

因此呢 才导致了 否定绝对时空观念框架-

建立了狭义相对论。

那么 我们对四位巨人呢 介绍到这里。

科技发展历史的启迪呢

我们可以得到这样的一些结论吧：

我们首先 科学发展 需要 社会的宽松环境、

需要 科学家的奉献精神、

需要 世界的和平、

还有 需要 我们的力学的支持；

专制独裁 会制约科研进展-

阿基米德比较自由；

伽利略 不够自由，

但是他 刚好处在文艺复兴的

从黑暗走向光明的过渡时期，

还有一些自由空间，

加上他自己的献身精神；

那么牛顿呢 在自由的光环下

发挥得比较充分；

爱因斯坦呢 也比较自由，

但是遭遇了两次世界大战的干扰

甚至被追杀 而流亡。

另外，前沿的科学研究

导致技术发展、技术革命！

那么一个国家 或者地区 它的发展，

领导世界 根本推动力呢

在于我们这个 有没有一批科技精英！

像这个 古希腊文明-阿基米德

包括来到 古罗马 伊斯兰文明的时候

征战 停滞，虽然促进了科技交流；

后来 文艺复兴时期 欧洲出现 伽利略，

甚至后来 导致了 大英帝国的崛起-

有牛顿为代表的 一批精英；

到了近代 欧洲 独领风骚几百年，

但是后来呢 两次世界大战爆发-

美国 采取了非常优厚的条件，

吸引了 一大批世界的精英到美国，

以这个爱因斯坦为代表，

所以 有了美国的崛起！

科技飞速发展的一百年里面

我们中国缺席了！近三十多年的改革开放-

我们在加速地赶超世界、

走上科技发展的正道...

希望大家呢 能够抓住机遇、

(具备)献身科学的精神,

来为实现中国梦 做出自己的贡献。

在科学研究方面的启迪呢，

我们首先看：科学方法非常重要！

我们科学研究需要从众多的观测中

总结得出一些结论，

否则 只是停留在经验和技术阶段；

那么 作为工具的数学的发展呢

非常关键！

另外 科学研究的时机

和对象的选择 也非常重要！

太早了 前人的积累成果还不够充分-

数学手段、数学这个理论，

还有实验技术手段 还不够发展-

很难做出重大成果；

那么 太晚了，

会错过别人出成果的先机，

只能做一些修修补补的工作：

那么牛顿 选择了天体，

得出了万有引力定律，

如果他选择了两个苹果的话，

可能就会失败；

爱因斯坦选择了微观光电效应，

提出了光量子的概念；

再选择了 牛顿的绝对时空观，

来进行分析 深入

把它否定 或者是 发展 创造，

得到了相对论。