愛因斯坦的第二個革命:廣義相對論
(1916)
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| 愛因斯坦在柏林Haberlandstrabe家中 |
廣義相對論是愛因斯坦卓越和深奧的創造。就其原創性和膽識而言,我相信它在物理學史中是無與倫比的。廣義相對論是由下述兩方面所推動:等效原理以及在對稱(或不變性)思想方面的有遠見的發展。關於後者,愛因斯坦在其晚年所著的《自傳性的註記》(67頁)上寫道:「…狹義相對論(洛倫茲變換下的定律的不變性)的基本要求太窄,即必須假定,定律的不變性對於四維連續域中座標的非線性變換而言,也是相對的。」(這發生在1908年)
可是要實現這個思想是艱難和緩慢的,它花了愛因斯坦8年之久。它對第一次世界大戰後的歐洲產生了巨大的衝擊,愛因斯坦因而成為全世界家喻戶曉的名字。
廣義相對論已在20世紀、而且還將在21世紀產生深遠和廣泛的影響。它已導致幾何學的巨大發展。並導出「統一場論」思想,而統一場論已成為基礎物理學中迄今尚未完全解決的主要目標之一。它還導出「現代宇宙論」這門學科,這門學科肯定將成為21世紀重要的科學領域之一。
愛因斯坦的第三個革命:量子論
(1900-1925)
量子論是人類歷史上一次偉大的知識革命。這個革命開始於1900年普朗克(1858-1947)提出的大膽假設,即黑體輻射的發射和吸收是量子化的。然而這個大膽假設後來的發展卻極其困難,有時看起來甚至是沒有希望的。1953年歐本海默在他的萊斯講座中生動地描述了從1900到1927年為弄懂量子化思想的努力:「我們對原子物理的了解,即我們稱之為原子系統的量子理論,源自世紀交替之時以及二十年代時大量的綜合和解析工作。那是一個異常大膽的時代。它不是某一個人努力的結果,它包括來自許多國家的科學家的合作,……」
量子論發展之兩條路線,左面的路線遵循愛因斯坦關於電磁波是粒子的想法。右邊的路線遵循波爾的原子結構量子化的想法。
1924-1925年間,物理學中量子化的意義尚未被最後澄清,愛因斯坦又提出了一個大膽的思想:玻色-愛因斯坦凝聚。當時的物理學家對此都很驚詫和懷疑。而這個思想在最近幾年中卻已成為基礎物理中最熱門的課題,並且可以指望它在未來會有神奇的用處。這整個的發展是愛因斯坦具有敏銳洞察力的又一個例子,他的洞察力遠遠超越他同時代的人,這是愛因斯坦天才的標誌。
藍佐斯在《愛因斯坦的十年,1915-1925》中曾這樣描述愛因斯坦在柏林任教授時的風格:「幾乎每一個和他接觸過的人,都對他的風格的魅力留下了深刻的印象。」而在1979年為慶祝愛因斯坦百年壽辰由沃爾夫編輯的文集(461頁)上,維格納寫道:「物理討論使我們認識了愛因斯坦思考的明晰,他的坦率、謙遜以及講解的技巧。」
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