历史上最伟大的物理学家是谁,为什么?

爱因斯坦作为最伟大的物理学家,在狭义相对论、广义相对论、光量子理论、分子运动理论、宇宙学、统一场论等六个领域做出了杰出的科学贡献,是其他物理学家无法比拟的。

狭义相对论。1905年6月,爱因斯坦创立狭义相对论,引发物理学革命。它改变了传统的时空、质量、动量、能量等基本概念,深刻揭示了作为物质存在形式的时空的统一性,以及各种物理运动形式:机械运动和电磁运动的统一性,以及两种运动量(动量和能量)的统一性,从而极大地

广义相对论。在大多数物理学家不理解狭义相对论的时候,爱因斯坦继续推进他的理论。1907年提出了均匀重力场和匀加速等效原理。经过八年的艰苦探索,在老同学格罗斯曼的帮助下,应用黎曼曲面几何,终于在1915438+05建立了广义相对论。广义相对论进一步揭示了四维时空与物质作为时间和空间的统一体的统一关系,深刻揭示了时间和空间离开物质就不能独立存在。空间的结构和性质取决于物质的分布,物质之间的引力只是空间曲率的一种表现。

光量子理论。早在1905年3月,爱因斯坦就写了论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》,提出了光量子假说,并将普朗克的量子概念推广到了辐射在空间的传播。爱因斯坦的光量子理论揭示了光的量子本质。光不仅被认为是波,还被认为是粒子,是粒子和波的合成。对于统计平均现象,光表现出波动性;对于瞬时涨落现象,光以粒子的形式出现,从而揭示了微观粒子的波粒二象性。

光量子理论的提出遭到了几乎所有老一辈物理学家的反对。直到1913,普朗克还认为这是爱因斯坦的错误。尽管如此,爱因斯坦孤军奋战,坚持进行量子理论。1906年,他发表了论文《普朗克的辐射理论和比热理论》,将量子概念推广到物体内部的振动,成功地解释了低温下固体的比热与温度的关系。

1916爱因斯坦的论文《辐射的量子理论》是对量子理论发展第一阶段的理论总结。从玻尔的原子结构假说出发,用统计力学推导出普朗克辐射公式,提出了受激辐射理论。这不仅为20世纪20年代量子力学的创立发挥了重要作用,也为60年代蓬勃发展的激光技术奠定了理论基础。

1924年德布罗意物质波假说提出后不久,就得到爱因斯坦的热情支持,爱因斯坦随即用它来研究单原子理想气体,并与年轻的印度物理学家玻色合作提出了玻色-爱因斯坦统计法。受爱因斯坦工作的启发,薛定谔试图发展德布罗意理论,于1926年建立了波动力学。

分子运动理论。1905年4月和5月,爱因斯坦发表了两篇关于分子运动理论的论文,试图通过观察悬浮粒子的运动来确定分子的实际大小(1827年发现的布朗运动)。4月,他写了一篇申请苏黎世大学博士学位的论文。他从事这项研究是为了解决科学界和哲学界争论了半个多世纪的原子和分子是否存在的问题。三年后,法国物理学家佩兰用精密的实验证实了爱因斯坦的理论预言,用无可辩驳的事实证明了原子和分子的存在。

现代宇宙学。爱因斯坦建立广义相对论后,开始探索宇宙学问题。1917年发表了题为《基于广义相对论的宇宙学考察》的论文,提出了宇宙是有限无界的假设,是现代宇宙学的开创性文献。后来由于荷兰天文学家德西特和前苏联大气物理学家弗里德曼的工作,发现空间可能在不断膨胀,并预言星系之间存在分离(后退)运动。这一预测得到了美国天文学家哈勃在1929年发现河外星系谱线红移的有力支持。

统一场论研究。从20世纪20年代到晚年,爱因斯坦将他主要的科学创造精力投入到统一场论的研究中。本文试图建立一个包括引力场和电磁场的统一理论,用广义相对论的推广形式来概括各种物理运动形式,用场的概念来解释物质结构和量子现象。他认为这是相对论发展的第三阶段。

这项研究和探索虽然在当时没有取得物理成果,但近年来正以新的形式显示出其不可估量的生命力。正如爱因斯坦晚年自己所说:“我无法完成这项工作;它会被遗忘,但将来会被重新发现。"

事实正是如此。1967年,巴基斯坦物理学家萨拉姆和美国物理学家温伯格独立提出了电弱统一理论。电弱统一理论的成功进一步推动了强、弱、电磁三种相互作用统一的所谓大统一理论和引力等四种相互作用统一的所谓超统一理论的研究。

高尚的科学道德

爱因斯坦作为最伟大的物理学家,并没有把注意力局限在自然科学领域,而是以极大的热情关心社会和人类。他富有科学道德思想和极其高尚的道德品质,成为全世界科学家和青年学生的楷模。

科学应以造福人类为目标。作为一名物理学家,爱因斯坦抱着科学能真正造福人类的希望。1931年,爱因斯坦对加州理工学院的学生说:“你们只知道应用科学是不够的。关心人本身应该永远是所有技术斗争的主要目标;关心如何组织人们的劳动和产品分配,从而保证我们的科学思想成果造福人类,不会成为洪水猛兽。当你沉浸在图表和方程中时,不要忘记这一点!”

这种造福人类的高尚科学道德,是由科学研究者的世界观和人生观决定的。爱因斯坦是一位关心人类命运的伟大科学家,他将自己的研究工作与人类命运紧密联系在一起。他在1930发表的《我的世界观》一文,既是科学与世界观、人生观关系的代表作,也是他本人世界观、人生观的生动表达。

文章写道:“我们每个人在这个世界上只会做短暂的停留;目的是什么?……我不需要深入思考,但我能从日常生活中明白,人是为别人而活的。”“我每天成百上千次地提醒自己,我的精神生活和物质生活依赖于他人(包括生者和死者)的劳动,我必须尽我所能,以同样的重量来回报我已经得到的和我还在得到的。”“我从不把安逸和享乐作为生活本身的目的——这种伦理基础,我称之为猪圈的理想。照亮我的道路,不断给我新的勇气,让我快乐地正视人生的理想,那就是真、善、美。.....我总觉得人们为之奋斗的庸俗目标——财产、虚荣、奢华的生活——是可鄙的。”这些深刻的话语,应该是每一个立志造福人类的青年学者和研究者的镜子。

科学工作者应该主动承担自己的社会责任。个人与社会的矛盾是人生最基本的矛盾之一。人们思想政治立场的不同,科学道德观念的划分,都源于对个人与社会关系的不同理解和处理。爱因斯坦认为:“人只有献身于社会,才能找到实际上短暂而有风险的生命的意义。”他对人类社会有高度的责任感,一生关于反对战争、争取和平的讲话近1万字。他拒绝以每分钟1000美元的价格被聘请做广播演讲,而是同意拍卖宣布建立狭义相对论的长达30页的论文《论运动物体的电动力学》,并将这600万美元全部捐献出来支持反法西斯战争。

更值得指出的是,爱因斯坦认为榜样的作用在人类道德行为中很重要,他自己也觉得有责任树立榜样。所以他虽然是一个知名的物理学家,但是对于他经历过的每一个重大政治事件,他都必须公开表明自己的态度。这表现在他在1933年与猖狂的德国法西斯势力的斗争中。

当时,他的密友冯·劳厄很担心他,写信劝他在政治问题上要明智。他马上斩钉截铁地回答:“我不同意你的观点,认为科学家应该在政治问题上保持沉默——更广义地说,是人类的事务。”德国的情况表明,这种克制将导致把领导权毫无抵抗地交给那些盲目和不负责任的人。这种克制难道不是缺乏责任心的表现吗?如果乔尔丹诺·布鲁诺、斯宾诺莎、伏尔泰和洪堡也这样思考和行动,我们的处境将会怎样?我对自己说过的话一个字都不后悔,相信自己的行为是在为人类服务。“一个在自然科学诸多领域做出历史性贡献的人,在处理社会政治问题时如此认真、热情、高度负责,真不愧为广大科研工作者追求和学习的榜样。

追求真理是科学工作者的天职。对于科学家来说,个人与社会的矛盾表现在各种个人关系上,比如师生关系、同事关系、同辈关系;也表现在个体与真理的关系上。从某种意义上说,个体与真理的关系更为重要和基本。一个科学家对待真理的态度,往往比他对待同事的态度,在本质上更能反映他的科学伦理和行为。因为在现代社会,真理具有最广泛的社会性,它通常是当代社会广大研究者探索的精神财富,也凝聚了历代无数研究者的宝贵劳动心血。

早在学生时代,爱因斯坦就成功摆脱了自我的束缚,从以自我为中心的精神状态转变为以探索真理为中心的思想境界。爱因斯坦认为这是他思想发展的一个重要转折点:“像我这样的人的发展的转折点是他们的主要兴趣逐渐远离暂时的和个人的方面,他们转向试图在思想上掌握事物。”通过艰苦的理论学习和创造性的独立思考,他终于认识到,探索和追求真理是一项崇高而伟大的公共事业,而不仅仅是个人的事业。

爱因斯坦一生追求真理,不相信权威,不崇拜偶像,不满足于自己取得的成就。在爱因斯坦闯入理论物理领域之前,一些物理权威几乎把目光定格在了经典物理之上的几片乌云上。爱因斯坦不相信权威,标新立异,一意孤行。当别人盯着迈克尔逊的实验时,他盯着经典物理的理论基础;当别人只注意到实验与理论之间明显的裂痕时,他看到了经典物理的基本缺陷,甚至认为经典物理需要根本改革。正是这种追求真理的高尚科学道德,使爱因斯坦除了孜孜不倦的探索别无所求,先后提出了狭义相对论和广义相对论,引发了现代物理学的一场深刻革命。

爱因斯坦一生追求真理的高尚科学道德,在他对别人误解的宽容态度上也得到了充分的体现。1953,美国惠特克无视事实,不听他人劝告。他在《以太和电的理论史》一书中,刻意贬低爱因斯坦对相对论的贡献,突出庞加莱和洛伦茨的贡献。在这方面,爱因斯坦并不介意,因为真理已经被公认;堕落的不再是真理,而只是个人。他在给玻恩的信中指出:“不要因为你朋友的书而失眠。每个人都做他认为对的事,或者用决定论的语言来说,做他必须做的事。如果他说服了别人,那是别人的事。我对自己的努力感到满意,但我认为把自己的作品当成自己的‘财产’来保护是不明智的,就像一个老守财奴保护自己辛苦积攒的几个铜币一样。我对他没有怨恨,对你当然也没有问题。归根结底,我不需要读这种东西。”

爱因斯坦晚年从事统一场论的研究。虽然受到很多人的批评和嘲讽,探索未能取得成果,但他依然虚心开朗,开心地说:“在科学上,每一条路都要走。找到一条不通的路,是对科学的巨大贡献。.....让我来做证明‘此路不通’这种吃力不讨好的工作。”当然,作为科学大师,他的深刻洞察力已经预见了统一场论的美好未来。

科学家应该凭良心行事。爱因斯坦非常重视“良心”在科学活动道德评价中的作用。在评论以他命名的诺贝尔奖时,他说:“诺贝尔发明了有史以来最猛烈的炸药,一种超级破坏性的工具。为了对此赎罪,也为了解脱自己的良心,他设立了促进和平、实现和平的奖金。”爱因斯坦本人也因为参与了原子弹的制造而经常受到良心的谴责。他曾说:“今天,参与研制这种历史上最可怕、最危险的武器的物理学家都被同样的责任感所困扰,更不用说犯罪了。”因此,爱因斯坦多次倡导和平运动、裁军和东西方和谈。去世前,他还发表了著名的《罗素-爱因斯坦和平宣言》。

从他的道德出发,爱因斯坦认为“一个人应该按照自己的良心行事,即使这样的行为必然会违反国家的法律。”爱因斯坦道德自我评价的基础是“我们现行制度中存在的道德标准,以及我们一般的法律和习俗,是古往今来无数个人为表达他们认为正义的东西而作出的努力的累积结果。”如果制度没有个人责任的支撑,它在道德意义上是无能为力的。这就是为什么任何唤起和加强这种责任感的努力都成为对人类的重要贡献。"

德育是培养科学人才的最基本的教育。爱因斯坦是一位杰出的物理学家和教育家。他非常关心科学人才的培养和成长,特别重视最基本的教育——德育。在1935年春天写给妹妹玛雅的信中指出“人类一切价值的基础是道德”。1938年6月,在美国斯沃斯莫尔学院的授奖仪式上,他语重心长地对即将毕业的大学生们说:“从一个单纯的人的角度来看,道德行为并不意味着仅仅严格要求放弃一些对生活享受的欲望,而是要关心全人类更幸福的命运。”“道德不是一个僵化的体系。它只是一种立场和观点,根据这种立场和观点可以也应该判断生活中的所有问题。它是一项永无止境的任务,时刻引导着我们的判断,激励着我们的行动。”

后来,爱因斯坦在致纽约道德教育协会成立75周年的贺信中继续认为:“我真的相信,在我们的教育中,过分强调简单的智育,往往只是为了实用和实际的目的,这直接导致了对道德价值观的损害。”次年,他应《纽约时报》教育编辑部的要求,写了一份声明,进一步指出:“仅仅用专业知识来教育人是不够的。通过专业的教育,他可以成为有用的机器,但不能成为和谐的人。让学生明白价值(也就是社会公德),有温暖的感情,这是最基本的。他必须清楚地区分美和道德上的善。否则,他——连同他的专业知识——更像一只训练有素的狗,而不是一个和谐的人。”这是多么深刻的见解啊!为了引导一大批走在科学道路上的青年学生成长为和谐的人,爱因斯坦作为最伟大的物理学家,在其科学道德思想中反复强调道德教育是最基本的教育。