爱因斯坦在科技史中的地位与评价1.pdf

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1、爱因斯坦在科技史中的地位与评价 爱因斯坦是一个伟大的科学家，他在科学史中有着不可磨灭的地位和影响。爱因斯坦从实验事实出发，重新新考查了物理学的基本概念，在理论上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推动了天文学的发展。他的量子理论对天体物理学、特别是理论天体物理学都有很大的影响。理论天体物理学的第一个成熟的方面-恒星大气理论，就是在量子理论和辐射理论的基础上建立起来的。爱因斯坦的狭义相对论成功地揭示了能量与质量之间的关系，解决了长期存在的恒星能源来源的难题。近年来发现越来越多的高能物理现象，狭义相对论已成为解释这种现象的一种最基本的理论工具。其广义相对论也解决了一个天文学上多年的不解之谜，并推断

2、出后来被验证了的光线弯曲现象，还成为后来许多天文概念的理论基础。爱因斯坦对天文学最大的贡献莫过于他的宇宙学理论，他创立了相对论宇宙学，建立了静态有限无边的自洽的动力学宇宙模型，并引进了宇宙学原理、弯曲空间等新概念，大大推动了现代天文学的发展。爱因斯坦从认识论的高度来批判地考查被人们认为是天经地义的古典物理学的基本概念，在充分吸取前人科学研究的积极成果的基础上，用革命的办法在理论上作出根本性的突破，使物理学的发展进入一个新的历史时期。爱因斯坦从三个不同的领域开始他的理论探索，并先后在 1905年36月间取得了决定性的重大成果，而这三方面的努力，都是在他探求物质世界统一性的前提下进行的。他最先取得

3、的成果是关于分子运动论的研究。他用统计学和力学相结合的方法来研究热力学问题，特别是研究悬浮粒子在流体中的运动，不仅在理论上彻底地解决了早在1827年发现的布朗运动，而且通过直接的观测可以推算出分子的实际大小。这个理论预测，3年后由法国物理学家佩兰在实验上给以证实。爱因斯坦第二方面的工作是发展量子论。量子论是普朗克于1900年为解决黑体辐射的矛盾而提出的一个革命性的假说，认为物体发出辐射时所放出的能量是不连续的。可是，普朗克缺乏革命精神，不但不敢把能量的不连续概念再往前推进一步，甚至以后又倒退回去，一再企图用古典物理学的连续概念来解释发射能量的不连续性。爱因斯坦的态度则截然不同，他于1905年3

4、月提出光量子论，把量子概念扩充到辐射的传播和吸收上去，从而完满地解释了以前无法解释的光电效应的经验规律。光量子论使19世纪已获全胜的光的波动理论又出现了对立面，是人类认识自然界的历史上第一次揭示了波动性和粒子性的对立统一，即波粒二象性，光量子论的出现，不仅遭到包括普朗克在内的几乎所有老一辈的物理学家的反对，也遭到象玻尔那样的年轻的物理学家的长期反对，直至1923年发现了 X 射线散射的康普顿效应，才被普遍承认。作为爱因斯坦终身事业的标志的是相对论。他经过10年的酝酿和探索，于1905年6月发表了题为论动体的电动力学的论文，完整地提出狭义相对性理论。他根据匀速运动的相对性和光速不变这两个有普遍意

5、义的基本实验事实，重新考查了古典物理理论中空间、时间、运动等基本概念，否定绝对空间观念和以太的存在。他是从分析两个在空间上分隔开的事件的同时性问题取得突破的。他发现两个事件的所谓同时，只有考虑到它们相隔的空间距离和光信号的传播速度时才有意义。狭义相对论不仅揭示了作为物质存在形式的空间和时间的统一性，也深刻地揭露了各种物理运动形式的统一性：机械运动和电磁运动的统一，电和磁的统一，两种运动量度（能量和动量）的统一；而且还进一步揭示了物质和运动的统一性（质量和能量的相当性），加深并发展了物质和运动不可分割的原理，并且在理论上为原子能时代开辟了道路。狭义相对论建立以后，他进一步探索加速运动的相对性。1

6、907年，他根据引力场中一切物体都具有同一加速度这一实验事实，提出均匀引力场同均匀加速度的等价原理。经过8年艰苦努力，终于在1915年建成了广义相对论。广义相对论进一步揭示了作为空间和时间统一体的空间时间同物质的统一关系，指出空间时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布。根据广义相对论，他推算出水星近日点的运动，解决了一个天文学上半个世纪来一直无法解决的问题。同时，他推断光线在引力场中要弯曲。这个理论预测，于1919年由英国天文学家通过日蚀的观测而得到证实。狄拉克认为，爱因斯坦的引力论“大概是(人类)已经作出的最伟大的科学发现。”爱因斯坦一生从事过的这六个领域的工作中，除

7、了统一场论目前还难有定论以外，其他五个方面都是可以作出肯定的评价的。大家都公认，量子论和相对论是现代物理学两大支柱，在这里，爱因斯坦立了第一功。兰佐斯说过，爱因斯坦一生按理可得5项诺贝尔物理学奖金，就是：布朗运动的研究，提出光量子论，创建狭义相对论，发现质能相当性，创建广义相对论。值得注意的是，前4项都是在1905年3月到9月这6个月内完成的，当时他仅26岁，不是在学术机关里，完全靠业余时间来进行研究，而又没有任何名师指导，这在科学史上可以说是一个奇迹。对于爱因斯坦的科学成就，法国物理学家朗之万于1931年作过这样的评价：“在我们这一时代的物理学史中，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颗巨星。很难说，他究竟是同牛顿一样伟大，还是比牛顿更伟大；不过，可以肯定地说，他的伟大是可以同牛顿相比拟的。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。”可以说，在整个人类科学史中，只有哥白尼、牛顿和达尔文才能够同爱因斯坦相媲美。