爱因斯坦对科学的贡献?
虽然这两大定律相继被人们发现,但人们认为它们是两个不相关的定律,各自解释不同的自然规律。甚至有人认为物质不灭定律是化学定律,能量守恒定律是物理定律,属于不同的科学范畴。
然而,在1905年,一位26岁的德国物理学家在德国物理杂志上接连发表了5篇论文,从一个全新的高度揭示了物质不灭定律和能量守恒定律的本质和关系。
这位年轻的科学家就是阿尔伯特·爱因斯坦。
爱因斯坦是犹太人。当他还是个孩子的时候,他没有表现出任何天才的迹象。他甚至直到3岁才学会说话。
在学校时,爱因斯坦非常喜欢阅读圣经,并真诚地相信圣经中讲述的所有故事都是真实的。但是,他看了很多科学著作后,转而相信科学,认为《圣经》里讲的故事都是荒诞的。在大学里,爱因斯坦爱上了物理。他非常勤奋,经常忘记吃饭,因为他太专注于物理实验了。爱因斯坦的数学造诣也很深。他认为现代物理学不能克服物理学中的难题,除非用数学武装他的头脑。
爱因斯坦喜欢独立思考。对于任何理论,他总是经过一番思考后认为合理,然后接受。
大学毕业后,爱因斯坦想当老师,从事科研工作,但因为是犹太人,受到歧视,不能留校工作。他经人介绍,终于在一家专利局找到了一份文员的工作。既没有图书馆也没有实验室。但是,艰苦的环境更能磨炼一个人的意志。在专利局的那个小宿舍里,爱因斯坦经常工作到深夜。
1905年,爱因斯坦创立了著名的“狭义相对论”[56]。爱因斯坦认为物质的质量是惯性的量度,能量是运动的量度;能量和质量不是相互孤立的,而是相互联系、不可分割的。物体质量的变化会相应改变能量;而物体能量的变化也会相应地改变质量。
在狭义相对论中,爱因斯坦提出了著名的质能关系公式:
E=mc2
这里e代表物体的能量,m代表物体的质量,c代表光速,即每秒30万公里。
根据爱因斯坦的理论,如果把1g温度为0℃的水加热到100℃,水吸收了100卡路里,水的质量就会相应增加。根据质能关系式,1g水的质量增加了0.0000465g..
爱因斯坦的理论最初遭到许多人的反对,甚至当时一些著名的物理学家也对这个年轻人的论文表示怀疑。但是随着科学的发展,大量的科学实验证明爱因斯坦的理论是正确的,爱因斯坦成为了举世闻名的科学家,是20世纪世界上最伟大的科学家之一。
爱因斯坦的质能关系公式正确地解释了各种核反应:以氦4为例,它的原子核由两个质子和两个中子组成。原则上氦4原子核的质量等于两个质子和两个中子的质量之和。事实上,这个算术不成立。氦核的质量比两个质子和两个中子的质量之和少0.0302原子质量单位[57]!这是为什么呢?因为当两个氘[dao]核(每个氘含有1个质子和1个中子)聚合成1个氦4核时,释放出大量的原子能。当产生1克氦4原子时,大约释放出2700000000000焦耳的原子能。正因为如此,氦4原子核的质量减少。
这个例子形象地说明了当两个氘核聚合成1个氦4核时,似乎质量不守恒,即氦4核的质量不等于两个氘核的质量之和。但是用质能关系的公式计算,氦4原子核损失的质量正好等于反应过程中释放原子能减少的质量!
这样,爱因斯坦从一个更新的高度阐述了物质不灭定律和能量守恒定律的实质,指出了这两个定律之间的密切关系,深化了人类对自然的认识。
自然界没有人类无法理解的奥秘;但是大自然的神秘是无穷无尽的。人类永远不会完全了解自然,永远不会完全了解它的奥秘。只有永不满足,才能不断前进。
物质不灭定律和能量守恒定律是伟大的自然法则。它来源于客观现实,并在客观现实中得到检验。多年来,这两条定律经受住了千百次的考验,像经得起风雨的宝石一样闪耀着耀眼的光芒。
物质不灭定律和能量守恒定律成为现代自然科学的基石。同时,他们也对宗教理想主义造成了致命的打击。因为物质不可能凭空产生,也不可能凭空消灭,所以没有人相信上帝创造万物,上帝创造世界这种反科学的谬论。此外,它还雄辩地说明,世界上永远不会有永动机。不劳动就不可能从自然界获得能量。
法律客观存在。人虽然不能“创造”规律,“改造”规律,但可以发现规律,掌握规律,利用规律。现在,物质不灭和能量守恒的宣言已经被千百万人掌握了。人们正在利用物质不灭定律和能量守恒定律来征服、改造和揭开大自然的秘密!