物理专利的普及

奇迹

爱因斯坦创造了科学史上前所未有奇迹。今年，他写了六篇论文。从3月到9月的半年时间里，他利用在专利局每天工作八小时之外的业余时间，在三个领域做出了四项划时代的贡献。他发表了一篇关于光量子理论、分子大小测定，

理论和狭义相对论。

3月，爱因斯坦把他认为正确的论文寄给了德国《年度物理学》编辑部。他害羞地对编辑说:“如果你能在你的年度报告中为我找到发表这篇论文的空间，我将非常高兴。”这篇“尴尬”的论文被称为“关于光的产生和转化的思辨观点”。

这篇论文把普朗克

将提出的量子概念推广到光在空间的传播，提出了光量子假说。认为:对于时间平均，光表现为波动；对于瞬时值，光显示为粒子。这是历史上第一次揭示微观物体的涨落与粒子的统一性，即波粒二象性。

在这篇文章的最后，他用光量子的概念简单解释了一下。

无法解释的

推导了光电子最大能量与入射光频率的关系。这种关系直到10年后才被密立根的实验证实。1921年，Ain

对于“

该定律的发现获得了诺贝尔物理学奖。

这只是开始，

爱因斯坦在光、热和电物理三个领域齐头并进。

。1905年4月，爱因斯坦完成了确定分子大小的新方法，5月完成了热分子运动理论所要求的静止液体中悬浮粒子的运动。这是两篇关于

研究论文。爱因斯坦当时的目的是通过观察分子运动涨落引起的悬浮粒子的不规则运动来确定分子的实际大小，从而解决科学界和哲学界争论了半个多世纪的原子是否存在的问题。

三年后，法国物理学家佩兰用精确的实验证实了爱因斯坦的理论预测。因此

证明原子和分子的客观存在，这使得德国最坚决地反对原子论。

奥斯特瓦尔德，精英制度的创始人。

主动宣布:“原子假说已经成为有坚实基础的科学理论”。

1905年6月，爱因斯坦完成了开创性的物理学。

长篇论文《论动态》

“，完全提出了狭义相对论。这是10年爱因斯坦酝酿探索的结果，很大程度上解决了19年底经典物理学的危机，改变了它。

时间和空间的概念揭示了物质和能量的等效性，创造了一个全新的物理世界，这是现代物理领域最伟大的革命。

狭义相对论不仅可以解释

所有能解释的现象也都能解释。

无法解释的物理现象，并预言了许多新的效应。狭义相对论最重要的结论是质量守恒原理失去了独立性，与能量守恒定律融为一体，使质量和能量相互转化。还有一些其他的东西经常被人提起，比如时钟慢慢收缩，光速不变，

的静止质量为零，以此类推。经典力学在低速下已经成为相对论力学的极限情况。这样力学和电磁学就统一在运动学的基础上了。

1905年9月，爱因斯坦写了一篇短文，物体的惯性和它所包含的能量有关吗？“，作为相对论的一个推论。质能当量是

和

理论基础也是在40年代认识到的。

释放和利用。

在这短短的半年时间里，爱因斯坦在科学上的突破性成就可以说是“前无古人”。即使他放弃了物理学研究，即使他只完成了上述三项成就中的任何一项，爱因斯坦都会在物理学发展史上留下极其重要的印记。爱因斯坦驱散了“物理学晴空上的乌云”，迎来了更加辉煌的物理学。

广义相对论的探索

狭义相对论建立后，爱因斯坦并不满足，试图将相对论原理的应用范围扩大到非惯性系。他来自

发现的

突破是在所有物体加速度相同这一古老的实验事实中发现的，等效原理是在1907 2年提出的。在这一年，他的大学老师，著名的

家

提出了狭义相对论

表现形式为相对论的进一步发展提供了有用的数学工具，可惜爱因斯坦当时没有意识到它的价值。

等效原理的发现被爱因斯坦认为是他一生中最快乐的思想，但他后来的工作非常辛苦，走了一个大弯路。

，他分析了刚性的旋转圆盘，意识到

欧几里得几何并不严格有效。同时发现洛仑兹变分不具有普适性，等效原理只在一个无穷小的区域内有效。此时，爱因斯坦已经有了广义相对论的想法，但他还缺乏建立它的必要。

爱因斯坦回来了。

在母校工作。在他的同学、母校数学教授格罗斯曼的帮助下，他在黎曼几何和张量分析中找到了建立广义相对论的数学工具。经过一年的艰苦合作，他们在1913发表了一篇重要论文《广义相对论与引力理论大纲》，提出了规范场引力理论。这是第一次把重力和度规结合起来，使黎曼几何有了真正的物理意义。

但是他们当时得到的

该方程仅对于线性变换是协变的，而不是广义相对论原理所要求的任意性。

协方差在。这是因为爱因斯坦当时对张量运算并不熟悉，误以为只要遵守守恒定律就一定有极限。

为了保持因果关系，我们不得不放弃普遍协变的要求。