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1、20世纪科学巨匠,爱因斯坦,爱因斯坦,爱因斯坦的个人经历爱因斯坦的成就爱因斯坦的奇迹年（1905年）爱因斯坦的小故事,爱因斯坦生平（1）,1879年出生于德国乌尔姆市的一个犹太人家庭1888年（9岁），爱因斯坦入路易波尔德高级中学学习。在学校受宗教教育，接受受戒仪式，弗里德曼（诺贝尔经济学奖获得者）是指导老师。1889年（10岁），在医科大学生塔尔梅引导下，读通俗科学读物和哲学著作。1891年（12岁），自学欧几里德几何，同时开始自学。爱因斯坦开始怀疑欧几里德的假定。,爱因斯坦生平（2）,1895年（16岁），自学完微积分。同年，爱因斯坦在瑞士理工学院的入学考试失败。爱因斯坦开始思考当一个人以
2、光速运动时会看到什么现象。对经典理论的内在矛盾产生困惑。1901年3月21日（22岁），取得瑞士国籍。在这一年57月完成电势差的热力学理论的论文。1903年（24岁），他与大学同学米列娃玛丽克结婚。,爱因斯坦生平（3）,1905年（26岁）3月，发表量子论，提出光量子假说，解决了光电效应问题。4月向苏黎世大学提出论文分子大小的新测定法，取得博士学位。5月完成论文论动体的电动力学，独立而完整地提出狭义相对性原理，开创物理学的新纪元。这一年因此被称为“爱因斯坦奇迹年”。1915年（36岁）11月，提出广义相对论引力方程的完整形式，并且成功地解释了水星近日点运动。,爱因斯坦生平（4）,1914年（3
3、5岁）4月，爱因斯坦接受德国科学界的邀请。迁居到柏林。8月，即爆发了第一次世界大战。他虽身居战争的发源地。生活在战争鼓吹者的包围之中，却坚决地表明了自己的反战态度。1916年（37岁）3月，完成总结性论文广义相对论的基础。5月，提出宇宙空间有限无界的假说。8月，完成关于辐射的量子理论，总结量子论的发展，提出受激辐射理论。,爱因斯坦生平（5）,1921年（42岁），爱因斯坦因光电效应研究而获得诺贝尔物理学奖，他的研究推动了量子力学的发展。1929年（50岁）2月，发表统一场论。1950年（71岁）2月13日，发表电视演讲，反对美国制造氢弹。1952年（73岁）11月，以色列第1任总统哈伊姆魏茨曼
4、死后，以色列政府请他担任第2任总统，被拒绝。,爱因斯坦生平（6）,1955年（76岁）4月13日，在草拟一篇电视讲话稿时发生严重腹痛，后诊断为动脉出血。4月15日进普林斯顿医院。4月18日，爱因斯坦主动脉瘤破裂导致大脑溢血破裂，而逝世于普林斯顿。,爱因斯坦希望自己死后被火化，骨灰被洒在一个秘密的河流，以免自己的墓地成为一个“朝圣地”。负责检查和解剖他尸体的病理学家托马斯-哈维做出了一件令人震惊的事情，他私自从爱因斯坦的尸体上取走了1.2公斤的脑灰质和双眼。他将那双眼球寄给了爱因斯坦的眼科医生亨利-亚当斯，如今这对眼球依然被保存在纽约的一处保险箱内。哈维一直随身携带爱因斯坦的脑灰质切片，希望研究
5、出爱因斯坦为何如此聪明的原因。可惜的是，他至今都没有得出什么结论。,美国费城展出的大脑切片,爱好和平的爱因斯坦,一战时：支持反对宣言一战后：致力于各国人民的相互谅解，呼吁人民为和平而斗争二战时：建议罗斯福抢在纳粹之前研究原子弹,痛心原子弹引起大量平民受伤二战后：致力于防止核战争的发生，发表反核战的原子科学家公报,爱因斯坦,爱因斯坦,爱因斯坦的伟大成就,爱因斯坦的科学贡献,1905年，爱因斯坦在科学史上创造 了一个无先例的奇迹。这一年他写了6篇论文，在3月到 9月这半年中，利用在专利局每天8小时工作以外的业余时间，在三个领域作出了四个有划时代意义的贡献。,光量子论（1）,黑体辐射的两公式一在长波
6、方面不符，一在短波不符。普朗克提出能量量子化假说，推得公式与实验结果很好吻合。普朗克的量子假说提出后的几年内，并未引起人们的兴趣，爱因斯坦却看到了它的重要性。他赞成能量子假说，并从中得到了重要启示：在现有的物理理论中，物体是由一个一个原子组成的，是不连续的，而光（电磁波）却是连续的。在原子的不连续性和光波的连续性之间有深刻的矛盾。为了解释光电效应，1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说的基础上提出了光量子假说,光量子论（2）,1905年 3月写的论文关于光的产生和转化的一个推测性的观点，把普朗克1900年提出的量子概念扩充到光在空间中的传播，提出光量子假说，认为：对于时间平均值，光表现为波动；而
7、对于瞬时值光则表现为粒子。这是历史上第一次揭示了微观客体的波动性和粒子性的统一，即波粒二象性。以后的物理学发展表明：波粒二象性是整个微观世界的最基本的特征。在论文的结尾，他用光量子概念轻而易举地解释了光电现象，推导出光电子的 最大能量同入射光的频率之间的关系。这一关系10年后 才由R.A.密立根予以实验证实。“由于他的光电效应定律的发现”，爱因斯坦获得了1921年的诺贝尔物理学奖。,分子运动论,1905年4月、5月和12月他写了3篇关于液体中悬浮粒子运动的理论。这种运动系英国植物学家R.布朗于1827年首先发现，称为布朗运动。爱因斯坦当时的目的是要通过观测由分子运动的涨落现象所产生的悬浮粒子的
8、无规运动，来测定分子的实际大小，以解决半个多世纪来科学界和哲学界争论不休的原子是否存在的问题。3年后,法国物理学家J.B.佩兰以精密的实验证实了爱因斯坦的理论预测。这使当时最坚决反对原子论的德国化学家、“唯能论”的创始者F.W.奥斯特瓦尔 德于1908年主动宣布：“原子假说已成为一种基础巩固的科学理论。,创新纪元的狭义相对论（1）,19世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学仅是建立在物质低速运动状态下，无法解释高速运动过程中的物理现象，出现了严重的危机。为了克服新实验事实同旧理论体系之间的矛盾，以洛伦兹为代表的老一辈物理学家采取修补漏洞的办法，提出名目众多的假设，结果使旧理论体系更是捉襟见肘。爱
9、因斯坦则认为出路在于对整个理论基础进行根本性的变革。他从自然界的统一性的信念出发，考察了这样的问题：牛顿力学领域中普遍成立的相对性原理（力学定律对于任何惯性系是不变的），为什么在电动力学中却不成立？而根 据M.法拉第的电磁感应实验，这种不统一性显然不是现象所固有的，问题一定在于古典物理理论基础。,创新纪元的狭义相对论（2）,爱因斯坦吸取了经验论哲学家D.休谟对先验论的批判和E.马赫对I.牛顿的绝对空间与绝对时间概念的批判，从考察两个在空 间上分隔开的事件的“同时性”问题入手，否定了没有经验根据的绝对同时性，进而否定了绝对时间、绝对空间，以及“以太”的存在，认为传统的空间和时间概念 必须加以修改
10、。,以太是古希腊哲学家亚里士多德所设想的一种物质。在亚里士多德看来，物质元素除了水、火、气、土之外，还有一种居于天空上层的以太,质能相当性,1905年9月，爱因斯坦写了一篇短文 物体的惯性同它所含的能量有关吗？，作为相对论 的一个推论,揭示了质量(m)和能量(E)的相当性:E=m*c2，并由此解释了放射性元素（如镭）所以能释放出大量能量的原因。质能相当性是原子核物理学和粒子物理学的理论基础，也为40年代实现的核能的释放和利用开辟了道路。,量子论的进一步发展,爱因斯坦的光量子论的提出，遭到几乎所有老一辈物理学家的反对，尽管如此，爱因斯坦还是孤军奋战，坚持不懈地发展量子理论。1906年他把量子概念
11、扩展到物体内部的振动上，基本上说明了低温条件下固体的比热容同温度间的关系1912年他把光量子概念用于光化学现象，建立了光化学定律1916年他发表了一篇综合了量子论发展成就的论文关于辐射的量子理论，提出关于辐射的吸收和发射过程的统计理论,从N.玻尔1913年的量子跃迁概念,推导出普朗克的辐射公式。论文中提出的受激发射概念，为60年代蓬勃发展起来的激光技术提供了理论基础。,广义相对论的探索,狭义相对论建立后，爱因斯坦并不感到满足，力图把相对性原理的适用范围推广到非惯性系。他从伽利略发现，引力场中一切物体都具有同一加速度（即惯性质量同引力质量相等），从这一古老实验事实找到了突破口，于1907年提出了
12、等效原理并且由此推论：在引力场中，钟要走得快，光波波长要变化，光线要弯曲。,爱因斯坦的小故事,真假司机（1）,伟大的物理学家爱因斯坦因提出相对论而举世闻名，此后，发生了这样一个故事。盛名之下的爱因斯坦每天忙于应付不计其数的大学请他作演讲，搞得他疲惫不堪！爱因斯坦每次到大学去都是由专职司机理查开车送他，一到会场后，理查就在台下听演讲，一直做了30来次听众，而且每次都是聚精会神，从头听到尾。理查是位风趣的美国人，一天他向疲于奔命的爱因斯坦提建议：“您实在太辛苦了，也一定讲烦了，您的演讲内容我可以背下来了，我想下次演讲时让我穿着您的衣服，让我来代您演讲直到被发现为止，可以吗？”“妙啊，反正那里认得我
13、的人也不多。”,真假司机（2）,同样富于风趣的爱因斯坦回答道。此后的那场演讲，穿着爱因斯坦衣服的理查对于相对论的解说没有任何差错，他把爱因斯坦的表情和动作也模仿的惟妙惟肖。爱氏则打扮成司机，不仅开车送理查来演讲，而且坐在台下认真听讲。然而，就在演讲结束，理查准备下台时，一件意料不到的事终于发生了。一位教授模样的先生站起来，像发连珠炮似的提出了许多问题。真的爱因斯坦静坐在会场的角落，心中吃惊不小，但他表情上还是若无其事。假的爱因斯坦却轻松地对那位教授说：“你的这些问题很简单，连我的司机都能回答.喂，理查，你上来帮我做些说明吧！”于是，真正的爱因斯坦这时才步上讲台，并迅速地对问题作了说明！,迷路,一天，斯顿高级研究所主任办公室的电话骤然响了起来，女秘书拿起话筒，听到电话里的声音：“你能否告诉我，爱因斯坦博士住在哪儿?”秘书回答，她不能奉告，因为要尊重爱因斯坦博士的意愿，他不愿自己的住处受到打扰。这时电话里的声音降低到近乎耳语般地说“请你不要告诉任何人，我就是爱因斯坦，我正要回家，可是找不到家了。”原来，爱因斯坦参加科学讨论会回来，路上一心思考着讨论的问题，不知不觉地迷了路（刚到普林斯顿）。,谢谢观看！,
