阿尔伯特·爱因斯坦gydF4y2Ba

1921年，42岁的爱因斯坦。gydF4y2Ba

阿尔伯特·爱因斯坦gydF4y2Ba是一位理论物理学家，他的贡献是gydF4y2Ba量子力学gydF4y2Ba，gydF4y2Ba统计力学gydF4y2Ba，以及他的发展gydF4y2Ba狭义相对论gydF4y2Ba和gydF4y2Ba广义相对论gydF4y2Ba它几乎塑造了今天物理学的每个领域。他通过思想实验来解决难题的方法gydF4y2BagedankenexperimentsgydF4y2Ba)成了物理学家精神工具箱的重要组成部分。作为一个公众人物，他在二战后人们对物理学的兴趣激增中发挥了重要作用，并且是和平的倡导者。gydF4y2Ba $^ {[1]}gydF4y2Ba$

1905年，在26岁时，在瑞士专利局担任职员，爱因斯坦出版了四篇本可以完全彻底改变物理学的论文。这项工作非常令人印象深刻，历史学家称之为1905年爱因斯坦的gydF4y2BaAnnus Mirabilis，gydF4y2Ba或“奇迹一年”。gydF4y2Ba

布朗运动:一粒花粉(黄点)被水分子(黑点)移动gydF4y2Ba

布朗运动gydF4y2Ba

第一个是一个理论解释gydF4y2Ba布朗运动gydF4y2Ba．布朗运动是一个小物体（例如花粉的斑点）的随机运动，同时悬浮在液体（例如水）中。爱因斯坦认为，这种运动是许多微小分子与花粉碰撞的结果。当时，物理学家们怀疑是由离散原子和分子制成的，但它们的存在几乎没有直接证据。虽然爱因斯坦没有赢得这项工作的诺贝尔奖，牛仔·佩林在1926年赢得了诺贝尔奖，以便他对爱因斯坦的模型进行了实验验证。gydF4y2Ba

光电效应gydF4y2Ba

当光碰到金属时，会产生电流，这种现象被称为gydF4y2Ba光电效应gydF4y2Ba．然而，低于一定频率的光不能产生电流，无论你用多少电流照射金属。这与经典力学形成了鲜明的对比，传统力学认为光束的总能量是产生电流的关键。光的频率不重要，只要有足够的光就行。gydF4y2Ba

为了解释这些效应，爱因斯坦提出了光子的概念，即具有离散能量的单个光包。每个光子都有能量gydF4y2Ba $e = h \ nugydF4y2Ba$， 在哪里gydF4y2Ba $hgydF4y2Ba$是普朗克常数吗gydF4y2Ba $\ nu.gydF4y2Ba$是光的频率。电子被踢出将它们由单独的光子束缚的原子踢出。如果没有足够高的单独光子，则不是有多个光子的电磁。gydF4y2Ba

狭义相对论gydF4y2Ba

事实上gydF4y2Ba电磁场gydF4y2Ba能产生波是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在1865年发现的。人们认为，既然电磁波是波，那么它们一定是介质中的波，就像空气是声波的介质一样。这种假想的媒介被称为以太。如果这是真的，那么光速将取决于观察者相对于以太的速度。然而，严格的实验表明，对于所有的观察者来说，光的运动速度是相同的。爱因斯坦基于这个前提发展了思维实验。他考虑了以不同速度运动的不同观察者在观察同一束光时会测量到什么。由于光的速度对两者都是固定的，他得出结论，每个观察者测量的距离和时间间隔肯定是不同的。此外，两个事件是否同时出现取决于观察者的相对速度。gydF4y2Ba

他最初称他的想法是相对论的原则，但在与他的数学教授Hermann Minkowski讨论这个想法后，他意识到这个想法的核心实际上是不变性的。虽然不同观察者的空间和时间的长度和时间的持续时间有所不同，但它们以一种方式变化，使得称为空间和时间的时间间隔的数量仍然不变。Minkowski曾经说过特别的相对论“......出现了如此巨大的惊喜，因为他的学生日爱因斯坦一直是一只懒狗。他从来没有困扰数学。”gydF4y2Ba $^ \ text {[2]}gydF4y2Ba$

质量能量等效gydF4y2Ba

爱因斯坦最着名的公式（并且可以说是物理学中最着名的公式）是gydF4y2Ba $e = mc ^ 2gydF4y2Ba$．这使得休息的物体仅仅凭借其质量就具有能量。爱因斯坦通过考虑观察者如何在不同的速度移动相对于彼此的观察者来衡量能量和动量，这与他以相同的方式考虑观察者将如何衡量时间和空间来衡量。他表示，能量和动量的特定组合将始终等于gydF4y2Ba $mc ^ 2gydF4y2Ba$．gydF4y2Ba

尽管在构建量子力学中发挥了重要作用，但众所周知，爱因斯坦对它的一些含义感到不舒服。他曾在给同事马克斯·伯恩的信中写道:“……量子力学当然是令人印象深刻的。但内心有个声音告诉我，这还不是真的。这个理论说明了很多，但并没有真正让我们更接近“旧的那个”的秘密。无论如何，我相信上帝是不会掷骰子的。”gydF4y2Ba $^ \ text {[3]}gydF4y2Ba$物理学家和哲学家们至今仍在争论爱因斯坦的直觉是否正确，尽管在他去世后的60年里，量子力学已经成为一个非常重要和广泛的物理理论。gydF4y2Ba

“bose - einstein”冷凝物gydF4y2Ba作为气体过渡到Bose-Einstein冷凝物中的速度曲线gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba玻色-爱因斯坦凝聚态gydF4y2Ba是玻色子在低能时所特有的一种物质状态，在这种状态中，所有玻色子都处于几乎相同的状态，它们的位置和速度彼此高度相关。萨特延达·玻色(Satreyenda Bose)提出了光子的概念(光子是玻色子的一种)，爱因斯坦将其推广到更普遍的情况。通过实验实现玻色-爱因斯坦凝聚体为沃尔夫冈·凯特勒、卡尔·维曼和埃里克·康奈尔赢得了2001年的诺贝尔奖。gydF4y2Ba

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爱因斯坦发展了一个思想实验，让一个观察者在一个以恒定加速度下落的电梯中。电梯里的人不应该知道他们下落的加速度是多少。因为电梯里的所有东西都在以相同的速度加速，相对于彼此，就好像它们都没有在加速一样。这叫做等价原理。爱因斯坦意识到，要解释这一原理，需要对狭义相对论进行扩展，于是从1907年到1915年，他发展了一种广义理论，允许时空弯曲来解释这一原理。这种曲率是由大质量物体的存在引起的，而大质量物体反过来会响应时空的曲率而运动。这种关系由爱因斯坦场方程描述，这是广义相对论背后的核心数学公式。gydF4y2Ba

爱因斯坦缺乏必要的数学背景来形式化他的见解，于是去找数学家gydF4y2Ba大卫希尔伯特gydF4y2Ba寻求帮助。在他们相遇之后，希尔伯特和爱因斯坦各自独立地发展场方程。希尔伯特实际上比爱因斯坦早12天提交了一篇包含这些方程式的论文。幸运的是，希尔伯特没有质疑爱因斯坦已经完成了发展物理理论的大部分工作。gydF4y2Ba $^ \ text {[4]}gydF4y2Ba$

引力波gydF4y2Ba这是对时空结构中波的夸张模拟。图片来源:美国国家航空航天局gydF4y2Ba

1916年，爱因斯坦意识到他的场方程暗示了一种新型波的存在。两个相互旋转的大质量物体会在时空中产生周期性的涟漪，也就是gydF4y2Ba引力波gydF4y2Ba．1936年，他几乎改变了主意，写了一篇论文，声称引力波不存在，但幸运的是，一位评论家发现了他的数学错误。2016年2月11日，对引力波的研究达到了高潮，两个研究小组发表了一篇论文，展示了对一个双黑洞合并产生的引力波的直接观测。gydF4y2Ba $^ \文本{[5]}gydF4y2Ba$

爱因斯坦-罗森桥，由两个黑洞“粘在一起”而成gydF4y2Ba1935年，爱因斯坦还帮助发展了爱因斯坦-罗森桥的概念，更广为人知的是虫洞。虫洞是一个有趣的东西gydF4y2Ba拓扑gydF4y2Ba这是一种时空特征，可以让人在宇宙中走一条“捷径”。爱因斯坦后来提出的虫洞的特殊类型被证明是不可行的，因为虫洞从一边到另一边关闭的速度比光关闭的速度要快。gydF4y2Ba $^ \文本{[6]}gydF4y2Ba$然而，今天的虫洞和时空的其他非活动拓扑特征是今天的兴趣。gydF4y2Ba

爱因斯坦晚年的大部分时间都花在试图将量子力学和广义相对论统一为一个整体上gydF4y2Ba统一场理论gydF4y2Ba，或万物理论。然而，完全描述量子引力仍然是一个未解决的问题gydF4y2Ba弦理论gydF4y2Ba是一个很受欢迎而且很有前途的研究方向。gydF4y2Ba

爱因斯坦对原子弹的研制起了至关重要的作用。作为一名和平主义者，他反对原子弹，但他也担心纳粹科学家可能会在盟军之前研制出原子弹。gydF4y2Ba $^ \文本{[7]}gydF4y2Ba$里奥·西拉德说服他在给罗斯福总统的信上签名，请求罗斯福资助一个核研究项目。gydF4y2Ba $^ \文本{[8]}gydF4y2Ba$该计划最终成为曼哈顿项目，这将在1945年开展广岛和长崎的炸弹。爱因斯坦本人实际上并没有努力发展炸弹。gydF4y2Ba

在冷战期间，爱因斯坦与数学家合作，直言不讳地批评核武器gydF4y2Ba伯特兰·罗素gydF4y2Ba和其他杰出的物理学家一起撰写了《罗素-爱因斯坦宣言》(Russell-Einstein Manifesto)，向科学界和外行发出了强有力的呼吁，希望找到一种不诉诸核战争的和平解决办法。gydF4y2Ba $^ \ text {[1]}gydF4y2Ba$

这封信是假期发表的。阿尔伯特爱因斯坦于1955年4月18日去世。gydF4y2Ba

[1]罗素,伯特兰;爱因斯坦,艾伯特。Russell-Einstein宣言。于2016年2月22日从http://pugwash.org/1955/07/09/statement-manifesto/取回。gydF4y2Ba

[2]瓦尔特伊萨克森。gydF4y2Ba爱因斯坦，他的生命和宇宙gydF4y2Ba．2007年。gydF4y2Ba

[3]爱尔伯特爱因斯坦。给Max出生的信。1926年12月4日。发表在gydF4y2Ba出生的爱因斯坦字母gydF4y2Ba，由Irene出生翻译。2016年2月22日从Https://en.wikiquote.org/wiki/albert_einstein检索。gydF4y2Ba

[4] http://physics.stackexchange.com/questions/56892/did-hilbert-publish-一致 - relativity-equation -equation-before-einstein在2016年2月22日上检索。gydF4y2Ba

[5]赵,一个。gydF4y2Ba引力波，爱因斯坦在时空的涟漪，首次发现了gydF4y2Ba．gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba．2016年2月11日。2016年2月21日被打捞上来。gydF4y2Ba

罗伯特·富勒，约翰·惠勒。gydF4y2Ba因果关系与多重关联时空gydF4y2Ba．gydF4y2Ba物理评论gydF4y2Ba128, 2016年2月21日取回。gydF4y2Ba

[7]艾萨克森,沃尔特。连锁反应:从爱因斯坦到原子弹。gydF4y2Ba《发现》杂志。gydF4y2Ba2008年3月18日。从http://discovermagazine.com/2008/mar/18-chain-re aeaction-from-einstein-to-the-te-toomic-bomb在2016年2月22日。gydF4y2Ba

[8]西拉德,狮子座;爱因斯坦,艾伯特。给罗斯福总统的信。8月2日,1939年。于2016年2月22日从http://www.dannen.com/ae-fdr.html取回。gydF4y2Ba