爱因斯坦的相对论与相对论

爱因斯坦的相对论19 世纪生物学的革命，与心理学和人类学的发展一起，很快就被物理学所发生的革命赶上和超过了。19 世纪 90 年代后期，物理学正处于一个革命性变革的开端。像 17 世纪的牛顿力学和 19 世纪的达尔文进化论一样，新物理学代表了历史上伟大的科学革命之一。没有任何单独的工作能够与牛顿的《自然哲学的数学原理》和达尔文的《物种起源》相比拟，除非是阿尔伯特·爱因斯坦的《相对论》。由爱因斯坦发表于 1905 年和 1916 年的一系列科学论文所提出的相对论，可以被认为与它们同样伟大。部分是从数学上得出的、然后是根据日渐丰富的经验得出的一系列发现和研究成果，取代了旧有观念，使人们对物质和能的性质有了新的了解。牛顿物理学认为原子是一切物质的基本单位，希腊人在古时候曾把它想象成一个固体的弹子球，坚硬但无结构，是永恒的和不变的。而且，物质和能是互不相干和性质截然不同的。

但从 1896 年起，一连串新发现意义深远地改变了这种观点。1896 年，法国科学家安托万·亨利·贝克雷尔发现了放射现象，观察到铀放射的微粒，即能的辐射线。在紧接着的那些年份里，从法国科学家皮埃尔·居里和玛丽·居里、英国科学家 J. J. 汤姆生和卢瑟福勋爵的观察和发现看来，原子非但不简单，而且相当复杂。此外，各种放射性原子由于本性不稳定，因而在其衰变过程中释放出能量。德国物理学家马克斯·普朗克在 1900 年说明，能的释放和被吸收，是以其特定的和不连续的单位或者称作束的形式进行的，每一分立的单位叫一个量子；而且，能并非像先前所想象的那样是在平衡而连续不断地释放的，也不像过去曾推测的那样是以物质来加以区别的。1913 年，丹麦物理学家尼尔斯·玻尔假设了一个原子的构成：含有一个原子核，被一些带电的单位所围绕，这些单位俗称电子，每个电子都沿自己的轨道绕着原子核旋转，就像是一个很小很小的太阳系。

e=mc²认为物质可以改变其性质这样一个备受炼金术士偏爱的观念，长期以来都被科学家置之不理，时至今日，由于放射性科学家的工作，人们才重新认清它的意义。用一种炼金术士连做梦也想不到的方法，物质就可以变成能。对此，德国出生的犹太科学天才阿尔伯特·爱因斯坦用了一个有名的公式（e＝mc²）来表示。他的相对论还形成了影响深远的革命性概念：时间、空间和运动不是绝对的，而是与观察者和观察者本身在空间的运动密切相关。后来在 1929 年和 1954 年，爱因斯坦像牛顿先前所做过的那样总结出一个普遍适用的定律：统一场论，一个对万有引力、电磁和亚原子态的解释。虽然它令人费解，而且至今还是无数科学争论的主题，它却大大地修改了自从牛顿以来早已被认为是理所当然的观念。牛顿世界正在被一个四维世界、一种时空连续统一体所取代。在数学领域里，非欧几里得几何学发展起来了。

1900 年后物理学的新理论改变着早先的牛顿科学，使年轻的阿尔伯特·爱因斯坦赢得国际声誉。此图显示 20 世纪 20 年代爱因斯坦站在放着书籍和论文的书架旁，数年后为躲避纳粹德国的压制和迫害，他迁居到了美国。（Getty Images）

还有，当物体以光速运动时，因果、时空和牛顿的万有引力定律在亚原子世界里统统都没有多大意义，实际上在宇宙中也是这样。德国科学家沃纳·海森贝格在不久后的 1927 年，用他那测不准或不确定原理证实，要同时确定单个电子的位置和速度是不可能的。正是在这些于第一次世界大战以前建立的科学基础上，人们发展了新的学科——核物理学，并逐渐对原子能加以开发利用。人们发现，原子及其亚原子微粒的世界甚至比 1914 年以前所设想的还要复杂得多。