杰出的专利员

杰出的专利员

对于放射性物质释放的能量，人们会提出许多问题，它究竟是从何而来的呢？这可不能简单地说来自于原子内部就可以了。

20世纪初，在居里夫妇和卢瑟福之后，正在升起一颗科学新星，尽管他还没有处在光芒四射的状态。这就是瑞士籍的德国物理学家爱因斯坦。

在20世纪来临之际，爱因斯坦刚刚大学毕业。遗憾的是，一毕业他就失业了。但是，爱因斯坦并不灰心，他一面做家庭教师，一面独自地研究一些深奥的物理学问题。2年后，他应聘到瑞士伯尔尼专利局做技术员。他在那儿一干就是7年，他的收入并不高，业余时间大都用于与朋友们一起讨论科学和哲学问题，虽不能到大学或研究机构中从事物理科学的研究，但这种单枪匹马的研究也是卓有成效的。并且“突然”在1905年迸发出几道强烈的“闪电”。在这一年中，爱因斯坦在3个方向上发表了几篇论文。

首先是关于光电效应的。虽然在此之前人们就已观察到了这种现象，但却无法解释。只有爱因斯坦独辟蹊径，利用几年前刚刚提出的量子观点圆满解释了光电效应。爱因斯坦的研究在量子理论的发展中无疑是前进了一大步，他也因此获得了1921年度的诺贝尔物理学奖。

当然，光电效应还不是这一年最重要的成就。两个月后，爱因斯坦又相继发表了两篇文章，这是关于布朗运动的研究成果。布朗运动是英国科学家布朗于1827年发现的，它是物质粒子所做的一种无规则运动，在布朗去世后才公诸于世。45年后人们才提出解释，尽管在此之前已有人利用分子运动论的观点做出了解释，但数学上的解释是1905年由爱因斯坦给出的。不久之后，有人从实验上证实了爱因斯坦的理论，并测出了分子的大小。从此之后，人们便接受了分子和原子的观点。

还有两篇文章，其所研究的内容不仅是1905年物理学研究的最重要的成就，而且在整个物理学发展史上也是不可多得的重要成果。当时有一些问题长期困扰着物理学家们，它是在19世纪80年代发生的。由于地球是运动的，光向不同方向发出时应产生一种“以太漂移”效应。可当真做这个实验时却未发现所谓的“以太漂移”现象。这使科学家们大为困惑。爱因斯坦经过艰苦的探索，在1905年发表了他的看法。他大胆地提出了一个惊人的观点，即不论光源是否运动，光在真空中的速度是不变的。此外，“以太”是根本就不存在的，绝对运动也不存在，所有运动都是相对某个参照系而言的。借助光速不变原理和运动相对性原理，爱因斯坦解释了以太漂移现象，这就是所谓的狭义相对论。

狭义相对论还有一些奇妙的效应，如运动尺度缩短、运动时钟变慢。这些效应都与我们日常所见到的事情很不同。原因是这种效应都存在于充满高速运动物体的世界，而在我们生活的（低速的）世界是看不到那些现象的。

两年后，爱因斯坦又发表了更加系统的相对论理论，并且解释了镭的衰变问题，他认为镭在衰变过程中，是将部分物质转变为能量释放了出去。

这真是一个有趣的结论。在传统的观点中，法国化学家拉瓦锡建立了质量守恒定律，到19世纪中叶德国科学家亥姆霍兹和迈尔与英国科学家焦耳建立了能量守恒定律。在化学变化、热运动、电磁场变化和机械运动中，这两条定律都是彼此无关地、严格地成立的，从未发现这两条定律之间有什么联系，但爱因斯坦的质量与能量关系式却展示着二者之间的联系。

这是真的吗？这是真的。这种联系很快就在各种核反应中得到证明。其实，卢瑟福测得的α粒子运动速度达20000千米／秒；而β粒子的运动速度更达100000千米／秒，相当于光速的1／3；γ射线的速度则已经接近光速了。

令爱因斯坦遗憾的是，在第二次世界大战期间，也正是基于质量和能量的转换关系，为了反对德国纳粹的法西斯统治，美英研制成功了原子弹。当然，真正的遗憾还在于是爱因斯坦亲手促成了这件事。不过，我们目前正在利用的核能技术也是基于质量与能量相互转换的关系，而且它在微观领域的研究中也发挥着重要作用。