撰稿：Crystal
助理三：DWWL-3
嗨~我是西西
说来话长，最近课题进度条停滞了，遇到难题不知如何解决，又所求无门——泪流满面.jpg
在爱因斯坦上篇的介绍中，说了一些关于爱因斯坦早年生活和教育，这位绝顶聪明的物理大师在生活中也是个幽默的人鸭。接下来要说的就是和爱因斯坦的学术生涯以及科学成就etc.相关的内容啦（是不是能从中汲取一些解决我课题的灵感呢，眼巴巴）
1919年11月10日《纽约时报》刊登对于光线被弯曲的新观察，并且表示这是爱因斯坦理论的大胜利
1900年，爱因斯坦在极具权威性的德国《物理年鉴》发表论文《毛细现象的结论》，由于这篇论文的一些结论并不正确，所以对于日后物理学的发展并没有什么实质贡献。不过那年，他决定继续攻读博士学位，但是由于苏黎世联邦理工学院并不提供物理博士学位，他必须通过特别安排从苏黎世大学得到博士学位。隔年，他成为苏黎世大学实验物理学教授阿尔弗雷德·克莱纳的博士学生。那年11月，他写完了初版的博士论文，但克莱纳并不满意这论文，特别是爱因斯坦在论文里对于其它科学权威的攻击。经过努力改善，1905年，他的博士论文《分子大小的新测定法》终获接受，他可以得到博士学位。同年，他发表了关于光电效应、布朗运动、狭义相对论、质量和能量关系的四篇论文，在物理学的四个不同领域中取得了历史性成就。该年被后人称为“爱因斯坦奇迹年”。
到了1908年，爱因斯坦已被公认为物理学领域的顶尖学者，伯尔尼大学聘请他为讲师，但由于薪俸微薄，他仍需继续在专利局工作。隔年，苏黎世大学新设立了一个理论物理学副教授席位，克莱纳很想让爱因斯坦专任这份工作，可是克莱纳很不欣赏爱因斯坦的教学风格，他讲课时会长时间独白，并且缺乏条理，爱因斯坦就想着请克莱纳再评估一次。这次，经过精心准备，爱因斯坦的讲课获得好评，克莱纳于是向苏黎世大学推荐爱因斯坦。爱因斯坦成为苏黎世大学的理论物理学副教授，他辞去了专利局工作。
在那段时间，布拉格查理大学正在努力招募年轻物理人才，在名望与薪资的双重吸引下，爱因斯坦1911年转任这所大学的教授，同时获准成为奥匈帝国的公民。任职期间，他共撰写了11篇科学论文，其中5篇论述辐射数学与固体量子理论。1912年7月，他又回到母校苏黎世联邦理工学院担任理论物理学教授，主要是教导分析力学与热力学。应马克斯·普朗克和瓦尔特·能斯特的邀请，爱因斯坦于1914年回到德国担任威廉皇家物理研究所的第一任所长（1914-1932）兼柏林洪堡大学教授，而且不需要在课堂担任教职。很快地，他当选为普鲁士科学院院士。1916年，又获选为德国物理学会的会长（1916-1918）。
爱因斯坦于1915年发表了广义相对论。根据这理论，他预言，光线经过太阳引力场时会被弯曲。1919年，这预言由英国天文学家亚瑟·爱丁顿观测1919年5月29日日食的结果所证实。全世界的很多新闻媒体都以头版报导这惊人的观测结果，爱因斯坦因此成为家喻户晓的物理学者，同年11月7日，英国泰晤士报的头条新闻标题宣告，“科学革命，宇宙新理论已将牛顿绘景推翻”。
1917年，爱因斯坦在《论辐射的量子性》一文中提出了受激辐射理论，开创了激光学术领域。
由于在光电效应方面的研究成果，爱因斯坦获授予1921年度的诺贝尔物理学奖（延后颁发一年，1922年才获奖）。在瑞典科学院的公告中并未提及相对论，原因是相对论被认为仍旧存在争议。
1933年1月，纳粹党攫取德国政权，希特勒成为德国总理。那时，爱因斯坦正在美国，由于纳粹党鼓吹反犹太主义，爱因斯坦知道他无法返回德国。3月，爱因斯坦与妻子爱尔莎坐船来到比利时。途中，爱因斯坦获知，纳粹借口闯入了他的暑假小屋，又没收了他的心爱小船。抵达安特卫普后，他立刻到德国大使馆缴回护照，并且宣布再度放弃德国国籍，他又向普鲁士科学院提出辞呈，他在辞呈里表示，“就目前情势来看，他觉得无法忍受倚赖普鲁士政府。”
回到美国后，10月，爱因斯坦成为普林斯顿高等研究院的常驻教授，他此后有生之年，几乎都在这里度过，他再也没有踏上欧洲一步。除了爱因斯坦以外，奥斯瓦尔德·维布伦、约翰·冯·诺伊曼、库尔特·哥德尔与赫尔曼·外尔等等世界级学者也都获聘来到这里做研究。爱因斯坦与哥德尔成为忘年之交，他们每天都会一起走路到研究室工作，途中顺便讨论一些科学问题。爱因斯坦本性幽默，很喜欢开玩笑，而严肃的哥德尔则疑心很重，时常忧虑、郁闷；爱因斯坦极力主张量子力学的不完备性，哥德尔的不完备定理则是现代逻辑学的重要里程碑。在某些方面，他们很像对方，他们都有“打破砂锅问到底”的习性，想要找到问题的症结所在。
在这段时期，爱因斯坦尝试发展出统一场理论，驳斥量子物理的哥本哈根诠释，但都没有获得重大突破，他逐渐地与物理研究的主流趋势脱节。
在1939年，包括利奥·西拉德、爱德华·泰勒、尤金·维格纳在内的一群流亡物理学者试图警告美国政府，揭露纳粹德国正在进行的原子弹研究，德国科学家也许会赢得制造原子弹竞赛的胜利，希特勒会毫不犹豫地使用这种武器。为了要让美国警觉到原子弹的巨大威胁，他们曾拜访爱因斯坦，告诉他杀伤力超强的原子弹可能在不久的将来被制成。爱因斯坦支持和平主义，他正在专心研究统一场理论，并不清楚核子研究的最新发展，他从未想到这项技术的进展会如此快速。爱因斯坦被说服借助其崇高声望和西拉德写信给美国总统富兰克林·罗斯福。他们还建议美国政府注重并直接介入核武器研究。这封信被认为是，美国在参与二战前夕，展开大规模核武器研究的关键激励因素。罗斯福不能冒险让希特勒抢先掌握原子弹技术。由于爱因斯坦的信件，美国加入研制原子弹竞赛，依托其巨大的材料、金融、科学资源展开曼哈顿计划，成为在二战中唯一成功研制出原子弹的国家。
晚年时的爱因斯坦
对爱因斯坦而言，“战争是一种疾病……他呼吁抵抗战争”。写给罗斯福的那封信违反了爱因斯坦所支持的和平主义。在过世之前一年，爱因斯坦对老朋友莱纳斯·鲍林说：“我一生之中犯了一个巨大的错误：我签署了那封要求罗斯福总统制造核武器的信。但是犯这错误是有原因的：德国人制造核武器的危险是存在的。
爱因斯坦于1905年在《物理年鉴》发表了四篇划时代的论文。从来没有人能在这么短暂的时间内对于现代物理给出这么多重大贡献。这一年因此被称为“爱因斯坦奇迹年”。这四篇论文分别为：
爱因斯坦在论文《论运动物体的电动力学》里提出了狭义相对论的两个基本公设：“光速不变”，以及“相对性原理”，按照这两个基本公设对于经典力学在运动速度接近光速时做出一些重要修正，从而化解了麦克斯韦方程组与经典力学定律之间的矛盾。经过整理之后，这些创举成为爱因斯坦的狭义相对论。
承认时空的相对性与光速的不变性导致了几个必然的推论：
一是运动物体在其运动方向会表现出长度收缩。
二是运动物体会经历时间膨胀。也就是说，一个运动中的钟表要比静止的同样钟表走得慢。
三是以太的概念其实是多余无用的。
爱因斯坦在表述质能等价的论文里，从狭义相对论的方程里推导出质能方程E=mc^2。这意味着能量和质量其实是一回事，可以相互转换。对于任何物体来说，其质量会随着其速度的增加而增加。
爱因斯坦的相对论曾经有很多年备受争议，他获得1921年诺贝尔物理学奖并不是因为表扬他在相对论做出重大贡献。普朗克是最热烈支持相对论的物理学者之一。
光电效应
在论文《关于光的产生和转变的一个启发性观点》里，爱因斯坦提出光量子假说，即光是由离散的能量量子组成，这能量量子称为光量子，后来被简称为光子。最初，光量子假说遭到物理学者强烈质疑，其中包括马克斯·普朗克以及尼尔斯·玻尔。后来，罗伯特·密立根做实验证实了光电效应的方程，阿瑟·康普顿做康普顿散射实验展示在某种情况下光会表现出粒子性。直到1919年，光量子假说才被广为接受。
爱因斯坦得到了一个结论，频率为f的光束是由能量为hf的光量子所组成,其中h为普朗克常数。爱因斯坦并没有对这结论给出很多解释，实际而言，他并不确定光量子与光波之间的关系。但是，他的确建议光量子能够解释某些实验结果，尤其是光电效应。
在1906年论文《普朗克的辐射理论和比热容理论》里，爱因斯坦提出一种新的描述物质的物理模型，称为爱因斯坦模型。在这模型里，位于晶格结构里的每一个原子都被视为一个独立的量子谐振子，它们各自以相同频率像弹簧一样做简谐振动，因此具有离散的能级。杜隆-珀蒂定律预言比热容为常数，在高温极限时，这模型给出相同的理论结果；而当温度趋于零时，这模型预言比热容也趋于零，与实验结果相符合。这是20世纪初期第三个重要的量子理论。
爱因斯坦模型预言比热容以温度的指数函数趋于零，这是因为它假设所有谐振子的振动频率相同。彼得·德拜对于这假设给予修正，在他研究出的德拜模型里，振动频率不一样，因此比热容以温度的立方函数趋于零。
在爱因斯坦的光量子假说中，光量子只是表现出能量的不连续性，它尚未被赋予粒子应具有的性质，所以不能被严格视为粒子。1909年，在爱因斯坦发表的两篇论文《论辐射问题的现状》与《论我们关于辐射的本性和组成的观点的发展》里，爱因斯坦阐明，光量子具有良好定义的动量，并且在某些方面表现出类点粒子的物理行为。这两篇论文引入了光子的概念（吉尔伯特·路易斯于1926年给出术语光子的命名），启发了量子力学的波粒二象性观念。他又表示，理论物理下一个阶段将会发展出一种能够将光的波动论与光的粒子论融合在一起的理论。在这里，“融合”意味着波粒二象性，或更加延伸，尼尔斯·玻尔后来提出的互补原理。
1919年5月29日 日食
爱因斯坦在1907-1915年间创建的广义相对论是一种引力理论。根据广义相对论，在质量与质量之间观测到的引力是源自于这些质量所造成的时空弯曲。在现代天文物理学里，广义相对论是重要工具。
在接受1921年诺贝尔物理奖的演讲时，爱因斯坦表示狭义相对论对于惯性运动的偏好并不令人满意，而从最开始就不偏好任何运动状态（不论是匀速运动或加速度运动）的理论，应该会显得更令人满意，因此他才会尝试发展广义相对论。他在1907年论文《关于相对性原理和由此得出的结论》里指出，自由下落实际是一种惯性运动，对于自由下落的观察者而言，狭义相对论的规则应该适用。爱因斯坦并没有对这后来被称为等效原理的论题给出详尽分析。另外，他还初步预言重力红移，即射入引力势阱中的光会发生蓝移，而相反从引力势阱中射出的光会发生红移；又粗略预言光线在重力场中的偏折，即光子的路径在引力场中会发生偏折。这些预言后来纷纷得到了实验验证。
爱因斯坦将1907年论文加以扩充，于1911年写成论文《论重力对光的传播的影响》。在这篇论文里，他对光线在重力场中的偏折重新加以详细分析，得到可以严格测试的结果，即光线经过太阳产生的引力场时被偏折的角度。这预言可以做实验严格检试，因此他呼吁实验者的关注，尽快完成这实验。
经过多年思考引力的内秉性质，爱因斯坦领悟到引力可以定义为时空的弯曲，对于引力的详细描述必须用到几何，更甚言之，几何是发现引力定律的重要工具，因此，他找到大学同学马塞尔·格罗斯曼来帮助他解决数学方面的问题。格罗斯曼建议他使用黎曼几何，因为黎曼张量与从其衍伸的里奇张量都具有广义协变性。1913年他与格罗斯曼共同发表了论文《广义相对论和引力理论纲要》。在这篇论文里，他们给出的场方程很像后来的爱因斯坦场方程，但具有非常有限的协变性，这场方程后来被称为“草稿场方程”。1915年11月，爱因斯坦一连串发表了四篇关于广义相对论的论文。第三篇论文《用广义相对论解释水星近日点运动》详细分析水星的反常进动现象，所得到的理论数值与实验数据完全符合，并且还修改先前对于光子路径在引力场中发生的偏折所做的估算，这修正后来也成功通过实验检试。第四篇论文《引力场方程》终于给出具有广义协变性的场方程，后来称为爱因斯坦场方程，这方程能够描述引力场和物质彼此之间的相互作用。如同约翰·惠勒所说，物质告诉时空怎样弯曲，空间告诉物质怎样移动。在弱引力场的状况下，爱因斯坦场方程必须与牛顿万有引力定律相互啮合，而在零引力场的状况下，爱因斯坦场方程又必须与狭义相对论相互啮合。这两个条件几乎决定了爱因斯坦场方程的形式，也是爱因斯坦给出爱因斯坦场方程的关键概念。
印度物理学者萨特延德拉·玻色在1923年完成论文《普朗克定律与光量子假说》，并且将这篇论文寄给英国《哲学杂志》，但是遭到拒绝发表。玻色色丝毫不因此气馁，隔年他又将该论文转寄给爱因斯坦，寻求爱因斯坦的意见。在这篇论文里，玻色提出一种新的统计模型，按照这模型，光束可以被视为由一群无法分辨的粒子所组成气体，因此在做统计运算时，所有相同能量的光子应该合并处理。爱因斯坦注意到玻的统计模型不仅适用于光子，还适用于很多其它种粒子，这些粒子后来被称为玻色子。爱因斯坦把玻色的论文翻译成德文后发表于德国的《物理期刊》（Zeitschrift für Physik）。
爱因斯坦将玻色的理论推广至带质量的粒子，于1924年发表论文《单原子理想气体的量子理论》，隔年，又发表论文预言，玻色子冷却至非常低温时，会凝聚到其能量最低的量子态，因此会出现一种新的物态，称为玻色-爱因斯坦凝聚态。1995年，科罗拉多大学波德分校的埃里克·康奈尔和卡尔·威曼使用铷原子气体在170 nK（1.7×10^-7 K）的低温下首次观测到了玻色-爱因斯坦凝聚。四个月后，麻省理工学院的沃尔夫冈·克特勒使用钠原子气体独立实现了玻色-爱因斯坦凝聚。
同时，爱因斯坦在宇宙学、引力波等方面也有卓越的贡献，总之能说的太多太多了！
爱因斯坦为人和蔼友善，同时谦虚却又特立独行，很受大家的尊敬。他有时会讲讲笑话，并爱好帆船运动和拉小提琴。他还是个心不在焉的教授，经常丢三落四，专心于思考物理问题而忽视周围世界。
关于爱因斯坦的话题暂时说到这里啦，感觉这个伟大的物理学家身上有着无穷多有趣的故事~
西西：祝你今天开心~
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