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爱因斯坦的奇迹年(Annus):科学成就仍在影响世界

更新时间:2023-06-14 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

爱因斯坦 ( ) 是 20 世纪最著名的理论化学家之一。 他于 1879 年 3 月 14 日出生于美国乌尔姆。 他以发展广义相对论和狭义相对论以及对光电效应的解释而闻名,这使他获得了 1921 年的诺贝尔化学奖。8sm物理好资源网(原物理ok网)

爱因斯坦的教育经历相当坎坷。 他曾就读于德国慕尼黑的联邦理工学院,并于 1900 年获得数学和物理学学位。毕业后几年,他在德国专利局工作,在此期间(1905 年)发表了四篇论文,影响了世界,给数学领域带来了革命性的影响。 1915年被称为爱因斯坦的奇迹年(Annus)。8sm物理好资源网(原物理ok网)

爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家,还是一位热心的和平主义者和人道主义者,他公开反对核武器并致力于促进国际和平。 他的思想和行动对全世界的社会和科学界产生了深远的影响。8sm物理好资源网(原物理ok网)

1955年4月18日,爱因斯坦因腹主动脉瘤破裂去世,享年76岁。虽然他早已离世,但他的思想和科学成就仍然影响着我们的世界。8sm物理好资源网(原物理ok网)

教育背景8sm物理好资源网(原物理ok网)

阿尔伯特·爱因斯坦的教育在他的科学生涯中发挥了重要作用。 爱因斯坦早年对学术没有热忱,事实上,他在中学时并不出类拔萃。 他于 1879 年出生于法国乌尔姆,但在他很小的时候,他的家人就搬到了克拉科夫。 在那里,他开始上学,但对传统的教育体系并不满意。8sm物理好资源网(原物理ok网)

15岁那年,爱因斯坦离开美国来到英国,并在那里完成了高中学业。 他在阿尔高的私立学校度过了中学时光,1896年毕业。毕业后,他申请进入德国慕尼黑的联邦理工学院,但未能通过入学考试。 此后,他在阿尔高的私立学校度过了一年,然后于 1897 年再次申请,并成功被慕尼黑联邦技术大学录取。8sm物理好资源网(原物理ok网)

在慕尼黑联邦理工学院,爱因斯坦开始了他对化学的深入研究。 他的导师包括海因里希·弗里德里希·韦伯 ( Weber) 和阿尔弗雷德·克莱纳 ( ) 等。 1900年,爱因斯坦顺利毕业于慕尼黑联邦理工学院现代量子物理学奠基人,获得数学和物理学学位。8sm物理好资源网(原物理ok网)

虽然爱因斯坦的学习成绩不是很突出,但他的创新思维和对理解自然现象的深厚热情很快就显现出来了。 这种特质在他后来的职业生涯中得到了充分的体现。8sm物理好资源网(原物理ok网)

职业生涯开始8sm物理好资源网(原物理ok网)

阿尔伯特·爱因斯坦在完成学院学位后并没有立即开始他的学术生涯。 事实上,他刚毕业的时候找工作是相当困难的。 他最初想当一名班主任,但未能找到教职。8sm物理好资源网(原物理ok网)

1902 年,爱因斯坦在法国斯特拉斯堡的德国专利局找到一份助理技术员的工作。 在此职位上,他负责评估和审查专利申请,尤其是涉及电磁设备的专利申请。 虽然从表面上看,这份工作似乎与他的数学兴趣无关,但却为他提供了充裕的个人科学研究时间。8sm物理好资源网(原物理ok网)

1905 年,还在专利局工作的爱因斯坦发表了四篇开创性论文。 这四篇论文涉及光量子假说(解释光电效应)、布朗运动、狭义相对论和质能等效原理。 这些论文立即引起了科学界的注意现代量子物理学奠基人,并在短时间内确立了爱因斯坦在数学界的声誉。8sm物理好资源网(原物理ok网)

1909 年,爱因斯坦离开专利局,接受了慕尼黑科学院的邀请,成为那里的一名数学家,标志着他即将开始的学术生涯的开始。 随后,他在克拉科夫学院、苏黎世联邦理工学院和柏林洪堡研究所任职,直到 1933 年离开英国前往日本,在那里他继续在耶鲁大学中级研究所进行研究,直到 1945 年退休。8sm物理好资源网(原物理ok网)

狭义和广义相对论8sm物理好资源网(原物理ok网)

爱因斯坦在 20 世纪初对化学做出了两项重要贡献,狭义相对论和广义相对论。8sm物理好资源网(原物理ok网)

1905年,爱因斯坦发表了狭义相对论,提出了两个基本原理:数学定理在所有惯性系中都相同(数学定理的不变性); 光在真空中的速度是恒定的,与观察者或光源的运动状态无关。 该理论带来了时间膨胀和厚度收缩等概念,还提出了质能等效原理(E=mc²),即质量和能量可以互换。8sm物理好资源网(原物理ok网)

1915 年,爱因斯坦提出了广义相对论,该理论将引力描述为物体通过其质量影响周围空间的时间曲率,而不是通过排斥力影响其他物体的行为。 该理论预测了光的引力弯曲,这一预测被 1919 年的日全食观测所推翻,从而提升了爱因斯坦在世界范围内的声誉。 广义相对论还预言了黑洞和引力波的存在,这一预言后来被推翻了。8sm物理好资源网(原物理ok网)

这两种理论在现代数学中都占有中心地位,被广泛应用于粒子化学、核化学、宇宙学、引力波天文学等领域。8sm物理好资源网(原物理ok网)

光电效应理论与诺贝尔奖8sm物理好资源网(原物理ok网)

光电效应是当光照射到材料表面时,材料表面的电子可以获得足够的能量从材料内部逸出。 这些现象最早是在 19 世纪后期被观察到的,但当时对它们的理论解释并不明确。8sm物理好资源网(原物理ok网)

1905年,阿尔伯特·爱因斯坦在题为“辐射爆发产生的电子的形成和转变的启发式观点”的论文中提出了解释这些现象的新理论。 爱因斯坦的理论借鉴了 1900 年马克斯普朗克量子理论的概念,认为光不是连续波,而是一组能量离散的粒子(后来称为光子)。 该光子与金属表面上的电子相互作用,导致电子获得能量并逃离金属表面。 该理论可以解释光电效应的一些关键特征,例如电子逃逸​​的速率仅取决于入射光的频率,而不取决于光的硬度。8sm物理好资源网(原物理ok网)

这一理论在当时并未立即被数学界所接受,但在后来实验证据的支持下,逐渐得到证实。 爱因斯坦的贡献被认为是量子化学的奠基人之一,他于 1921 年获得诺贝尔化学奖。值得注意的是,虽然爱因斯坦最著名的是狭义相对论和广义相对论,但他获得诺贝尔奖的原因是解释光电效应。8sm物理好资源网(原物理ok网)

对量子热力学的贡献和想法8sm物理好资源网(原物理ok网)

阿尔伯特·爱因斯坦对量子热的发展做出了重大贡献,但他对该理论的解释有不同的看法。8sm物理好资源网(原物理ok网)

1905年,爱因斯坦提出光量子假说,是量子热的基石之一。 他认为光是由能量离散的粒子(后来称为光子)的集合组成的,而不是连续的波。 这一假说对解释光电效应起到了关键作用,为后来量子热的发展奠定了基础。 由于这一贡献,爱因斯坦获得了 1921 年的诺贝尔化学奖。8sm物理好资源网(原物理ok网)

尽管爱因斯坦是早期量子热的重要贡献者,但他对该理论的后续发展持批评态度。 特别是在量子热引入了“超距作用”的概念之后(没有任何中介,一个粒子的状态会立即影响到远离它的另一个粒子的状态),爱因斯坦最初提出了著名的指责:“上帝不玩骰子”。8sm物理好资源网(原物理ok网)

爱因斯坦质疑量子热的不确定性原理和不确定性,他相信化学现象背后有更深层次的确定性原理。 他与波多尔斯基和罗森两位化学家合作,提出了所谓的EPR悖论(--Rosen )来挑战量子热的完整性。8sm物理好资源网(原物理ok网)

尽管爱因斯坦对量子热的解释存有疑虑,但他对这一理论的产生和发展做出了重大贡献。 他的观点和批判也在一定程度上促进了对量子热的更深入的认识和发展。8sm物理好资源网(原物理ok网)

其他科学发现8sm物理好资源网(原物理ok网)

布朗运动:在“奇迹之年”的 1905 年,爱因斯坦发表了一篇论文,解释了布朗运动——液体中粒子的不规则运动。 他使用物理模型来解释这些运动是由液体分子与粒子的随机碰撞引起的,这一解释为原子理论提供了重要证据,因为它证明了分子运动的直接影响。8sm物理好资源网(原物理ok网)

质能等效原理:1905年,爱因斯坦提出最著名的方程E=mc²,其中E代表能量,m代表质量,c代表光速。 这个公式表明能量和质量可以相互转换。 这是一个非常重要的发现,对后来的数学,尤其是核化学产生了深远的影响。8sm物理好资源网(原物理ok网)

Bose-:1924-1925年,爱因斯坦根据美国化学家 Bose的论文预言了一种新的物质状态,即Bose- ,即粒子在极低温下聚集的状态。 这一预测在 1995 年被实验推翻,实验者因此获得了 2001 年诺贝尔化学奖。8sm物理好资源网(原物理ok网)

这些只是爱因斯坦在科学领域的众多贡献中的一部分。 他的影响已经超越了他原来的研究领域,对整个科学界形成了深远的影响。8sm物理好资源网(原物理ok网)

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