史蒂芬·霍金是英國(guó)物理學(xué)家，他用畢生精力研究黑洞普通物理學(xué)定理不再適用的時(shí)空領(lǐng)域)和宇宙起源大爆炸原理。他提出黑洞能發(fā)射輻射(現(xiàn)在叫霍金輻射)的預(yù)言現(xiàn)在已是一個(gè)公認(rèn)的假說(shuō)。他的研究工作在科學(xué)界遠(yuǎn)不及他的暢銷(xiāo)書(shū)《時(shí)間簡(jiǎn)史》出名。他這本銷(xiāo)售量達(dá)2,500萬(wàn)份的暢銷(xiāo)書(shū)對(duì)量子物理學(xué)和相對(duì)論作了大量介紹。 生平 1942年1月8日 出生于英國(guó)的牛津。 1962年 在牛津大學(xué)完成物理學(xué)學(xué)位課程，搬到劍橋大學(xué)攻讀研究生，英國(guó)天文學(xué)家福雷德·霍伊爾(1915-)，霍金青少年時(shí)代心目中的一位英雄，是這里的天文學(xué)教授?；艚鸨辉\斷患有運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病。 1965年 被授予博士學(xué)位。他的研究表明：用來(lái)解釋黑洞崩潰的數(shù)學(xué)方程式，也可以解釋從一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始膨漲的宇宙。 1970年 霍金研究黑洞的特性。他預(yù)言，來(lái)自黑洞(現(xiàn)在叫霍金輻射)的射線(xiàn)輻射及黑洞的表面積永遠(yuǎn)也不會(huì)減少。 1974年 被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。他繼續(xù)證明，黑洞有溫度，黑洞發(fā)出熱輻射，以及氣化導(dǎo)致質(zhì)量減少。 1980年 任劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)魯卡斯教授(艾薩克·牛頓曾任此職)。 1988年 出版《時(shí)間簡(jiǎn)史》，成為關(guān)于量子物理學(xué)與相對(duì)論最暢銷(xiāo)的書(shū)。 1996年至今 繼續(xù)在劍橋大學(xué)工作。[霍金] 近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州分院以別開(kāi)生面的形式迎接?jì)D女節(jié)的到來(lái)：三位女科學(xué)家向姐妹們介紹她們的多采人生，展現(xiàn)出當(dāng)代知識(shí)女性“事業(yè)不讓須眉、柔情風(fēng)采依然”的時(shí)代風(fēng)采。這三名科技工作者是千名婦女科技工作者的代表，其中郄秀書(shū)2000年10月獲“中國(guó)十大女杰”稱(chēng)號(hào)，孫俊英剛剛被評(píng)為中國(guó)科學(xué)院“十大女杰”，蔡曉紅是全國(guó)“三八”紅旗手、全國(guó)巾幗建功標(biāo)兵。三人都只有三十多歲，卻繼承了老一輩科學(xué)家不畏艱險(xiǎn)、勇于攀登的精神。郄秀書(shū)從事危險(xiǎn)的雷電研究，每當(dāng)雷電交加，別人躲之唯恐不及時(shí)，她卻追尋雷電，進(jìn)行觀測(cè)。從事冰雪研究的孫俊英，常常身背幾乎和她一樣高的軍用背包，在海拔五六千米的高原徒步考察。今年只有31歲、卻已是博士生導(dǎo)師的蔡曉紅，先后承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等十多個(gè)科研課題，在國(guó)內(nèi)外核心刊物上發(fā)表論文近百篇，1995年當(dāng)選為美國(guó)傳記研究協(xié)會(huì)的“年度杰出婦女”。郄秀書(shū)解決了無(wú)法利用地面電場(chǎng)定量推算雷暴強(qiáng)弱這一國(guó)際難題。孫俊英參加的“南極橫穿冰川學(xué)研究”獲中科院自然科學(xué)一等獎(jiǎng)和國(guó)家三等獎(jiǎng)。她們都愛(ài)國(guó)愛(ài)家，富有新知識(shí)女性的時(shí)代特色。三人分別曾在美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)學(xué)習(xí)[女科學(xué)家]鄧稼先 他主要從事核物理、理論物理、中子物理、等離子體物理、統(tǒng)計(jì)物理和流體力學(xué)等方面的研究并取得突出成就。他自1958年開(kāi)始組織領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)展爆轟物理、流體力學(xué)、狀態(tài)方程、中子輸運(yùn)等基礎(chǔ)理論研究，對(duì)原子彈的物理過(guò)程進(jìn)行大量模擬計(jì)算和分析，從而邁開(kāi)了中國(guó)獨(dú)立研究設(shè)計(jì)核武器的第一步，領(lǐng)導(dǎo)完成了中國(guó)第一顆原子彈的理論方案，并參與指導(dǎo)核試驗(yàn)前的爆轟模擬試驗(yàn)。原子彈試驗(yàn)成功后，立即組織力量探索氫彈設(shè)計(jì)原理、選定技術(shù)途徑，組織領(lǐng)導(dǎo)并親自參與1967年中國(guó)第一顆氫彈的研制和試驗(yàn)工作。1979年，鄧稼先擔(dān)任核武器研究院院長(zhǎng)。1984年，他在大漠深處指揮中國(guó)第二代新式核武器試驗(yàn)成功。翌年，他的癌擴(kuò)散已無(wú)法挽救，他在國(guó)慶節(jié)提出的要求就是去看看 。1986年7月16日，時(shí)任國(guó)務(wù)院副總理的李鵬前往醫(yī)院授予他全國(guó)“五一”勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆?986年7月29日，鄧稼先因病去世。 后被譽(yù)為"兩彈一星"

畢升活字印刷的故事 早先印書(shū)，都是把書(shū)刻在整塊整塊的木板上印。聽(tīng)說(shuō)師兄畢升發(fā)明了活字印刷，印刷效率一下子提高了幾十倍，師弟們紛紛向師兄取經(jīng)。 畢升一邊演示，一邊講解，毫無(wú)保留地把自己的發(fā)明介紹給師弟們。 他先將細(xì)膩的膠泥制成小型方塊，一個(gè)個(gè)刻上凸面反手字，用火燒硬，按照韻母分別放在木格子里。然后在一塊鐵板上鋪上粘合劑（松香、蠟和紙灰），按照字句段落將一個(gè)個(gè)字印依次排放，再在四周?chē)翔F框，用火加熱。待粘合劑稍微冷卻時(shí)，用平板把版面壓平，完全冷卻后就可以印了。印完后，把印版用火一烘，粘合劑熔化，拆下一個(gè)個(gè)活字，留著下次排版再用。 師弟們禁不住嘖嘖贊嘆。一位小師弟說(shuō)：“《大藏經(jīng)》5000多卷，雕了13萬(wàn)塊木板，一間屋子都裝不下，花了多少年心血！如果用師兄的辦法，幾個(gè)月就能完成。師兄，你是怎么想出這么巧妙的辦法的？” “是我的兩個(gè)兒子教我的！”畢升說(shuō)。 “你兒子？怎么可能呢？他們只會(huì)‘過(guò)家家’?！?“你說(shuō)對(duì)了！就靠這‘過(guò)家家’?！碑吷χf(shuō)，“去年清明前，我?guī)е迌夯剜l(xiāng)祭祖。有一天，兩個(gè)兒子玩過(guò)家家，用泥做成了鍋、碗、桌、椅、豬、人，隨心所欲地排來(lái)排去。我的眼前忽然一亮，當(dāng)時(shí)我就想，我何不也來(lái)玩過(guò)家家：用泥刻成單字印章，不就可以隨意排列，排成文章嗎？哈哈！這不是兒子教我的嗎？” 師兄弟們聽(tīng)了，也哈哈大笑起來(lái)。 “但是這過(guò)家家，誰(shuí)家孩子都玩過(guò)，師兄們都看過(guò)，為什么偏偏只有你發(fā)明了活字印刷呢？”還是那位小師弟問(wèn)道。 好一會(huì)，師傅開(kāi)了口：“在你們師兄弟中，畢升最有心。他早就在琢磨提高工效的新方法了！冰凍三尺非一日之寒啊?！?“哦——！”師兄弟們茅塞頓開(kāi)。 錢(qián)學(xué)森回國(guó)前的故事 1949年當(dāng)?shù)谝幻嫖逍羌t旗在 廣場(chǎng)上徐徐升起時(shí)，當(dāng)時(shí)任加利福尼亞工學(xué)院超音速實(shí)驗(yàn)室主任和“古根罕噴氣推進(jìn)研究中心”負(fù)責(zé)人的錢(qián)學(xué)森深為祖國(guó)的新生而高興。他打算回國(guó)，用自己的專(zhuān)長(zhǎng)為新中國(guó)服務(wù)。但那時(shí)候在美國(guó)的中國(guó)科學(xué)家歸國(guó)不易，而錢(qián)學(xué)森的專(zhuān)長(zhǎng)又直接與國(guó)防有關(guān)，所以他歷盡艱辛才終于回到祖國(guó)懷抱。他這一曲折的斗爭(zhēng)過(guò)程，表現(xiàn)了錢(qián)學(xué)森那時(shí)對(duì)祖國(guó)的摯愛(ài)之情，是非常感人的。 1950年 9 月中旬，錢(qián)學(xué)森辭去了加利福尼亞工學(xué)院超音速實(shí)驗(yàn)室主任和“古根罕噴氣推進(jìn)研究中心”負(fù)責(zé)人的職務(wù)，辦理了回國(guó)手續(xù)。他買(mǎi)好了從加拿大飛往香港的飛機(jī)票，把行李也交給了搬運(yùn)公司裝運(yùn)。 然而，就在他打算離開(kāi)洛杉磯的前兩天，忽然收到美國(guó)移民及歸化局的通知——不準(zhǔn)回國(guó)！移民局威脅道，如果私自離境，抓住了就要罰款，甚至要坐牢！ 又過(guò)了幾天， 錢(qián)學(xué)森 被抓進(jìn)了美國(guó)移民及歸化局看守所，“罪名”是“參加過(guò)主張以武力推翻美國(guó)政府的政黨”。 錢(qián)學(xué)森交給搬運(yùn)公司的行李遭到美國(guó)海關(guān)及聯(lián)邦調(diào)查局的檢查，據(jù)說(shuō)從中“查出”電報(bào)密碼、武器圖紙之類(lèi)。移民及歸化局要“審訊”錢(qián)學(xué)森，說(shuō)錢(qián)學(xué)森是“美國(guó)***員?！焙髞?lái)又說(shuō)錢(qián)學(xué)森在美國(guó)念書(shū)時(shí)認(rèn)識(shí)的幾個(gè)美國(guó)同學(xué)之中，有幾個(gè)是美國(guó)***員。移民及歸化局揚(yáng)言錢(qián)學(xué)森“違反美國(guó)移民法”，要把錢(qián)學(xué)森“驅(qū)逐出境”。這話(huà)說(shuō)出口沒(méi)多久，又連忙改口。因?yàn)橐彦X(qián)學(xué)森“驅(qū)逐出境”，這正是錢(qián)學(xué)森求之不得的! 在看守所，錢(qián)學(xué)森像罪犯似的，被監(jiān)禁著。錢(qián)學(xué)森曾回憶道：“我被拘禁的15天內(nèi)，體重就下降了30磅。在拘留所里，每天晚上，特務(wù)要隔一小時(shí)就進(jìn)來(lái)把你喊醒一次，使你得不到休息，精神上陷于極度緊張的狀態(tài)?！?移民及歸化局迫害錢(qián)學(xué)森引起了美國(guó)科學(xué)界的公憤。不少美國(guó)友好人士出面營(yíng)救錢(qián)學(xué)森，為他找辯護(hù)律師。他們募集了 15000 元美金作為保金，才算把錢(qián)學(xué)森從看守所里保釋出來(lái)。 1955年 6 月，錢(qián)學(xué)森寫(xiě)信給當(dāng)時(shí)的全國(guó)人大常委會(huì)副委員長(zhǎng)陳叔通同志，請(qǐng)求黨和政府幫助他早日回到祖國(guó)的懷抱。周總理得知后非常重視此事，并指示有關(guān)人員在適當(dāng)時(shí)機(jī)辦理此事。經(jīng)過(guò)努力，1955年10月18日，錢(qián)學(xué)森一家人終于回到闊別20年的祖國(guó)。不久，他便被任命為中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所所長(zhǎng)。 竺可楨：毛澤東讓他管天 毛澤東讀了 竺可楨 的文章后很高興，邀他到中南海面談，幽默地說(shuō)：“我們兩個(gè)人分工合作，就把天地都管起來(lái)了！” 竺可楨從青少年時(shí)代起，就確立了以“科學(xué)救國(guó)”的志向。留學(xué)回國(guó)后，他看到中國(guó)沒(méi)有自己的氣象站，氣象預(yù)報(bào)和資料竟由各列強(qiáng)控制，便著文疾呼：“夫制氣象圖，乃一國(guó)政府之事，而勞外國(guó)教會(huì)之代謀亦大可恥也。”在抗戰(zhàn)爆發(fā)前的十余年間，他靠著水滴石穿的韌勁，不辭辛勞在全國(guó)各地建立了40多個(gè)氣象站和 100 多個(gè)雨量觀測(cè)站，初步奠定了中國(guó)自己的氣象觀測(cè)網(wǎng)。 此間，國(guó)內(nèi)新軍閥混戰(zhàn)不息，南京政府和各省當(dāng)局沒(méi)有多少心思用于建設(shè)，竺可楨卻在兵荒馬亂中奔走。建立氣象站的艱難確非和平時(shí)期的人們所能想象。在此過(guò)程中，他又同帝國(guó)主義者的控制圖謀進(jìn)行了不屈不撓的斗爭(zhēng)。竺可幀堅(jiān)持全國(guó)所有氣象電報(bào)都由中央氣象臺(tái)集中廣播，并改原先用英國(guó)殖民者規(guī)定的英制記錄為國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)。1937年，竺可幀去香港出席遠(yuǎn)東氣象會(huì)議，港督安排晚宴時(shí)竟然把中國(guó)代表排在末尾。竺可幀認(rèn)為這是故意損害中國(guó)國(guó)格，絕不能容忍，便與另外兩名中國(guó)代表一起憤然離席以示抗議。 全國(guó)解放后，竺可楨以很大精力關(guān)注中國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，想方設(shè)法利用氣象學(xué)知識(shí)增加糧食產(chǎn)量。1964年，他寫(xiě)了一篇重要論文《論我國(guó)氣候的特點(diǎn)及其與糧食生產(chǎn)的關(guān)系》，其中分析了光、溫度、降雨對(duì)糧食的影響，提出了發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的許多設(shè)想。毛澤東看到此文非常高興，專(zhuān)門(mén)請(qǐng)?bào)每蓸E到中南海面談，對(duì)他說(shuō)：“你的文章寫(xiě)得好?。∥覀冇袀€(gè)農(nóng)業(yè)八字憲法（土、肥、水、種、密、保、工、管），只管地。你的文章管了天，彌補(bǔ)了八字憲法的不足?！斌每蓸E回答：“天有不測(cè)風(fēng)云，不大好管呢！”毛澤東幽默地說(shuō)：“我們兩個(gè)人分工合作，就把天地都管起來(lái)了！” 現(xiàn)存的竺可楨日記從1936年到1974年2月6日，連續(xù)38年一天未斷，共計(jì) 800 多萬(wàn)字。他去世前一天，還用顫抖的筆記下了當(dāng)天的氣溫、風(fēng)力等 在科學(xué)研究中，竺可幀一絲不茍，喜歡事事躬親?？箲?zhàn)期間，浙江大學(xué)幾次遷移。雖條件極其艱苦，每到一地竺可幀總不忘收集資料，開(kāi)展科研。學(xué)生們都知道，竺校長(zhǎng)隨身總帶著四件寶：照相機(jī)、高度表、氣溫表和羅盤(pán)。他71歲時(shí)，還參加了南水北調(diào)考察隊(duì)，登上海拔4000多米的阿壩高原，下到險(xiǎn)峻的雅礱江峽谷。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)，深受廣大學(xué)者推崇。 竺可楨自幼秉性溫和，做事勤勤懇懇，有一種常人難以想象的毅力和韌勁。他年輕時(shí)即掌握了英、法、德三種外語(yǔ)。解放后，年過(guò)六十的竺可楨根據(jù)工作需要又開(kāi)始學(xué)習(xí)俄語(yǔ)，一直堅(jiān)持到70歲，終于能閱讀俄文資料。 從1917年在哈佛大學(xué)讀書(shū)時(shí)開(kāi)始，竺可楨養(yǎng)成了記日記的習(xí)慣，其中又主要記錄了氣象研究的各種資料。由于戰(zhàn)亂，只保存1936年到1974年2月6日的日記，共計(jì)38年37天，其間竟然一天未斷！這些日記頁(yè)頁(yè)蠅頭小楷，一筆不茍，共計(jì)800 多萬(wàn)字，令人嘆為觀止。直到他去世前一天，還用顫抖的筆在日記本上記下了當(dāng)天的氣溫、風(fēng)力等數(shù)據(jù)。 竺可楨身為知名科學(xué)家，卻一生過(guò)著儉樸生活。在抗戰(zhàn)最艱去的歲月里，身為大學(xué)校長(zhǎng)兼中央氣象研究所所長(zhǎng)的竺可楨有一年的年夜飯吃的竟是霉米，卻把所長(zhǎng)應(yīng)得的幾千元的救濟(jì)費(fèi)平分給其他同事。1974年初，病危中的竺可楨決定：把以女兒竺薪名義存的一筆錢(qián)作為黨費(fèi)交給組織。原來(lái)從1966年起竺可楨便以女兒名義把每月工資的三分之一存進(jìn)銀行，七年存款已達(dá)萬(wàn)元。這筆巨額黨費(fèi)，表現(xiàn)出這位氣象學(xué)大師對(duì)黨和人民的無(wú)限熱愛(ài)。

艾伯特·愛(ài)因斯坦于1879年3月14日在德國(guó)小城烏爾姆出生，他的父母都是猶太人。愛(ài)因斯坦有一個(gè)幸福的童年，他的父親是位平靜、溫順的好心人，愛(ài)好文學(xué)和數(shù)學(xué)。他的母親個(gè)性較強(qiáng)，喜愛(ài)音樂(lè)，并影響了愛(ài)因斯坦，愛(ài)因斯坦從六歲起學(xué)小提琴，從此小提琴成為他的終生伴侶。愛(ài)因斯坦的父母對(duì)他有著良好的影響和家庭教育，家中彌漫著自由的精神和祥和的氣氛。和牛頓一樣，愛(ài)因斯坦年幼時(shí)也未顯出智力超群，相反，到了四歲多還不會(huì)說(shuō)話(huà)，家里人甚至擔(dān)心他是個(gè)低能兒。六歲時(shí)他進(jìn)入了國(guó)民學(xué)校，是一個(gè)十分沉靜的孩子，喜歡玩一些需要耐心和堅(jiān)韌的游戲，例如用紙片搭房子。1888年進(jìn)入了中學(xué)后，學(xué)業(yè)也不突出，除了數(shù)學(xué)很好以外，其他功課都不怎么樣，尤其是拉丁文和希臘文，他對(duì)古典語(yǔ)言毫無(wú)興趣。當(dāng)時(shí)的德國(guó)學(xué)校必須接受宗教教育，開(kāi)始時(shí)愛(ài)因斯坦非常認(rèn)真，但當(dāng)他讀了通俗的科學(xué)書(shū)籍后，認(rèn)識(shí)到宗教里有許多故事是不真實(shí)的。12歲時(shí)他放棄了對(duì)宗教的信仰，并對(duì)所有權(quán)威和社會(huì)環(huán)境中的信念產(chǎn)生了懷疑，并發(fā)展成一種自由的思想。愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)周?chē)幸粋€(gè)巨大的自然世界，它離開(kāi)人類(lèi)獨(dú)立存在，就象一個(gè)永恒的謎。他看到，許多他非常尊敬和欽佩的人在專(zhuān)心從事這項(xiàng)事業(yè)時(shí)，找到了內(nèi)心的自由和安寧。于是，少年時(shí)代的愛(ài)因斯坦就選擇了科學(xué)事業(yè)，希望掌握這個(gè)自然世界的奧秘，而一旦選擇了這一道路，就堅(jiān)持不懈地走了下去，從來(lái)沒(méi)有后悔過(guò)。1895年，愛(ài)因斯坦來(lái)到瑞士蘇黎世，準(zhǔn)備投考蘇黎世的聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)，雖然他的數(shù)學(xué)和物理考得很不錯(cuò)，但其他科目沒(méi)有考好，學(xué)校校長(zhǎng)推薦他去瑞士的阿勞州立中學(xué)學(xué)習(xí)一年，以補(bǔ)齊功課。在阿勞州立中學(xué)的這段時(shí)光中使愛(ài)因斯坦感到快樂(lè)，他嘗到了瑞士自由的空氣和陽(yáng)光，并決心放棄德國(guó)國(guó)籍。1896年，愛(ài)因斯坦正式成為一個(gè)無(wú)國(guó)籍的人，并考進(jìn)了聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)。大學(xué)期間，愛(ài)因斯坦迷上了物理學(xué)，一方面，他閱讀了德國(guó)著名物理學(xué)家基爾霍夫、赫茲等人的著作，鉆研了麥克斯韋的電磁理論和馬赫的力學(xué)，并經(jīng)常去理論物理學(xué)教授的家中請(qǐng)教。另一方面，他的大部分時(shí)間是去物理實(shí)驗(yàn)室去做實(shí)驗(yàn)，迷戀于直接觀察和測(cè)量。1900年，愛(ài)因斯坦大學(xué)畢業(yè)。1901年，他獲得了瑞士國(guó)籍。1902年，在他的朋友格羅斯曼的幫助下，愛(ài)因斯坦終于在伯爾尼的瑞士聯(lián)邦專(zhuān)利局找到了一份穩(wěn)定的工作——當(dāng)技術(shù)員。狹義相對(duì)論的創(chuàng)立早在16歲時(shí)，愛(ài)因斯坦就從書(shū)本上了解到光是以很快速度前進(jìn)的電磁波，他產(chǎn)生了一個(gè)想法，如果一個(gè)人以光的速度運(yùn)動(dòng)，他將看到一幅什么樣的世界景象呢？他將看不到前進(jìn)的光，只能看到在空間里振蕩著卻停滯不前的電磁場(chǎng)。這種事可能發(fā)生嗎？與此相聯(lián)系，他非常想探討與光波有關(guān)的所謂以太的問(wèn)題。以太這個(gè)名詞源于希臘，用以代表組成天上物體的基本元素。17世紀(jì)，笛卡爾首次將它引入科學(xué)，作為傳播光的媒質(zhì)。其后，惠更斯進(jìn)一步發(fā)展了以太學(xué)說(shuō)，認(rèn)為荷載光波的媒介物是以太，它應(yīng)該充滿(mǎn)包括真空在內(nèi)的全部空間，并能滲透到通常的物質(zhì)中。與惠更斯的看法不同，牛頓提出了光的微粒說(shuō)。牛頓認(rèn)為，發(fā)光體發(fā)射出的是以直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的微粒粒子流，粒子流沖擊視網(wǎng)膜就引起視覺(jué)。18世紀(jì)牛頓的微粒說(shuō)占了上風(fēng)，然而到了19世紀(jì)，卻是波動(dòng)說(shuō)占了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，以太的學(xué)說(shuō)也因此大大發(fā)展。當(dāng)時(shí)的看法是，波的傳播要依賴(lài)于媒質(zhì)，因?yàn)楣饪梢栽谡婵罩袀鞑?，傳播光波的媒質(zhì)是充滿(mǎn)整個(gè)空間的以太，也叫光以太。與此同時(shí)，電磁學(xué)得到了蓬勃發(fā)展，經(jīng)過(guò)麥克斯韋、赫茲等人的努力，形成了成熟的電磁現(xiàn)象的動(dòng)力學(xué)理論——電動(dòng)力學(xué)，并從理論與實(shí)踐上將光和電磁現(xiàn)象統(tǒng)一起來(lái)，認(rèn)為光就是一定頻率范圍內(nèi)的電磁波，從而將光的波動(dòng)理論與電磁理論統(tǒng)一起來(lái)。以太不僅是光波的載體，也成了電磁場(chǎng)的載體。直到19世紀(jì)末，人們企圖尋找以太，然而從未在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)以太。但是，電動(dòng)力學(xué)遇到了一個(gè)重大的問(wèn)題，就是與牛頓力學(xué)所遵從的相對(duì)性原理不一致。關(guān)于相對(duì)性原理的思想，早在伽利略和牛頓時(shí)期就已經(jīng)有了。電磁學(xué)的發(fā)展最初也是納入牛頓力學(xué)的框架，但在解釋運(yùn)動(dòng)物體的電磁過(guò)程時(shí)卻遇到了困難。按照麥克斯韋理論，真空中電磁波的速度，也就是光的速度是一個(gè)恒量，然而按照牛頓力學(xué)的速度加法原理，不同慣性系的光速不同，這就出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題：適用于力學(xué)的相對(duì)性原理是否適用于電磁學(xué)？例如，有兩輛汽車(chē)，一輛向你駛近，一輛駛離。你看到前一輛車(chē)的燈光向你靠近，后一輛車(chē)的燈光遠(yuǎn)離。按照麥克斯韋的理論，這兩種光的速度相同，汽車(chē)的速度在其中不起作用。但根據(jù)伽利略理論，這兩項(xiàng)的測(cè)量結(jié)果不同。向你駛來(lái)的車(chē)將發(fā)出的光加速，即前車(chē)的光速=光速+車(chē)速；而駛離車(chē)的光速較慢，因?yàn)楹筌?chē)的光速=光速-車(chē)速。麥克斯韋與伽利略關(guān)于速度的說(shuō)法明顯相悖。我們?nèi)绾谓鉀Q這一分歧呢？19世紀(jì)理論物理學(xué)達(dá)到了巔峰狀態(tài)，但其中也隱含著巨大的危機(jī)。海王星的發(fā)現(xiàn)顯示出牛頓力學(xué)無(wú)比強(qiáng)大的理論威力，電磁學(xué)與力學(xué)的統(tǒng)一使物理學(xué)顯示出一種形式上的完整，并被譽(yù)為“一座莊嚴(yán)雄偉的建筑體系和動(dòng)人心弦的美麗的廟堂”。在人們的心目中，古典物理學(xué)已經(jīng)達(dá)到了近乎完美的程度。德國(guó)著名的物理學(xué)家普朗克年輕時(shí)曾向他的老師表示要獻(xiàn)身于理論物理學(xué)，老師勸他說(shuō)：“年輕人，物理學(xué)是一門(mén)已經(jīng)完成了的科學(xué)，不會(huì)再有多大的發(fā)展了，將一生獻(xiàn)給這門(mén)學(xué)科，太可惜了?！睈?ài)因斯坦似乎就是那個(gè)將構(gòu)建嶄新的物理學(xué)大廈的人。在伯爾尼專(zhuān)利局的日子里，愛(ài)因斯坦廣泛關(guān)注物理學(xué)界的前沿動(dòng)態(tài)，在許多問(wèn)題上深入思考，并形成了自己獨(dú)特的見(jiàn)解。在十年的探索過(guò)程中，愛(ài)因斯坦認(rèn)真研究了麥克斯韋電磁理論，特別是經(jīng)過(guò)赫茲和洛倫茲發(fā)展和闡述的電動(dòng)力學(xué)。愛(ài)因斯坦堅(jiān)信電磁理論是完全正確的，但是有一個(gè)問(wèn)題使他不安，這就是絕對(duì)參照系以太的存在。他閱讀了許多著作發(fā)現(xiàn)，所有人試圖證明以太存在的試驗(yàn)都是失敗的。經(jīng)過(guò)研究愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)，除了作為絕對(duì)參照系和電磁場(chǎng)的荷載物外，以太在洛倫茲理論中已經(jīng)沒(méi)有實(shí)際意義。于是他想到：以及絕對(duì)參照系是必要的嗎？電磁場(chǎng)一定要有荷載物嗎？愛(ài)因斯坦喜歡閱讀哲學(xué)著作，并從哲學(xué)中吸收思想營(yíng)養(yǎng)，他相信世界的統(tǒng)一性和邏輯的一致性。相對(duì)性原理已經(jīng)在力學(xué)中被廣泛證明，但在電動(dòng)力學(xué)中卻無(wú)法成立，對(duì)于物理學(xué)這兩個(gè)理論體系在邏輯上的不一致，愛(ài)因斯坦提出了懷疑。他認(rèn)為，相對(duì)論原理應(yīng)該普遍成立，因此電磁理論對(duì)于各個(gè)慣性系應(yīng)該具有同樣的形式，但在這里出現(xiàn)了光速的問(wèn)題。光速是不變的量還是可變的量，成為相對(duì)性原理是否普遍成立的首要問(wèn)題。當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家一般都相信以太，也就是相信存在著絕對(duì)參照系，這是受到牛頓的絕對(duì)空間概念的影響。19世紀(jì)末，馬赫在所著的《發(fā)展中的力學(xué)》中，批判了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，這給愛(ài)因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天，愛(ài)因斯坦與一個(gè)朋友貝索討論這個(gè)已探索了十年的問(wèn)題，貝索按照馬赫主義的觀點(diǎn)闡述了自己的看法，兩人討論了很久。突然，愛(ài)因斯坦領(lǐng)悟到了什么，回到家經(jīng)過(guò)反復(fù)思考，終于想明白了問(wèn)題。第二天，他又來(lái)到貝索家，說(shuō)：謝謝你，我的問(wèn)題解決了。原來(lái)愛(ài)因斯坦想清楚了一件事：時(shí)間沒(méi)有絕對(duì)的定義，時(shí)間與光信號(hào)的速度有一種不可分割的聯(lián)系。他找到了開(kāi)鎖的鑰匙，經(jīng)過(guò)五個(gè)星期的努力工作，愛(ài)因斯坦把狹義相對(duì)論呈現(xiàn)在人們面前。1905年6月30日，德國(guó)《物理學(xué)年鑒》接受了愛(ài)因斯坦的論文《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》，在同年9月的該刊上發(fā)表。這篇論文是關(guān)于狹義相對(duì)論的第一篇文章，它包含了狹義相對(duì)論的基本思想和基本內(nèi)容。狹義相對(duì)論所根據(jù)的是兩條原理：相對(duì)性原理和光速不變?cè)怼?ài)因斯坦解決問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)，是他堅(jiān)信相對(duì)性原理。伽利略最早闡明過(guò)相對(duì)性原理的思想，但他沒(méi)有對(duì)時(shí)間和空間給出過(guò)明確的定義。牛頓建立力學(xué)體系時(shí)也講了相對(duì)性思想，但又定義了絕對(duì)空間、絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)問(wèn)題上他是矛盾的。而愛(ài)因斯坦大大發(fā)展了相對(duì)性原理，在他看來(lái)，根本不存在絕對(duì)靜止的空間，同樣不存在絕對(duì)同一的時(shí)間，所有時(shí)間和空間都是和運(yùn)動(dòng)的物體聯(lián)系在一起的。對(duì)于任何一個(gè)參照系和坐標(biāo)系，都只有屬于這個(gè)參照系和坐標(biāo)系的空間和時(shí)間。對(duì)于一切慣性系，運(yùn)用該參照系的空間和時(shí)間所表達(dá)的物理規(guī)律，它們的形式都是相同的，這就是相對(duì)性原理，嚴(yán)格地說(shuō)是狹義的相對(duì)性原理。在這篇文章中，愛(ài)因斯坦沒(méi)有多討論將光速不變作為基本原理的根據(jù)，他提出光速不變是一個(gè)大膽的假設(shè)，是從電磁理論和相對(duì)性原理的要求而提出來(lái)的。這篇文章是愛(ài)因斯坦多年來(lái)思考以太與電動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的結(jié)果，他從同時(shí)的相對(duì)性這一點(diǎn)作為突破口，建立了全新的時(shí)間和空間理論，并在新的時(shí)空理論基礎(chǔ)上給動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。什么是同時(shí)性的相對(duì)性？不同地方的兩個(gè)事件我們何以知道它是同時(shí)發(fā)生的呢？一般來(lái)說(shuō)，我們會(huì)通過(guò)信號(hào)來(lái)確認(rèn)。為了得知異地事件的同時(shí)性我們就得知道信號(hào)的傳遞速度，但如何沒(méi)出這一速度呢？我們必須測(cè)出兩地的空間距離以及信號(hào)傳遞所需的時(shí)間，空間距離的測(cè)量很簡(jiǎn)單，麻煩在于測(cè)量時(shí)間，我們必須假定兩地各有一只已經(jīng)對(duì)好了的鐘，從兩個(gè)鐘的讀數(shù)可以知道信號(hào)傳播的時(shí)間。但我們?nèi)绾沃喇惖氐溺妼?duì)好了呢？答案是還需要一種信號(hào)。這個(gè)信號(hào)能否將鐘對(duì)好？如果按照先前的思路，它又需要一種新信號(hào)，這樣無(wú)窮后退，異地的同時(shí)性實(shí)際上無(wú)法確認(rèn)。不過(guò)有一點(diǎn)是明確的，同時(shí)性必與一種信號(hào)相聯(lián)系，否則我們說(shuō)這兩件事同時(shí)發(fā)生是沒(méi)有意義的。光信號(hào)可能是用來(lái)對(duì)時(shí)鐘最合適的信號(hào)，但光速不是無(wú)限大，這樣就產(chǎn)生一個(gè)新奇的結(jié)論，對(duì)于靜止的觀察者同時(shí)的兩件事，對(duì)于運(yùn)動(dòng)的觀察者就不是同時(shí)的。我們?cè)O(shè)想一個(gè)高速運(yùn)行的列車(chē)，它的速度接近光速。列車(chē)通過(guò)站臺(tái)時(shí)，甲站在站臺(tái)上，有兩道閃電在甲眼前閃過(guò)，一道在火車(chē)前端，一道在后端，并在火車(chē)兩端及平臺(tái)的相應(yīng)部位留下痕跡，通過(guò)測(cè)量，甲與列車(chē)兩端的間距相等，得出的結(jié)論是，甲是同時(shí)看到兩道閃電的。因此對(duì)甲來(lái)說(shuō)，收到的兩個(gè)光信號(hào)在同一時(shí)間間隔內(nèi)傳播同樣的距離，并同時(shí)到達(dá)他所在位置，這兩起事件必然在同一時(shí)間發(fā)生，它們是同時(shí)的。但對(duì)于在列車(chē)內(nèi)部正中央的乙，情況則不同，因?yàn)橐遗c高速運(yùn)行的列車(chē)一同運(yùn)動(dòng)，因此他會(huì)先截取向著他傳播的前端信號(hào)，然后收到從后端傳來(lái)的光信號(hào)。對(duì)乙來(lái)說(shuō)，這兩起事件是不同時(shí)的。也就是說(shuō)，同時(shí)性不是絕對(duì)的，而取決于觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這一結(jié)論否定了牛頓力學(xué)中引以為基礎(chǔ)的絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)空間框架。相對(duì)論認(rèn)為，光速在所有慣性參考系中不變，它是物體運(yùn)動(dòng)的最大速度。由于相對(duì)論效應(yīng)，運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度會(huì)變短，運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間膨脹。但由于日常生活中所遇到的問(wèn)題，運(yùn)動(dòng)速度都是很低的（與光速相比），看不出相對(duì)論效應(yīng)。愛(ài)因斯坦在時(shí)空觀的徹底變革的基礎(chǔ)上建立了相對(duì)論力學(xué)，指出質(zhì)量隨著速度的增加而增加，當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于無(wú)窮大。他并且給出了著名的質(zhì)能關(guān)系式：E=mc2，質(zhì)能關(guān)系式對(duì)后來(lái)發(fā)展的原子能事業(yè)起到了指導(dǎo)作用。廣義相對(duì)論的建立1905年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了關(guān)于狹義相對(duì)論的第一篇文章后，并沒(méi)有立即引起很大的反響。但是德國(guó)物理學(xué)的權(quán)威人士普朗克注意到了他的文章，認(rèn)為愛(ài)因斯坦的工作可以與哥白尼相媲美，正是由于普朗克的推動(dòng)，相對(duì)論很快成為人們研究和討論的課題，愛(ài)因斯坦也受到了學(xué)術(shù)界的注意。1907年，愛(ài)因斯坦聽(tīng)從友人的建議，提交了那篇著名的論文申請(qǐng)聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)的編外講師職位，但得到的答復(fù)是論文無(wú)法理解。雖然在德國(guó)物理學(xué)界愛(ài)因斯坦已經(jīng)很有名氣，但在瑞士，他卻得不到一個(gè)大學(xué)的教職，許多有名望的人開(kāi)始為他鳴不平，1908年，愛(ài)因斯坦終于得到了編外講師的職位，并在第二年當(dāng)上了副教授。1912年，愛(ài)因斯坦當(dāng)上了教授，1913年，應(yīng)普朗克之邀擔(dān)任新成立的威廉皇帝物理研究所所長(zhǎng)和柏林大學(xué)教授。在此期間，愛(ài)因斯坦在考慮將已經(jīng)建立的相對(duì)論推廣，對(duì)于他來(lái)說(shuō)，有兩個(gè)問(wèn)題使他不安。第一個(gè)是引力問(wèn)題，狹義相對(duì)論對(duì)于力學(xué)、熱力學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的物理規(guī)律是正確的，但是它不能解釋引力問(wèn)題。牛頓的引力理論是超距的，兩個(gè)物體之間的引力作用在瞬間傳遞，即以無(wú)窮大的速度傳遞，這與相對(duì)論依據(jù)的場(chǎng)的觀點(diǎn)和極限的光速?zèng)_突。第二個(gè)是非慣性系問(wèn)題，狹義相對(duì)論與以前的物理學(xué)規(guī)律一樣，都只適用于慣性系。但事實(shí)上卻很難找到真正的慣性系。從邏輯上說(shuō)，一切自然規(guī)律不應(yīng)該局限于慣性系，必須考慮非慣性系。狹義相對(duì)論很難解釋所謂的雙生了佯謬，該佯謬說(shuō)的是，有一對(duì)孿生兄弟，哥在宇宙飛船上以接近光速的速度做宇宙航行，根據(jù)相對(duì)論效應(yīng)，高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢，等哥哥回來(lái)，弟弟已經(jīng)變得很老了，因?yàn)榈厍蛏弦呀?jīng)經(jīng)歷了幾十年。而按照相對(duì)性原理，飛船相對(duì)于地球高速運(yùn)動(dòng)，地球相對(duì)于飛船也高速運(yùn)動(dòng)，弟弟看哥哥變年輕了，哥哥看弟弟也應(yīng)該年輕了。這個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)直沒(méi)法回答。實(shí)際上，狹義相對(duì)論只處理勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而哥哥要回來(lái)必須經(jīng)過(guò)一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)過(guò)程，這是相對(duì)論無(wú)法處理的。正在人們忙于理解相對(duì)狹義相對(duì)論時(shí)，愛(ài)因斯坦正在接受完成廣義相對(duì)論。1907年，愛(ài)因斯坦撰寫(xiě)了關(guān)于狹義相對(duì)論的長(zhǎng)篇文章《關(guān)于相對(duì)性原理和由此得出的結(jié)論》，在這篇文章中愛(ài)因斯坦第一次提到了等效原理，此后，愛(ài)因斯坦關(guān)于等效原理的思想又不斷發(fā)展。他以慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量成正比的自然規(guī)律作為等效原理的根據(jù)，提出在無(wú)限小的體積中均勻的引力場(chǎng)完全可以代替加速運(yùn)動(dòng)的參照系。愛(ài)因斯坦并且提出了封閉箱的說(shuō)法：在一封閉箱中的觀察者，不管用什么方法也無(wú)法確定他究竟是靜止于一個(gè)引力場(chǎng)中，還是處在沒(méi)有引力場(chǎng)卻在作加速運(yùn)動(dòng)的空間中，這是解釋等效原理最常用的說(shuō)法，而慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相等是等效原理一個(gè)自然的推論。1915年11月，愛(ài)因斯坦先后向普魯士科學(xué)院提交了四篇論文，在這四篇論文中，他提出了新的看法，證明了水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)，并給出了正確的引力場(chǎng)方程。至此，廣義相對(duì)論的基本問(wèn)題都解決了，廣義相對(duì)論誕生了。1916年，愛(ài)因斯坦完成了長(zhǎng)篇論文《廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)》，在這篇文章中，愛(ài)因斯坦首先將以前適用于慣性系的相對(duì)論稱(chēng)為狹義相對(duì)論，將只對(duì)于慣性系物理規(guī)律同樣成立的原理稱(chēng)為狹義相對(duì)性原理，并進(jìn)一步表述了廣義相對(duì)性原理：物理學(xué)的定律必須對(duì)于無(wú)論哪種方式運(yùn)動(dòng)著的參照系都成立。愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論認(rèn)為，由于有物質(zhì)的存在，空間和時(shí)間會(huì)發(fā)生彎曲，而引力場(chǎng)實(shí)際上是一個(gè)彎曲的時(shí)空。愛(ài)因斯坦用太陽(yáng)引力使空間彎曲的理論，很好地解釋了水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)中一直無(wú)法解釋的43秒。廣義相對(duì)論的第二大預(yù)言是引力紅移，即在強(qiáng)引力場(chǎng)中光譜向紅端移動(dòng)，20年代，天文學(xué)家在天文觀測(cè)中證實(shí)了這一點(diǎn)。廣義相對(duì)論的第三大預(yù)言是引力場(chǎng)使光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)，。最靠近地球的大引力場(chǎng)是太陽(yáng)引力場(chǎng)，愛(ài)因斯坦預(yù)言，遙遠(yuǎn)的星光如果掠過(guò)太陽(yáng)表面將會(huì)發(fā)生一點(diǎn)七秒的偏轉(zhuǎn)。1919年，在英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓的鼓動(dòng)下，英國(guó)派出了兩支遠(yuǎn)征隊(duì)分赴兩地觀察日全食，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的研究得出最后的結(jié)論是：星光在太陽(yáng)附近的確發(fā)生了一點(diǎn)七秒的偏轉(zhuǎn)。英國(guó)皇家學(xué)會(huì)和皇家天文學(xué)會(huì)正式宣讀了觀測(cè)報(bào)告，確認(rèn)廣義相對(duì)論的結(jié)論是正確的。會(huì)上，著名物理學(xué)家、皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)湯姆孫說(shuō)：“這是自從牛頓時(shí)代以來(lái)所取得的關(guān)于萬(wàn)有引力理論的最重大的成果”，“愛(ài)因斯坦的相對(duì)論是人類(lèi)思想最偉大的成果之一”。愛(ài)因斯坦成了新聞人物，他在1916年寫(xiě)了一本通俗介紹相對(duì)認(rèn)的書(shū)《狹義相對(duì)論與廣義相對(duì)論淺說(shuō)》，到1922年已經(jīng)再版了40次，還被譯成了十幾種文字，廣為流傳。相對(duì)論的意義狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論建立以來(lái)，已經(jīng)過(guò)去了很長(zhǎng)時(shí)間，它經(jīng)受住了實(shí)踐和歷史的考驗(yàn)，是人們普遍承認(rèn)的真理。相對(duì)論對(duì)于現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)代人類(lèi)思相的發(fā)展都有巨大的影響。 相對(duì)論從邏輯思想上統(tǒng)一了經(jīng)典物理學(xué)，使經(jīng)典物理學(xué)成為一個(gè)完美的科學(xué)體系。狹義相對(duì)論在狹義相對(duì)性原理的基礎(chǔ)上統(tǒng)一了牛頓力學(xué)和麥克斯韋電動(dòng)力學(xué)兩個(gè)體系，指出它們都服從狹義相對(duì)性原理，都是對(duì)洛倫茲變換協(xié)變的，牛頓力學(xué)只不過(guò)是物體在低速運(yùn)動(dòng)下很好的近似規(guī)律。廣義相對(duì)論又在廣義協(xié)變的基礎(chǔ)上，通過(guò)等效原理，建立了局域慣性長(zhǎng)與普遍參照系數(shù)之間的關(guān)系，得到了所有物理規(guī)律的廣義協(xié)變形式，并建立了廣義協(xié)變的引力理論，而牛頓引力理論只是它的一級(jí)近似。這就從根本上解決了以前物理學(xué)只限于慣性系數(shù)的問(wèn)題，從邏輯上得到了合理的安排。相對(duì)論嚴(yán)格地考察了時(shí)間、空間、物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)這些物理學(xué)的基本概念，給出了科學(xué)而系統(tǒng)的時(shí)空觀和物質(zhì)觀，從而使物理學(xué)在邏輯上成為完美的科學(xué)體系。狹義相對(duì)論給出了物體在高速運(yùn)動(dòng)下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并提示了質(zhì)量與能量相當(dāng)，給出了質(zhì)能關(guān)系式。這兩項(xiàng)成果對(duì)低速運(yùn)動(dòng)的宏觀物體并不明顯，但在研究微觀粒子時(shí)卻顯示了極端的重要性。因?yàn)槲⒂^粒子的運(yùn)動(dòng)速度一般都比較快，有的接近甚至達(dá)到光速，所以粒子的物理學(xué)離不開(kāi)相對(duì)論。質(zhì)能關(guān)系式不僅為量子理論的建立和發(fā)展創(chuàng)造了必要的條件，而且為原子核物理學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用提供了根據(jù)。廣義相對(duì)論建立了完善的引力理論，而引力理論主要涉及的是天體。到現(xiàn)在，相對(duì)論宇宙學(xué)進(jìn)一步發(fā)展，而引力波物理、致密天體物理和黑洞物理這些屬于相對(duì)論天體物理學(xué)的分支學(xué)科都有一定的進(jìn)展，吸引了許多科學(xué)家進(jìn)行研究。一位法國(guó)物理學(xué)家曾經(jīng)這樣評(píng)價(jià)愛(ài)因斯坦：“在我們這一時(shí)代的物理學(xué)家中，愛(ài)因斯坦將位于最前列。他現(xiàn)在是、將來(lái)也還是人類(lèi)宇宙中最有光輝的巨星之一”，“按照我的看法，他也許比牛頓更偉大，因?yàn)樗麑?duì)于科學(xué)的貢獻(xiàn)，更加深入地進(jìn)入了人類(lèi)思想基本要領(lǐng)的結(jié)構(gòu)中?！?/p>