爱因斯坦

阿尔伯特·爱因斯坦

犹太裔物理学家

阿尔伯特·爱因斯坦（德语/英语：Albert Einstein；1879年3月14日—1955年4月18日），出生于德国巴登-符腾堡州乌尔姆市，美国和瑞士双国籍的犹太裔物理学家。  

爱因斯坦出生于德国乌尔姆市的一个犹太人家庭（父母均为犹太人）。1900年毕业于瑞士苏黎世联邦理工学院，入瑞士国籍 。1905年，爱因斯坦获苏黎世大学物理学博士学位，并提出光子假设、成功解释了光电效应（因此获得1921年诺贝尔物理学奖） ；同年创立狭义相对论，1915年创立广义相对论，1933年移居美国，在普林斯顿高等研究院任职，1940年加入美国国籍同时保留瑞士国籍 ，1955年4月18日，爱因斯坦于美国新泽西州普林斯顿逝世，享年76岁 。

1999年12月，爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为20世纪的“世纪伟人（Person of the Century）”。

爱因斯坦的理论为核能的开发奠定了理论基础，为帮助对抗纳粹，他曾在利奥·西拉德等人的协助下曾致信美国总统富兰克林·罗斯福，直接促成了曼哈顿计划的启动，而二战后他积极倡导和平、反对使用核武器，并签署了《罗素—爱因斯坦宣言》 。爱因斯坦开创了现代科学技术新纪元，被公认为是继伽利略、牛顿之后最伟大的物理学家，也是批判学派科学哲学思想之集大成者和发扬光大者。

早年生活

1879年3月14日，爱因斯坦出生在德国乌尔姆市（Ulm，Baden-Württemberg，German ）班霍夫街135号 。父母都是犹太人。

1880年，爱因斯坦随父母迁居慕尼黑。

1888年，阿尔伯特·爱因斯坦入路易波尔德高级中学学习。在学校受宗教教育，接受了受戒仪式，弗里德曼是指导老师。

1889年，在医科大学生塔尔梅引导下，读通俗科学读物和哲学著作。

1891年，爱因斯坦自学欧几里得几何，对数学感到狂热的喜爱，同时开始自学高等数学。

1892年，爱因斯坦开始读伊曼努尔·康德的著作。

1894年，爱因斯坦一家人移居意大利米兰。

1895年，爱因斯坦自学完微积分。同年，爱因斯坦在瑞士联邦理工学院的入学考试失败。爱因斯坦开始思考当一个人以光速运动时会看到什么现象。对经典理论的内在矛盾产生困惑。

1896年，爱因斯坦获阿劳州立中学毕业证书。10月29日，爱因斯坦迁居苏黎世并在瑞士联邦理工学院就读。

1899年10月19日，爱因斯坦正式申请瑞士公民权。

1900年8月，爱因斯坦毕业于苏黎世联邦理工大学 ；12月完成论文《由毛细管现象得到的推论》，次年发表在德国莱比锡《物理年鉴》期刊上并加入瑞士国籍。

1901年3月21日，爱因斯坦正式取得瑞士国籍。在这一年5到7月完成电势差的热力学理论的论文。  

1902年6月16日，爱因斯坦被瑞士伯尔尼专利局雇佣。1903年，他与大学同学米列娃·玛丽克结婚。他们结婚前就已经有了一个女儿。

1904年9月，爱因斯坦由专利局的试用人员转为正式三级技术员。

1905年3月，爱因斯坦发表“量子论”，提出光量子假说，解决了光电效应问题。4月向苏黎世大学提出论文《分子大小的新测定法》，取得博士学位。5月完成论文《论动体的电动力学》，独立而完整地提出狭义相对性原理，开创物理学的新纪元。这一年因此被称为“爱因斯坦奇迹年”。

1906年4月，爱因斯坦晋升为专利局二级技术员。11月完成固体比热的论文，这是关于固体的量子论的第一篇论文。

1907年升职为专利局一级技术员。1908年10月，爱因斯坦兼任伯尔尼大学编外讲师。

1909年10月，爱因斯坦离开伯尔尼专利局，任理论物理学副教授 。1910年10月，爱因斯坦完成关于临界乳光的论文。

1911年，爱因斯坦从瑞士迁居到捷克布拉格。1912年，爱因斯坦提出“光化当量”定律。

1913年，爱因斯坦重返德国，任柏林威廉皇帝物理研究所长和柏林洪堡大学教授，并当选为普鲁士科学院院士。

柏林岁月

1914年4月，爱因斯坦接受德国科学界的邀请，迁居到柏林 。8月，即爆发了第一次世界大战。他虽身居战争的发源地。生活在战争鼓吹者的包围之中，却坚决地表明了自己的反战态度。9月，爱因斯坦参与发起反战团体“新祖国同盟”，在这个组织被宣布为非法、成员大批遭受逮捕和迫害而转入地下的情况下，爱因斯坦仍坚决参加这个组织的秘密活动。10月，德国的科学界和文化界在军国主义分子的操纵和煽动下，发表了“文明世界的宣言”，为德国发动的侵略战争辩护，鼓吹德国高于一切，全世界都应该接受“真正德国精神”。在“宣言”上签名的有九十三人，都是当时德国有声望的科学家、艺术家和牧师等。就连能斯脱、伦琴、奥斯特瓦尔德、普朗克等都在上面签了字。当征求爱因斯坦签名时，他断然拒绝了，而同时他却毅然在反战的《告欧洲人书》上签上自己的名字。

1915年11月，爱因斯坦提出广义相对论引力方程的完整形式，并且成功地解释了水星近日点运动。

1916年3月，爱因斯坦完成总结性论文《广义相对论的基础》。5月，爱因斯坦又提出宇宙空间有限无界的假说。8月，完成《关于辐射的量子理论》，总结量子论的发展，提出受激辐射理论。

1917年初，爱因斯坦患有许多疾病（包括肝病和胃溃疡）。他的表姐埃尔莎照顾他。这将持续几年，直到他完全康复。他写了一篇关于宇宙学的著作，其宇宙学术语将保证一个有限的宇宙。他后来将把这个宇宙学术语称为他的“最大的白痴”。10月1日，他接管了德皇·威廉物理研究所的管理工作。

1919年，爱因斯坦与米列娃离婚，同年，与表姐埃尔莎结婚。

物理巨匠

1921年，爱因斯坦因光电效应研究而获得诺贝尔物理学奖，他的研究推动了量子力学的发展 。1月，访问布拉格和维也纳。同年1月27日在普鲁士科学院作《几何学和经验》的报告。2月，去荷兰阿姆斯特丹参加国际工联会议。4月5日至5月30日，为了给以色列耶路撒冷的希伯来大学的创建筹集资金，同魏茨曼一起首次访问美国。在哥伦比亚大学获巴纳德勋章。在白宫受哈丁总统接见。在访问芝加哥、波士顿和普林斯顿期间，就相对论进行了4次讲学。6月，访问英国，拜谒了牛顿墓地。

1922年1月，完成关于统一场论的第一篇论文。3—4月访问法国，努力促使法德关系正常化。发表批判马赫哲学的谈话。4月，参加国际联盟知识界合作委员会。7月，受到被谋杀的威胁，暂离柏林。沿途访问科伦坡、新加坡、中国香港和上海。

1922年11月9日，在从日本到上海的途中，爱因斯坦通过电报知道被授予1921年诺贝尔物理学奖。

1923年2月2日，爱因斯坦从日本返回途中，到巴勒斯坦访问，逗留12天。

1923年2月8日，成为以色列特拉维夫市的第一个名誉公民。从巴勒斯坦返回德国途中，访问了西班牙。3月，爱因斯坦对国联的能力大失所望，向国联提出辞职。6—7月，帮助创建“新俄朋友协会”，并成为其执行委员会委员。7月，到哥德堡接受1921年度诺贝尔奖金。并讲演相对论，作为对得到诺贝尔奖金的感谢。12月，第一次推测量子效应可能来自过度约束的广义相对论场方程。

参与反战

1924年，爱因斯坦加入柏林的犹太组织，并成为缴纳会费的会员。12月，取得最后一个重大发现，从统计涨落的分析中得出一个波和物质缔合的独立的论证。此时，还发现了玻色—爱因斯坦凝聚态。

1925年，爱因斯坦受聘为德苏合作团体“东方文化技术协会”理事。5月到6月，爱因斯坦去南美洲访问。与甘地和其他人一起，在拒绝服兵役的声明上签字。接受科普列奖章。为希伯来大学的董事会工作。发表《非欧几里得几何和物理学》。

1926年，爱因斯坦同海森堡讨论关于量子力学的哲学问题。接受“皇家天文学家”的金质奖章。接受为苏联科学院院士。

1927年2月，爱因斯坦在巴比塞起草的反法西斯宣言上签名。参加国际反帝大同盟，被选为名誉主席。10月参加第五届布鲁塞尔索尔维物理讨论会，开始同哥本哈根学派就量子力学的解释问题进行激烈论战。发表《牛顿力学及其对理论物理学发展的影响》。

1928年1月，被选为“德国人权同盟”（前身为德国“新祖国同盟”）理事。春，由于身体过度劳累，健康欠佳，到瑞士达沃斯疗养，并为青年讲学。发表《物理学的基本概念至其最近的变化》。4月，海伦·杜卡斯开始到爱因斯坦家担任终生的私人秘书。

1929年2月，发表《统一场论》。3月，爱因斯坦度过了50岁的生日，躲到郊外以避免生日庆祝会。第一次访问比利时皇室，与伊丽莎白女王结下友谊，直到去世之前一直与比利时女王通信，获普朗克奖章。9月，爱因斯坦同法国数学家阿达马进行关于战争与和平问题的争论，坚持无条件地反对一切战争。

1930年，爱因斯坦因不满国际联盟在改善国际关系上的无所作为，提出辞职。5月，在“国际妇女和平与自由同盟”的世界裁军声明上签字。7月，同泰戈尔争论真理的客观性问题。12月11日到次年3月4日，爱因斯坦第一次到美国访问，主要在加州理工学院。12月13日，沃克市长向爱因斯坦赠送纽约市的金钥匙。12月19日到20日，爱因斯坦访问古巴。发表《我的世界观》、《宗教和科学》等文章。

1931年3月，爱因斯坦从美国回柏林。5月，爱因斯坦访问英国，在牛津大学讲学。11月，号召各国对日本经济封锁，以制止其对中国的军事侵略。12月，爱因斯坦再度去加利福尼亚讲学。为参加1932年国际裁军会议，特地发表了一系列文章和演讲。发表《麦克斯韦对物理实在观念发展的影响》。

移民美国

1932年2月，对于德国和平主义者奥西茨基被定为叛国罪，爱因斯坦在帕莎第纳提出抗议。3月，爱因斯坦从美国回柏林。5月，爱因斯坦去英国剑桥大学和牛津大学讲学，后赶到瑞士日内瓦列席裁军会议，感到极端失望。6月，爱因斯坦同墨菲作关于因果性问题的谈话。7月，爱因斯坦与心理学家弗洛伊德通信，讨论战争的心理问题。号召德国人民起来保卫魏玛共和国，全力反对法西斯。12月10日，爱因斯坦和妻子离开德国去美国。原来打算访问美国，然而，他们从此再也没有踏上德国的领土。

1933年，德国纳粹政府查抄他在柏林的寓所，焚毁其书籍，没收其财产，并悬赏十万马克索取他的人头。他当时在美国新泽西州的普林斯顿高等研究院（与普林斯顿大学无关）任职，之后便决定不返回德国，并于1940年加入美国国籍同时保留瑞士国籍。

1934年，爱因斯坦文集《我的世界观》由其继女婿鲁道夫·凯泽尔编辑出版。1935年5月到百慕大作短期旅行。在百慕大正式申请永远在美国居住。这也是他最后一次离开美国，同年获富兰克林奖章，与波多耳斯基和罗森合作，发表向哥本哈根学派挑战的论文，宣称量子力学对实在的描述是不完备的。为使诺贝尔和平奖赠予关在纳粹集中营中的奥西茨基而奔走。

1936爱因斯坦开始同英费尔德和霍夫曼合作研究广义相对论的运动问题。12月20日，妻艾尔莎病故。发表《物理学和实在》、《论教育》。

1937年3月—9月，爱因斯坦参加由英费尔德执笔的通俗册子《物理学的进化》的编写工作。3月，声援中国“七君子”。6月，同英费尔德和霍夫曼合作完成论文《引力方程和运动问题》，从广义相对论的场方程推导出运动方程，进一步揭示了时空、物质和运动的统一。这是广义相对论的重大发展，也是爱因斯坦在科学创造上的最后一项重大成就。

1938年爱因斯坦同柏格曼合写论文《卡鲁查电学理论的推广》。

世界享誉

1939年8月2日，爱因斯坦在利奥·西拉德等人的协助下致信美国总统富兰克林·罗斯福（史称“爱因斯坦—西拉德之信”），建议美国抓紧原子能研究、防止纳粹德国抢先掌握原子弹，这直接促成了美国曼哈顿计划的启动。 妹妹玛雅从欧洲来美，在爱因斯坦家长期住下来。

1940年5月15日，爱因斯坦发表《关于理论物理学基础的考查》。5月22日，致电罗斯福，反对美国的中立政策。10月1日，取得美国国籍。同年爱因斯坦写了一篇著名论文，为他的这一命题进行辩护，即“我不信仰一个人格化的神”。

1941年爱因斯坦发表《科学和宗教》等文章。1942年10月，爱因斯坦在犹太人援苏集会上热烈赞扬苏联各方面的成就。

1943年5月，爱因斯坦作为科学顾问参与美国海军部工作。

1944年为支持反法西斯战争，爱因斯坦以600万美元拍卖1905年狭义相对论论文手稿。发表对罗素的认识论的评论。12月，同斯特恩、玻尔讨论原子武器和战后和平问题，听从玻尔劝告，暂时保持沉默。

1945年3月，爱因斯坦同利奥·西拉德讨论原子军备的危险性，写信介绍西拉德去见罗斯福，未果。4月，从高等学术研究院退休（事实上依然继续照常工作）。9月，连续发表一系列关于原子战争和世界政府的言论。

1946年5月，爱因斯坦发起组织“原子科学家非常委员会”，担任主席。5月，接受林肯大学（黑人学校）名誉博士学位。写长篇《自述》，回顾一生在科学上探索的道路。5月，妹妹玛雅因中风而瘫痪，以后每夜念书给她听。10月，给联合国大会写公开信，敦促建立世界政府。

1947年，爱因斯坦继续发表大量关于世界政府的言论。9月，爱因斯坦发表公开信，建议把联合国改组为世界政府。

1948年4月，爱因斯坦同天文学家夏普林利合作，全力反对美国准备对苏联进行“预防性战争”。抗议美国进行普遍军事训练。同年发表《量子力学和实在》，前妻米列娃在瑞士苏黎世病故。12月，作剖腹手术，在腹部主动脉里发现一个大动脉瘤。

1949年1月13日，爱因斯坦出院。1月，写《对批评的回答》，对哥本哈根学派在文集《阿尔伯特·爱因斯坦：哲学家—科学家》中的批判进行反批判。11月，“原子科学家非常委员会”停止活动。

1950年2月13日，发表电视演讲，反对美国制造氢弹。3月18日，在遗嘱上签字盖章。内森博士被指名为遗嘱执行人。遗产由内森博士和杜卡斯共同托管。信件和手稿的最终贮藏所是希伯来大学。其他条款当中还有：小提琴赠给孙子伯恩哈德·凯撒·爱因斯坦。 4月，发表《关于广义引力论》。《晚年集》出版。

1951年，爱因斯坦连续发表文章和信件，指出美国的扩军备战政策是世界和平的严重障碍。6月，爱因斯坦的妹妹玛雅在长期瘫痪后去世。9月，“原子能科学家非常委员会”解散。

1952年，爱因斯坦发表《相对论和空间问题》、《关于一些基本概论的绪论》。11月，以色列第1任总统哈伊姆·魏茨曼去世后，以色列政府请他担任第2任总统，被拒绝。

1953年4月3日，爱因斯坦给伯尔尼时代的旧友写《奥林匹亚科学院颂词》，缅怀青年时代的生活。5月16日，给受迫害的教师弗劳恩格拉斯写回信，号召美国知识分子起来坚决抵抗法西斯迫害，引起巨大反响。为纪念玻恩退休，发表关于量子力学解释的论文，由此引起两人之间的激烈争论。发表《〈空间概念〉序》。

晚年患病

1954年3月，爱因斯坦过了75岁的生日，通过“争取公民自由非常委员会”，号召美国人民起来同法西斯势力作斗争。3月，爱因斯坦被美国参议员麦卡锡公开斥责为“美国的敌人”。5月，爱因斯坦发表声明，抗议对奥本海默的政治迫害。秋，因患溶血性贫血症卧床数日。11月18日，爱因斯坦在《记者》杂志上发表声明，不愿在美国做科学家，而宁愿做一个工匠或小贩并完成《非对称的相对论性理论》。

1955年2月，爱因斯坦同社会学家伯特兰·罗素通信讨论和平宣言问题、反对使用核武器，并签署了《罗素—爱因斯坦宣言》 。3月，爱因斯坦著述《自述片断》，回忆青年时代的学习和科学探索的道路。4月3日，爱因斯坦同科恩谈论关于科学史等问题。4月5日，驳斥美国法西斯分子给他扣上“颠覆分子”帽子。4月11日，在宣言上签名。4月13日，在草拟一篇电视讲话稿时发生严重腹痛，后诊断为动脉出血。4月15日进普林斯顿医院。

1955年4月18日，爱因斯坦被诊断出患有主动脉瘤，当日午夜在睡梦中因主动脉瘤破裂引发的脑溢血逝世于普林斯顿，享年76岁。一位名叫托马斯·哈维的医生借解剖爱因斯坦遗体的机会，背着爱因斯坦的家人“悄悄”地取走了爱因斯坦的大脑和眼球。这位病理医生希望未来神经科学界能够研究爱因斯坦的大脑，以发现爱因斯坦聪明的原因。

为遵照爱因斯坦的遗嘱，他死后并没有举行任何丧礼，也不筑坟墓，不立纪念碑，遗体便依照遗嘱被火化了，骨灰撒在永远保密的地方，目的是不会令埋葬他的地方成为圣地。

主要影响

播报

编辑

科学成就

狭义相对论

早在16岁时，爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波，与此相联系，他非常想探讨与光波有关的所谓以太的问题 。“以太”这个名词源于希腊，用以代表组成天上物体的基本元素。17世纪的笛卡尔和其后的克里斯蒂安·惠更斯首创并发展了以太学说，认为以太就是光波传播的媒介，它充满了包括真空在内的全部空间，并能渗透到物质中。与以太说不同，牛顿提出了光的微粒说。牛顿认为，发光体发射出的是以直线运动的微粒粒子流，粒子流冲击视网膜就引起视觉。18世纪牛顿的微粒说占了上风，19世纪，光是波动说占了绝对优势。以太的学说也大大发展：波的传播需要媒质，光在真空中传播的媒质就是以太，也叫光以太。与此同时，电磁学得到了蓬勃发展，经过麦克斯韦、赫兹等人的努力，形成了成熟的电磁现象的动力学理论——电动力学，并从理论与实践上证明光就是一定频率范围内的电磁波，从而统一了光的波动理论与电磁理论。以太不仅是光波的载体，也成了电磁场的载体。直到19世纪末，人们企图寻找以太，然而从未在实验中发现以太，相反，迈克耳逊莫雷实验却发现以太不太可能存在。

电磁学的发展最初也是纳入牛顿力学的框架，但在解释运动物体的电磁过程时却发现，与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。按照麦克斯韦理论，真空中电磁波的速度，也就是光的速度是一个恒量；然而按照牛顿力学的速度加法原理，不同惯性系的光速不同。例如，两辆汽车，一辆向你驶近，一辆驶离。你看到前一辆车的灯向你靠近，后一辆车的灯远离。根据伽利略理论，向你驶来的车将发出速度大于c（真空光速3.0x10^8m/s）的光，即前车发出的光的速度=光速+车速；而驶离车发出的光的速度小于c，即后车发出的光的速度=光速-车速。但按照麦克斯韦理论，这两种光的速度相同，因为在麦克斯韦的理论中，车的速度有无并不影响光的传播，说白了不管车子怎样，光速等于c。

爱因斯坦似乎就是那个将构建崭新的物理学大厦的人。爱因斯坦认真研究了麦克斯韦电磁理论，特别是经过赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的，但是有一个问题使他不安，这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现，所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究爱因斯坦发现，除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外，以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。

爱因斯坦喜欢阅读哲学著作，并从哲学中吸收思想营养，他相信世界的统一性和逻辑的一致性。在“奥林匹亚科学院”时期大卫·休谟（David Hume）对因果律的普遍有效性产生的怀疑，对爱因斯坦产生了影响。相对性原理已经在力学中被广泛证明，但在电动力学中无法成立，对于物理学这两个理论体系在逻辑上的不一致，爱因斯坦提出了怀疑。他认为，相对性原理应该普遍成立，因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的形式，但在这里出现了光速的问题。光速是不变的量还是可变的量，成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。当时的物理学家一般都相信以太，也就是相信存在着绝对参照系，这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。19世纪末，马赫在所著的《发展中的力学》中，批判了牛顿的绝对时空观，这给爱因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天，爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题，贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法，两人讨论了很久。突然，爱因斯坦领悟到了什么，回到家经过反复思考，终于想明白了问题：时间没有绝对的定义，时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙，经过五个星期的努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。

1905年6月30日，德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》，在同年9月的该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章，它包含了狭义相对论的基本思想和基本内容。狭义相对论所根据的是两条原理：相对性原理和光速不变原理。爱因斯坦解决问题的出发点，是他坚信相对性原理。伽利略最早阐明过相对性原理的思想，但他没有对时间和空间给出过明确的定义。牛顿建立力学体系时也讲了相对性思想，但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动，在这个问题上他是矛盾的。而爱因斯坦大大发展了相对性原理，在他看来，根本不存在绝对静止的空间，同样不存在绝对同一的时间，所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。对于任何一个参照系和坐标系，都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。对于一切惯性系，运用该参照系的空间和时间所表达的物理规律，它们的形式都是相同的，这就是相对性原理，严格地说是狭义的相对性原理。在这篇文章中，爱因斯坦没有讨论将光速不变作为基本原理的根据，他提出光速不变是一个大胆的假设，是从电磁理论和相对性原理的要求而提出来的。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的结果，他从同时的相对性这一点作为突破口，建立了全新的时间和空间理论，并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。

一般来说，大众会通过信号来确认相对性。为了得知异地事件的同时性就得知道信号的传递速度，但必须测出两地的空间距离以及信号传递所需的时间，空间距离的测量很简单，麻烦在于测量时间，我们必须假定两地各有一只已经对好了的钟，从两个钟的读数可以知道信号传播的时间。但要知道异地的钟是否对好，就还需要一种信号。如果按照先前的思路，它又需要一种新信号，这样无穷后退，异地的同时性实际上无法确认。不过有一点是明确的，同时性必与一种信号相联系，否则我们说这两件事同时发生是无意义的。

光信号可能是用来对时钟最合适的信号，但光速非无限大，这样就产生一个新奇的结论，对于静止的观察者同时的两件事，对于运动的观察者就不是同时的。我们设想一个高速运行的列车，它的速度接近光速。列车通过站台时，甲站在站台上，有两道闪电在甲眼前闪过，一道在火车前端，一道在后端，并在火车两端及平台的相应部位留下痕迹，通过测量，甲与列车两端的间距相等，得出的结论是，甲是同时看到两道闪电的。因此对甲来说，收到的两个光信号在同一时间间隔内传播同样的距离，并同时到达他所在位置，这两起事件必然在同一时间发生，它们是同时的。但对于在列车内部正中央的乙，情况则不同，因为乙与高速运行的列车一同运动，因此他会先截取向着他传播的前端信号，然后收到从后端传来的光信号。对乙来说，这两起事件是不同时的。也就是说，同时性不是绝对的，而取决于观察者的运动状态。这一结论否定了牛顿力学中引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。

相对论认为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动的最大速度。由于相对论效应，运动物体的长度会变短，运动物体的时间膨胀。但由于日常生活中所遇到的问题，运动速度都是很低的（与光速相比），看不出相对论效应。

爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学，指出质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。他并且给出了著名的质能关系式：E=mc^2，质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。

广义相对论

1905年，爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后（即《论动体的电动力学》），并没有立即引起很大的反响。但是德国物理学家普朗克注意到了他的文章，认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美，正是由于普朗克的推动，相对论很快成为人们研究和讨论的课题，爱因斯坦也受到了学术界的注意。

1907年，爱因斯坦听从友人的建议，提交了那篇著名的论文申请联邦工业大学的编外讲师职位，但得到的答复是论文无法理解。虽然在德国物理学界爱因斯坦已经很有名气，但在瑞士，他却得不到一个大学的教职，许多有名望的人开始为他鸣不平，1908年，爱因斯坦终于得到了编外讲师的职位，并在第二年当上了副教授。1912年，爱因斯坦当上了教授，1913年，应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。

1907年，爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》，在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理，此后，爱因斯坦关于等效原理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据，提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。爱因斯坦并且提出了封闭箱的说法：在一封闭箱中的观察者，不管用什么方法也无法确定他究竟是静止于一个引力场中，还是处在没有引力场却在作加速运动的空间中，这是解释等效原理最常用的说法，而惯性质量与引力质量相等是等效原理一个自然的推论。

1915年11月，爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交了四篇论文，在这四篇论文中，他提出了新的看法，证明了水星近日点的进动，并给出了正确的引力场方程。至此，广义相对论的基本问题都解决了，广义相对论诞生了。

1916年，爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》，在这篇文章中，爱因斯坦首先将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论，将只对于惯性系物理规律同样成立的原理称为狭义相对性原理，并进一步表述了广义相对性原理：物理学的定律必须对于无论哪种方式运动着的参照系都成立。

相对论的意义：狭义相对论和广义相对论建立以来，已经过去了很长时间，它经受住了实践和历史的考验，是人们普遍承认的真理。相对论对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都有巨大的影响。相对论从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，都是对洛伦兹变换协变的，牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。广义相对论又在广义协变的基础上，通过等效原理，建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系，得到了所有物理规律的广义协变形式，并建立了广义协变的引力理论，而牛顿引力理论只是它的一级近似。这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系的问题，从逻辑上得到了合理的安排。相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念，给出了科学而系统的时空观和物质观，从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。

狭义相对论给出了物体在高速运动下的运动规律，并提示了质量与能量相当，给出了质能关系式。这两项成果对低速运动的宏观物体并不明显，但在研究微观粒子时却显示了极端的重要性。因为微观粒子的运动速度一般都比较快，有的接近甚至达到光速，所以粒子的物理学离不开相对论。质能关系式不仅为量子理论的建立和发展创造了必要的条件，而且为原子核物理学的发展和应用提供了根据。

对于爱因斯坦引入的这些全新的概念，当时地球上大部分物理学家，其中包括相对论变换关系的奠基人洛仑兹，都觉得难以接受。甚至有人说“当时全世界只有两个半人懂相对论”。旧的思想方法的障碍，使这一新的物理理论直到一代人之后才为广大物理学家所熟悉，就连瑞典皇家科学院，1922年把诺贝尔物理学奖授予爱因斯坦时，也只是说“由于他对理论物理学的贡献，更由于他发现了光电效应的定律。”对爱因斯坦的诺贝尔物理学奖颁奖辞中竟然对于爱因斯坦的相对论只字未提。（注：相对论没有获诺贝尔奖，一个重要原因就是还缺乏大量事实验证。）

光电效应

1905年，爱因斯坦提出光子假设，成功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理学奖。   

光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。这类光变至电的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。

光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。

赫兹于1887年发现光电效应，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应（金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子）。光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位（即光子或光量子）所组成。

光电效应里，电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关，光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产生影响。

能量守恒定律

E=mc²，物质不灭定律，说的是物质的质量不灭；能量守恒定律，说的是物质的能量守恒。

虽然这两条伟大的定律相继被人们发现了，但是人们以为这是两个风马牛不相关的定律，各自说明了不同的自然规律。甚至有人以为，物质不灭定律是一条化学定律，能量守恒定律是一条物理定律，它们分属于不同的科学范畴。

爱因斯坦认为，物质的质量是惯性的量度，能量是运动的量度；能量与质量并不是彼此孤立的，而是互相联系的，不可分割的。物体质量的改变，会使能量发生相应的改变；而物体能量的改变，也会使质量发生相应的改变。

在狭义相对论中，爱因斯坦提出了著名的质能公式：E=mc^2（这里的E代表能量，m代表多少质量，c代表光的速度，近似值为3×10^8m/s，这说明能量可以用减少质量的方法创造）。

爱因斯坦的质能关系公式，正确地解释了各种原子核反应：就拿氦4（He4）来说，它的原子核是由2个质子和2个中子组成的。照理，氦4原子核的质量就等于2个质子和2个中子质量之和。实际上，这样的算术并不成立，氦核的质量比2个质子、2个中子质量之和少了0.0302u（原子质量单位）！这是为什么呢？因为当2个氘核（每个氘核都含有1个质子、1个中子）聚合成1个氦4原子核时，释放出大量的原子能。生成1克氦4原子时，大约放出2.7×10^12焦耳的原子能。正因为这样，氦4原子核的质量减少了。

这个例子生动地说明：在2个氘原子核聚合成1个氦4原子核时，似乎质量并不守恒，也就是氦4原子核的质量并不等于2个氘核质量之和。然而，用质能关系公式计算，氦4原子核失去的质量，恰巧等于因反应时释放出原子能而减少的质量。

爱因斯坦从更新的高度，阐明了物质不灭定律和能量守恒定律的实质，指出了两条定律之间的密切关系，使人类对大自然的认识又深了一步。

宇宙常数

爱因斯坦在提出相对论的时候，曾将宇宙常数（为了解释物质密度不为零的静态宇宙的存在，他在引力场方程中引进一个与度规张量成比例的项，用符号Λ表示。该比例常数很小，在银河系尺度范围可忽略不计。只在宇宙尺度下，Λ才可能有意义，所以叫作宇宙常数。即所谓的反引力的固定数值）代入他的方程。他认为，有一种反引力，能与引力平衡，促使宇宙有限而静态。当哈勃将膨胀宇宙的天文观测结果展示给爱因斯坦看时，爱因斯坦说：“这是我一生所犯下的最大错误。”

宇宙是膨胀着的。哈勃等认为，反引力是不存在的，由于星系间的引力，促使膨胀速度越来越慢。星系间有一种扭旋的力，促使宇宙不断膨胀，即暗能量。70亿年前，它们“战胜”了暗物质，成为宇宙的主宰。最新研究表明，按质量成分（只算实质量，不算虚物质）计算，暗物质和暗能量约占宇宙96%。看来，宇宙将不断加速膨胀，直至解体死亡。（也有其他说法，争议不休）。宇宙常数虽存在，但反引力的值远超过引力。林德饶有风趣地说：“我终于明白，为什么他（爱因斯坦）这么喜欢这个理论，多年后依然研究宇宙常数，宇宙常数依然是当今物理学最大的疑问之一。”

量子场

爱因斯坦是量子场概念的开创者。

思想影响

1930年，爱因斯坦提出了爱因斯坦教育理念。

“每个孩子都有一种与生俱来的好奇心，但是却很早就消逝了。”爱因斯坦早在1930年的谈话中就发表了他自己对教育的看法。爱因斯坦并不是教育家，但他却对教育具有非凡的洞察力和预见性。他说：“我没有什么特殊的天赋，只是拥有无比强烈的好奇心罢了。”

“知识不是力量，探求知识的好奇才是力量”，爱因斯坦这种教育理念，得到德国教育界的认可和推崇。“想象比知识更重要，想象力概括着世界上的一切！”知识，是孩子通过自己对外界的认识而产生好奇，进一步发挥想象，并最终通过自己的理解得到答案，这也是自我学习能力的培养。推崇德国爱因斯坦教育理念的教育者们也认为，要培养孩子的好奇心，首先，要了解孩子自然的天性，以玩乐的教育形式，让孩子在玩乐中认识他们的世界。

爱因斯坦教育理念强调，学习，是一个快乐的过程。培养孩子们学习的兴趣，注重学习的过程，能不断地激发孩子求知的动力。因此，营造宽松、自由、和谐的学习环境，能增加孩子们的学习乐趣，从而激发他们思考问题的能力，太多太杂的学科和任务，只会增加孩子们的负担，大大危害了独立思考能力的发展，甚至让他们对学习产生厌恶的心理。爱因斯坦曾提到，教育对孩子们来说，应当是一种宝贵的礼物，而不是一项艰苦的任务。学校的职责，是把人培养成一个独立思考独立发展的个体，而非一个专家，专业知识，只能让人成为一种有用的机器，而不能成为一个和谐发展的人。

历史评价

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总评：爱因斯坦是人类历史上最具创造性才智的人物之一。他一生中开创了物理学的四个领域：狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论。他是量子理论的主要创建者之一，在分子运动论和量子统计理论等方面也做出了重大贡献。爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家、思想家。他的科学思想、哲学（科学哲学、社会哲学、人生哲学）思想都是颇有见地、不同凡响的。爱因斯坦对现代物理学的贡献无人可以匹敌，他在科学生涯中始终孜孜以求，探寻物理学领域的普遍的、恒定不变的规律。他的理论涵盖自然界的一切基本问题，大到宇宙、小到次原子粒子。他修正了时间和空间、能量和物质的传统概念。他的相对论不仅冲击了牛顿以来经典物理学理论体系，改变了传统的空间、时间观念。爱因斯坦开创了现代科学技术新纪元，被公认为是继伽利略和牛顿之后最伟大的物理学家。

泰戈尔：爱因斯坦常常被称为一个孤独的人。数学想象的领域有助于把精神从纷繁的俗物中解脱出来，就这个意义而言，我认为他确实是一个孤独的人。他的哲学可以叫做一种超验的唯物论，这种哲学达到了形而上学的前沿，那里可以完全割断对自我世界的纠缠。对我来说，科学和艺术都是我们天性的表现，它们高出我们的生物学需要之上而具有终极价值。

杨振宁：20世纪物理学的三大贡献中，两个半都是爱因斯坦的。

霍金：在过去的100年中，世界经历了前所未有的变化，其原因不在于政治，也不在于经济，而在于科学技术——直接源于先进的基础科学研究的科学技术。没有别的科学家能比爱因斯坦更代表这种科学的先进性。

李醒民：爱因斯坦是矗立在我们面前的又一峰巅。他的思想像一座品类极全、品味极髙的共生矿山,其中蕴藏着丰富的精神宝藏。尽管许多有识之士先后进行了可贵的勘探和采掘，但是只要改换个新的视角探测，或在原处再深掘一些,往往会有意料不到的发现和收获。要知道，爱因斯坦的思想财富似乎是取之不尽的。

方在庆：爱因斯坦是一位几乎所有人都熟知但又并不深知的大科学家；作为科学家，爱因斯坦无疑是20世纪最有影响的人。

艾萨克森：他既为人和善又超然物外，既才华横溢又有点摸不着头脑。带着一种心不在焉和冷嘲式的幽默感，爱因斯坦到处漂泊，四海为家。对于缺点和过错，他表现得很诚实，有时（但并不总是）的确像他看起来那样幼稚。他既挂心整个人类的命运，也关心具体的人。对宇宙真理和世界议题的专注使他显得似乎不太关心眼前的事情。任何人，都不应该为了国家而放弃个人自由。

轶事典故

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学习成绩

2020年10月8日，诺贝尔奖官方公布了爱因斯坦1896年就读于瑞士阿劳市高中时的成绩单。在当时的评分标准中，6分为最高分，1分为最低分。成绩单显示，爱因斯坦在代数、几何、投影几何、物理、历史这5科全部得6分，德语语言文学、意大利语语言文学、自然历史、化学等科目得5分，地理、绘画、工业绘图也取得了4分，最差的是法语语言文学，只有3分。总体来说，爱因斯坦成绩在高中时就非常突出，而且是文理俱佳。后来，他凭借优异成绩进入瑞士顶级学府苏黎世联邦理工学院。

成功秘诀

爱因斯坦常对人说：学习时间是个常数，它的效率却是个变数，单独追求学习时间是不明智的，最重要的是提高学习效率。他认为必须通过文体活动，才能获得充沛的精力，保持清醒的头脑，爱因斯坦还根据自己的亲身体会，总结出一个公式，即A=X+Y+Z。A代表成功，X代表正确的方法，Y代表努力工作，Z代表少说废话。他把这个公式的内容，概括成两句话：工作和休息是走向成功之路的阶梯，珍惜时间是有所建树的重要条件。

伟大人物

爱因斯坦十分喜欢幽默大师卓别林的作品。他曾在信中赞美卓别林一定会成为一个伟大人物。而卓别林回信道：“我应该更多地赞美你，世界上很少人能读懂你的相对论，而你已经成为了伟大人物。”

支持复国

1921年春天，犹太复国运动领导人魏茨曼来到美国，主动邀请爱因斯坦同行，全力动员美国的犹太大老板掏腰包，资助耶路撒冷的希伯来大学和以色列的犹太复国主义运动。为了配合老朋友的复国运动，两年后，爱因斯坦来到了他所向往的犹太复国主义运动的要地特拉维夫城。在斯科普斯山，爱因斯坦用还比较吃力的希伯来语发表了重要演讲，以表示对犹太复国主义运动的大力支持。在爱因斯坦看来，“与阿拉伯人民建立正常的关系”无疑是“犹太复国运动最重要的政治目标” 。

拒选总统

1952年11月9日，爱因斯坦的老朋友以色列首任总统魏茨曼逝世。在此前一天，就有以色列驻美国大使向爱因斯坦转达了以色列总理本·古里安的信，正式提请爱因斯坦为以色列共和国总统候选人。

爱因斯坦的确被同胞们的好意感动了，但他想得更多的是如何委婉地拒绝大使和以色列政府，又不使他们失望，不让他们窘迫。不久，爱因斯坦在报上发表声明，正式谢绝出任以色列总统。在爱因斯坦看来，“当总统可不是一件容易的事。”同时，他还再次引用他自己的话：“方程对我更重要些，因为政治是为当前，而方程却是一种永恒的东西。”

谈论金钱

一天，电台记者要求爱因斯坦发表讲话，并答应他每分钟讲话报酬一千美元。爱因斯坦则认为他的话根本不值那么多钱。记者询问爱因斯坦：“您是否不喜欢金钱？”爱因斯坦表示，基金会寄了一张面值为一千五百美元的支票，他很喜欢。但是，他把它当成了书签来用，后来连同那本书一起丢失了。

记者对此深表遗憾。但爱因斯坦却说：“一点儿也不，依我看，每一份财产都是一个绊脚石。”

妙解“相对论”

有一次，群众包围了爱因斯坦的住宅，要他用“最简单的话”解释清楚他的“相对论”。在当时，据说全世界只有几个高明的科学家看得懂得他关于“相对论”的著作。

爱因斯坦走出住宅，对大家说：“比方这么说—你同你最亲的人坐在火炉边，一个钟头过去了，你觉得好像只过了五分钟，反过来，你一个人孤孤单单地坐在热气逼人的火炉边，只过了五分钟，但你却像坐了一个小时。这就是相对论。”

中国情缘

早在1919年，爱因斯坦的相对论就已经传播到中国，特别是通过1920年英国哲学家罗素来华讲学，给中国学术界留下了深刻的印象。

1922年冬天，他应邀到日本讲学，往返途中，两次经过上海，一共停留了三天，亲眼看到了处于苦难中的中国，并寄予深切的同情。他在旅行日记中记下“悲惨的图象”和他的感慨。他认为，这是地球上最贫困的民族，他们被残酷地虐待着，他们所受的待遇比牛马还不如。”

1938年6月，为了帮助中国的抗日战争，他还和罗斯福总统的长子一同发起“援助中国委员会”，在美国2000个城镇开展援华募捐活动。爱因斯坦是真正的世界公民，他的爱是没有国界的，他对中国的感情没有任何功利色彩，完全建立在人类的同情心和强烈的人道主义情怀之上。

妻子儿女

爱因斯坦与第一任妻子米列娃·玛丽克有一个未婚私生女丽瑟尔·爱因斯坦（下落不明），不过在1903年到1919年爱因斯坦娶了米列娃，后来米列娃为爱因斯坦生了两个儿子汉斯·爱因斯坦和爱德华·爱因斯坦。  

爱因斯坦的二儿子爱德华受米列娃家庭遗传的影响患有精神分裂症，一生未娶。  大儿子汉斯·爱因斯坦是美国伯克利加州大学的水利工程教授，他有四个孩子，大儿子伯恩哈德·凯撒·爱因斯坦是一名工程师，二儿子Klaus Martin Einstein（1932—1938年）、三儿子David Einstein（夭折），以及养女艾弗琳·爱因斯坦。  伯恩哈德·凯撒·爱因斯坦有五个孩子，其中最小的孩子托马斯·爱因斯坦成为了一名医生，保罗·爱因斯坦是小提琴家。 爱因斯坦孙子伯尔尼哈德·凯撒·爱因斯坦的书信记录爷爷爱因斯坦最珍爱的物品是小提琴和烟斗。

爱因斯坦的第二任妻子米列娃·爱尔莎是他的表姐，也是他的堂姐，因为他们的母亲是亲姐妹，他们的曾祖父都是鲁普特·爱因斯坦。  这个婚姻从1919年到1936年米列娃·爱尔莎逝世。