1905年6月30日：爱因斯坦引领相对论

人和动物的眼睛之所以能看到世间万象是因为有光的存在，但是到底什么是光？光的本质是什么？光又是在空间中怎样传播的？在20世纪之初，人们在探索光学的过程中，掀起了著名的物理学革命，1905年相对论的提出震撼全球，从此，牛顿的绝对时空观被相对时空观代替，相对论梳理了物理界的时空观和物质观，使之变得科学而系统，使得物理学成为逻辑上的完美科学体系，对物理学的纵深发展和人类思想都产生了重大影响。提出相对论的爱因斯坦也成为人们敬仰的科学家，而在提出相对论这一年，爱因斯坦年仅26岁。有人这样评价这位杰出的物理学家：“在我们这一时代的物理学家中，爱因斯坦将位于最前列。他现在是、将来也还是人类宇宙中最有光辉的巨星之一。”鉴于相对论的提出对人类科学事业发展的重要意义，2005年，在这一理论提出一百年的时刻，联合国决定把这一年确定为“世界物理年”。

爱因斯坦1879年出生在德国一个犹太人家庭，父亲是个数学和文学爱好者，母亲喜爱音乐，这位伟大的物理学家从小耳濡目染，小提琴成为伴随他终生的伙伴。举世瞩目的科学家在幼年时期并没有早慧的表现，甚至到了4岁的时候，爱因斯坦还不会说话，家人有些担忧，怕他是个低能儿。爱因斯坦6岁入学，成绩也不出众，只是喜欢一个人静静地玩需要耐心和时间的游戏。他除了数学不错以外，其他功课并不优秀，但却对课堂之外的自然界发生了浓厚的兴趣。少年时期，爱因斯坦便立志选择科学事业作为今生奋斗的目标，1896年考入联邦工业大学后，他就迷恋上了物理学。

爱因斯坦经常会思考这样一个问题：既然光是速度很快的电磁波，那么一个人如果以光速前进的话，看到的景象会和普通人眼前的景象一样吗？因为和光速同速，他只能看到振动不前的电磁场而看不到其他，但是这种情况只是一种假设，不知道是不是会真的发生。

在19世纪，人类对物理学的研究已经达到巅峰，特别是之前牛顿力学的提出，成为物理学一统天下的真理。特别是海王星的发现，更加证实了牛顿力学的理论，电磁学与力学成为一体，古典物理学昭示出完美的形式，有人说这时的物理学科已经成为被人类研究殆尽的学科，其中的奥秘已经被完全揭示，不会再有太大的发展了。但是随着人们对光学的探索，牛顿力学中隐藏的矛盾渐渐浮出水面，它已经无法用来解释许多光学现象了。

爱因斯坦通过大量的实验和思考，与朋友多次探讨，在1905年6月30日完成论文《论动体的电动力学》，九月份发表在德国《物理学年鉴》上，在论文中，他首次提出了狭义相对论的基本思想和内容，即相对性原理和光速不变的原理。牛顿力学体系也不排斥相对性的思想，但是理论又对空间和时间、运动做了绝对的定义，所以出现了自相矛盾。在爱因斯坦看来，绝对静止是根本不存在的，时间和空间都是这样，它们是和运动中的物体紧密联系的，在任何参照系和坐标系中，都有属于它们的空间和时间，该参照系表达的规律对于惯性系来说，形式也是相同的。相对论证实了在所有惯性参考系中，光速是恒定不变的，由于相对性，高速运动着的物体会因速度而变短，时间会膨胀，但是因为我们日常生活中只能遇到速度很低的运动，无法接近光速或者跟光速相比，所以相对性的效应还没有办法证实。

狭义相对论证明物体在运动中能量和质量的关系，给出了质能关系式，即E=mc2。这一关系式在研究微观粒子运动的时候提供了很大的方便，为量子理论建立发展奠定了基础，也为核物理学发展提供了根据。(www.xing528.com)

1916年，爱因斯坦发表了《广义相对论的基础》，就此提出广义的相对论，认为时间和空间会发生弯曲，引力场是弯曲的时空。广义相对论把引力理论引向天体，开拓了物理研究的新视野。

爱因斯坦提出相对论，引起了一场人类对时空认识的革命，人们因此发现原子裂变的能量和时间旅行的秘密等神奇的物理现象。

长期以来，人们都认为时间是不可逆的，人的生老病死是不可违背的自然规律，但是通过爱因斯坦的狭义相对论，物体的高速运行可以使时间变慢，如果技术水平能够达到理想中的状态，我们可以制造一只超光速的飞船，坐上飞船的人们就可以穿越时空，回到过去或者驶向未来，穿越不仅只存在于作家的幻想之中，而是现实可以实现的一项运动。当坐着此飞船的人再次返回地球时会发现飞船上过了几年的时间，地球上却已经历千年岁月。广义相对论认为时空的表面是弯曲的，就像一个苹果的表面，我们在苹果表面确定两个点，在苹果内部打个洞，用直线距离缩短两点间的弧面距离，那么那将是一道奇异的时光隧道，通过隧道，我们可以比正常光速更快速地到达时间彼岸，而到达彼岸可能要花费我们的时间也会节省下来，或许可以在20岁的时候到达50岁时的时空。这是多么奇妙的时空旅行。我们可以和逝去的亲人和历史中的人物重逢在过去的时刻，也可以在未来与自己未知的命运相遇。

根据质能关系式，物体的质量恒定，但是速度越大，产生的能量就越惊人。1905年，爱因斯坦发表了一篇名为《物体的惯性同它所包含的能量有关吗？》的论文，提出著名的“质增效应”。我们都有这样的体会，一个质量不大的小球如果从几万米的高空坠下，也会产生很大的能量，能把地面砸出一个坑。有人通过质能关系式联想到物体内部的原子分子反应。在1939年，约里奥－居里等人发现了链式反应，人类掌握了释放巨大原子能的方法。链式反应直接使人类研制出了具有强大杀伤力的武器原子弹，当美国把原子弹投掷到日本本土的时候，无数生灵惨遭涂炭，人类自己饮下自酿的苦酒。

1945年8月6日，爱因斯坦从《纽约时报》上看到原子弹在广岛爆炸的消息后既震惊又悔恨，他自责地认为，自己当初给罗斯福写信建议研发原子弹原本是想把这一项罪恶的杀人工具从希特勒手里夺过来，没想到却把这项技术送到了另一个疯子手里。爱因斯坦懊悔万分，并一直遭受着良心的谴责。作为人类科学史上的惊人发现，相对论在给人类带来福祉之前，却先带来了恐怖和灾难。