愛爾蘭物理學家發明

1. 介紹一下開爾文

開爾文簡介Kelvin，William Thomson，Lord1824～1907開爾文是英國著名物理學家、發明家，原名W.湯姆孫（William Thomson）。他是本世紀的最偉大的人物之一，是一個偉大的數學物理學家兼電學家。他被看作英帝國的第一位物理學家，同時受到世界其他國家的贊賞。 1824年6月26日開爾文生於愛爾蘭的貝爾法斯特。他從小聰慧好學，10歲時就進格拉斯哥大學預科學習。17歲時，曾立志：「科學領路到哪裡，就在哪裡攀登不息」。1845年畢業於劍橋大學，在大學學習期間曾獲蘭格勒獎金第二名，史密斯獎金第一名。畢業後他赴巴黎跟隨物理學家和化學家V.勒尼奧從事實驗工作一年，1846年受聘為格拉斯哥大學自然哲學（物理學當時的別名）教授，任職達53年之久。由於裝設第一條大西洋海底電纜有功，英政府於1866年封他為爵士，並於1892年晉升為開爾文勛爵，開爾文這個名字就是從此開始的。1890～1895年任倫敦皇家學會會長。1877年被選為法國科學院院士。1904年任格拉斯哥大學校長，直到1907年12月17日在蘇格蘭的內瑟霍爾逝世為止。 研究領域： 1、電磁學：開爾文在電磁學理論和工程應用上研究成果卓著。1848年他發明了電像法，這是計算一定形狀導體電荷分布所產生的靜電場問題的有效方法，電像法是開爾文發明的解決靜電學問題的有效方法 。他深人研究了萊頓瓶的放電振盪特性，於1853年發表了《萊頓瓶的振盪放電》的論文，推算了振盪的頻率，為電磁振盪理論研究作出了開拓性的貢獻。他曾用數學方法對電磁場的性質作了有益的探討，試圖用數學公式把電力和磁力統一起來。1846年便成功地完成了電力、磁力和電流的「力的活動影像法」，這已經是電磁場理論的雛形了（如果再前進一步，就會深人到電磁波問題）。他曾在日記中寫道：「假使我能把物體對於電磁和電流有關的狀態重新作一番更特殊的考察，我肯定會超出我現在所知道的范圍，不過那當然是以後的事了。」他的偉大之處，在於能把自己的全部研究成果，毫無保留地介紹給了麥克斯韋，並鼓勵麥克斯韋建立電磁現象的統一理論，為麥克斯韋最後完成電磁場理論奠定了基礎。 2、熱力學：開爾文是熱力學的主要奠基人之一，在熱力學的發展中作出了一系列的重大貢獻。開爾文是熱力學的主要奠基人之一，在熱力學的發展中作出了一系列的重大貢獻。他根據蓋-呂薩克、卡諾和克拉珀龍的理論於1848年提出並於1854年修改的絕對熱力學溫標，是現代科學上的標准溫標。開爾文指出：「這個溫標的特點是它完全不依賴於任何特殊物質的物理性質。」這是現代科學上的標准溫標。他是熱力學第二定律的兩個主要奠基人之一（另一個是克勞修斯），1851年他提出熱力學第二定律：「不可能從單一熱源吸熱使之完全變為有用功而不產生其他影響。」這是公認的熱力學第二定律的標准說法。並且指出，如果此定律不成立，就必須承認可以有一種永動機，它藉助於使海水或土壤冷卻而無限制地得到機械功，即所謂的第二種永動機。他從熱力學第二定律斷言，能量耗散是普遍的趨勢。1852年他與焦耳合作進一步研究氣體的內能，對焦耳氣體自由膨脹實驗作了改進，進行氣體膨脹的多孔塞實驗，發現了焦耳－湯姆孫效應，即氣體經多孔塞絕熱膨脹後所引起的溫度的變化現象。這一發現成為獲得低溫的主要方法之一，廣泛地應用到低溫技術中。1856年他從理論研究上預言了一種新的溫差電效應，即當電流在溫度不均勻的導體中流過時，導體除產生不可逆的焦耳熱之外，還要吸收或放出一定的熱量（稱為湯姆孫熱）。這一現象後叫湯姆孫效應。。 3、電學的工程應用：1875年預言了城市將採用電力照明，1879年又提出了遠距離輸電的可能性。他的這些設想以後都得以實現。1881年他對電動機進行了改造，大大提高了電動機的實用價值。在電工儀器方面，他的主要貢獻是建立電磁量的精確單位標准和設計各種精密的測量儀器。他發明了鏡式電流計（大大提高了測量靈敏度）、雙臂電橋、虹吸記錄器（可自動記錄電報信號）等等，大大促進了電測量儀器的發展。根據他的建議，1861年英國科學協會設立了一個電學標准委員會，為近代電學量的單位標准奠定了基礎。在工程技術中，1855年他研究了電纜中信號傳播情況，解決了長距離海底電纜通訊的一系列理論和技術問題。經過三次失敗，歷經兩年的多方研究與試驗，終於在1858年協助裝設了第一條大西洋海底電纜，這是開爾文相當出名的一項工作。他善於把教學、科研、工業應用結合在一起，在教學上注意培養學生的實際工作能力。在格拉斯哥大學他組建了英國第一個為學生用的課外實驗室。 4、波動和渦流、以太學說。開爾文在波動和渦流理論方面多有貢獻。他熱心於以太理論的研究，以失敗告終，後來他意識到以太不過是人的主觀想像。另外他對地球年齡也研究過並從地面散熱的快慢估算出地球年齡不超過1億年 。1896年發現了放射性物質 ，出現了新熱源，才修正了他的估計。

2. 愛因斯坦相對論是什麼

相對論

相對論是關於時空和引力的基本理論，主要由愛因斯坦(Albert Einstein)創立，分為狹義相對論(特殊相對論)和廣義相對論(一般相對論)。相對論的基本假設是光速不變原理，相對性原理和等效原理。相對論和量子力學是現代物理學的兩大基本支柱。奠定了經典物理學基礎的經典力學，不適用於高速運動的物體和微觀條件下的物體。相對論解決了高速運動問題；量子力學解決了微觀亞原子條件下的問題。相對論極大的改變了人類對宇宙和自然的「常識性」觀念，提出了「同時的相對性」，「四維時空」「彎曲空間」等全新的概念。

狹義相對論，是只限於討論慣性系情況的相對論。牛頓時空觀認為空間是平直的、各向同性的和各點同性的的三維空間——絕對空間，時間是獨立於空間的單獨一維（因而也是絕對的），即絕對時空觀。狹義相對論認為空間和時間並不相互獨立，而是一個統一的四維時空整體，並不存在絕對的空間和時間。在狹義相對論中，整個時空仍然是平直的、各向同性的和各點同性的，這是一種對應於「全局慣性系」的理想狀況。狹義相對論將真空中光速為常數作為基本假設，結合狹義相對性原理和上述時空的性質可以推出洛侖茲變換。

廣義相對論是愛因斯坦在1915年發表的理論。愛因斯坦提出「等效原理」，即引力和慣性力是等效的。這一原理建立在引力質量與慣性質量的等價性上(目前實驗證實,在10 − 12的精確度范圍內,仍沒有看到引力質量與慣性質量的差別)。根據等效原理，愛因斯坦把狹義相對性原理推廣為廣義相對性原理，即物理定律的形式在一切參考系都是不變的。物體的運動方程即該參考系中的測地線方程。測地線方程與物體自身故有性質無關，只取決於時空局域幾何性質。而引力正是時空局域幾何性質的表現。物質質量的存在會造成時空的彎曲，在彎曲的時空中，物體仍然順著最短距離進行運動(即沿著測地線運動——在歐氏空間中即是直線運動)，如地球在太陽造成的彎曲時空中的測地線運動，實際是繞著太陽轉，造成引力作用效應。正如在彎曲的地球表面上，如果以直線運動，實際是繞著地球表面的大圓走。

倒相對論：相對論的提出，同樣受到很多的指責，有很多人認為它是錯誤的，並大大阻礙了社會的發展。然而這種觀點並不被主流科學界所接受。

愛因斯坦和他的相對論

除了量子理論以外，1905年剛剛得到博士學位的愛因斯坦發表的一篇題為《論動體的電動力學》的文章引發了二十世紀物理學的另一場革命。文章研究的是物體的運動對光學現象的影響，這是當時經典物理學面對的另一個難題。

十九世紀中葉，麥克斯韋建立了電磁場理論，並預言了以光速C傳播的電磁波的存在。到十九世紀末，實驗完全證實了麥克斯韋理論。電磁波是什麼？它的傳播速度C是對誰而言的呢？當時流行的看法是整個宇宙空間充滿一種特殊物質叫做「以太」，電磁波是以太振動的傳播。但人們發現，這是一個充滿矛盾的理論。如果認為地球是在一個靜止的以太中運動，那麼根據速度迭加原理，在地球上沿不同方向傳播的光的速度必定不一樣，但是實驗否定了這個結論。如果認為以太被地球帶著走，又明顯與天文學上的一些觀測結果不符。

1887年邁克爾遜和莫雷利用光的干涉現象進行了非常精確的測量，仍沒有發現地球有相對於以太的任何運動。對此，洛侖茲(H．A．Lorentz)提出了一個假設，認為一切在以太中運動的物體都要沿運動方向收縮。由此他證明了，即使地球相對以太有運動，邁克爾遜也不可能發現它。愛因斯坦從完全不同的思路研究了這一問題。他指出，只要摒棄牛頓所確立的絕對空間和絕對時間的概念，一切困難都可以解決，根本不需要什麼以太。

愛因斯坦提出了兩條基本原理作為討論運動物體光學現象的基礎。第一個叫做相對性原理。它是說：如果坐標系K'相對於坐標系K作勻速運動而沒有轉動，則相對於這兩個坐標系所做的任何物理實驗，都不可能區分哪個是坐標系K，哪個是坐標系K′。第二個原理叫光速不變原理，它是說光（在真空中）的速度c是恆定的，它不依賴於發光物體的運動速度。

從表面上看，光速不變似乎與相對性原理沖突。因為按照經典力學速度的合成法則，對於K′和K這兩個做相對勻速運動的坐標系，光速應該不一樣。愛因斯坦認為，要承認這兩個原理沒有抵觸，就必須重新分析時間與空間的物理概念。

經典力學中的速度合成法則實際依賴於如下兩個假設：1．兩個事件發生的時間間隔與測量時間所用的鍾的運動狀態沒有關系；2．兩點的空間距離與測量距離所用的尺的運動狀態無關。愛因斯坦發現，如果承認光速不變原理與相對性原理是相容的，那麼這兩條假設都必須摒棄。這時，對一個鍾是同時發生的事件，對另一個鍾不一定是同時的，同時性有了相對性。在兩個有相對運動的坐標系中，測量兩個特定點之間的距離得到的數值不再相等。距離也有了相對性。

如果設K坐標系中一個事件可以用三個空間坐標x、y、z和一個時間坐標t來確定，而K′坐標系中同一個事件由x′、y′、z′和t′來確定，則愛因斯坦發現，x′、y′、z′和t′可以通過一組方程由x、y、z和t求出來。兩個坐標系的相對運動速度和光速c是方程的唯一參數。這個方程最早是由洛侖茲得到的，所以稱為洛侖茲變換。

利用洛侖茲變換很容易證明，鍾會因為運動而變慢，尺在運動時要比靜止時短，速度的相加滿足一個新的法則。相對性原理也被表達為一個明確的數學條件，即在洛侖茲變換下，帶撇的空時變數x'、y'、z'、t'將代替空時變數x、y、z、t，而任何自然定律的表達式仍取與原來完全相同的形式。人們稱之為普遍的自然定律對於洛侖茲變換是協變的。這一點在我們探索普遍的自然定律方面具有非常重要的作用。

此外，在經典物理學中，時間是絕對的。它一直充當著不同於三個空間坐標的獨立角色。愛因斯坦的相對論把時間與空間聯系起來了。認為物理的現實世界是各個事件組成的，每個事件由四個數來描述。這四個數就是它的時空坐標t和x、y、z，它們構成一個四維的連續空間，通常稱為閔可夫斯基四維空間。在相對論中，用四維方式來考察物理的現實世界是很自然的。狹義相對論導致的另一個重要的結果是關於質量和能量的關系。在愛因斯坦以前，物理學家一直認為質量和能量是截然不同的，它們是分別守恆的量。愛因斯坦發現，在相對論中質量與能量密不可分，兩個守恆定律結合為一個定律。他給出了一個著名的質量-能量公式：E＝mc2，其中c為光速。於是質量可以看作是它的能量的量度。計算表明，微小的質量蘊涵著巨大的能量。這個奇妙的公式為人類獲取巨大的能量，製造原子彈和氫彈以及利用原子能發電等奠定了理論基礎。

對愛因斯坦引入的這些全新的概念，大部分物理學家，其中包括相對論變換關系的奠基人洛侖茲，都覺得難以接受。舊的思想方法的障礙，使這一新的物理理論直到一代人之後才為廣大物理學家所熟悉，就連瑞典皇家科學院，1922年把諾貝爾獎金授予愛因斯坦時，也只是說「由於他對理論物理學的貢獻，更由於他發現了光電效應的定律。」對於相對論隻字未提。

愛因斯坦於1915年進一步建立起了廣義相對論。狹義相對性原理還僅限於兩個相對做勻速運動的坐標系，而在廣義相對論性原理中勻速運動這個限制被取消了。他引入了一個等效原理，認為我們不可能區分引力效應和非勻速運動，即非勻速運動和引力是等效的。他進而分析了光線在靠近一個行量附近穿過時會受到引力而彎折的現象，認為引力的概念本身完全不必要。可以認為行星的質量使它附近的空間變成彎曲，光線走的是最短程線。基於這些討論，愛因斯坦導出了一組方程，它們可以確定由物質的存在而產生的彎曲空間幾何。利用這個方程，愛因斯坦計算了水星近日點的位移量，與實驗觀測值完全一致，解決了一個長期解釋不了的困難問題，這使愛因斯坦激動不已。他在寫給埃倫菲斯特的信中這樣寫道：「……方程給出了近日點的正確數值，你可以想像我有多高興！有好幾天，我高興得不知怎樣才好。」

1915年11月25日，愛因斯坦把題為「萬有引力方程」的論文提交給了柏林的普魯士科學院，完整地論述了廣義相對論。在這篇文章中他不僅解釋了天文觀測中發現的水星軌道近日點移動之謎，而且還預言：星光經過太陽會發生偏折，偏折角度相當於牛頓理論所預言的數值的兩倍。第一次世界大戰延誤了對這個數值的測定。1919年5月25日的日全食給人們提供了大戰後的第一次觀測機會。英國人愛丁頓奔赴非洲西海岸的普林西比島，進行了這一觀測。11月6日，湯姆遜在英國皇家學會和皇家天文學會聯席會議上鄭重宣布：得到證實的是愛因斯坦而不是牛頓所預言的結果。他稱贊道「這是人類思想史上最偉大的成就之一。愛因斯坦發現的不是一個小島，而是整整一個科學思想的新大陸。」泰晤士報以「科學上的革命」為題對這一重大新聞做了報道。消息傳遍全世界，愛因斯坦成了舉世矚目的名人。廣義相對論也被提高到神話般受人敬仰的寶座。

從那時以來，人們對廣義相對論的實驗檢驗表現出越來越濃厚的興趣。但由於太陽系內部引力場非常弱，引力效應本身就非常小，廣義相對論的理論結果與牛頓引力理論的偏離很小，觀測非常困難。七十年代以來，由於射電天文學的進展，觀測的距離遠遠突破了太陽系，觀測的精度隨之大大提高。特別是1974年9月由麻省理工學院的泰勒和他的學生惠斯勒，用305米口徑的大型射電望遠鏡進行觀測時，發現了脈沖雙星，它是一個中子星和它的伴星在引力作用下相互繞行，周期只有0.323天，它的表面的引力比太陽表面強十萬倍，是地球上甚至太陽系內不可能獲得的檢驗引力理論的實驗室。經過長達十餘年的觀測，他們得到了與廣義相對論的預言符合得非常好的結果。由於這一重大貢獻，泰勒和惠斯勒獲得了1993年諾貝爾物理獎。

相對論

十九世紀後期，由於光的波動理論的確立，科學家相信一種叫「以太」的連續介質充滿了宇宙空間，就象空氣中的聲波一樣，光線和電磁信號是「以太」中的波。然而，與空間完全充滿「以太」的思想相悖的結果不久就出現了：根據「以太」理論應得出，光線傳播速度相對於「以太」應是一個定值，因此，如果你沿與光線傳播相同的方向行進，你所測量到的光速應比你在靜止時測量到的光速低；反之，如果你沿與光線傳播相反的方向行進，你所測量到的光速應比你在靜止時測量到的光速高。但是，一系列實驗都沒有找到造成光速差別的證據。

在這些實驗當中，阿爾波特·邁克爾遜和埃迪沃德·莫里1887年在美國俄亥俄州克里夫蘭的凱斯研究所所完成的測量，是最准確細致的。他們對比兩束成直角的光線的傳播速度，由於圍著自轉軸的轉動和繞太陽的公轉，根據推理，地球應穿行在「以太」中，因此上述成直角的兩束光線應因地球的運動而測量到不同的速度，愛爾蘭物理學家喬治·費茲哥立德和荷蘭物理學家亨卓克·洛侖茲，最早認為相對於「以太」運動的物體在運動方向的尺寸會收縮，而相對於「以太」運動的時鍾會變慢。並且洛侖茲提出了著名的洛侖茲變換。而對「以太」，費茲哥立德和洛侖茲當時都認為是一種真實存在的物質。而法國數學家龐加萊懷疑這一點，並預見全新的力學會出現。

馬赫和休謨的哲學對愛因斯坦影響很大。馬赫認為時間和空間的量度與物質運動有關。時空的觀念是通過經驗形成的。絕對時空無論依據什麼經驗也不能把握。休謨更具體的說：空間和廣延不是別的，而是按一定次序分布的可見的對象充滿空間。而時間總是又能夠變化的對象的可覺察的變化而發現的。1905年愛因斯坦指出，邁克爾遜和莫雷實驗實際上說明關於「以太」的整個概念是多餘的，光速是不變的。而牛頓的絕對時空觀念是錯誤的。不存在絕對靜止的參照物，時間測量也是隨參照系不同而不同的。他用光速不變和相對性原理提出了洛侖茲變換。創立了狹義相對論。

愛因斯坦死後的幾十年裡，其形象不斷地被拔高。他寫的書幾十年長銷不衰，他的話經常被流行文化引征據用，他的肖像被印在T恤衫上和咖啡杯上，可以說商業用途極為廣泛。被奉為聖人，其形象卻從不咄咄逼人，愛因斯坦自始至終的形象都是：一個溫和文雅的天才。他有多少天分，同樣就有多少慈善。成就和人格的完美結合，使得許多人視愛因斯坦為聖人。但實際上，當我們越關注愛因斯坦外在的高大形象，反而越不能了解那個真正的愛因斯坦和他所做過的一切。

幸虧有了一個堅持不懈的出版計劃，20世紀最偉大的科學家其真正面貌才得以最終成型。這就是《愛因斯坦全集》。這套將公布愛因斯坦約14000篇原始文件的全集共有25卷，現在已經出版到第8卷。全套文集不僅包括了愛因斯坦所有科學文獻以供研究者追隨這位科學家的思想歷程，而且還公布了其大量的書信來往，展現了其真實的為人。在那裡面，你可以深深地感受到愛因斯坦的智慧和魅力還有令人尊敬的勇氣和社會正義感。但另一方面，文集也說明了愛因斯坦遠不是一個聖人，他也尖酸刻薄，也反叛，甚至可以說是有點放盪。

當你走進美國自然博物館陰暗的展覽大廳，耳邊響起英國著名作曲家霍爾斯特在1918年創作的《ThePlanets（行星組曲）》時，那種極不和諧、有點刺耳的音調彷彿在提醒遊客：愛因斯坦的內心世界就是這樣矛盾、這么不和諧的。

一直以來，流傳著許多關於愛因斯坦具有超自然能力的各種傳說，他的姐姐說他的後腦勺又大又有稜角。

以前曾流傳過許多關於愛因斯坦具有超自然能力的各種傳說。（最為典型的一個故事，稱愛因斯坦小時候說出的第一句話竟然是抱怨牛奶太熱了，目瞪口呆的父母問他為什麼以前一直不開口說話。誰料這個小天才回答：「因為，以前的一切都沒有什麼問題呀！」）

根據愛因斯坦的的姐姐瑪亞在一部從未出版過的自傳中稱，愛因斯坦的智力發展很慢，而且到了很晚才開始會說話。瑪亞說：「當愛因斯坦剛出生的時候，母親看見他那又巨大又有稜角的後腦勺時都快嚇壞了。」

「愛因斯坦的大腦的確異於常人，大腦海馬區左側的神經細胞明顯比右側的大，並且分布很規則」（加州大學Zaidel博士）

美國加州大學的Zaidel博士稱，愛因斯坦的大腦與普通人相比，存在著「顯著的差異」。Zaidel研究了愛因斯坦的兩個大腦組織切片（生物實驗中經常使用的研究方法），這兩個切片含有大腦海馬區的神經細胞，它們負責處理語言與想像的工作。通過與10個普通人的大腦切片對比，Zaidel博士發現愛因斯坦大腦組織存在顯著的「優勢」：愛因斯坦大腦海馬區左側的神經細胞明顯比右側的大，並且分布很規則；而普通人該組織區的神經細胞看上去很小，而且表現得「非常不規則」。

但是Zaidel指出，愛因斯坦大腦組織的特性「是天生的，還是後天發展的結果」，目前尚不能定論。

「我沒有任何特殊的才能。我擁有的只是極其強烈的好奇心。」「我的智力發展很遲緩，我一直到了完全長大以後，才開始對時空問題感到疑惑的。」（愛因斯坦）

那麼，愛因斯坦究竟是一個怎樣的人，他如何「看到」別人「看不到」的東西？愛因斯坦把其成功歸結於他的起步慢。他有一次寫道：「一個正常的成年人從來不會停止思考關於時間和空間的問題。但是我的智力發展卻很遲緩，我一直到了完全長大以後，才開始對時空問題感到疑惑。」

在1915年，愛因斯坦曾對一名校友說過：「一個人不應該追求那些容易得到的東西，所以我們還是繼續努力吧。」

哈佛大學的物理兼科學史專家格雷得·和頓是愛因斯坦1955年去世後第一個獲許翻看檔案的學者。如今76歲的和頓說當年他翻看愛因斯坦的檔案時，被其獨一無二的光輝所完全折服。「愛因斯坦的思考方式完全不像教科書上所說的那樣，先做實驗，然後得出理論，最後檢驗結論，他而是幾乎完全靠『想』進行創造，以其極度跳躍的思維來完成他的『實驗』。愛因斯坦的智慧是超乎常人的。」

幼年、青年、老年時期的愛因斯坦

相對論改變了世界

愛因斯坦一生大約發表過300篇科學論文，但歸納其最重要的理論有：

相對論

1905年發表了狹義相對論。這個理論指出在宇宙中唯一不變的是光線在真空中的速度，其它任何事物——速度、長度、質量和經過的時間，都隨觀察者的參考系（特定觀察）而變化。

時空

愛因斯坦發表他的相對論之二百年前，英國物理學家艾薩克·牛頓（1643~1727）提出時間和空間都是絕對的，空間和時間是完全分開的。然而，在相對論數學中，時間和三維空間——長、寬和高，一起構成一個四維空間框架，叫做時空關聯集。

質量和能量

愛因斯坦從他的狹義相對論中推導出等式E＝MC2（這里E是能量，M是質量，C是恆定的光速），他用這個等式解釋了質量和能量是等價的。現在認為，質量和能量是同一種物質的不同形式，稱為質能。例如，如果一個物體的能量減少了一定量E，則它的質量也減少等於MC2的量，然而，質能不會消失，只不過以另一種形式被釋放，它叫輻射能量。

廣義相對論

1915年發表了廣義相對論，解釋了引力作用和加速度作用沒有差別的原因。他還解釋了引力是如何和時空彎曲聯系起來的，利用數學，愛因斯坦指出物體使周圍空間、時間彎曲，在物體具有很大的相對質量（例如一顆恆星）時，這種彎曲可使從它旁邊經過的任何其它事物，即使是光線，改變路徑。

蟲洞

理論上，蟲洞是一個黑洞，它的質量非常大，把時空彎曲吸進了它自身之中，它的口開向宇宙的另一個空間及時間，或者也許完全進入另一個宇宙空間。也許能夠利用蟲洞建立一個時間旅行機器，但許多科學家們指出這個機器不可能重返到它自身被創建的時間之前。

他還是一個發明匠

我們常常把愛因斯坦想像成一個總在開小差的天才，他的魂兒常常被時空勾了去。但其實，愛因斯坦也是一個動手能力很強的發明家。他的父母開了一家電力廠，並常常鼓勵小愛因斯坦以後當一個工程師。

他曾經和別人一起合作發明了一套不需拆卸的冷凍系統，後來在一戰期間，又曾為德國空軍設計了一款機翼。

愛因斯坦曾在瑞士伯爾尼專利局當過7年評估員。盡管他在工作的時候常常走神發白日夢（在用腦子做實驗），但愛因斯坦對自己的工作還是頗為勝任的，並在1906年獲得了一次升職的機會。此外，他在那時就擁有了好幾個屬於自己的專利，包括一個在20世紀20年代和別人合作發明的一套不需拆卸的冷凍系統。在一戰期間，愛因斯坦又為德國空軍設計了一款機翼，並進行到了實驗階段。可惜當時那個負責測試的飛行員向上級抱怨說飛機裝上了愛因斯坦所設計的機翼後看上去就像是一隻「懷孕的鴨子」，計劃最終流產。

他與FBI「秘密交鋒」

盡管愛因斯坦在私生活中很冷漠，但他在公眾場合中卻表現出很強的社交能力，他甚至是一個天生適合當名人的人。愛因斯坦拍照時非常上鏡，而且擁有一副很有磁性的嗓音。在一部關於愛因斯坦的記錄片中有這么一個鏡頭：愛因斯坦被一群記者簇擁著而從容應付。有一個記者問他：「愛因斯坦教授，請問您為自己成為一個美國人而感到高興嗎？」愛因斯坦諷刺他：「既然你站在這里這樣問我，那我的回答是『當然了，我感到非常榮幸』」。愛因斯坦在1930年12月11日的旅行日記中有一段話就更加直接地奚落記者。「一群記者在長島登上了我們的船，問了我一些極為愚蠢的問題，當我用一些毫不值錢的濫調回答他們的時候，他們卻像如獲至寶般歡喜而歸。」

他在科學界與政界都樹下了不少敵人，他支持猶太人在中東建國，但又很早就警告說應當關注當地阿拉伯人的利益。

盡管愛因斯坦在感情上極其喜惡分明，但最典型的體現在他參與的社會和政治事端。愛因斯坦曾經不知疲倦地幫助那些納粹德國的難民逃到美國，他還致力於在耶路撒冷建立希伯來大學以作為猶太人科學家的避難所。愛因斯坦支持猶太人在巴勒斯坦重建猶太人的王國，但他同時早在1955年就警告說：「我們的建國政策中最關鍵的一環是要給予一直在中東地區生活的阿拉伯人們同樣平等的權利。」作為一個忠實的社會主義者，愛因斯坦對資本主義極不信任，他相信，建立「世界政府」是有效控制核武器發展的唯一途徑，並只有這樣才能從根本上避免戰爭的發生。

他是一個激進主義者，在德國，他上了納粹黨的黑名單，逃到美國後，FBI花費了22年的時間一直監視他，不僅誣陷他是間諜，還想方設法要把他驅逐出境

愛因斯坦是人權運動最早期的倡導者之一，這是愛因斯坦作為一個激進主義者最鮮為人知的一面。愛因斯坦不僅利用自己的聲望極力反對私刑拷問，他還參加了（美國）全國有色人種協進會（NAACP）的工作。

因此，愛因斯坦這種對抗當局的行為使他在科學界和政界中樹下了不少敵人。他的名字最早在1922年就被寫進了納粹黨的黑名單，還有許多頗有聲望的德國物理學家也公開稱愛因斯坦的研究為「猶太人的物理學」。這種愚昧的攻擊甚至在愛因斯坦與1933年逃到美國普林斯頓大學後也沒有停止。

逃到美國後，其激進行為同樣讓FBI感到非常不安，美國聯邦調查局前局長胡佛和愛因斯坦之間由此進行了一場長達20多年的「秘密戰爭」。在胡佛的指示下，美國聯邦調查局一共搜集了1800多頁的有關愛因斯坦的檔案，而他們的目的就是要把愛因斯坦驅逐出美國。胡佛的結論是：愛因斯坦實際上是俄國派到柏林的一個間諜。不過這種荒謬的說法竟然奏效了，愛因斯坦最終被阻擋在曼哈頓原子彈計劃之外。這就是為什麼愛因斯坦建議羅斯福研製核彈卻從未參與該工程的原因。

「婚姻是披著文明外衣的奴隸制」

毋庸諱言，愛因斯坦對待女性的看法，確實受到過德國哲學家叔本華思想的深刻影響。他從未把愛情看得是高於一切。他在離婚前就有過外遇，並且在第二次結婚後，也有過越軌行為。他認為，從本質上說，婚姻都是愚蠢的，自己也多次談到了他的不適合於家庭生活的個性。

「我曾經有過兩次丟臉的婚姻」。愛因斯坦對愛情的激情是有節制的，他從未讓激情淹沒自己冷靜的理性。

愛因斯坦的私生活常為人所詬病。說的最多的是他的兩次「丟臉的婚姻」以及穿插其中的幾次婚外情。有作者甚至暗示他與終生未婚的女秘書杜卡斯之間存在不正當的關系。

愛因斯坦與第一任妻子米勒瓦在大學相識，但受到了來自家庭的強烈反對。一直到了米勒瓦為愛因斯坦生下了一個女孩，取名麗莎爾，兩人才在1903年最終成了婚。不過，愛因斯坦卻從來沒有見過自己的私生女。而且麗莎爾在幼年時就夭折了。

愛因斯坦在信中對米勒瓦所流露出的「我怎麼沒有早點遇到你，我的小寶貝！」的這種柔情非常的短暫，在愛因斯坦聲望益高，在兩個小兒子出世後，而米勒瓦也開始出現了精神分裂症的症狀時，夫妻間的恩愛很快就消失了，剩下的只有互相的嘲笑和欺騙。愛因斯坦在1913年寫給他的堂妹艾爾莎的信上說：「（米勒瓦）是一個很不友善，毫無幽默感的生物——只要她在，就會拚命破壞別人快樂的生活。」艾爾莎那時候已經成為了愛因斯坦的情人，並後來於1919年成為他的第二任妻子。

「我不會希望自己嫁給他，但我們依然喜歡他，盡管他存在許多的缺點。」（卡拉普愛斯）

狹義相對論是建立在四維時空觀上的一個理論，因此要弄清相對論的內容，要先對相對論的時空觀有個大體了解。在數學上有各種多維空間，但目前為止，我們認識的物理世界只是四維，即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思，只有數學意義，在此不做討論。

四維時空是構成真實世界的最低維度，我們的世界恰好是四維，至於高維真實空間，至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子，一把尺子在三維空間里（不含時間）轉動，其長度不變，但旋轉它時，它的各坐標值均發生了變化，且坐標之間是有聯系的。四維時空的意義就是時間是第四維坐標，它與空間坐標是有聯系的，也就是說時空是統一的，不可分割的整體，它們是一種」此消彼長」的關系。

四維時空不僅限於此，由質能關系知，質量和能量實際是一回事，質量（或能量）並不是獨立的，而是與運動狀態相關的，比如速度越大，質量越大。在四維時空里，質量（或能量）實際是四維動量的第四維分量，動量是描述物質運動的量，因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。在四維時空里，動量和能量實現了統一，稱為能量動量四矢。另外在四維時空里還定義了四維速度，四維加速度，四維力，電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是，電磁場方程組的四維形式更加完美，完全統一了電和磁，電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多，這說明我們的世界的確是四維的。可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性，我們不能對它妄加懷疑。

相對論中，時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空，能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相乾的量之間可能存在深刻的聯系。在今後論及廣義相對論時我們還會看到，時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯系。

3 狹義相對論基本原理

物質在相互作用中作永恆的運動，沒有不運動的物質，也沒有無物質的運動，由於物質是在相互聯系，相互作用中運動的，因此，必須在物質的相互關系中描述運動，而不可能孤立的描述運動。也就是說，運動必須有一個參考物，這個參考物就是參考系。

伽利略曾經指出，運動的船與靜止的船上的運動不可區分，也就是說，當你在封閉的船艙里，與外界完全隔絕，那麼即使你擁有最發達的頭腦

3. 物理學家的創造人是誰

1、1901年：倫琴（德國）發現X射線
2、1902年：洛倫茲（荷蘭）、塞曼（荷蘭）關於磁場對輻射現象影響的研究
3、1903年：貝克勒爾（法國）發現天然放射性；皮埃爾·居里（法國）、瑪麗·居里（波蘭裔法國人）發現並研究放射性元素釙和鐳
4、1904年：瑞利（英國）氣體密度的研究和發現氬
5、1905年：倫納德（德國）關於陰極射線的研究
6、1906年：約瑟夫·湯姆生（英國）對氣體放電理論和實驗研究作出重要貢獻並發現電子
7、1907年：邁克爾遜（美國）發明光學干涉儀並使用其進行光譜學和基本度量學研究
8、1908年：李普曼（法國）發明彩色照相干涉法（即李普曼干涉定律）
9、1909年：馬克尼（義大利）、布勞恩（德國）發明和改進無線電報；理查森（英國）從事熱離子現象的研究，特別是發現理查森定律
10、1910年：范德瓦爾斯（荷蘭）關於氣態和液態方程的研究
11、1911年：維恩（德國）發現熱輻射定律
12、1912年：達倫（瑞典）發明可用於同燃點航標、浮標氣體蓄電池聯合使用的自動調節裝置
13、1913年：昂內斯（荷蘭）關於低溫下物體性質的研究和製成液態氦
14、1914年：勞厄（德國）發現晶體中的X射線衍射現象
15、1915年：W·H·布拉格、W·L·布拉格（英國）用X射線對晶體結構的研究
16、1916年：未頒獎
17、1917年：巴克拉（英國）發現元素的次級X輻射特性
18、1918年：普朗克（德國）對確立量子論作出巨大貢獻
19、1919年：斯塔克（德國）發現極隧射線的多普勒效應以及電場作用下光譜線的分裂現象
20、1920年：紀堯姆（瑞士）發現鎳鋼合金的反常現象及其在精密物理學中的重要性
21、1921年：愛因斯坦（德國 猶太人）他對數學物理學的成就，特別是光電效應定律的發現
22、1922年：玻爾（丹麥 猶太人）關於原子結構以及原子輻射的研究
23、1923年：密立根（美國）關於基本電荷的研究以及驗證光電效應
24、1924年：西格巴恩（瑞典）發現X射線中的光譜線
25、1925年：弗蘭克·赫茲（德國）發現原子和電子的碰撞規律
26、1926年：佩蘭（法國）研究物質不連續結構和發現沉積平衡
27、1927年：康普頓（美國）發現康普頓效應；威爾遜（英國）發明了雲霧室，能顯示出電子穿過空氣的徑跡
28、1928年：理查森（英國）研究熱離子現象，並提出理查森定律
29、1929年：路易·維克多·德·布羅伊（法國）發現電子的波動性
30、1930年：拉曼（印度）研究光散射並發現拉曼效應
31、1931年：未頒獎
32、1932年：海森堡（德國）在量子力學方面的貢獻
33、1933年：薛定諤（奧地利）創立波動力學理論；狄拉克（英國）提出狄拉克方程和空穴理論
34、1934年：未頒獎
35、1935年：詹姆斯·查德威克（英國）發現中子
36、1936年：赫斯（奧地利）發現宇宙射線；安德森（美國）發現正電子
37、1937年：戴維森（美國）、喬治·佩傑特·湯姆生（英國）發現晶體對電子的衍射現象
38、1938年：費米（義大利 猶太人）發現由中子照射產生的新放射性元素並用慢中子實現核反應
39、1939年：勞倫斯（美國）發明迴旋加速器，並獲得人工放射性元素
40、1940——1942年：未頒獎
41、1943年：斯特恩（美國）開發分子束方法和測量質子磁矩
42、1944年：拉比（美國）發明核磁共振法
43、1945年：泡利（奧地利 猶太人）發現泡利不相容原理
44、1946年：布里奇曼（美國）發明獲得強高壓的裝置，並在高壓物理學領域作出發現
45、1947年：阿普爾頓（英國）高層大氣物理性質的研究，發現阿普頓層（電離層）
46、1948年：布萊克特（英國）改進威爾遜雲霧室方法和由此在核物理和宇宙射線領域的發現
47、1949年：湯川秀樹（日本）提出核子的介子理論並預言∏介子的存在
48、1950年：塞索·法蘭克·鮑威爾（英國）發展研究核過程的照相方法，並發現π介子
49、1951年：科克羅夫特（英國）、沃爾頓（愛爾蘭）用人工加速粒子轟擊原子產生原子核嬗變
50、1952年：布洛赫、珀塞爾（美國）從事物質核磁共振現象的研究並創立原子核磁力測量法
51、1953年：澤爾尼克（荷蘭）發明相襯顯微鏡
52、1954年：玻恩（英國 猶太人）在量子力學和波函數的統計解釋及研究方面作出貢獻；博特（德國）發明了符合計數法，用以研究原子核反應和γ射線
53、1955年：拉姆（美國）發明了微波技術，進而研究氫原子的精細結構；庫什（美國）用射頻束技術精確地測定出電子磁矩，創新了核理論
54、1956年：布拉頓、巴丁（猶太人）、肖克利（美國）發明晶體管及對晶體管效應的研究
55、1957年：李政道、楊振寧（中國）發現弱相互作用下宇稱不守衡，從而導致有關基本粒子的重大發現
56、1958年：切倫科夫、塔姆、弗蘭克（蘇聯）發現並解釋切倫科夫效應
57、1959年：塞格雷、張伯倫 (Owen Chamberlain)（美國）發現反質子
58、1960年：格拉塞（美國 猶太人）發現氣泡室，取代了威爾遜的雲霧室
59、1961年：霍夫斯塔特（美國）關於電子對原子核散射的先驅性研究,並由此發現原子核的結構；穆斯堡爾（德國）從事γ射線的共振吸收現象研究並發現了穆斯堡爾效應
60、1962年：達維多維奇·朗道（蘇聯）關於凝聚態物質，特別是液氦的開創性理論
61、1963年：維格納（美國）發現基本粒子的對稱性及支配質子與中子相互作用的原理；梅耶夫人（美國人.猶太人）、延森（德國）發現原子核的殼層結構
62、1964年：湯斯（美國）在量子電子學領域的基礎研究成果，為微波激射器、激光器的發明奠定理論基礎；巴索夫、普羅霍羅夫（蘇聯）發明微波激射器
63、1965年：朝永振一郎（日本）、施溫格、費爾曼（美國）在量子電動力學方面取得對粒子物理學產生深遠影響的研究成果
64、1966年：卡斯特勒（法國）發明並發展用於研究原子內光、磁共振的雙共振方法
65、1967年：貝蒂（美國）核反應理論方面的貢獻，特別是關於恆星能源的發現
66、1968年：阿爾瓦雷斯（美國）發展氫氣泡室技術和數據分析，發現大量共振態
67、1969年：蓋爾曼（美國）對基本粒子的分類及其相互作用的發現
68、1970年：阿爾文（瑞典）磁流體動力學的基礎研究和發現，及其在等離子物理富有成果的應用；內爾（法國）關於反磁鐵性和鐵磁性的基礎研究和發現
69、1971年：加博爾（英國）發明並發展全息照相法
70、1972年：巴丁、庫柏、施里弗（美國）創立BCS超導微觀理論
71、1973年：江崎玲於奈（日本）發現半導體隧道效應；賈埃弗（美國）發現超導體隧道效應；約瑟夫森（英國）提出並發現通過隧道勢壘的超電流的性質，即約瑟夫森效應
72、1974年：賴爾（英國）發明應用合成孔徑射電天文望遠鏡進行射電天體物理學的開創性研究；赫威斯（英國）發現脈沖星
73、1975年：A·N·玻爾、莫特爾森（丹麥）、雷恩沃特（美國）發現原子核中集體運動和粒子運動之間的聯系，並且根據這種聯系提出核結構理論
74、1976年：丁肇中、里希特（美國）各自獨立發現新的J/ψ基本粒子
75、1977年：安德森、范弗萊克（美國）、莫特（英國）對磁性和無序體系電子結構的基礎性研究
76、1978年：卡皮察（蘇聯）低溫物理領域的基本發明和發現；彭齊亞斯、R·W·威爾遜（美國）發現宇宙微波背景輻射
77、1979年：格拉肖、溫伯格（美國）、薩拉姆（巴基斯坦）關於基本粒子間弱相互作用和電磁作用的統一理論的貢獻，並預言弱中性流的存在
78、1980年：克羅寧、菲奇（美國）發現電荷共軛宇稱不守恆
79、1981年：西格巴恩（瑞典）開發高解析度測量儀器以及對光電子和輕元素的定量分析；布洛姆伯根（美國）非線性光學和激光光譜學的開創性工作；肖洛（美國）發明高解析度的激光光譜儀
80、1982年：K·G·威爾遜（美國）提出重整群理論，闡明相變臨界現象
81、1983年：薩拉馬尼安·強德拉塞卡（美國）提出強德拉塞卡極限，對恆星結構和演化具有重要意義的物理過程進行的理論研究；福勒（美國）對宇宙中化學元素形成具有重要意義的核反應所進行的理論和實驗的研究
82、1984年：魯比亞（義大利）證實傳遞弱相互作用的中間矢量玻色子[[W+]],W-和Zc的存在；范德梅爾（荷蘭）發明粒子束的隨機冷卻法，使質子-反質子束對撞產生W和Z粒子的實驗成為可能
83、1985年：馮·克里津（德國 猶太人）發現量子霍耳效應並開發了測定物理常數的技術
84、1986年：魯斯卡（德國）設計第一台透射電子顯微鏡；比尼格（德國）、羅雷爾（瑞士）設計第一台掃描隧道電子顯微鏡
85、1987年：柏德諾茲（德國）、繆勒（瑞士）發現氧化物高溫超導材料
86、1988年：萊德曼、施瓦茨、斯坦伯格（美國）產生第一個實驗室創造的中微子束，並發現中微子，從而證明了輕子的對偶結構
87、1989年：拉姆齊（美國）發明分離振盪場方法及其在原子鍾中的應用；德默爾特（美國）、保爾（德國）發展原子精確光譜學和開發離子陷阱技術
88、1990年：弗里德曼、肯德爾（美國）、理查·愛德華·泰勒（加拿大）通過實驗首次證明誇克的存在
89、1991年：熱納（法國）把研究簡單系統中有序現象的方法推廣到比較復雜的物質形式，特別是推廣到液晶和聚合物的研究中
90、1992年：夏帕克（法國）發明並發展用於高能物理學的多絲正比室
91、1993年：赫爾斯、J·H·泰勒（美國）發現脈沖雙星，由此間接證實了愛因斯坦所預言的引力波的存在
92、1994年：布羅克豪斯（加拿大）、沙爾（美國）在凝聚態物質研究中發展了中子衍射技術
93、1995年：佩爾（美國）發現τ輕子；萊因斯（美國）發現中微子
94、1996年：D·M·李、奧謝羅夫、R·C·理查森（美國）發現了可以在低溫度狀態下無摩擦流動的氦同位素
95、1997年：朱棣文、W·D·菲利普斯（美國）、科昂·塔努吉（法國）發明用激光冷卻和捕獲原子的方法
96、1998年：勞克林、斯特默、崔琦（美國）發現並研究電子的分數量子霍爾效應
97、1999年：H·霍夫特、韋爾特曼（荷蘭）闡明弱電相互作用的量子結構
98、2000年：阿爾費羅夫（俄國）、克羅默（德國）提出異層結構理論，並開發了異層結構的快速晶體管、激光二極體；傑克·基爾比（美國）發明集成電路
99、2001年：克特勒（德國）、康奈爾、維曼（美國）在「鹼金屬原子稀薄氣體的玻色－愛因斯坦凝聚態」以及「凝聚態物質性質早期基本性質研究」方面取得成就
100、2002年：雷蒙德·戴維斯、里卡爾多·賈科尼（美國）、小柴昌俊（日本）「表彰他們在天體物理學領域做出的先驅性貢獻，其中包括在「探測宇宙中微子」和「發現宇宙X射線源」方面的成就。」
101、2003年：阿列克謝·阿布里科索夫、安東尼·萊格特（美國）、維塔利·金茨堡（俄羅斯）「表彰三人在超導體和超流體領域中做出的開創性貢獻。」
102、2004年：戴維·格羅斯（David J. Gross，美國）、戴維·普利策（H. David Politzer，美國）和弗蘭克·維爾澤克（Frank Wilczek，美國），為表彰他們「對量子場中誇克漸進自由的發現。」
103、2005年：羅伊·格勞伯（Roy J. Glauber，美國）表彰他對光學相乾的量子理論的貢獻；約翰·霍爾（John L. Hall，美國）和特奧多爾·亨施（Theodor W. Hänsch，德國）表彰他們對基於激光的精密光譜學發展作出的貢獻。
104、2006年: 約翰·馬瑟（美國）和喬治·斯穆特（美國） 表彰他們發現了黑體形態和宇宙微波背景輻射的擾動現象。
105、2007年，法國科學家艾爾伯·費爾和德國科學家皮特·克魯伯格，表彰他們發現巨磁電阻效應的貢獻。

這個題目太大了，以上資料希望可以幫到你

4. 電是什麼物質

電是一種自然現象，指電荷運動所帶來的現象。自然界的閃電就是電的一種現象。電是像電子和質子這樣的亞原子粒子之間產生的排斥力和吸引力的一種屬性。它是自然界四種基本相互作用之一。電子運動現象有兩種：我們把缺少電子的原子說為帶正電荷，有多餘電子的原子說為帶負電荷。

電荷：某些亞原子粒子的內涵性質。這性質決定了它們彼此之間的電磁作用。帶電荷的物質會被外電磁場影響，同時，也會產生電磁場。

電流：帶電粒子的定向移動，通常以安培為度量單位。

電場：由電荷產生的一種影響。附近的其它電荷會因這影響而感受到電場力。

電勢：單位電荷在靜電場的某一位置所擁有的電勢能，通常以伏特為度量單位。

電磁作用：電磁場與靜止或運動中的電荷之間的一種基本相互作用。

(4)愛爾蘭物理學家發明擴展閱讀：

電的發現和應用極大的節省了人類的體力勞動和腦力勞動，使人類的力量長上了翅膀，使人類的信息觸角不斷延伸。電對人類生活的影響有兩方面：能量的獲取轉化和傳輸，電子信息技術的基礎。電的發現可以說是人類歷史的革命，由它產生的動能每天都在源源不斷的釋放，人對電的需求誇張的說其作用不亞於人類世界的氧氣，如果沒有電，人類的文明還會在黑暗中探索。

5. 現代物理的重大發現基本集中在哪個世紀

以下內容引用改編自《量子物理史話》
現代物理學的大發現基本集中在20世紀。
一、經典物理學的輝煌巔峰
在19世紀末的時候，麥克斯韋的理論終於被赫茲的實驗證實，光的波動學說彼時終於成為了一個板上釘釘的事實。
赫茲的實驗也同時標志著經典物理學的頂峰。物理學的大廈從來都沒有這樣地金碧輝煌，令人嘆為觀止。牛頓的力學體系已經是如此宏偉壯觀，現在麥克斯韋在它之上又構建起了同等規模的另一幢建築，它的光輝燦爛讓人幾乎不敢仰視。電磁理論在數學上完美得難以置信，麥克斯韋最初的李倫後來經赫茲等人的整理，提煉出了一個極其優美的核心，也就是著名的麥克斯韋方程組。它剛一問世，就被世人驚為天物，其表現出的簡潔、深刻、對稱使得每個科學家都陶醉其中。
物理學征服了世界。在19世紀末，它的力量控制著一切人們所知的現象。古老的牛頓力學城堡歷經歲月磨礪風雨吹打而始終屹立不倒，反而更加凸現出它的偉大和堅固來。從天上的行星到地上的石塊，萬物都必恭必敬地遵循著它制定的規則。1846年海王星的發現，更是它所取得的最偉大的勝利之一。在光學的方面，波動已經統一了天下，新的電磁理論更把它的光榮擴大到了整個電磁世界。在熱的方面，熱力學三大定律已經基本建立（第三定律已經有了雛形），而在克勞修斯（rudolph clausius）、范德瓦爾斯（j.d. van der waals）、麥克斯韋、玻爾茲曼和吉布斯（josiah willard gibbs）等天才的努力下，分子運動論和統計熱力學也被成功地建立起來了。更令人驚奇的是，這一切都彼此相符而互相包容，形成了一個經典物理的大同盟。經典力學、經典電動力學和經典熱力學（加上統計力學）形成了物理世界的三大支柱。它們緊緊地結合在一塊兒，構築起了一座華麗而雄偉的殿堂。
這是一段偉大而光榮的日子，是經典物理的黃金時代。科學的力量似乎從來都沒有這樣的強大，這樣地令人神往。人們也許終於可以相信，上帝造物的奧秘被他們所完全掌握了，再沒有遺漏的地方。從當時來看，我們也許的確是有資格這樣驕傲的，因為所知道的一切物理現象，幾乎都可以從現成的理論里得到解釋。力、熱、光、電、磁……一切的一切，都在控制之中，而且用的是同一種手法。物理學家們開始相信，這個世界所有的基本原理都已經被發現了，物理學已經盡善盡美，它走到了自己的極限和盡頭，再也不可能有任何突破性的進展了。如果說還有什麼要做的事情，那就是做一些細節上的修正和補充，更加精確地測量一些常數值罷了。人們開始傾向於認為：物理學已經終結，所有的問題都可以用這個集大成的體系來解決，而不會再有任何真正激動人心的發現了。一位著名的科學家（據說就是偉大的開爾文勛爵）說：「物理學的未來，將只有在小數點第六位後面去尋找」。普朗克的導師甚至勸他不要再浪費時間去研究這個已經高度成熟的體系。
19世紀末的物理學天空中閃爍著金色的光芒，象徵著經典物理帝國的全盛時代。這樣的偉大時期在科學史上是空前的，或許也將是絕後的。然而，這個統一的強大帝國卻註定了只能曇花一現。喧囂一時的繁盛，終究要像泡沫那樣破滅凋零。今天回頭來看，赫茲1887年的電磁波實驗（准確地說，是他於1887－1888年進行的一系列的實驗）的意義應該是復雜而深遠的。它一方面徹底建立了電磁場論，為經典物理的繁榮添加了濃重的一筆；在另一方面，它卻同時又埋藏下了促使經典物理自身毀滅的武器，孕育出了革命的種子。
終於，在經典物理還沒有來得及多多體味一下自己的盛世前，一連串意想不到的事情在19世紀的最後幾年連續發生了，彷彿是一個不祥的預兆。
1895年，倫琴（wilhelm konrad rontgen）發現了x射線。1896年，貝克勒爾（antoine herni becquerel）發現了鈾元素的放射現象。1897年，居里夫人（marie curie）和她的丈夫皮埃爾·居里研究了放射性，並發現了更多的放射性元素：釷、釙、鐳。1897年，j.j.湯姆遜（joseph john thomson）在研究了陰極射線後認為它是一種帶負電的粒子流。電子被發現了。1899年，盧瑟福（ernest rutherford）發現了元素的嬗變現象。
如此多的新發現接連涌現，令人一時間眼花繚亂。每一個人都開始感覺到了一種不安，似乎有什麼重大的事件即將發生。物理學這座大廈依然聳立，看上去依然那麼雄偉，那麼牢不可破，但氣氛卻突然變得異常凝重起來，一種山雨欲來的壓抑感覺在人們心中擴散。新的世紀很快就要來到，人們不知道即將發生什麼，歷史將要何去何從。眺望天邊，人們隱約可以看到兩朵小小的烏雲，小得那樣不起眼。沒人知道，它們即將帶來一場狂風暴雨，將舊世界的一切從大地上徹底抹去。
但是，在暴風雨到來之前，還是讓我們抬頭再看一眼黃金時代的天空，作為最後的懷念。金色的光芒照耀在我們的臉上，把一切都染上了神聖的色彩。經典物理學的大廈在它的輝映下，是那樣庄嚴雄偉，溢彩流光，令人不禁想起神話中宙斯和眾神在奧林匹斯山上那亘古不變的宮殿。誰又會想到，這震撼人心的壯麗，卻是斜陽投射在龐大帝國土地上最後的余輝。

二、現代物理學的大時代
1900年的4月27日，倫敦的天氣還是有一些陰冷。馬路邊的咖啡店裡，人們興致勃勃地談論著當時正在巴黎舉辦的萬國博覽會。街上的報童在大聲叫賣報紙，那上面正在討論中國義和團運動最新的局勢進展以及各國在北京使館人員的狀況。一位紳士彬彬有禮地扶著貴婦人上了馬車，趕去聽普契尼的歌劇《波希米亞人》。兩位老太太羨慕地望著馬車遠去，對貴婦帽子的式樣大為贊嘆，但不久後，她們就找到了新的話題，開始對拉塞爾伯爵的離婚案評頭論足起來。看來，即使是新世紀的到來，也不能改變這個城市古老而傳統的生活方式。相比之下，在阿爾伯馬爾街皇家研究所（royal institution， albemarle street）舉行的報告會就沒有多少人注意了。倫敦的上流社會好像已經把他們對科學的熱情在漢弗來·戴維爵士（sir humphry davy）那裡傾注得一干二凈，以致在其後幾十年的時間里都表現得格外漠然。不過，對科學界來說，這可是一件大事。歐洲有名的科學家都趕來這里，聆聽那位德高望重，然而卻以頑固出名的老頭子——開爾文男爵（lord kelvin）的發言。開爾文的這篇演講名為《在熱和光動力理論上空的19世紀烏雲》。當時已經76歲，白發蒼蒼的他用那特有的愛爾蘭口音開始了發言，他的第一段話是這么說的：「動力學理論斷言，熱和光都是運動的方式。但現在這一理論的優美性和明晰性卻被兩朵烏雲遮蔽，顯得黯然失色了……」（『the beauty and clearness of the dynamical theory， which asserts heat and light to be modes of motion， is at present obscured by two clouds.』）這個烏雲的比喻後來變得如此出名，以致於在幾乎每一本關於物理史的書籍中都被反復地引用，成了一種模式化的陳述。聯繫到當時人們對物理學大一統的樂觀情緒，許多時候這個表述又變成了「在物理學陽光燦爛的天空中漂浮著兩朵小烏雲」。這兩朵著名的烏雲，分別指的是經典物理在光以太和麥克斯韋－玻爾茲曼能量均分學說上遇到的難題。再具體一些，指的就是人們在邁克爾遜－莫雷實驗和黑體輻射研究中的困境。

邁克爾遜－莫雷實驗的用意在於探測光以太對於地球的漂移速度。在人們當時的觀念里，以太代表了一個絕對靜止的參考系，而地球穿過以太在空間中運動，就相當於一艘船在高速行駛，迎面會吹來強烈的「以太風」。邁克爾遜在1881年進行了一個實驗，想測出這個相對速度，但結果並不十分令人滿意。於是他和另外一位物理學家莫雷合作，在1886年安排了第二次實驗。這可能是當時物理史上進行過的最精密的實驗了：他們動用了最新的干涉儀，為了提高系統的靈敏度和穩定性，他們甚至多方籌措弄來了一塊大石板，把它放在一個水銀槽上，這樣就把干擾的因素降到了最低。
然而實驗結果卻讓他們震驚和失望無比：兩束光線根本就沒有表現出任何的時間差。以太似乎對穿越於其中的光線毫無影響。邁克爾遜和莫雷不甘心地一連觀測了四天，本來甚至想連續觀測一年以確定地球繞太陽運行四季對以太風造成的差別，但因為這個否定的結果是如此清晰而不容質疑，這個計劃也被無奈地取消了。
邁克爾遜－莫雷實驗是物理史上最有名的「失敗的實驗」。它當時在物理界引起了轟動，因為以太這個概念作為絕對運動的代表，是經典物理學和經典時空觀的基礎。而這根支撐著經典物理學大廈的樑柱竟然被一個實驗的結果而無情地否定，那馬上就意味著整個物理世界的轟然崩塌。不過，那時候再悲觀的人也不認為，剛剛取得了偉大勝利，到達光輝頂峰的經典物理學會莫名其妙地就這樣倒台，所以人們還是提出了許多折衷的辦法，愛爾蘭物理學家費茲傑惹（george fitzgerald）和荷蘭物理學家洛倫茲（hendrik antoon lorentz）分別獨立地提出了一種假說，認為物體在運動的方向上會發生長度的收縮，從而使得以太的相對運動速度無法被測量到。這些假說雖然使得以太的概念得以繼續保留，但業已經對它的意義提出了強烈的質問，因為很難想像，一個只具有理論意義的「假設物理量」究竟有多少存在的必要。開爾文所說的「第一朵烏雲」就是在這個意義上提出來的，不過他認為長度收縮的假設無論如何已經使人們「擺脫了困境」，所要做的只是修改現有理論以更好地使以太和物質的相互作用得以自洽罷了。
至於「第二朵烏雲」，指的是黑體輻射實驗和理論的不一致。它在我們的故事裡將起到十分重要的作用，所以我們會在後面的章節里仔細地探討這個問題。在開爾文發表演講的時候，這個問題仍然沒有任何能夠得到解決的跡象。不過開爾文對此的態度倒也是樂觀的，因為他本人就並不相信玻爾茲曼的能量均分學說，他認為要驅散這朵烏雲，最好的辦法就是否定玻爾茲曼的學說（而且說老實話，玻爾茲曼的分子運動理論在當時的確還是有著巨大的爭議，以致於這位罕見的天才苦悶不堪，精神出現了問題。當年玻爾茲曼就嘗試自殺而未成，但他終於在6年後的一片小森林裡親手結束了自己的生命，留下了一個科學史上的大悲劇）。

年邁的開爾文站在講台上，台下的聽眾對於他的發言給予熱烈的鼓掌。然而當時，他們中間卻沒有一個人（包括開爾文自己）會了解，這兩朵小烏雲對於物理學來說究竟意味著什麼。他們絕對無法想像，正是這兩朵不起眼的烏雲馬上就要給這個世界帶來一場前所未有的狂風暴雨，電閃雷鳴，並引發可怕的大火和洪水，徹底摧毀現在的繁華美麗。他們也無法知道，這兩朵烏雲很快就要把他們從豪華舒適的理論宮殿中驅趕出來，放逐到布滿了荊棘和陷阱的原野里去過上二十年顛沛流離的生活。他們更無法預見，正是這兩朵烏雲，終究會給物理學帶來偉大的新生，在烈火和暴雨中實現涅磐，並重新建造起兩幢更加壯觀美麗的城堡來。
第一朵烏雲，最終導致了相對論革命的爆發。
第二朵烏雲，最終導致了量子論革命的爆發。
今天看來，開爾文當年的演講簡直像一個神秘的讖言，似乎在冥冥中帶有一種宿命的意味。科學在他的預言下打了一個大彎，不過方向卻是完全出乎開爾文意料的。如果這位老爵士能夠活到今天，讀到物理學在新世紀里的發展歷史，他是不是會為他當年的一語成讖而深深震驚，在心裏面打一個寒噤呢？

往後的我就不再貼上來了，二十世紀就是量子論革命和相對論革命爆發，群星閃耀、百舸爭流的一個大時代，此後，物理學領域就從經典物理學邁向了——現代物理學。

6. 威廉·湯姆森的介紹

威廉·湯姆森(William Thomson)，第一代開爾文男爵(1st Baron Kelvin），又稱開爾文勛爵（Lord Kelvin）。生於1824年6月26日的愛爾蘭貝爾法斯特，卒於1907年12月17日的蘇格蘭拉格斯。為愛爾蘭的數學物理學家、工程師。也是熱力學溫標（絕對溫標）的發明人，被稱為熱力學之父。

7. 請列舉出10名物理學家的發明創造

開爾文：鏡式電流計，雙臂電橋等等
牛頓：反射式望遠鏡等等
伽利略：溫度計和望遠鏡
貝爾：電話
愛迪生：電燈泡
霍金:霍金宇宙模型
伏特：磁電感應環塔（就是環形磁體互不接觸的豎直排列的塔狀結構，即最原始的電池）
奧斯特：電磁鐵
瓦特：蒸汽機
歐姆：電流表，電壓表

8. 電子是如何被人類發現的

人類發現電子的過程是相當漫長的。早在1833年，在法拉第提出的電解定律中，就曾得出結論：電是以獨立粒子的形式存在的。40年之後，科學家才對電流通過鹽酸溶液時觀察到的電解過程進行深入的分析。1874年，愛爾蘭物理學家斯托尼繼第一個由電解定律推出：原子所帶的電量為一個基本電荷的整數倍。1891年他進一步提出用電子作為電的最小單位。

湯姆遜發現電子的工作開始於研究陰極射線的本性。陰極射線發現後，一些科學家認為陰極射線是帶電粒子流，而另一些則說它是和光一樣的電磁波，雙方爭執不下。

而湯姆遜則認為如果陰極射線是一種帶電的粒子流，它經過電場和磁場時的運動方向就會改變，否則陰極射線便無疑是和光一樣的電磁波。湯姆遜先是在一個15米長的真空管內，用旋轉鏡法測量陰極射線在低氣壓中的傳播速度，得到的值為1.9×10米/秒，這個值遠遠低於光速。因此湯姆遜認為不能把陰極射線看作電磁波。

否定了陰極射線是電磁波，也不能說陰極射線是粒子流，湯姆遜接著進行陰極射線在電場和磁場中運動的實驗。他對法國物理學家佩蘭測定陰極射線電荷的實驗做了重大的改進，在接收筒內他收集到了負電荷。他還發現陰極射線與負電荷流在磁場和電場的作用力下有著相同的運動路徑。因此，湯姆遜斷定陰極射線是由帶負電荷的粒子流組成。

湯姆遜為了弄清楚這些帶負電荷的粒子是什麼，他巧妙地測出陰極射線粒子的電荷與質量的比值——荷質比。他用各種不同的金屬材料做成陰極射線管的陰極，並給管內填充不同的氣體，但測出的荷質比值始終不變。這個結果引起了湯姆遜的興趣。

湯姆遜把陰極射線粒子的荷質比與電解定律求出的氫離子的荷質比進行比較，發現後者尚不到前者的千分之一。這個發現太重要了，因為如果陰極射線粒子的電荷與氫離子相同，那麼陰極射線粒子的質量就遠小於氫離子。由於氫離子已是當時知道的最輕的粒子，如果是這樣，陰極射線粒子就是一種從未見過的新粒子。怎麼測出陰極射線粒子的電荷呢？湯姆遜想到他的另一位學生湯森德已測出一個氣體離子的電荷值，他對這個實驗略加改進，就測出陰極射線粒子的電荷量，這個值與氫離子的電荷值相等。

由此，湯姆遜得出了結論：陰極射線是一種粒子流，質量比氫離子小得多；這種粒子帶有最小單位的電荷，但卻是負的。所有的證據都證明這是一種人類從未知道的新粒子。藉助斯托尼繼的對電荷最小單位的命名，湯姆遜稱陰極射線粒子為「電子」。

9. E=MC的平方是什麼公式是誰發明的用來干什麼的（舉例）

是愛因斯坦相對論啦
就是 "物體所具有的能量=物體的質量x光速的平方" m就是這個質量的物體的物質所能釋放的能量 c表示光速 E表示能量