有一個小學生問老師：愛因斯坦有什麽發明嗎？老師說：沒有。小學生（shēng）不解：既然沒有發明，為什麽說愛因斯坦非常偉大？老師說（shuō）：因為如果沒有他，今天的（de）文明都將不存在 　　1904年愛因斯坦首次提出（chū）了相對論，今年是相對論（lùn）問世一百年。 　　相對論和量子論都被列入迄今為止最（zuì）偉大的科學成就，支撐著所有的（de）現代物理學。 相對論研（yán）究的是（shì）宏觀的（de）宇宙，包括太陽發光和宇宙（zhòu）大爆炸；量子論研究的是非常微觀的世界，今天我們大部分的電子、化（huà）學產品都是在量（liàng）子論（lùn）的基（jī）礎上研究出來的。這兩大理論使人類能夠（gòu）了解宇宙，建設（shè）一（yī）個現（xiàn）代化的（de）地球。 　　愛因斯坦（tǎn）沒有發明，甚至沒有實驗室，實驗總是在他的大腦中完成。愛因斯坦的偉大在於他不僅是相對論之父，而且量子理論也是在相對論的基礎上（shàng）產生的，所（suǒ）以有人稱愛因斯坦是量子論的教父。　　愛（ài）因斯坦與當今世界 　　舉一個簡單的例子，就可以知道相對論與我們的生（shēng）活有著怎樣密切（qiē）的關係。愛因斯坦認為物（wù）質的質量是能量的壓縮，隻要用E=mc2公式就可以算出（chū）質量或能量的變化，煙（yān）感器（qì）就是根據這個（gè）公式設計出（chū）來的。镅241是一種帶有放射（shè）性的金屬（shǔ），在每一個煙感器中（zhōng），都有非常（cháng）微量的镅（méi）241。镅241釋放出帶電的微小粒子束，任何煙霧一旦出現，就（jiù）會改（gǎi）變微小粒子（zǐ）帶電的狀態（tài），引發能量變（biàn）化，啟動報警器。 　　全球衛星定位係統也依賴於愛因斯坦的相對論。愛因斯坦指出：傳統的時間概念隻能在簡單的條件下才能確定，當多種因素暫時聯係起來的時（shí）候，傳統的計時（shí）方法就（jiù）失去作用。全球（qiú）定位（wèi）衛（wèi）星發出的信號，由（yóu）於處在不同的參（cān）照係上，時（shí）空無（wú）法和地麵（miàn）同步，隻有根據衛星和地麵的原子鍾不斷調整時（shí）間，才能保證定位係統的精確。光纖通訊也要依賴相對論的幫（bāng）助。愛因斯坦指出當電子在特定條（tiáo）件下被激活，與（yǔ）光子發生作用，能產生等量的光子。科學家後來發現這種現象的延續（xù）就（jiù）能產生激光束。今天的光纜中傳送的就是激光。 　　今天的數（shù）碼相機和相對論也有關係。愛因斯坦指出光束中的光子帶有足夠能量，可以解除金屬對電子的束縛。當光線照射到金屬，就會（huì）產生電（diàn）流，進而能形成電子圖（tú）像。電腦的顯示屏（píng）也跟（gēn）愛因斯坦有關。雖然當電子被加速以後，在屏幕上能產生光，但是出現的是一團光而不是圖像，如何將電子束變成圖像就離不開（kāi）相對論的幫助了。在醫學方麵，同位素、放射等治療手（shǒu）段越來越普及，放射科醫生也用E=mc2公式測量x射線對DNA的殺傷力。相（xiàng）對論與我們的生活（huó）如此密切的例子太多太多了。　　光速導致發現 　　愛因斯坦從小就迷上了物理，16歲時就開始考慮光速問題。1904年愛因斯（sī）坦首次提出了相對論，1905年愛因斯坦（tǎn）在（zài）瑞士伯爾尼專（zhuān）利局當一個三級小（xiǎo）職員，但他的相對論理論已很成熟，盡管沒有（yǒu）人承認他。 　　傳統的牛頓理論認為，速度可以相（xiàng）加。但是對光線就（jiù）不成立了，實驗證明不論火車（chē）朝什麽方向開，信號燈（dēng）相對火（huǒ）車的速度是一（yī）樣的。在相對論之（zhī）前（qián），邁克（kè）爾遜（xùn）實驗已證明，順著（zhe）與逆著地球運動的方向光速都是一（yī）樣。這個道理並不難懂：比如你原地不動，對麵有人向你扔過來（lái）一個籃球。你能看到球，如果按照經典的速度相加原理（lǐ），球一出手後就有一個向你而來的速度，這（zhè）時球反射到你眼中的速度是光速加球速，比球未出手前要快(多出一個球速)。如果真是這樣，我們怎麽能（néng）看籃球（qiú）比賽呢？ 　　在（zài）天文觀察中也能說明光速不受星球運（yùn）動方向（xiàng）的影響（xiǎng）：“雙星”是某星球一會兒向地球（qiú）飛來，一（yī）會（huì）兒又繞離地球的現象，如果按速度合成原理，這星球會以光（guāng）速加星速、光速（sù）減星速(星速對地球來說又（yòu）在不斷變)等不同速度接連送到我們眼裏，我們看到的就不是一顆星，而是一大堆星的幻影了。可是這種現象從沒（méi）有發生，否則本來就夠紛亂的星（xīng）空更是一（yī）鍋粥了。 　　愛因斯坦緊緊抓住（zhù）這一點（diǎn）繼續追問：光速不變，隻有時間和距離是變量（liàng）才能成（chéng）立。他用這個尺度來量運動的物體（tǐ），這下（xià）可發現了一個大問題：原來時（shí）間、空（kōng）間都（dōu）沒有個（gè）固定標準，是相對的，可（kě）變的（de）。　　稱（chēng）稱燈光有多重 　　接著（zhe），愛因斯坦得出了（le）幾個重要結論：時間、距離會因運動快慢（màn）而變化。 　　就（jiù）是說在運動中的鍾會比靜（jìng）止時走得慢，尺子也會縮短。隨（suí）著速度（dù）減慢，鍾會走得快一些，尺子會慢慢（màn）變長（zhǎng），直到靜止時恢複原狀。我（wǒ）們（men）平時處在低速運動中當然不可能覺察，但是如果以每秒26萬公裏的速度運動時，一米的尺子就（jiù）會縮成（chéng）半米，地上過了一小時，運（yùn）動中的時（shí）鍾卻才走了半小時（shí）。一個人要是坐上光子（zǐ）火箭到宇宙裏去旅行，當他歸來時會奇怪地發現（xiàn），兒子已白發蒼蒼，而自己卻還那樣年輕。這樣的實驗我們當然還沒有條件做（zuò），但是同樣道（dào）理的實驗卻完全可以證明，運動中的“鍾”確實會變慢。比如（rú）以原子的放（fàng）射性作為（wéi）衡量時間的尺度，因此我（wǒ）們（men）可以把它看成是一個（gè）“鍾”。根據相對論，運動粒子比靜（jìng）止粒子的（de）衰變期應該長一些，實驗結（jié）果證明，從粒子加速器裏出來的以接近光速運動的粒（lì）子比（bǐ）其他（tā）靜止（zhǐ）的粒子（zǐ）確是衰變得慢。 　　第二個結（jié）論（lùn）是關於質量和能量的關係，這就是那（nà）個極其著名的愛因斯坦方（fāng）程：E＝mc2 　　有了這個公式，經典物理學中不能稱重（chóng）的，也變成可以稱一稱（chēng）了。可以算出一個（gè）10瓦的燈泡每（měi）分鍾發射的（de）光輕於7×10-12克。每（měi）天太陽放出輻射能，其損失的質量達4×1011噸。電磁場也可以稱量，一個1米直徑的（de）銅球充電（diàn）到（dào）1000伏（fú）的電勢時，它周圍的場重（chóng）2×10-22克，一個普通實驗室裏的磁（cí）場重10-15克。熱（rè）能也可以稱量（liàng），一公升水在100℃時比同（tóng）樣數（shù）量的冷水重10-20克，一個兩萬噸級的原子彈所釋放的總能量約重1克。這（zhè）個公式在核子裂（liè）變中（zhōng）最（zuì）能體現，將質量（liàng）很（hěn）小的一塊鈾的原子結構破壞掉，將產生原子彈的威力。 　　相對論的另一個結論是（shì）揭（jiē）示（shì）了質（zhì）量和速度的關係（xì），運動中的物體比靜止時質量（liàng）加重。　　鏈接（jiē） 　　扭曲時空才有引力 　　1916年愛（ài）因斯坦又提出：星球（qiú）的質量使周圍的時空彎曲，星球上的“引力”實際上是一個（gè）時空被彎曲的現象，好像一個鉛球墜在一張床單上，所（suǒ）有掉下去的物質都會按照床單的形狀滑（huá）落，光線（xiàn）也不例外。黑洞就是受到“鉛球（qiú）”的影響產生的。作為（wéi）廣義相對論的一（yī）部分，1911年愛因斯坦在一篇（piān）論文中（zhōng）提出恒星發（fā）出的光由於受（shòu）太（tài）陽的（de）影響會發生彎（wān）曲，所以我們看到的恒星位置與實際位置會有一點（diǎn）誤差（chà）。雖然數學公式能夠證實這個理論的正確，但是為了在實踐中證實這個理論，1919年5月29日，英國劍橋大學天文台台長埃丁頓率領（lǐng）一支觀測隊攜帶了大批（pī）器材趕到西非幾內亞普林西（xī）比島，在日食這個最好的時機（jī）拍攝了一批照片。將其中的16張送到英國皇家學會，結果證明愛因斯坦的理論沒有錯。　　不存在精確時空 　　愛因斯坦認為，任何實驗也測不出絕對運動和絕對時間。在兩個做（zuò）勻速直線運動的參照係中，一切自然時間、距離（lí）都是相對的。在這個（gè）參照係裏觀察是靜止的，在（zài）那個參照係觀察就（jiù）可能是運動的，不單力學實（shí）驗，連光學（xué）實驗，都是這樣。我們平時總覺得同時，但事實上（shàng），光把發生（shēng）的一切傳到我們（men）眼裏就已經（jīng）有誤差了，隻不過因為光速太快、距離（lí）太短，誤差根本覺不出來。