1915年

1915年

当欧洲饱受战争蹂躏之时,爱因斯坦正集中精力为推广他关于相对论的工作奋斗,而这已是在他发表第一篇关于相对论的论文十年之后了。该年末,他的工作有了突破,提出了广义的引力理论。他对普鲁士科学院作了四次讲演,总结他的研究成果。他的工作和他与埃尔莎的恋情现在使他忘了做父亲的责任,而他的儿子,特别是汉斯·阿尔伯特开始怨恨他,并对他时常向他们提出不合理的要求而不满。夏天他要到苏黎世去看他们,但是他们不在,所以他和埃尔莎及其女儿到波罗的海度假去了。可是,他保持和他的儿子及米列娃通信。9月,他去看了儿子,并带汉斯·阿尔伯特作徒步旅行。

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美国公民自由联盟创始人弗林(Elizabeth Gurley Flynn)[4]因煽动罢工者采取暴力而受审

在(下面的)论文54中,爱因斯坦公开表达了他对战争的态度。他为德国人在与俄国作战取得了几次胜利之后表现出来的贪婪和自大感到惊愕,担心崇尚武力和征战会导致更大的伤害。据9月在瑞士见到了爱因斯坦的和平主义者罗曼·罗兰(Romain Rolland)回忆,爱因斯坦倾向于把德国分成两部分——北面的普鲁士和南面的南德及奥地利。

爱因斯坦广泛地作有关相对论的讲演并出版有关著作。他1915年的理论取代了开普勒—牛顿的行星运动理论,他们的理论是奠基在绝对空间的假定之上的。新理论可以说明行星的椭圆轨道的缓慢旋转。利用黎曼的非欧几何和高次非线性方程,爱因斯坦能够预言全新的现象——太阳周围光线的弯曲和水星近日点的进动。

当爱因斯坦提出他的广义相对论时,因为战争席卷了整个欧洲,世界成为恐怖地狱。爱因斯坦的朋友化学家哈伯负责德国的化学武器工业并着手研制毒气。爱因斯坦的另一个同事能斯脱是威廉皇帝研究所理事会的理事和评议员,他也成为德国化学武器工业的领导人;能斯脱的两个儿子都在战争中丧生。随后,诺贝尔化学奖在1918年授予哈伯,在1920年授予能斯脱。

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奥斯曼帝国种族清洗时被赶出家园的家庭。约有150万亚美尼亚人被杀死或被流放到荒漠。

德国哥廷根大学数学家诺特尔(Emmy Noether)证明的两个数学定理,成为广义相对论和基本粒子物理学的基础。其中一个定理称为诺特尔定理,证明了物理学中的对称性和守恒原理的关系。尽管她具有卓越的能力和成就,但作为希尔伯特的助手却没有薪金,因为妇女不准到大学工作。爱因斯坦替她说情,称赞她是杰出的数学家。1919年她被允许到系里工作——但仍无薪金;她最终在1922年获得薪金。诺特尔逝世后,爱因斯坦赞扬她是“自妇女受高等教育以来最重要的、最有创造力的数学天才”。

贝尔(Alexander Graham Bell)打通了第一个横跨大陆的、从纽约到旧金山的电话,在美国和日本之间建立了无线电服务。

英国W·H·布拉格爵士和W·L·布拉格爵士父子获得诺贝尔物理学奖,奖励他们用X射线分析晶体结构。化学奖授予德国的维尔斯泰特(Richard Willstätter),奖励他对植物色素(特别是叶绿素)的研究。

52.“安培分子电流的实验证明”(Experimenteller Nachweis der Ampereschen Molekularströme)(with Wander J.de Haas),Deutsche Physikalische GesellschaftVerhandlungen 17(1915):152~170。

考虑到安培的假说,即认为磁是由电荷的微小圆周运动所产生,两位作者提出一个设计来检验洛伦兹的理论,该理论认为旋转的粒子就是电子。实验的目的是测量一个铁圆柱体的磁化的反转所产生的转矩。

53.“安培分子电流存在的实验证明”(Experimental Proof of the Existence of Ampère's Molecular Currents”(with Wander J.de Haas)(in English),Koninklijke Akademie van Wetenschappen te AmsterdamProceedings 18(1915~1916)。

爱因斯坦同德哈斯合写了三篇关于他们合作的有关安培分子电流的实验工作的论文,该实验被称为爱因斯坦—德哈斯效应(Einstein-De Haas effect)。当荷兰物理学家洛伦兹指出了(前面)论文52中的一个错误时,爱因斯坦立即写了一个更正。除了前面两篇论文外,爱因斯坦和德哈斯在该年末还为同一期刊合写了一篇关于论文53的“评论”。这个课题同爱因斯坦对物理学的兴趣只有间接的关系,但是,正如他写给他的朋友贝索的信中所说:“在我年老时,我对实验产生了一种感情。”

54.“我对战争的意见”(Meine Meinung über den Krieg),写于1915年10~11月,但当时没有发表,直到第二年才发表在Das Land Goethes 19141916。Stuttgart and Berlin:Deutsche Verlags-Anstalt,1916年发表。

这一声明是为柏林歌德协会的“爱国主义纪念卷”所写。作者在该书中号召德国人在战争中保卫德国文化。爱因斯坦宣称,战争植根于“生物学上决定的男性的侵略性倾向”。他坚持和平主义并拒绝任何条件下的战争。

55.“论广义相对论”(Zur allgemeinen Relativitätstheorie),Königlih Preussische Akademie der Wissenschaften(Berlin),Sitzungsberichte(1915):778~786。一篇补遗在一周后登在同一刊物上。

这篇论广义相对论的重要论文从重述爱因斯坦三年来对正确的引力场方程的探索开始。他作出结论:“这一理论的奇妙之处是,把它施加在任何真正理解它的人的身上都不会失效;它代表了高斯(Gauss)、黎曼、克利斯托弗(Christoffel)、里奇(Ricci)和列维-齐维塔(Levi-Civita)的绝对微分学方法的真正胜利。”

56.“广义相对论对水星近日点运动的说明”(Erklärung der Perihelbewegung des Merkur aus der allgemeinen Relativitätstheorie),Königlich Preussische Akademie der Wissenschaften(Berlin),Sitzungsberichte(1915):831~839。

爱因斯坦利用水星近日点进动作为例子给出广义相对论在天文学方面的一个确认。

57.“引力场方程”(Die Feldgleichungen der Gravitation),Königlich Preussische Akademie der Wissenschaften(Berlin),Sitzungsberichte(1915):844~847。

舍弃前面的限制,爱因斯坦重写了他对引力场方程的推导。

前面三篇论文(55~57)全都发表于1915年11月,在论文中爱因斯坦说明了他的新引力理论和相对论的数学推广。他作出结论说,虽然狭义相对论中的时空(spacetime)在几何学上是平直的,但在广义相对论中却是弯曲的,并包含由它决定的引力。尽管这篇独创性论文直到1916年才发表(下面的论文60)。然而,论文56却解决了天文学中长期存在的问题,这是广义相对论的重大胜利。

58.“理论原子论”(Theoretische Atomistic),In Kultur der Gegenwart,Paul Hinneberg编,vol.1,Physik,part 3,sec.3,Leipzig:B.G.Teubner,1915。亦见Collected Papers of Albert Einstein,vol.4,521~533。写于1913年,出版于1915年,1925年出第二版。

爱因斯坦写道,理论简单性和广泛性(comprehensiveness)的增加可能是由于基本概念数目的减少,或者是由于概念间的独立关系的数目减少。他根据气体的动理学理论讨论了黏性系数、热传导系数和扩散系数间的定量关系。