爱因斯坦的贡献

爱因斯坦的贡献

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及的定律,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。

然而,在1905年,一位年仅26岁的瑞士籍物理学家接连在德国《物理学》杂志上发表了五篇论文,从一个崭新的高度,揭示了物质不灭定律和能量守恒定律的本质及其相互关系。

这位年轻的科学家,就是阿尔伯特·爱因斯坦。

爱因斯坦是犹太人。他小时候,并没有显露什么天才的特征,他甚至到3岁才开始学说话。

刚上学的时候,爱因斯坦很喜欢读《圣经》,真心诚意地相信《圣经》上所讲述的故事都是真实的。然而,他后来读了许多科学著作,就转为相信科学,认为《圣经》上所讲的故事是荒诞的。在大学里,爱因斯坦深深地爱上了物理学。他非常勤奋,常常沉醉于物理实验而忘了吃饭。爱因斯坦的数学造诣也很深,他认为现代物理学不用数学武装自己的头脑,是无法攻克物理学上的难题的。

爱因斯坦喜欢独立思考。对于任何一种理论,他总是经过一番思索,觉得它确有道理之后,这才接受下来。

爱因斯坦大学毕业后,很想在大学里担任教师,从事科学研究工作,可是由于他是犹太人,在当时受到歧视,不能留校工作。他经过别人介绍,才好不容易在一个专利局找到工作,当了个职员。在那里,既没有图书馆,也没有实验室,然而,艰苦的环境更能磨炼一个人的意志。就在那间小小的专利局宿舍里,爱因斯坦经常工作到深夜。

在1905年,爱因斯坦创立了著名的“狭义相对论”[9]。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、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关系公式:

E=mc2

这里的E代表物体的能量,m代表物体的质量,c代表光速,即每秒30万千米。

按照爱因斯坦的理论,把1克温度为0℃的水,加热到100℃,水吸收了100卡的热量,这时水的质量也相应增加了。按照质能关系公式计算,1克水的质量增加了4.656×10-12克。

爱因斯坦的理论,最初受到许多人的反对,就连当时一些著名物理学家也对这位年轻人的论文表示怀疑。然而,随着科学的发展,大量的科学实验证明爱因斯坦的理论是正确的,爱因斯坦才一跃成为世界著名的科学家,成为20世纪世界最伟大的科学家之一。

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来说,它的原子是由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0.0302原子质量单位[10]!这是为什么呢?因为当2个氘核(每个氘核都有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2.7万亿焦耳的原子能。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。

这样一来,爱因斯坦就从更新的高度,阐明了物质不灭定律和能量守恒定律的实质,指出了这两条规律之间的密切关系,使人类对大自然的认识又深化了一步。

没有什么大自然的奥秘,是人类所不能认识的。但是,大自然的奥秘又是无穷无尽的。人类永远没有一天能完全认识大自然,没有一天可以完全破解它的奥秘。只有永不知足,才能不断前进。

物质不灭定律和能量守恒定律,是自然界的伟大定律。它来自客观实际,又在客观实际中久经考验。多少年来,这两条定律经受了千万次考验,像经得起风吹雨打的宝石一样,闪耀着夺目的光芒。

物质不灭定律和能量守恒定律,已经成为现代自然科学的基石,同样,它也从根本上给宗教的唯心主义观点以致命的打击,因为物质是不能凭空创造的,也不会凭空消灭,所以谁也不再相信什么上帝创造万物、上帝创造世界的反科学谬论了。另外,它还雄辩地说明,世界上永远不会有“永动机”。想不花费劳动就从大自然中获取能源,是不可能的。

定律是客观存在着的。人虽然不能去“创造”定律、“改造”定律,但是,人可以去发现定律、掌握定律、利用定律。现在,物质不灭定律和能量守恒定律已经被千百万人所掌握。

人们正在利用物质不灭定律和能量守恒定律,去征服自然,改造自然,揭开大自然的秘密!


【注释】

[1] 现在发现的化学元素共有118种,而天然存在的只有9 4种。

[2] 为了简单起见,这里不包括同位素。

[3] 伽利略并不是这一实验的首创者。

[4] 引自《自然辩证法》,人民出版社1971年版,第207页。

[5] 引自《自然辩证法》,人民出版社1971年版,第9 3页。

[6] 现在精确的测量结果为778磅。1°F=9 /5℃+3 2。

[7] 引自《自然辩证法》,人民出版社1971年版,第175—176页。

[8] 引自《列宁选集》第二卷,人民出版社1972年版,第442页。

[9] 狭义相对论是现代物理学中的重要理论,是研究物质与运动、空间与时间、绝对与相对、属性与关系等范畴的理论。1916年,爱因斯坦又进一步创立了“广义相对论”。

[10] 原子质量单位是衡量原子质量的一种单位,以碳原子(即1 2C)质量的十二分之一为一个单位。1个原子质量单位为1 .6 6×1 0-2 4克。