上月14日是爱因斯坦诞生140周年。140年前的今天，20世纪最伟大的科学家在德国乌尔姆出生。他已经“相对”离开我们60多年了。他之所以说“相对”是因为他的“物质”身体已经死去，但他留下了科学和文化的“精神”财富，但他却无休止地保持“活着”。他的“相对论”和光量子的概念闪耀着不朽的光辉。
当地时间3月6日，为庆祝爱因斯坦140岁生日，以色列希伯来大学公开展示了爱因斯坦的110份手稿，其中大部分是首次展出。
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展出的手稿包括爱因斯坦的私人信件、论文和未发表的科学文章。这些手稿现在已经成为希伯来大学Givat Ram校区爱因斯坦档案馆的收藏。档案馆还收藏了大约80，000件公共收藏品，包括奖牌、证书和照片。
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所以今天，让我们走进20世纪世界上最伟大的科学家的生活。
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1905年的奇迹
从1900年到1904年，爱因斯坦每年都写一篇论文，并发表在《德国物理杂志》上。前两篇文章是关于液体表面和电解的热力学，试图给化学一个力学基础。后来，人们发现道路被堵塞了，于是转而研究热力学基础。统计力学的一些基本理论是在1901年提出的，从1902年到1904年的三篇论文都属于这一领域。1904年的论文认真讨论了统计力学预言的涨落现象，发现能量涨落依赖于玻尔兹曼常数。它不仅把这一结果应用于机械系统和热现象，而且大胆地把它应用于辐射现象，得到辐射能的涨落公式，从而导出韦恩位移定律。波动现象的研究使他在1905年在辐射理论和分子运动理论上都取得了重大突破。
1905年，爱因斯坦创造了科学史上前所未有的奇迹。今年，他写了六篇论文。从3月到9月的半年时间里，他在专利局利用每天八小时之外的业余时间，在三个领域做出了四项划时代的贡献。他发表了四篇关于光量子理论、分子大小测定、布朗运动理论和狭义相对论的重要论文。特别是狭义相对论的建立和光量子理论的提出，推动了物理学理论的革命。
1905年3月，爱因斯坦把他认为正确的论文交给了德国年度物理报告编辑部。这篇论文被称为“关于光的产生和转变的思辨观点”。本文将普朗克1900年提出的量子概念扩展到光在空间的传播，并提出光量子假说。据信，就时间平均值而言，光线会出现波动。对于瞬时值，光是粒子。这是历史上第一次揭示微观物体的波和粒子性质的统一，即波-粒子二象性。1921年，爱因斯坦因“光电效应定律的发现”而获得诺贝尔物理学奖。
这只是开始。爱因斯坦在光、热和电物理学三个领域携手并进，形势失去了控制。1905年4月，爱因斯坦完成了“确定分子大小的新方法”，并以此论文获得了苏黎世大学的博士学位。5月，他完成了“热分子运动理论要求的静态液体中悬浮粒子的运动”。1905年6月，爱因斯坦完成了他的长篇论文《论运输体的电动力学》，开创了物理学的新时代，并完整地提出了他的狭义相对论。这是爱因斯坦10年深思熟虑和探索的结果。它在很大程度上解决了19世纪末的经典物理学危机，改变了牛顿的时空概念，揭示了物质和能量的等价性，创造了一个全新的物理学世界，是现代物理学的最大革命。狭义相对论不仅能解释所有经典物理学能解释的现象，还能解释一些经典物理学不能解释的物理现象，并预测许多新的效应。狭义相对论最重要的结论是质量守恒原理已经失去了独立性。它与能量守恒定律相结合，质量和能量可以相互转化。还有其他更常提到的时钟慢标度，光速不变，光子的静态质量为零等等。然而，经典力学已经成为低速相对论力学的极限。这样，力学和电磁学就在运动学的基础上统一了。1905年9月，爱因斯坦写了一篇短文，“物体的惯性与它所包含的能量有关吗？”作为相对论的推论。质能等效是核物理和粒子物理的理论基础，也为20世纪40年代核能的释放和利用开辟了道路。
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在这短短的六个月时间里，爱因斯坦在科学上的突破可以说是“开创性的，前所未有的”。即使他放弃了对物理学的研究，即使他只完成了上述三项成就中的任何一项，爱因斯坦也会在物理学史上留下极其重要的印记。爱因斯坦驱散了“物理学晴空上的乌云”，开创了一个更加辉煌的物理学新时代。
支持“广义相对论”背后的数学工具
狭义相对论建立后，爱因斯坦并不满足。他试图把相对论的应用范围扩大到非惯性系统。等效原理的发现是爱因斯坦一生中最愉快的想法，但他后来的工作非常辛苦，所以他绕道而行。1911年，他分析了一个刚性旋转圆盘，发现引力场中的欧几里德几何并不严格有效。同时，还发现洛伦兹变化不是普遍的，等价原理只对无穷小区域有效...爱因斯坦当时有广义相对论的想法，但他仍然缺乏必要的数学基础来建立它。1912年，爱因斯坦回到他在苏黎世的母校工作。在他的同班同学格罗斯曼(他母校的数学教授)的帮助下，他找到了在黎曼几何和张量分析中建立广义相对论的数学工具。经过一年的努力和合作，他们于1913年发表了一篇重要论文《广义相对论和引力理论概述》，提出了引力规范场理论。这是重力和度量第一次结合起来，赋予黎曼几何真正的物理意义。
科研创新的第二个高峰
从1915年到1917年，爱因斯坦进入了他科学研究和创新的第二个高峰。就像1905年一样，他也在三个不同的领域取得了历史性的成就。除了最终于1915年建立并被公认为人类思想史上最伟大的成就之一的广义相对论之外，引力波理论于1916年在辐射量子中提出，现代宇宙学于1917年创立。
1915年7月以后，经过两年多的弯路，爱因斯坦回到了宇宙共变的要求。从1915年10月到11月，他集中精力探索新的引力场方程，并于11月4日、11日、18日和25日向普鲁士科学院提交了四篇论文。在第一篇论文中，他得到了满足守恒定律的万有协变引力场方程，但增加了不必要的限制。在第三篇论文中，根据新的引力场方程，估计穿过太阳表面的光的偏转是1.7弧秒。同时，据估计水星近日点每100年的进动为43秒，这成功地解决了天文学60多年来的一个重大问题。
在他1915年11月25日的论文《引力场方程》中，他放弃了对变换群不必要的限制，建立了一个真正普遍的协变引力场方程，并宣称广义相对论作为一种逻辑结构终于完成了。1916年春天，爱因斯坦写了一篇总结论文《广义相对论的基础》。同年年底，他还写了一本流行的小册子《狭义相对论和广义相对论简介》。
1916年6月，当爱因斯坦研究引力场方程的近似积分时，他发现当一个机械系统发生变化时，它必须发出以光速传播的引力波，从而提出了引力波理论。1979年，爱因斯坦去世24年后，引力波被间接证明存在。
1917年，爱因斯坦利用广义相对论的结果来研究宇宙的时空结构，并发表了他的开创性论文《根据广义相对论研究宇宙》。本文分析了“宇宙在空间中是无限的”这一传统概念，指出它与牛顿的引力理论和广义相对论不相容。他认为，可能的出路是把宇宙看作一个封闭连续的区域，空间体积有限，并通过科学论证推断宇宙在空间上是有限和无限的。这是人类历史上一项大胆的开创性工作，使宇宙学摆脱了纯粹的猜测，进入了现代科学领域。
统一场论的漫长而艰难的探索
广义相对论完成后，爱因斯坦仍然不满意。他想把广义相对论扩展到不仅包括重力场，还包括电磁场。他认为这是相对论发展的第三阶段，即统一场论。
1925年后，爱因斯坦全力以赴探索统一场论。在最初的几年里，他对胜利在望非常乐观。后来，人们发现有许多困难。他认为现有的数学工具是不够的。1928年后，他转向纯数学。他尝试了各种方法，但没有得到任何有实际物理意义的结果。从1925年到1955年的30年间，除了量子力学的完备性、引力波和广义相对论的运动之外，爱因斯坦几乎把他所有的科学创造力都投入到统一场论的探索中。
1937年，在两位助手的合作下，爱因斯坦从广义相对论的引力场方程推导出运动方程，进一步揭示了时空、物质和运动的统一。这是广义相对论的重大发展，也是爱因斯坦在科学创造上的最后一项重大成就。就统一场论而言，他从未成功过。他从未气馁，总是充满信心地从头开始。由于他当时远离物理学研究的主流，攻击当时没有解决的问题，他晚年在物理学方面非常孤立，这与20世纪20年代的情况相反。然而，他仍然无所畏惧，坚定不移地沿着他所决定的道路走下去，直到他去世的前一天，那时他还躺在床上，准备继续统一场论的数学计算。
最伟大的科学家和小提琴
爱因斯坦热爱音乐。面对许多音乐大师，他只喜欢莫扎特。对于音乐，爱因斯坦可以说是一架竖琴。这把小提琴是小提琴。他留下了许多照片，包括一张来自张亮的。这个“目标”是人们看到大科学家拉小提琴。“耳朵”是观看场景时，音乐涌入耳朵的声音。
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爱因斯坦和小提琴感情深厚。在他流浪的生活中，他总是伴随着小提琴。无论在哪里，无论在什么场合，这架钢琴都在附近。即使在严肃的学术会议上，钢琴盒也离椅子很近。他每天都弹钢琴，并在柏林、德国和美国为慈善机构表演。他甚至认为他的演奏天赋可以与科学成就相媲美。当演奏音乐时，爱因斯坦经常思考未知领域的科学问题。她的妹妹玛雅回忆道:“有时他在表演中突然停下来，兴奋地宣布我找到了！”这个“它”不是莫扎特琴弦上的音符，而是物理学的发现。可以想象，在悠扬的音乐中，这位伟大的科学家仍然有着神圣的灵感和灵感。看似无聊的公式数字和天书般的解释，在汹涌澎湃的完全走调的音符中展示了这个世界。或许，他心胸宽广的“相对论”并非没有声音。
作为物理学革命中伟大的科学巨人，爱因斯坦从来不认为自己是超人。他意识到他所走的道路是他的前辈所走道路的延伸，新的科学时代是在他们前辈的工作基础上的合理发展。因此，他总是感激和钦佩他们的贡献。今天，怀着同样的感激和钦佩之情，让我们祝愿20世纪最伟大的科学家生日快乐！