正文 第48章 傑出的專利員(1 / 1)

對於放射性物質釋放的能量,人們會提出許多問題,它究竟是從何而來的呢?這可不能簡單地說來自於原子內部就可以了。

20世紀初,在居裏夫婦和盧瑟福之後,正在升起一顆科學新星,盡管他還沒有處在光芒四射的狀態。這就是瑞士籍的德國物理學家愛因斯坦。

在20世紀來臨之際,愛因斯坦剛剛大學畢業。遺憾的是,一畢業他就失業了。但是,愛因斯坦並不灰心,他一麵做家庭教師,一麵獨自地研究一些深奧的物理學問題。2年後,他應聘到瑞士伯爾尼專利局做技術員。他在那兒一幹就是7年,他的收入並不高,業餘時間大都用於與朋友們一起討論科學和哲學問題,雖不能到大學或研究機構中從事物理科學的研究,但這種單槍匹馬的研究也是卓有成效的。並且“突然”

在1905年迸發出幾道強烈的“閃電”。在這一年中,愛因斯坦在3個方向上發表了幾篇論文。

首先是關於光電效應的。雖然在此之前人們就已觀察到了這種現象,但卻無法解釋。隻有愛因斯坦獨辟蹊徑,利用幾年前剛剛提出的量子觀點圓滿解釋了光電效應。愛因斯坦的研究在量子理論的發展中無疑是前進了一大步,他也因此獲得了1921年度的諾貝爾物理學獎。

當然,光電效應還不是這一年最重要的成就。兩個月後,愛因斯坦又相繼發表了兩篇文章,這是關於布朗運動的研究成果。布朗運動是英國科學家布朗於1827年發現的,它是物質粒子所做的一種無規則運動,在布朗去世後才公諸於世。

45年後人們才提出解釋,盡管在此之前已有人利用分子運動論的觀點做出了解釋,但數學上的解釋是1905年由愛因斯坦給出的。不久之後,有人從實驗上證實了愛因斯坦的理論,並測出了分子的大小。從此之後,人們便接受了分子和原子的觀點。

還有兩篇文章,其所研究的內容不僅是1905年物理學研究的最重要的成就,而且在整個物理學發展史上也是不可多得的重要成果。當時有一些問題長期困擾著物理學家們,它是在19世紀80年代發生的。由於地球是運動的,光向不同方向發出時應產生一種“以太漂移”效應。可當真做這個實驗時卻未發現所謂的“以太漂移”現象。這使科學家們大為困惑。愛因斯坦經過艱苦的探索,在1905年發表了他的看法。

他大膽地提出了一個驚人的觀點,即不論光源是否運動,光在真空中的速度是不變的。此外,“以太”是根本就不存在的,絕對運動也不存在,所有運動都是相對某個參照係而言的。借助光速不變原理和運動相對性原理,愛因斯坦解釋了以太漂移現象,這就是所謂的狹義相對論。

狹義相對論還有一些奇妙的效應,如運動尺度縮短、運動時鍾變慢。這些效應都與我們日常所見到的事情很不同。原因是這種效應都存在於充滿高速運動物體的世界,而在我們生活的(低速的)世界是看不到那些現象的。

兩年後,愛因斯坦又發表了更加係統的相對論理論,並且解釋了鐳的衰變問題,他認為鐳在衰變過程中,是將部分物質轉變為能量釋放了出去。

這真是一個有趣的結論。在傳統的觀點中,法國化學家拉瓦錫建立了質量守恒定律,到19世紀中葉德國科學家亥姆霍茲和邁爾與英國科學家焦耳建立了能量守恒定律。在化學變化、熱運動、電磁場變化和機械運動中,這兩條定律都是彼此無關地、嚴格地成立的,從未發現這兩條定律之間有什麼聯係,但愛因斯坦的質量與能量關係式卻展示著二者之間的聯係。

這是真的嗎?這是真的。這種聯係很快就在各種核反應中得到證明。其實,盧瑟福測得的α粒子運動速度達20000千米/秒;而β粒子的運動速度更達100000千米/秒,相當於光速的1/3;γ射線的速度則已經接近光速了。

令愛因斯坦遺憾的是,在第二次世界大戰期間,也正是基於質量和能量的轉換關係,為了反對德國納粹的法西斯統治,美英研製成功了原子彈。當然,真正的遺憾還在於是愛因斯坦親手促成了這件事。不過,我們目前正在利用的核能技術也是基於質量與能量相互轉換的關係,而且它在微觀領域的研究中也發揮著重要作用。