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爱因斯坦的宇宙
爱因斯坦(Albert Einstein,1879-1955),举世闻名的德裔美国科学家,现代物理学的开创者和奠基人。
爱因斯坦1900年毕业于苏黎士工业大学,1909年开始在大学任教,1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。后被迫移居美国,1940年入美国籍。
十九世纪末期是物理学的变革时期,爱因斯坦从实验事实出发,从新考查了物理学的基本概念,在理论上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推动了天文学的发展。他的量子理论对天体物理学、特别是理论天体物理学都有很大的影响。理论天体物理学的第一个成熟的方面--恒星大气理论,就是在量子理论和辐射理论的基础上建立起来的。爱因斯坦的狭义相对论成功地揭示了能量与质量之间的关系,解决了长期存在的恒星能源来源的难题。近年来发现越来越多的高能物理现象,狭义相对论已成为解释这种现象的一种最基本的理论工具。其广义相对论也解决了一个天文学上多年的不解之谜,并推断出后来被验证了的光线弯曲现象,还成为后来许多天文概念的理论基础。
爱因斯坦对天文学最大的贡献莫过于他的宇宙学理论。他创立了相对论宇宙学,建立了静态有限无边的自洽的动力学宇宙模型,并引进了宇宙学原理、弯曲空间等新概念,大大推动了现代天文学的发展。  
随着19世纪渐渐远去,科学家们可以满意地回想,他们已经解开物理学的大部分谜团。
我们略举数例:电学、磁学、气体学、光学、声学、动力学及统计力学,都已经在他们的面前俯首称臣。他们已经发现了X射线、阴极射线、电子和放射现象,发明了计量单位欧姆、瓦特、开尔文、焦耳、安培和小小的尔格。
凡是能被振荡的,能被加速的,能被干扰的,能被蒸馏的,能被化合的,能被称质量的,或能被变成气体的,他们都做到了;在此过程中,他们提出了一大堆普遍定律。这些定律非常重要,非常神气,直到今天我们还往往以大写来书写:"光的电磁场理论"、"里氏互比定律"、"查理气体定律"、"体积结合定律"、"第零定律"、"原子价概念"、"质量作用定律"等等,多得数也数不清。整个世界丁丁当当、喀嚓喀嚓地回响着他们发明创造出来的机器和仪器的声音。许多聪明人认为,科学家们已经没有多少事可干了。
1875年,德国基尔有一位名叫马克斯·普朗克的年轻人犹豫不决,不知道这辈子究竟是该从事数学还是该从事物理学。人们由衷地劝他不要选择物理学,因为物理学的重大问题都已得到解决。他们斩钉截铁地告诉他,下个世纪将是个巩固和提高的世纪,不是个革命的世纪。普朗克不听,他钻研理论物理学,潜心投入了热力学的核心问题--熵的研究工作。
在一个雄心勃勃的年轻人看来,研究这个问题似乎很有前途。1891年,他做出了成果,却吃惊地发现,关于熵的这项重要工作实际上已经有人做过。他是耶鲁大学一位离群索居的学者,·吉布斯。
吉布斯是个很杰出的人物,但大多数人也许没有听说过。他行为检束,很少抛头露面。
除了去欧洲搞了三年研究以外,他的一辈子差不多都是在一个三个街区的范围之内度过的:一边是他的家,一边是耶鲁大学在康涅狄格州纽黑文的校园。在耶鲁大学的最初十年里,他连工资都懒得去领。(他有另外的收入。)从1871年起,他成为该大学的一名教授,直到1903年去世。在此期间,每学期选他的课的学生平均只有一名。他写的东西晦涩难懂,经常使用自己发明的符号,许多人觉得简直是天书。但是,在那些神秘的公式深处,隐藏着最英明、最深刻的见解。
1875-1878年期间,吉布斯写出了一系列论文,编成了《论多相物质的平衡》的集子。
该书出色地阐述了近乎一切热力学原理--用威廉·,包括"气体、混合物、平面、固体、相移......化学反应、电化电池、沉淀以及渗透"。归根结底,吉布斯想要表明,热力学不仅适用于蒸汽机这样的庞大而又嘈杂的范围里的热量和能量,而且在化学反应的原子层面上也同样存在,而且影响很大。吉布斯的《平衡》一直被称为"热力学原理",但出于无法猜测的原因,吉布斯情愿将这些具有划时代意义的见解发表在《康涅狄格州艺术与科学院学报》上,那是一份即使在康涅狄格州也毫无名气的杂志。这就是为什么普朗克直到很晚的时候才听说他的名字的原因。
普朗克没有泄气--哎呀,也许稍稍有点胆怯,开始把注意力转向别的问题。1这方面的事,我们等一会儿再说,先稍稍地(而又恰当地)换个方向,前往俄亥俄州的克利夫兰,去一家当时被称为凯斯实用科学学校的机构。19世纪80年代,那里有一位刚到中年的物理学家,名叫阿尔伯特·迈克尔逊。他在他的朋友化学家爱德华·莫雷的协助之下,进行了一系列试验。那些试验得出了很有意思而又令人吃惊的结果,将对以后的许多事情产生重大的影响。
迈克尔逊和莫雷所做的--实际上是在无意之中所做的--破坏了长期以来人们对一种所谓光以太的东西