愛因斯坦的物理如何改變了的世界

Photo of Einstein 愛因斯坦經常被認為是 20 世紀最有影響力的科學家之一。他的工作繼續幫助天文學家研究從重力波到水星軌道的一切可能的新發現。狹義相對論的方程式 \(E = mc^2\)，即使對於那些不了解其基礎物理原理的人來說也是著名的。愛因斯坦也因其廣義相對論（對引力的解釋）和光電效應的光子學說（解釋光在激發電子游離的過程中展現的粒子行為）而聞名。 光電效應的研究為他贏得了 1921 年諾貝爾物理學獎。愛因斯坦也試圖將宇宙的所有力量統一在一個單一的理論或萬有理論中，他在去世前仍在研究這個理論。
本課程將要介紹愛因斯坦在科學上的工作以及這些研究工作對20世紀科學發展的及對世界歷史的影響。因為是一門通識課程，所以我們不會有太多的基礎理論和數學運算，我們著重於坦愛因斯坦理論創建的歷史背景，愛因斯坦卓越創新的思維導致的革命性突破。首先讓我們先認識愛因斯坦成長的背景。

年輕的愛因斯坦：簡短的傳記

阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein) 於1879 年3 月14 日出生於德國烏爾姆(Ulm)，是非執業猶太人Hermann Einstein和Pauline Koch的兒子。他在慕尼黑長大，在那裡他先讀小學，然後讀高中，直到1894 年，為入學考試做準備。愛因斯坦既沒有大學入學文憑，也未年滿 18 歲，而這兩者都是瑞士聯邦理工學院錄取的下載規定所要求的。然而，理工學院院長Albin Herzog在愛因斯坦家族的朋友Gustav Maier的推薦下，給了這位天才學生來考試。 1895 年 10 月初，愛因斯坦參加了這個考試。他在數學和自然科學科目上取得了最好的成績，但在語言學和歷史科目上他的成績卻不盡如人意。他的整體成績被評為不合格。然而他進入Aargau的文法學校（Kantonsschule）補修其中學教育。儘管如此，理工學院的物理學教Weber還是邀請他參加他的講學。

出生家庭

Photo of Einstein 阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein) 是赫爾曼·愛因斯坦(Hermann Einstein) 和波琳·科赫(Pauline Koch) 的長子，他們於1876 年8 月8 日在德國西南部多瑙河畔的小城市烏爾姆結婚。波琳是一位多才多藝的音樂家，赫爾曼是一位商人——儘管他的大部分商業冒險都不成功。他們結婚時赫爾曼正在烏爾姆經營一家小型電機工程公司。 1879 年 3 月 14 日，阿爾伯特出生在烏爾姆的愛因斯坦家。嬰兒時期，他的頭部異常大且畸形，身體也很大。當他的祖母看到他時，她大喊“太胖了”，但醫生向赫爾曼和寶琳保證沒有什麼可擔心的。 阿爾伯特小時候說話很慢，儘管當他開始說話時，通常是相當複雜的短語。後來愛因斯坦回憶道：「當我兩歲到三歲的時候，我就立志要說完整的句子。我會輕聲地嘗試自己說出每句話。然後，當我覺得合適的時候，我就會大聲說出來。當他三歲時，他的妹妹瑪雅(Maja)出生了。 起初阿爾伯特似乎認為她是一個新玩具：當他第一次看到她時，他說“輪子在哪裡？” 這時愛因斯坦一家已經搬到慕尼黑了。赫爾曼在烏爾姆的生意做得不好，因此他們和他的兄弟雅各（工程師）一起希望在這座大城市取得更大的成功。他們向寶琳的家人借了錢，創辦了一家電力公司。該業務蓬勃發展並迅速擴展到生產發電機和照明設備。 1885 年，他們獲得了為慕尼黑啤酒節提供照明的合約！該公司僱用了 200 名員工，也向義大利供應發電站。全家搬到了慕尼黑郊區森德林的一棟房子，雅各和他的妻子搬到了隔壁。 除了他的妹妹瑪雅之外，阿爾伯特很少和其他孩子一起玩。他不喜歡粗暴的體力遊戲，也不喜歡像士兵一樣行軍。然而，他對機械玩具著迷，也喜歡用磚塊甚至卡片建造塔。

指南針的啟發

有一次，他用紙牌搭建了一座 14 層樓高的塔——這對一個小孩子來說，是一項非凡的耐心和專注的壯舉。 阿爾伯特六歲前一直在家接受輔導。有一次，當他五歲的時候，臥病在床，他的父親給他帶了一個指南針回家玩，以幫助他打發康復期間的時間。艾伯特覺得很有趣，後來回憶道：

"當我父親向我展示指南針時，我遇到了這樣的奇蹟。這根針的行為方式如此堅決，根本不符合事件的方式，而事件的方式可以在無意識的概念詞彙（與「觸摸」相關的動作）中找到一席之地。我仍然記得——或者我想我記得——這件事給我留下了深刻的印象。事情的背後肯定有一些隱藏得很深的東西。"

幼年的學校生活

當他開始上學的時候，他去了離他家最近的天主教學校。愛因斯坦一家都是猶太人，但並不是特別虔誠，所以阿爾伯特不認為自己是班上唯一的猶太孩子有什麼大不了的。但總的來說，他對德國的學校制度反應不佳，因為德國的學校制度強調嚴格的規則和記憶，沒有辯論的空間。他的老師們認為他注意力不集中，愛做白日夢，而他則認為他們就像軍隊中的士兵。儘管Albert在適應教育體系方面存在問題，但他在數學和拉丁語等，他感興趣的科目上表現出色。 1886 年，他的母親寫道：「Albert昨天拿到了成績；他再次成為班上的頂尖學生」。 10 歲時，阿爾伯特搬到了 Luitpold Gymnasium，這是一所擁有 1000 多名學生的大型學校。他在那裡也沒有交到很多朋友，而且仍然覺得就像他之前的小學校一樣氣氛太壓抑了。他學習了數學、科學、拉丁語、希臘語、德語和法語，但他覺得大多數老師並沒有激發學生獨立思考，所以他沒有發現學校培養了他對學習的熱愛。他後來說：「最糟糕的事情似乎是學校主要採用恐懼、武力和人為權威的方法。這種待遇破壞了學生的健康情感、正直和自信心。更簡潔的是，他後來也說（這既是他這時期的生活，也是他後來的研究的建議）：「唯一干擾我學習的是我的教育」。就老師們而言，他們也不太看重愛因斯坦：當赫爾曼問其中一位阿爾伯特應該從事什麼職業時，老師說這並不重要，因為Albert不太可能在任何事情上表現出色！

Photo of Einstein 幸運的是，有兩個人確實激勵了他學習：他的工程師叔叔雅各布和慕尼黑大學 21 歲的醫學院學生馬克斯·塔爾穆德。雅各讓阿爾伯特學習了數學和代數，讓解方程式看起來像一場遊戲。Maja(Albert's sister)說，阿爾伯特在解決雅各的謎題之前絕對不會放棄，然後他會高興得跳起來。馬克斯是愛因斯坦家的常客（定期邀請學生來拜訪是猶太人的傳統），他和阿爾伯特儘管年齡相差 10 歲，卻成為了好朋友。馬克斯會與阿爾伯特就許多話題進行長達數小時的交談，他也向阿爾伯特介紹了科普書籍。馬克斯後來寫道：“他表現出對物理學的特殊興趣，並樂於談論物理現象。”艾伯特 12 歲那年的夏天，他得到了一本幾何書，他的班級將在下個學年使用這本書。阿爾伯特很喜歡這本書，後來他稱之為「神聖的幾何書」。他在學年開始之前就完成了每項練習和證明。阿爾伯特開始從書本上自學更複雜的數學，很快，馬克斯·塔爾穆德對這門學科的掌握就遠遠落後了，儘管當馬克斯來訪時，他們繼續談論其他學科——包括哲學。 大約在這個時候，13 歲的阿爾伯特也開始對莫札特的音樂著迷。他對拉小提琴產生了濃厚的興趣（與他小時候對音樂課的不滿截然不同，但這種不滿會伴隨他一生）。他後來寫道：「總的來說，我相信愛是比責任感更好的老師」。 Albert 15歲時，他父親的生意再次陷入困境，最終倒閉。拯救來自義大利：赫爾曼的義大利商業夥伴加隆先生幫助他贏得了一份在米蘭安裝電力的合約。這讓赫爾曼擺脫了困境，並提供了一個新的開始，但全家不得不搬到義大利。然而，Albert決定留下來在慕尼黑完成學業，並在家人離開後搬進了寄宿處。起初，他表現得很勇敢，給了義大利的家人愉快的信，但現實卻遠沒有那麼樂觀。他的同學認為他是一個孤獨的人，他的老師認為他不合作，最糟糕的是：16 歲時必須參軍的威脅迫在眉睫。他一向厭惡戰爭和槍支，所以參軍是他最不願意的事。

前往義大利

Albert設計了一個大膽的逃跑計畫。他向他的醫生伯納德·塔爾穆德（馬克斯的兄弟）講述了他在學校遇到的麻煩，伯納德同意給他寫一張醫生的證明，表明他正處於精神崩潰的邊緣，需要完全休息。最後，他不需要醫生的證明：他的希臘語教授德根哈特先生介入，建議解決他的「態度問題」（正如我們現在所描述的那樣）的最佳解決方案是離開Luitpold Gymnasium。 阿爾伯特對此感到非常高興：1894 年 12 月 29 日，距離他 16 歲生日還有幾個月，他收拾好行李前往義大利。他到達那裡後立即感到比在德國上學時更自由、更快樂。他的家人接受了他想要離開慕尼黑的原因並支持他，儘管他們渴望他盡快恢復學業。同時，他一邊幫忙開展新業務，一邊抽空閱讀、寫論文和探索義大利鄉村。他喜歡在阿爾卑斯山徒步旅行並結識當地人：他說「義大利北部的人民是我見過的最文明的人」。 艾伯特決心不再返回德國繼續學業，因此決定申請蘇黎世瑞士聯邦理工學院。只要他通過了入學考試，他就會被那裡錄取。他比大多數申請者小兩歲（因為他過早離開了慕尼黑的中學），但他獲得了參加 1895 年 10 月考試的特殊許可，其中包括一篇科學論文和一篇普通論文。的數學部分未通過，但普通論文未通過，因此未被錄取，但主任阿爾賓·赫爾佐格（Albin Herzog）建議他入讀瑞士高中，並在第二年再次申請。阿爾伯特正是這樣做的，他就讀於瑞士小鎮阿勞的一所德語學校，並在學期期間他與溫特勒一家寄宿。他非常喜歡溫特勒夫婦：他們總是對不同的觀點保持寬容和敏感，喜歡與他們討論政治和歷史（喬斯特·溫特勒是學校的歷史老師），並和他們一起徒步穿越瑞士鄉村。他也和溫特勒家的一位女孩瑪麗亞一起度過了很多時間。她比阿爾伯特大兩歲，但他們有很多共同點，包括對音樂的熱愛。Albert也發現瑞士的教育制度比德國的教育制度寬鬆得多。多年後他說：「這所學校給我留下了不可磨滅的印象，因為它的自由精神和老師們不依賴外在權威的不做作的體貼」。除了法文之外，他所有科目的成績都很好，這一年他下定決心要成為科學老師。他認識到自己更喜歡研究抽象概念而不是實際主題。他也開始使用「思想實驗」--一種在腦海中想像物理問題以幫助理解它的方法。例如，他試圖想像沿著光束行進會是什麼樣子--這個想法將對他狹義相對論的闡述產生影響。

申請蘇黎世理工學院

愛因斯坦在Aarau獲得大學入學文憑後，加入了理工學院第六系，這是一所培養數學和科學領域學科教師的學校。他未來的妻子Mileva Maric是唯一註冊的女性。愛因斯坦對「理工學院」沒有討論各種較新的物理理論感到失望，例如Maxwell的電磁場理論。他只參加過幾次講座，更喜歡在家學習。他對Hertz(做實驗證實自然界存在電磁波)所寫的關於Maxwell理論的文章“Uber die Grundgleichungen der Elektrodynamik fur bewegte Korper(關於運動物體電動力學的基本方程)”特別著迷。在準備考試期間，他有時會參考同學的講義(愛因斯坦使用過的Grassman的筆記被保存下來。)。第三學年，愛因斯坦對Pernet的「初學者物理實踐課程」感到困難，不清楚是教授或實驗讓他不開心。他經常逃學，因此受到了管理層的譴責，並獲得了很低的分數。1900 年 7 月，他在理工學院完成了學業，並獲得了下載文憑（PDF，422 KB）。除他外，四位畢業生均獲得理工學院助理職位。愛因斯坦在 ETH 100 周年（1955 年）之際撰寫的"Erinnerungen(PDF)中描述了他在理工學院的學生時代。


Photo of Einstein 阿爾伯特在社交方面也變得更有自信。儘管他有時有諷刺的機智，但他也可以是友好和迷人的。他的一位同學漢斯·拜蘭德（Hans Byland）說，「不受傳統束縛，他對待世界的態度就像一位愛笑的哲學家」。 Albert在義大利和瑞士過得很開心，不僅不想返回德國，還正式決定放棄德國國籍。赫爾曼同意幫助他，1896 年 1 月，德國當局批准了他的請求：當時他還不是任何國家的公民，因為他還太年輕，無法申請瑞士公民身份。然而，這並沒有阻止他再次申請蘇黎世理工學院。 1896 年 9 月，阿爾伯特以全班最高的成績從阿勞高中畢業，這意味著只要他能支付學費，他就可以在理工學院就讀。在一位富有的阿姨（阿爾伯特一直認為她是一位自大而虛榮的阿姨）的幫助下，17 歲的阿爾伯特於 1896 年 10 月開始在理工學院學習數學和物理。其他四名學生，尤其是馬塞爾·格羅斯曼，他立即喜歡上了Albert，並認識到他的聰明才智和潛力。 “愛因斯坦有一天會成為一位偉人”，他告訴他的父親；事實上，格羅斯曼本人後來也成為了一位頂尖的數學家。Albert對音樂的熱愛使他結識了其他朋友，包括機械工程師米歇爾·貝索 (Michele Besso)，多年來他一直是Albert發展想法的「參謀」。Albert的學校生活很忙碌，儘管他逃了很多課自學。 （幸運的是，更認真的馬塞爾·格羅斯曼同意分享他的筆記）。

很快，他也花了很多時間與班上唯一的女學生米列娃·馬里奇（Mileva Maric）在一起，她是居住在匈牙利南部一個塞爾維亞家庭的女兒。米列娃出生時患有髖部畸形，這使她感到難為情和害羞，但Albert喜歡她，他們有許多共同的興趣。她幫助Albert變得更有條理，並提醒他忘記了的任務--這很常見，因為阿爾伯特心不在焉。他曾對朋友說：「小時候，我到朋友家過夜。早上我離開時忘記了我的手提箱。我的主人對我的父母說：「那個年輕人永遠不會有任何成就，因為他什麼都不記得了」。

在馬塞爾·格羅斯曼分享的筆記的幫助下，阿爾伯特努力學習第二年的考試，並以高分通過了考試。進入第三年，他仍然保持著同樣的學習方式：只參加他喜歡的課程，例如韋伯教授的物理實驗室，而跳過其他課程。他駁回了許多數學課程——包括著名教授赫爾曼·閔可夫斯基教授的課程——因為與他對物理學的理解無關。閔可夫斯基對愛因斯坦也沒有什麼印象，稱他為「懶狗」。 多年後，阿爾伯特認識到他沒有充分利用理工學院提供的數學課程，其中一些課程對於幫助制定他的理論很有用，特別是廣義相對論，即他的引力理論。教授普通物理課的佩內特教授也提出了嚴厲的批評，他說：「你對物理充滿熱情，但毫無希望。為了你自己的利益，你應該換做別的事情。佩內特給了阿爾伯特在理工學院期間唯一的不及格成績。即使是阿爾伯特最喜歡的人--比如韋伯教授--最終也失寵了。以韋伯為例，因為Albert覺得他沒有討論新理論，而是過於執著於舊思想。

Photo of Einstein Albert和米列娃在一起的時間越來越多，儘管他的母親不喜歡這個女孩，甚至告訴他米列娃會「毀掉Albert的生活和未來」。儘管他母親的反對，Albert和米列娃開始談論婚姻--這只會增加寶琳的不滿，因為他們都正要準備參加期末考。對Albert來說，這是個好消息：他通過了考試（儘管成績不如早年），並且可以開始考慮申請工作或研究職位，例如在蘇黎世大學攻讀博士學位。然而，對米列娃來說，情況就不同了：她考試不及格。不僅她未來的婆婆不喜歡她，而且她的科學事業可能還沒開始就結束了。Albert現在 21 歲，畢業於一所受人尊敬的科學機構，但在找工作之前，他必須成為瑞士公民。這不是一個微不足道的步驟，因為他必須讓當局相信他會成為一個優秀、勤奮和值得尊敬的公民，他不會對瑞士構成威脅，也不是一個激進的思想家。 1900 年 12 月 14 日，他設法讓瑞士公民委員會相信這一點（甚至是最後一點）。下一個障礙是服兵役：瑞士每個年輕、健康的男人都必須服兵役。

找工作

對於阿爾伯特（他甚至不想加入瑞士軍隊）來說幸運的是，由於扁平足和腿部靜脈腫脹，他未能通過體檢，並且避免了軍隊的威脅。現在他可以認真找工作了。 他立即申請了理工學院的教職。他的大多數朋友都已經找到了教職，所以他希望自己也能這樣做。但他的每一份工作都被拒絕了；教授們似乎並沒有忘記他對學習以及攻讀學位期間對學習的態度。甚至韋伯教授似乎也對他感到非常憤怒，以至於寫了一篇負面的推薦信。他曾經對Albert說：「你是個聰明人，但你有一個缺點。你不會讓任何人告訴你任何事情」。正當他對找到工作感到絕望時，馬塞爾·格羅斯曼出手相救。馬塞爾說服他的父親將Albert推薦給Bern的瑞士專利局局長弗雷德里克·哈勒 (Frederic Haller)。在等待這份工作的消息時，Albert越來越堅定要盡快與米列娃結婚的決心--儘管家人反對。於是阿爾伯特和米列娃決定去科莫湖附近度假，但假期結束後米列娃發現自己懷孕了。愛因斯坦夫婦和她自己的家人都不會高興。更糟的是，米列娃得知她第二次未能通過理工學院考試。米列娃對自己的未來感到沮喪和擔憂，回到了匈牙利的家中，Albert和米列娃決定對愛因斯坦夫婦隻字不提孩子的事。同時，阿爾伯特留在瑞士，埋頭於科學工作。在等待專利局工作消息的同時，他擔任了一個臨時教師職位--為一所私立學校的英語學生準備高中畢業考試。雖然薪水不高，但阿爾伯特在學校得到了食宿，這也讓他有時間完成他的博士論文，他是在阿爾弗雷德·克萊納教授的指導下開始寫熱力學的——熱物理學。 1902年，米列娃生下了女兒莉塞爾。不久之後，Albert因與學校當局發生爭執而辭去了輔導工作。他是一位未婚的新父親，沒有工作或收入，他的博士論文已被拒絕（克萊納教授認為阿爾伯特對現有理論的批評過於激進）。Albert被壓垮了；似乎一切又出了問題。莉塞爾的遭遇尚不完全清楚：米列娃寫信給Albert告知了她出生的消息，Albert回信說他很高興他們有了一個女兒。 1903 年，米列娃再次寫信給阿爾伯特談論 Lieserl，但這是最後一次提及他們女兒的記錄。有些歷史學家認為她是被收養的，有些歷史學家則認為她可能已經死--可能死於猩紅熱。 無論如何，Albert似乎從未見過她，事實上，大多數人直到米列娃和阿爾伯特去世後才知道她的存在。之後Albert回到Bern，搬進了只有一間臥室的公寓，並在報紙上登了一則廣告，徵求擔任家教老師的服務--他需找到工作。他很快就有了兩名學生：莫里斯·索洛文和康拉德·哈比希特。Albert喜歡和他們在一起，他們很快就成為了堅定的朋友。

瑞士Bern專利局(專利局官員(1900-1909))

當同年級的其他畢業生在理工學院任職時，愛因斯坦嘗試在瑞士、德國、荷蘭和義大利的多所大學申請擔任助理講師，但沒有成功。儘管如此，他與以前的同學之間的友誼在學業之外仍然存在，這一點在他與埃拉特（或更確切地說是埃拉特的母親）的通信中可以得知。1901年夏季學期，愛因斯坦有機會在Winterthur技術學院教授兩個月的數學課程。然後，他繼續在Schaffhausen接受私人導師的職位。然而，他一直在等待Grossmann推薦他的Bern專利局招聘的職位。於 1902 年 6 月 19 日被任命為Bern專利局的三級技術專家。 1899年，愛因斯坦開始申請瑞士公民身分。 1901 年 2 月 21 日，愛因斯坦正式成為瑞士公民。 1905年對愛因斯坦來說是一個「奇蹟年」。他總共寫了五部重要著作，涉及三個應用領域，即1.原子的真實性和大小、2.光子和3.狹義相對論。他在給 Conrad Habicht 的信中提到了其中四件作品。 1905 年 5 月，愛因斯坦與Besso討論時想到了狹義相對論這個絕妙的概念，在接下來的六週內，他寫下了論文，三個月後發表在《物理學年鑑》上，標題為“Zur Elektrodynamik bewegter Korper”，這篇文章將徹底改變物理學以及關於空間和時間的既定觀念。 1907 年，愛因斯坦提出了關於廣義相對論的第一個重要想法。


Photo of Einstein 突然，阿爾伯特的運氣發生了變化。在兩個小時的面試中給弗雷德里克·哈勒留下了深刻的印象後，他獲得了Bern專利局“三級技術專家”的職位。終於，他找到了一份真正的工作，並於 1902 年 6 月 23 日開始在那裡工作。Albert看到了有關打字機、相機和各種電子設備的提案；哈勒主任向他展示如何分析一項發明，如何確定是否有其他類似的發明可用，以及如何確定該發明是否有用。Albert變得善於將發明者經常令人費解的解釋簡化為簡短、清晰的句子。在專利局的工作，教會了他如何清晰簡潔地表達自己的想法。阿爾伯特在工作上表現出色，但他也抽出時間來追求自己的科學理念。他說這份工作「給了我思考物理學的機會」。專利局距離他的公寓只有幾個街區，因此阿爾伯特步行上下班。他經常與朋友莫里斯·索洛文（Maurice Solovine）和康拉德·哈比希特（Conrad Habicht）交往，他們會花幾個小時談論科學和哲學。他們將小組會議稱為“奧林匹亞學院”，這些會議將為阿爾伯特的科學思維提供很大的刺激。他開始發表他的一些想法：1902 年9 月，受人尊敬的德國期刊《Annalen der Physik》發表了一篇他撰寫的論文，內容是關於將液體中的分子結合在一起的力量--這篇論文利用了他被拒絕的博士論文中的一些想法。然後，他很快就這個主題又寫了兩篇論文，而且都發表了。所有三篇論文都涉及統計力學這一新興主題。 1902 年 10 月，Albert突然被召喚到米蘭。他的父親心臟病發作，赫爾曼於 10 月 10 日去世，年僅 55 歲。赫爾曼讓這個家庭負債累累，寶琳向阿爾伯特尋求一些經濟援助。鑑於這些巨大的變化，她也覺得被迫同意Albert與米列娃的婚姻。這件事發生在 1903 年 1 月 6 日的Bern。Albert 23 歲，米列娃 27 歲。好友莫里斯和康拉德是唯一的見證者。婚禮後不久，Albert寫了第四篇論文，這次是關於熱力學。他繼續定期與奧林匹亞學院和其他朋友見面，談論科學和哲學直到深夜。莫里斯·索洛文回憶道：「我們的收入很微薄，但我們的快樂卻是無限的」。

愛因斯坦配偶：米列娃·馬利奇 （1903年結婚—1919年結束）  愛爾莎·洛文塔爾 （1919年結婚—1936年結束）。

1903 年 6 月，阿爾伯特和米列娃前往洛桑度蜜月。當他們在洛桑時，米列娃發現她再次懷孕了，但這次阿爾伯特和米列娃有了足夠的收入，可以接受為人父母的想法。他們搬進了一間更大的有兩個房間的公寓，1904 年 5 月 14 日，米列娃生下了一個男孩，取名為漢斯·阿爾伯特。儘管有了一個新生兒，專利局的工作量很繁忙（漢斯·阿爾伯特出生後不久，他就被提升為正式員工）並與朋友會面，但阿爾伯特仍然抽出時間研究自己的科學想法--儘管他在做這是在大學或實驗室之外進行的，甚至不能每天去圖書館。相反，阿爾伯特獨自工作，深入思考與光、空間、時間、運動有關的基本問題--其中一些問題從他小時候起就一直困擾著他。日復一日，他審視既定的科學理論並提出質疑。他常常因缺乏進步而感到沮喪，但他從未停止尋找答案。1905 年3 月，當他26 歲的時候，這一追求開始結出碩果，他的科學生涯中一個非凡的時期也開始了：在接下來的6 個月裡，阿爾伯特提交了5 篇開創性的論文，這使他成為了科學界的焦點。 1905年即將成為愛因斯坦的“奇蹟年”，他作為科學家的生活將永遠改變。



1905年，愛因斯坦在Kleiner教授的指導下，憑藉著《Eine neue Bestimmung der Molekuldimensionen》獲得蘇黎世大學博士學位。四年後，也就是1909年2月，他受蘇黎世物理學會邀請，在蘇黎世大學物理學院報告廳舉辦了關於電動力學和相對論原理的講座。此後，Kleiner向愛因斯坦提到了蘇黎世大學就業的可能性，並向學院推薦了他新設立的理論物理學教授職位。 1909 年5 月7 日，蘇黎世「Regierungsrat des Kantons Zurich(蘇黎世州政府委員會)」從1909 年10 月15 日起任命他為副教授，年薪為4500 瑞士法郎。自 1910 年 4 月起，布拉格德國大學就一直在努力聘用這位年輕的物理學家。儘管學生和「蘇黎世州議會」希望將他留在蘇黎世，愛因斯坦還是接受了布拉格大學，從 1910 年 9 月起擔任理論物理學教授的職位（年薪：約 9100 瑞士法郎）。

愛因斯坦的學術職位





愛因斯坦奇蹟年

愛因斯坦於1905年在物理年鑑發表了四篇劃時代的論文。從來沒有人能在這麼短暫的時間內對於現代物理給出這麼多重大貢獻。這一年因此被稱為「愛因斯坦奇蹟年」。這四篇論文分別為：

標題 專注領域 收件日期 發表日期 重要性
關於光的產生和轉變的一個啟發性觀點 光電效應 3月18日 6月9日 提出光量子假說，即光是由離散的能量粒子，光量子所組成。這假說關鍵性地促成了量子力學的早期發展，首先揭示了微觀世界的基本特徵：波粒二象性。
熱的分子運動論所要求的靜止液體中懸浮粒子的運動 布朗運動 5月11日 7月18日 論述怎樣證實原子的物理實在，創建漲落現象研究領域，對於在那時尚具爭議性的統計物理學給予強力支持、為隨機過程理論的未來發展鋪路。
論運動物體的電動力學 狹義相對論 6月30日 9月26日 改變舊有的時間與空間的觀念，化解馬克士威方程組與古典力學定律之間的矛盾，說明乙太的概念是多餘無用的。
物體的慣性同它所含的能量有關嗎？ 質能等價 9月27日 11月21日 表述物質與能量等價E = mc2（這意味著重力可以彎曲光束）、粒子的靜止能量、核能的理論根據。


標題 專注領域 收件日期 發表日期 重要性
size of molecule 關於分子大小的博士論文 8月19日 2月8日,1906 xx 愛因斯坦獲得了糖分子的大小和亞佛加厥常數。


授課教師
陳永忠 ycchen@thu.edu.tw    


 

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