爱因斯坦改变世界的七个方面(爱因斯坦发明了什么)

魁首哥

作者

阿尔伯特·爱因斯坦（1879-1955）是有史以来最著名的科学家之一，他几乎成了”天才”的代名词。虽然他的名声在某种程度上归功于他古怪的外表和偶尔在哲学、世界政治和其他非科学话题上发表的言论，但他真正的名气来自他对现代物理学的贡献，这些贡献改变了我们对宇宙的整体看法，改变并帮助塑造了我们今天生活的世界。

爱因斯坦改主要从七方面改变了世界：

狭义相对论

爱因斯坦最早的成就之一是他在26岁时提出的狭义相对论，狭义相对论指出了一切物理定律在所有惯性系中均有效。这听起来可能没什么大不了的，但它却是历史上最伟大的科学革命之一，彻底改变了物理学家思考空间和时间的方式。

我们认为空间和时间是两个不同的概念，最主要的原因是因为它们的单位不同，举个例子：时间的单位是秒，而空间的单位是米，但爱因斯坦将时间和空间这两个概念整合到了一起，他们通过光速可以互换（因为比较复杂，本次不做具体解释，如果有想深入了解的读者请留言）。

狭义相对论最广为人知结论是光速是最快的速度，没有什么可以超越光速（300000000m/s）。但同时也意味着随着物体的速度接近光速，会发生一些奇怪的事情。如果你能看到一艘以80%光速飞行的宇宙飞船，它的长度看起来会比静止时短40%。而且飞船里面的时间流逝得更慢，类似于古语中的“天上一天，地上十年”，所以飞船上的宇航员会衰老得很慢。另外，如果他们无限接近光速，也意味着他们可以长生不老。

二、质能方程：E = mc2

狭义相对论的一个分支就是爱因斯坦著名的质能方程E=mc2，这可能是唯一一个达到物理学界偶像地位的数学公式。质能方程将质量（m）和能量（E）联系到了一起，这两个物理参数以前被认为是完全独立的。然而爱因斯坦说，质量和能量本质上是相同的，只要你将质量乘以光速的平方，就是这个物体具备的所有能量。这同样也解释了为什么运动很快的物体质量会变大，因为它的能量更多了。

三、激光器

激光是现代技术的重要组成部分，从超市使用的条形码读取器到光纤通信等各种技术都应用到了激光。虽然爱因斯坦与激光最终的发明无关，但他的工作让激光的发现奠定了基础。据美国物理学会称，”激光”一词发明于1959年，它代表了”利用辐射刺激光变强”，而“辐射刺激”是爱因斯坦40多年前发展起来的一个概念。1917年，爱因斯坦写了一篇关于辐射量子理论的论文，其中描述了光子穿过物质后如何进一步刺激光子的发射。

爱因斯坦意识到，新的光子与原始光子以相同的频率和相位向同一方向传播。当产生越来越多几乎相同的光子时，会产生级联效应。作为一名理论物理学家，爱因斯坦没有进一步去实践这一想法，而其他科学家也迟迟没有认识到激光的巨大实用潜力。但世界最终实现了这一目标，现在人们尝试把激光应用于多个领域，从反无人机武器到超高速计算机等。

四、黑洞

爱因斯坦的狭义相对论表明，即使在没有引力场的情况下，时空也可以做一些非常奇怪的事情。他发现像行星和恒星这样的大质量物体实际上扭曲了时空结构，正是这种扭曲产生了我们认为的重力效应。

爱因斯坦通过一组复杂的方程解释了广义相对论，这些方程有着非常广泛的应用。爱因斯坦方程组最著名的解来自卡尔·施瓦茨柴尔德提出的概念——黑洞，而黑洞对于时空结构扭曲的作用是已知天体中最大的。换而言之，黑洞是广义相对论推导出来的。

五、宇宙膨胀

爱因斯坦在1915年得出广义相对论方程后所做的第一件事就是用它们计算整个宇宙，但他觉得自己得出的答案是错误的。

爱因斯坦通过计算得出整个宇宙处于一种不断膨胀的状态，因此星系之间的距离不断增加。但当时的认知限制了爱因斯坦，所以他认为这是错误的，因此他在方程式中加入了一个宇宙常数，这样就能算出一个静态的宇宙。

但在1929年，哈勃对宇宙的观测表明，宇宙确实在膨胀。这显然正是爱因斯坦原始方程所预测的，爱因斯坦后来说这是他犯过最大的错误，但这也是他为宇宙膨胀理论提供的依据。

六、原子弹

爱因斯坦在第一颗原子弹的研制过程中发挥了关键作用。1939年，一些同事提醒他，如果纳粹德国研制出核武器，那么结局将是无比恐怖的，世界将永远无法和平。爱因斯坦经过深思熟虑后也认可了这一想法，他在给时任美国总统的富兰克林·罗斯福的一封信中表达要支持研制核武器，也正是这一封信促进了曼哈顿项目的建立，该项目最终制造了二战末期用来对付日本的原子弹。

虽然许多著名的物理学家都参与过曼哈顿项目，但爱因斯坦并不在其中。据美国自然历史博物馆（AMNH）称，由于爱因斯坦的左倾政治观点，他被剥夺了必要的安全许可。但这对爱因斯坦说是无所谓的，他唯一关心的是纳粹是否垄断了核武器的研究。1947年，爱因斯坦告诉《新闻周刊》，”如果我知道德国人不会成功研制原子弹，我也不会支持研制原子弹。

七、引力波