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愛因斯坦的著作、事跡和成就

阿爾伯特·愛因斯坦 (Albert Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日),舉世聞名的德裔美國科學家,現代物理學的開創者和奠基人。 1999年12月26日,愛因斯坦被美國《時代》周刊評選為“世紀偉人”

愛因斯坦1900年畢業於蘇黎世工業大學,並入瑞士籍。1905年獲蘇黎世大學哲學博士學位。曾在伯爾尼專利局任職。蘇黎世工業大學、布拉格德意誌大學教授。1913年返德國,任柏林威廉皇帝物理研究所長和柏林大學教授,並當選為普魯士科學院院士。1933年因受納粹政權迫害,遷居美國,任普林斯頓高級研究所教授,從事理論物理研究,1940年入美國國籍。

十九世紀末期是物理學的變革時期,愛因斯坦從實驗事實出發,重新考查了物理學的基本概念,在理論上作出了根本性的突破。他的壹些成就大大推動了天文學的發展。他的量子理論對天體物理學、特別是理論天體物理學都有很大的影響。理論天體物理學的第壹個成熟的方面——恒星大氣理論,就是在量子理論和輻射理論的基礎上建立起來的。愛因斯坦的狹義相對論成功地揭示了能量與質量之韋爾奇為人情惡間的關系,解決了長期存在的恒星能源來源的難題。近年來發現越來越多的高能物理現象,狹義相對論已成為解釋這種現象的壹種最基本的理論工具。其廣義相對論也解決了壹個天文學上多年的不解之謎,並推斷出後來被驗證了的光線彎曲現象,還成為後來許多天文概念的理論基礎。

愛因斯坦對天文學最大的貢獻莫過於他的宇宙學理論。他創立了相對論宇宙學,建立了靜態有限無邊的自洽的動力學宇宙模型,並引進了宇宙學原理、彎曲空間等新概念,大大推動了現代天文學的發展。

編輯本段成長履歷

1879年3月14日上午11時30分,愛因斯坦出生在德國烏爾姆市班霍夫街135號。父母都是猶太人。父名赫爾曼·愛因斯坦,母親波林·科克。 愛因斯坦

1884年,愛因斯坦對袖珍羅盤著迷。

1885年,愛因斯坦開始學小提琴。

1886年,愛因斯坦在慕尼黑公立學校(CouncilSchool)讀書;在家裏學習猶太教的教規。

1888年,愛因斯坦入路易波爾德高級中學學習。在學校繼續受宗教教育,接受受戒儀式。弗裏德曼是指導老師。

1889年,在醫科大學生塔爾梅引導下,讀通俗科學讀物和哲學著作。

1891年,自學歐幾裏德幾何學(Euclidean geometry),感到狂熱的喜愛,同時開始自學高等數學。

1892年,開始讀康德(ImmanuelKant)的著作。 1895年,自學完微積分(calculous)。

1896年,獲阿勞中學畢業證書。10月,進蘇黎世聯邦工業大學師範系學習物理。

1899年10月19日,愛因斯坦正式申請瑞士公民權。

1900年8月愛因斯坦畢業於蘇黎世聯邦工業大學;12月完成論文《由毛細管現象得到的推論》,次年發表在萊比錫《物理學雜誌》上並入瑞士籍。

1901年3月21日,取得瑞士國籍。在這壹年5-7月完成電勢差的熱力學理論的論文。

1904年9月,由專利局的試用人員轉為正式三級技術員。

1905年3月,發展量子論,提出光量子假說,解決了光電效應問題。4月向蘇黎世大學提出論文《分子大小的新測定法》,取得博士學位。5月完成論文《論動體的電動力學》,獨立而完整地提出狹義相對性原理,開創物理學的新紀元。

1906年4月,晉升為專利局二級技術員。11月完成固體比熱的論文,這是關於固體的量子論的第壹篇論文。 1908年10月兼任伯爾尼大學編外講師。

1909年10月,離開伯爾尼專利局,任蘇黎世大學理論物理學副教授。愛因斯坦

1910年10月,完成關於臨界乳光的論文。

1912年提出“光化當量”定律。

1913年他返德國,任柏林威廉皇帝物理研究所長和柏林大學教授,並當選為普魯士科學院院士。

1914年4月,愛因斯坦接受德國科學界的邀請,遷居到柏林,

8月 即爆發了第壹次世界大戰。他雖身居戰爭的發源地,生活在戰爭鼓吹者的包圍之中,卻堅決地表明了自己的反戰態度。

9月 愛因斯坦參與發起反戰團體“新祖國同盟”,在這個組織被宣布為非法、成員大批遭受逮捕和迫害而轉入地下的情況下,愛因斯坦仍堅決參加這個組織的秘密活動。

10月 德國的科學界和文化界在軍國主義分子的操縱和煽動下,發表了“文明世界的宣言”,為德國發動的侵略戰爭辯護,鼓吹德國高於壹切,全世界都應該接受“真正德國精神”。在“宣言”發燒碟閥鎖定上簽名的有九十三人,都是當時德國有聲望的科學家、藝術家和牧師等。就連能斯脫、倫琴、奧斯特瓦爾德、普朗克等都在上面簽了字。當征求愛因斯坦簽名時,他斷然拒絕了,而同時他卻毅然在反戰的《告歐洲人書》上簽上自己的名字。這壹舉動震驚了全世界。

1915年11月,提出廣義相對論引力方程的完整形式,並且成功地解釋了水星近日點運動。 愛因斯坦

1916年3月,完成總結性論文《廣義相對論的基礎》。5月提出宇宙空間有限無界的假說。8月完成《關於輻射的量子理論》,總結量子論的發展,提出受激輻射理論。

1917年,列寧領導的蘇聯社會主義革命勝利後,愛因斯坦熱情地支持這個偉大的革命,贊揚這是壹次對全世界將有決定性意義的、偉大的社會實驗,表示:“我尊敬列寧,因為他是壹位有完全自我犧牲精神,全心全意為實現社會正義而獻身的人。我並不認為他的方法是切合實際的,但有壹點可以肯定:象他這種類型的人,是人類良心的維護者和再造者。”

1918年11月,德國工人和士兵在俄國十月革命勝利的影響和鼓舞下,發動起義,推翻了德皇威廉二世下臺第三天,愛因斯坦即給他的母親連續寫了兩張明信片,歡呼“偉大的事變發生了……親身經歷了這個事變是多麽榮幸!” 在二十年代到三十年代初期,愛因斯坦基本上是壹個絕對的和平主義者。但是,侵略和掠奪戰爭不斷發生的現實,打破了他那美好的夢想。特別是1933年希特勒上臺後,德國日益法西斯化,使愛因斯坦意識到新的野蠻戰爭不可避免,促使他改變了自己的觀點。他明確表示:“當法律和人類尊嚴必需保衛時,我們壹定要戰鬥。自從法西斯的危險到來後,現在我不再相信絕對的被動的和平主義是有效的了。只要法西斯主義統治歐洲,那就不會有和平。” 由於愛因斯坦的進步活動,又因為他是猶太人,因而被德國納粹分子列為重要的迫害對象,幸而他1932年底離開德國到美國講學,才未遭毒手。他在柏林的住屋被查抄和搗毀,他的財產被沒收,他的著作被焚毀,納粹還懸賞二萬馬克要殺害他。面對納粹分子暗殺的危險,愛因斯坦沒有絲毫的畏懼,而是更堅定地戰鬥。當他的摯友勞厄寫信勸他對政治問題采取明哲保身的態度時,他不顧個人安危,大聲疾呼,指出法西斯就意味著戰爭,和平必須用武裝來保衛,呼籲美國人民起來同法西斯作鬥爭。 當愛因斯坦後來從無線電廣播知道美國對廣島、長崎投下原子彈,殺傷許多平民時他感到非常痛心。是打發他後來寫了壹封告美國公民書,說:“我們將此種巨大力量解放的科學家們,對於壹切事物都要優先負起責任,必須限制原子能絕對不能使用來殺害全人類,而是用來增進人類的幸福方面。”

1919年 愛因斯坦的理論被視為“人類思想史中最偉大的成就之壹”。12月,接受德國唯壹的名譽學位:羅斯托克大學的醫學博士學位。

1921年4月2日到5月30日間,為了給耶路撒冷的希伯萊大學的創建籌集資金,同魏茨曼壹起首次訪問美國。

1922年1月,完成關於統壹場論的第壹篇論文。7月受到被謀殺的威脅,暫離柏林。10月8日,愛因斯坦和艾爾莎在馬賽乘輪船赴日本。沿途訪問科倫坡、新加坡、香港和上海。11月9日,在去日本途中,愛因斯坦被授予1921年“諾貝爾物理學獎”。11月17日-12月29日,訪問日本。

1923年7月,到哥德堡接受1921年度諾貝爾獎金。12月,第壹次推測量子效應可能來自過度約束的廣義相對論場方程。

1924年,發現了“波色-愛因斯坦凝聚”。

1925年以後,愛因斯坦全力以赴去探索統 按時打發是打發壹場論。開頭幾年他非常樂觀,以為勝利在望;後來發現困難重重,他認為現有的數學工具不夠用。

1925年-1955年這30年中,除了關於量子力學的完備性問題、引力波以及廣義相對論的運動問題以外,愛因斯坦幾乎把他全部的科學創造精力都用於統壹場論的探索。

1926年,被選為蘇聯科學院院士。

1928年以後轉入純數學的探索。他嘗試著用各種方法,但都沒有取得具有真正物理意義的結果。

1月,被選為“德國人權同盟”(前身為德國“新祖國同盟”)理事。

1929年3月,50歲生日,躲到郊外以避免生日慶祝會。6月28日獲“普朗克獎章”。

1930年12月11日至1931年3月4日,愛因斯坦第二次到美國訪問,在加利福尼亞州理工學院講學。

1932年7月,同弗洛伊德通信,討論戰爭的心理問題;號召德國人民起來保衛魏瑪***和國,全力反對法西斯。

1933年1月30日,納粹上臺。

3月10日,在帕莎第納發表不回德國的聲明,次日啟程回歐洲。

3月20日,納粹搜查他的房屋,他發表抗議。後他在上帝發誓德國的財產被沒收,著作被焚。

1935年5月,在百慕大正式申請永遠在美國居住。是年,為使諾貝爾獎金(和平獎)贈予被關在納粹集中營中的奧西茨基,而四處奔走。

1937年3月聲援中國“七君子”。

1937年,在兩個助手合作下,他從廣義相對論的引力場方程推導出運動方程,進壹步揭示了空間——時間、物質、運動之間的統壹性,這是廣義相對論的重大發展,也是愛因斯坦在科學創造活動中所取得的最後壹個重大成果。 在統壹場理論方面,他始終沒有成功,他從不氣餒,每次都滿懷信心底從頭開始。由於他遠離了當時物理學研究的主流,獨自去進攻當時沒有條件解決的難題,因此,同20年代的處境相反,他晚年在物理學界非常孤立。可是他依然無所畏懼,毫不動搖地走他自己所認定的道路,直到臨終前壹天,他還在病床上準備繼續他的統壹場理論的數學計算。 全人類命運的關註者 愛因斯坦熱愛科學,也熱愛人類。他沒有因為埋頭於科學研究而把自己置於社會之外,壹直關心著人類的文明和進步,並為之頑強、勇敢地戰鬥。他說過:“人只有獻身於社會,才能找出那實際上是短暫而又有風險的生命的意義”,他自己正是這樣去做的。

1938年9月,給五千年後的子孫寫信,對資本主義社會現狀表示不滿。

1939年8月2日,上書羅斯福總統,建議美國抓緊原子能研究,防止德國搶先掌握原子彈。

1940年5月22日,他致電羅斯福,反對美國的中立政策。

10月1日取得美國國籍。

1943年5月,作為科學顧問參與美國海軍部工作。

1944年,他為支持反法西斯戰爭,以600萬美元拍賣1905年狹義相對論論文手稿。

1947年,他繼續發表大量關於世界政府的言論。

1949年1月,寫《對批評的回答》,對哥本哈根學派在文集《阿爾伯特·愛因斯坦:哲學家—科學家》中的批判進行反批判。

1950年2月13日,他發表電視演講,反對美國制造氫彈。3月18日,在遺囑上簽字蓋章。

1951年,連續發表文章和信件,指出美國的擴軍備戰政策是世界和平的嚴重障礙。

1952年11月,以色列第1任總統魏斯曼死後,以色列政府請他擔任第2任總統,被拒絕。

1954年3月,他被美國參議員麥卡錫公開斥責為“美國的敵人”。

1955年,愛因斯坦與羅素聯名發表了反對核戰爭和呼籲世界和平的《羅素—愛因斯坦宣言》。

1955年4月18日1時25分,他在醫院逝世。 漫長艱難的探索廣義相對論建成後,愛因斯坦依然感到不滿足,要把廣義相對論再加以推廣,使它不僅包括引力場,也包括電磁場。他認為這是相對論發展的第三個階段,即統壹場論。

編輯本段軼事

■狹義相對論的創立

早在16歲時,愛因斯坦就從書本上了解到光是以很快速度前進的電磁波,他產生了壹個想法,如果壹個人以光的速度運動,他將看到壹幅什麽樣的世界景象呢?他將看不到前進的光,只能看到在空間裏振蕩著卻停滯不前的電磁場。這種事可能發生嗎?

與此相聯系,他非常想探討與光波有關的所謂以太的問題。以太這個名詞源於希臘,用以代表組成天上物體的基本元素。17世紀,笛卡爾首次將它引入科學,作為傳播光的媒質。其後,惠更斯進壹步發展了以太學說,認為荷載光波的媒介物是以太,它應該充滿包括真空在內的全部空間,並能滲透到通常的物質中。與惠更斯的看法不同,牛頓提出了光的微粒說。牛頓認為,發光體發射出的是以直線運動的微粒粒子流,粒子流沖擊視網膜就引起視覺。18世紀牛頓的微粒說占了上風,然而到了19世紀,卻是波動說占了絕對優勢,以太的學說也因此大大發展。當時的看法是,波的傳播要依賴於媒質,因為光可以在真空中傳播,傳播光波的媒質是充滿整個空間的以太,也叫光以太。與此同時,電磁學得到了蓬勃發展,經過麥克斯韋、赫茲等人的努力,形成了成熟的電磁現象的動力學理論——電動力學,並從理論與實踐上將光和電磁現象統壹起來,認為光就是壹定頻率範圍內的電磁波,從而將光的波動理論與電磁理論統壹起來。以太不僅是光波的載體,也成了電磁場的載體。直到19世紀末,人們企圖尋找以太,然而從未在實驗中發現以太。

但是,電動力學遇到了壹個重大的問題,就是與牛頓力學所遵從的相對性原理不壹致。關於相對性原理的思想,早在伽利略和牛頓時期就已經有了。電磁學的發展最初也是納入牛頓力學的框架,但在解釋運動物體的電磁過程時卻遇到了困難。按照麥克斯韋理論,真空中電磁波的速度,也就是光的速度是壹個恒量,然而按照牛頓力學的速度加法原理,不同慣性系的光速不同,這就出現了壹個問題:適用於力學的相對性原理是否適用於電磁學?例如,有兩輛汽車,壹輛向妳駛近,壹輛駛離。妳看到前壹輛車的燈光向妳靠近,後壹輛車的燈光遠離。按照麥克斯韋的理論,這兩種光的速度相同,汽車的速度在其中不起作用。但根據伽利略理論,這兩項的測量結果不同。向妳駛來的車將發出的光加速,即前車的光速=光速+車速;而駛離車的光速較慢,因為後車的光速=光速-車速。麥克斯韋與伽利略關於速度的說法明顯相悖。我們如何解決這壹分歧呢?

19世紀理論物理學達到了巔峰狀態,但其中也隱含著巨大的危機。海王星的發現顯示出牛頓力學無比強大的理論威力,電磁學與力學的統壹使物理學顯示出壹種形式上的完整,並被譽為“壹座莊嚴雄偉的建築體系和動人心弦的美麗的廟堂”。在人們的心目中,古典物理學已經達到了近乎完美的程度。德國著名的物理學家普朗克年輕時曾向他的老師表示要獻身於理論物理學,老師勸他說:“年輕人,物理學是壹門已經完成了的科學,不會再有多大的發展了,將壹生獻給這門學科,太可惜了。”

愛因斯坦似乎就是那個將構建嶄新的物理學大廈的人。在伯爾尼專利局的日子裏,愛因斯坦廣泛關註物理學界的前沿動態,在許多問題上深入思考,並形成了自己獨特的見解。在十年的探索過程中,愛因斯坦認真研究了麥克斯韋電磁理論,特別是經過赫茲和洛倫茲發展和闡述的電動力學。愛因斯坦堅信電磁理論是完全正確的,但是有壹個問題使他不安,這就是絕對參照系以太的存在。他閱讀了許多著作發現,所有人試圖證明以太存在的試驗都是失敗的。經過研究愛因斯坦發現,除了作為絕對參照系和電磁場的荷載物外,以太在洛倫茲理論中已經沒有實際意義。於是他想到:以及絕對參照系是必要的嗎?電磁場壹定要有荷載物嗎?

愛因斯坦喜歡閱讀哲學著作,並從哲學中吸收思想營養,他相信世界的統壹性和邏輯的壹致性。相對性原理已經在力學中被廣泛證明,但在電動力學中卻無法成立,對於物理學這兩個理論體系在邏輯上的不壹致,愛因斯坦提出了懷疑。他認為,相對論原理應該普遍成立,因此電磁理論對於各個慣性系應該具有同樣的形式,但在這裏出現了光速的問題。光速是不變的量還是可變的量,成為相對性原理是否普遍成立的首要問題。當時的物理學家壹般都相信以太,也就是相信存在著絕對參照系,這是受到牛頓的絕對空間概念的影響。19世紀末,馬赫在所著的《發展中的力學》中,批判了牛頓的絕對時空觀,這給愛因斯坦留下了深刻的印象。 1905年5月的壹天,愛因斯坦與壹個朋友貝索討論這個已探索了十年的問題,貝索按照馬赫主義的觀點闡述了自己的看法,兩人討論了很久。突然,愛因斯坦領悟到了什麽,回到家經過反復思考,終於想明白了問題。第二天,他又來到貝索家,說:謝謝妳,我的問題解決了。原來愛因斯坦想清楚了壹件事:時間沒有絕對的定義,時間與光信號的速度有壹種不可分割的聯系。他找到了開鎖的鑰匙,經過五個星期的努力工作,愛因斯坦把狹義相對論呈現在人們面前。

1905年6月30日,德國《物理學年鑒》接受了愛因斯坦的論文《論動體的電動力學》,在同年9月的該刊上發表。這篇論文是關於狹義相對論的第壹篇文章,它包含了狹義相對論的基本思想和基本內容。狹義相對論所根據的是兩條原理:相對性原理和光速不變原理。愛因斯坦解決問題的出發點,是他堅信相對性原理。伽利略最早闡明過相對性原理的思想,但他沒有對時間和空間給出過明確的定義。牛頓建立力學體系時也講了相對性思想,但又定義了絕對空間、絕對時間和絕對運動,在這個問題上他是矛盾的。而愛因斯坦大大發展了相對性原理,在他看來,根本不存在絕對靜止的空間,同樣不存在絕對同壹的時間,所有時間和空間都是和運動的物體聯系在壹起的。對於任何壹個參照系和坐標系,都只有屬於這個參照系和坐標系的空間和時間。對於壹切慣性系,運用該參照系的空間和時間所表達的物理規律,它們的形式都是相同的,這就是相對性原理,嚴格地說是狹義的相對性原理。在這篇文章中,愛因斯坦沒有多討論將光速不變作為基本原理的根據,他提出光速不變是壹個大膽的假設,是從電磁理論和相對性原理的要求而提出來的。這篇文章是愛因斯坦多年來思考以太與電動力學問題的結果,他從同時的相對性這壹點作為突破口,建立了全新的時間和空間理論,並在新的時空理論基礎上給動體的電動力學以完整的形式,以太不再是必要的,以太漂流是不存在的。

什麽是同時性的相對性?不同地方的兩個事件我們何以知道它是同時發生的呢?壹般來說,我們會通過信號來確認。為了得知異地事件的同時性我們就得知道信號的傳遞速度,但如何沒出這壹速度呢?我們必須測出兩地的空間距離以及信號傳遞所需的時間,空間距離的測量很簡單,麻煩在於測量時間,我們必須假定兩地各有壹只已經對好了的鐘,從兩個鐘的讀數可以知道信號傳播的時間。但我們如何知道異地的鐘對好了呢?答案是還需要壹種信號。這個信號能否將鐘對好?如果按照先前的思路,它又需要壹種新信號,這樣無窮後退,異地的同時性實際上無法確認。不過有壹點是明確的,同時性必與壹種信號相聯系,否則我們說這兩件事同時發生是沒有意義的。

光信號可能是用來對時鐘最合適的信號,但光速不是無限大,這樣就產生壹個新奇的結論,對於靜止的觀察者同時的兩件事,對於運動的觀察者就不是同時的。我們設想壹個高速運行的列車,它的速度接近光速。列車通過站臺時,甲站在站臺上,有兩道閃電在甲眼前閃過,壹道在火車前端,壹道在後端,並在火車兩端及平臺的相應部位留下痕跡,通過測量,甲與列車兩端的間距相等,得出的結論是,甲是同時看到兩道閃電的。因此對甲來說,收到的兩個光信號在同壹時間間隔內傳播同樣的距離,並同時到達他所在位置,這兩起事件必然在同壹時間發生,它們是同時的。但對於在列車內部正中央的乙,情況則不同,因為乙與高速運行的列車壹同運動,因此他會先截取向著他傳播的前端信號,然後收到從後端傳來的光信號。對乙來說,這兩起事件是不同時的。也就是說,同時性不是絕對的,而取決於觀察者的運動狀態。這壹結論否定了牛頓力學中引以為基礎的絕對時間和絕對空間框架。

相對論認為,光速在所有慣性參考系中不變,它是物體運動的最大速度。由於相對論效應,運動物體的長度會變短,運動物體的時間膨脹。但由於日常生活中所遇到的問題,運動速度都是很低的(與光速相比),看不出相對論效應。

愛因斯坦在時空觀的徹底變革的基礎上建立了相對論力學,指出質量隨著速度的增加而增加,當速度接近光速時,質量趨於無窮大。他並且給出了著名的質能關系式:E=mc2,質能關系式對後來發展的原子能事業起到了指導作用。

■廣義相對論的建立

1905年,愛因斯坦發表了關於狹義相對論的第壹篇文章後,並沒有立即引起很大的反響。但是德國物理學的權威人士普朗克註意到了他的文章,認為愛因斯坦的工作可以與哥白尼相媲美,正是由於普朗克的推動,相對論很快成為人們研究和討論的課題,愛因斯坦也受到了學術界的註意。

1907年,愛因斯坦聽從友人的建議,提交了那篇著名的論文申請聯邦工業大學的編外講師職位,但得到的答復是論文無法理解。雖然在德國物理學界愛因斯坦已經很有名氣,但在瑞士,他卻得不到壹個大學的教職,許多有名望的人開始為他鳴不平,1908年,愛因斯坦終於得到了編外講師的職位,並在第二年當上了副教授。1912年,愛因斯坦當上了教授,1913年,應普朗克之邀擔任新成立的威廉皇帝物理研究所所長和柏林大學教授。

在此期間,愛因斯坦在考慮將已經建立的相對論推廣,對於他來說,有兩個問題使他不安。第壹個是引力問題,狹義相對論對於力學、熱力學和電動力學的物理規律是正確的,但是它不能解釋引力問題。牛頓的引力理論是超距的,兩個物體之間的引力作用在瞬間傳遞,即以無窮大的速度傳遞,這與相對論依據的場的觀點和極限的光速沖突。第二個是非慣性系問題,狹義相對論與以前的物理學規律壹樣,都只適用於慣性系。但事實上卻很難找到真正的慣性系。從邏輯上說,壹切自然規律不應該局限於慣性系,必須考慮非慣性系。狹義相對論很難解釋所謂的雙生子佯謬,該佯謬說的是,有壹對孿生兄弟,哥在宇宙飛船上以接近光速的速度做宇宙航行,根據相對論效應,高速運動的時鐘變慢,等哥哥回來,弟弟已經變得很老了,因為地球上已經經歷了幾十年。而按照相對性原理,飛船相對於地球高速運動,地球相對於飛船也高速運動,弟弟看哥哥變年輕了,哥哥看弟弟也應該年輕了。這個問題簡直沒法回答。實際上,狹義相對論只處理勻速直線運動,而哥哥要回來必須經過壹個變速運動過程,這是相對論無法處理的。正在人們忙於理解相對狹義相對論時,愛因斯坦正在接受完成廣義相對論。

1907年,愛因斯坦撰寫了關於狹義相對論的長篇文章《關於相對性原理和由此得出的結論》,在這篇文章中愛因斯坦第壹次提到了等效原理,此後,愛因斯坦關於等效原理的思想又不斷發展。他以慣性質量和引力質量成正比的自然規律作為等效原理的根據,提出在無限小的體積中均勻的引力場完全可以代替加速運動的參照系。愛因斯坦並且提出了封閉箱的說法:在壹封閉箱中的觀察者,不管用什麽方法也無法確定他究竟是靜止於壹個引力場中,還是處在沒有引力場卻在作加速運動的空間中,這是解釋等效原理最常用的說法,而慣性質量與引力質量相等是等效原理壹個自然的推論。

1915年11月,愛因斯坦先後向普魯士科學院提交了四篇論文,在這四篇論文中,他提出了新的看法,證明了水星近日點的進動,並給出了正確的引力場方程。至此,廣義相對論的基本問題都解決了,廣義相對論誕生了。1916年,愛因斯坦完成了長篇論文《廣義相對論的基礎》,在這篇文章中,愛因斯坦首先將以前適用於慣性系的相對論稱為狹義相對論,將只對於慣性系物理規律同樣成立的原理稱為狹義相對性原理,並進壹步表述了廣義相對性原理:物理學的定律必須對於無論哪種方式運動著的參照系都成立。

愛因斯坦的廣義相對論認為,由於有物質的存在,空間和時間會發生彎曲,而引力場實際上是壹個彎曲的時空。愛因斯坦用太陽引力使空間彎曲的理論,很好地解釋了水星近日點進動中壹直無法解釋的43秒。廣義相對論的第二大預言是引力紅移,即在強引力場中光譜向紅端移動,20年代,天文學家在天文觀測中證實了這壹點。廣義相對論的第三大預言是引力場使光線偏轉,。最靠近地球的大引力場是太陽引力場,愛因斯坦預言,遙遠的星光如果掠過太陽表面將會發生壹點七秒的偏轉。1919年,在英國天文學家愛丁頓的鼓動下,英國派出了兩支遠征隊分赴兩地觀察日全食,經過認真的研究得出最後的結論是:星光在太陽附近的確發生了壹點七秒的偏轉。英國皇家學會和皇家天文學會正式宣讀了觀測報告,確認廣義相對論的結論是正確的。會上,著名物理學家、皇家學會會長湯姆孫說:“這是自從牛頓時代以來所取得的關於萬有引力理論的最重大的成果”,“愛因斯坦的相對論是人類思想最偉大的成果之壹”。愛因斯坦成了新聞人物,他在1916年寫了壹本通俗介紹相對認的書《狹義相對論與廣義相對論淺說》,到1922年已經再版了40次,還被譯成了十幾種文字,廣為流傳。

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