登陆注册
8935500000010

第10章 大话激光——光的运用(4)

1955年4月18日,20世纪人类最伟大的物理学家阿尔伯特·爱因斯坦病逝。他在留给后人的生前遗嘱中写道,在他死之后,把他的骨灰撒在不为人知的地方,不建坟墓,不立纪念碑,不发讣告,火化时免除所有的花卉布置及音乐典礼、免除所有公共集会。根据遗嘱,爱因斯坦火化时,只有他的大儿子汉斯·爱因斯坦,遗嘱执行人、经济学家纳坦,他最忠实的合作者杜卡斯,助手诺伊施泰因,图书管理员范托娃及他的妻子等12人在场。小教堂里一片寂静,没有奏乐,没有花卉。在结束仪式时,爱因斯坦的遗嘱执行者纳坦代表全世界的人们和他自己念了上面这首歌德悼念席勒的诗,表达了对“这一位时代最伟大的科学巨人”深深的敬意和哀思。

1.“时代伟人”——爱因斯坦

阿尔伯特·爱因斯坦,英文名Albert Einstein,1879年3月14日出生于德国西南的乌耳姆城,1955年4月18日在美国病逝。爱因斯坦是美国国籍的犹太人,是现代物理学的开创者和奠基人、相对论“质能关系”的提出者及“决定论量子力学诠释”的扞卫者。

1999年12月26日,爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。

其实,爱因斯坦小时候并不活泼,到了三岁多还不会讲话。

他的父母亲很担心他是哑巴,曾经带他去医院做过检查。还好,事实并不是他们想象的那样。尽管这样,爱因斯坦每讲一句话都必须经过认真地思考,非常吃力,直到九岁时讲话还不很通畅。

爱因斯坦在念小学和中学时,举止缓慢,不爱跟人交往,功课很平常,所以老师和同学都不喜欢他。特别是教他希腊文和拉丁文的老师曾经公开骂他,“爱因斯坦,你长大后肯定不会成器”,并因为担心他在课堂上影响其他的学生,竟想把他赶出校门。小时候的爱因斯坦常常爱找他的叔叔问问题。叔叔雅各布是一位工程师,在他的电器工厂里专门负责技术方面的事务。叔叔非常喜爱数学,每当爱因斯坦问他问题时,他总是用很浅显通俗的语言把数学知识讲给他听。可以说,爱因斯坦较早地受到了科学和哲学的启蒙,他的叔叔功不可没。

爱因斯坦的父亲则是一个乐观和心地善良的人,尽管生意做得并不好,但是每个星期都有一个晚上要邀请来慕尼黑念书的穷学生吃饭,也就是说,救济他们。在这些学生中,有一对犹太兄弟麦克斯、伯纳德,来自立陶宛,他们和长着黑头发和棕色眼睛的羞答答的小爱因斯坦成了好朋友。他们都是学医的,喜欢阅读书籍,兴趣广泛。

麦克斯常常借一些通俗的自然科学普及读物给他看,可以说是爱因斯坦的“启蒙老师”。

在爱因斯坦12岁那一年,麦克斯送给他一本施皮尔克的平面几何教科书,爱因斯坦看了之后感觉非常受益,以至于他在晚年时还念念不忘。当他回忆起这本神圣的小书时,他说:“这本书里有许多断言,如‘三角形的三个高交于一点,它们本身虽然并不是显而易见的,但是可以很可靠地加以证明,以致于任何怀疑似乎都不可能’”。他说,这种断言给他留下了一种难以形容的明晰性和可靠性的印象。之后,从一部卓越的通俗读物中,他还非常幸运地知道了自然科学领域里的主要成果和方法。这些,不仅增进了爱因斯坦的知识,而且还拨动了年轻人好奇的心弦,引起了他对一些问题的深思。

1896年10月,爱因斯坦考进了苏黎世工业大学,在师范系学习数学和物理学。他时常对学校的注入式教育十分反感,认为这使人没有兴趣、没有时间思考其他问题。幸运的是,在苏黎世的联邦工业大学,真正窒息科学动力的强制教育要比其他大学少得多。在苏黎世工业大学,爱因斯坦充分地利用学校中的自由空气,把精力和时间集中放在自己所热爱的学科上。爱因斯坦有着非常惊人的自学本领、分析问题的习惯和独立思考的能力。他广泛地阅读了赫尔姆霍兹、赫兹等物理学大师的着作,其中,最让他痴迷的是麦克斯韦的电磁理论。

1900年,爱因斯坦从苏黎世工业大学毕业。因为他对老师态度的冷漠和对某些功课的不热心,他被拒绝留校任教。由于找不到工作,爱因斯坦只能靠做代课教师和家庭教师谋生。在失业一年半以后,他的同学马塞尔·格罗斯曼向他伸出了援助之手,马塞尔·格罗斯曼说服了他的父亲把爱因斯坦介绍到瑞士专利局去做一个技术员,解决了他的工作问题。

1902年2月21日,爱因斯坦取得了瑞士国籍,迁居伯尔尼。之后不久,他正式受聘于专利局,任三级技术员,其工作职责是审核申请专利权的各种技术发明创造。1903年,他和他的大学同学米列娃·玛丽克(他的第一任妻子)结婚。之后在1900~1904年的每一年,爱因斯坦都写出一篇论文,发表在德国的《物理学杂志》上,如关于液体表面、统计力学、电解热力学的一些基本理论。1904年,爱因斯坦通过探讨统计力学所预测的涨落现象,发现了能量涨落取决于玻尔兹曼常数。他把这一结果用于力学体系、热现象、辐射现象,从而发现了“维恩位移定律”。

爱因斯坦在人类科学史上创造了一个又一个的奇迹,1905年是他厚积薄发的一年。在3月到9月这半年中,他利用在专利局每天八小时工作以外的业余时间,前后共写了六篇论文,发表了关于光量子说、布朗运动理论、分子大小测定法及狭义相对论这四篇重要文章,可以说在三个领域内做出了四个具有划时代意义的贡献。爱因斯坦在《关于光的产生和转化的一个推测性观点》这篇论文中,首次揭示了微观客体的波动性和粒子性的统一,即波粒二象性。

1921年,爱因斯坦作为“光电效应定律的发现者”一举获得了诺贝尔物理学奖。“相对论”的发现是爱因斯坦的另一重大贡献,他的狭义相对论预言了不少新的效应,不但可以解释经典物理学所能解释的全部现象,而且还可以解释一些经典物理学所不能解释的物理现象。

在这短短的半年时间里,爱因斯坦在科学上所取得的突破性成就,可以说是“石破天惊,前无古人”的。有人说,即使他只完成了三个领域中任何一方面的发现,或在此时放弃物理学研究,爱因斯坦也会在物理学发展史上留下极其重要的一笔。所有爱因斯坦的这些理论的发现和提出,迎来了物理学更加光辉灿烂的新纪元,拨散了笼罩在当时的“物理学晴空上的乌云”。

2.激光理论的预见者-爱因斯坦与受激辐射

有人说,爱因斯坦一生完全可以五次登上诺贝尔奖的领奖台,他的任何一个发现-光量子理论、相对论(广义和狭义)、统计物理中的玻色(爱因斯坦凝聚)以及关于激光理论(受激辐射的发现)等都可以使他成为一个成功的物理学家。下面我们主要来看看爱因斯坦和他的受激辐射理论吧。

在物理学的磁场中,由于场效应的作用,处于高能状态的粒子受到感应后会跃迁至低能状态,并同时发出光的辐射,这种辐射就是我们常说的“受激辐射”。辐射光和感应它的光子同方向、同位相、同频率并且同偏振面。

其实早在1916年,爱因斯坦就以深刻的洞察力首次提出了受激辐射的概念,预言了激光的理论基础。高能状态的原子,当受到频率正好与它的跃迁频率一致的外来光子的作用时,它就会从高能级跃迁到低能级,并且发出与外来光子完全相同的另一光子。这种新发出的光子不仅频率与外来光子一样,而且它的发射方向、位相和速率、偏振态也都同外来光子一样。这样,一个光子就变成了两个光子。当其处在适合的条件下时,它就会像雪崩一样得到放大和加强,产生一种强大的能量。不过,值得注意的是,激光所需要的“光”是一般自然条件下得不到的“相干光”。

同类推荐
  • 科技常识速读(速读直通车)

    科技常识速读(速读直通车)

    科学技术被广泛的应用到了生活的个个领域,不仅方便了人们的生活,也促进了现代文明和社会的发展。我们对于日常生活中的常用的科学技术产品会有所了解,但是对于更多的还只是初识而已!比如:数字化虚拟人、科学考察船、宇宙飞船、新概念武器、DNA重组技术、纳米技术等。本书对这些新兴领域的科技成果做了一一的展示,不仅拓展了读者的科学技术方面的知识,还丰富和方便了大家的生活。
  • 飞碟未解之谜(世界未解之谜精编)

    飞碟未解之谜(世界未解之谜精编)

    本书是《世界未解之谜精编》系列之一,该系列精心收集了众多千奇百怪、扑朔迷离的世界未解之谜,内容涉及宇宙、生物、地理、飞碟、人体、恐龙、宝藏、百慕大、历史、金字塔、文化等多个领域,书中令人耳目一新和不可思议的未解之谜,给予了人类新的思索。人类究竟创造了多少奇迹,又留下了多少谜团,有待我们进一步探索和研究……我们深信,通过不断的努力,未知一定会变为已知。让无数探寻声化做利刃,刺破一桩桩人类千年未解之谜。
  • 昆虫记

    昆虫记

    《昆虫记》是法国杰出昆虫学家、文学家法布尔的传世佳作,亦是一部不朽的著作。它熔作者毕生研究成果和人生感悟于一炉,以为性观照虫性,将昆虫世界化作供人类获得知识、趣味、美感和思想的美文一书以忠实于法文原著整体风貌及表达特色为选择原则,让读者首次领略昆虫的真实面目,让我们了解大自然的奥秘,感受人类生命之外的生命。这是一个远离尘嚣的世界,充满人性的昆虫,在这里,演绎着大自然的经典故事。
  • 蜜蜂公交车

    蜜蜂公交车

    本书内容涉及动物、植物、物理、生物、医学等不同的题材,从不同的角度,以不同的表现手法反映了科学童话的风格和某些写作特点。本书在每一篇作品后面都做了科普链接,把科学性和文学性有机地融合在一起,兼顾到了各个年龄阶段读者的不同需要,能让孩子们在快乐阅读的同时受到科学的启迪。
  • 绿色能源

    绿色能源

    《绿色能源》收录了绿色能源的发展前景;绿色能源与传统能源的比 较;绿色能源对环境的影响;取之不尽的能源——太阳能;永不枯竭的能 源——风能;可再生能源——生物质能;人类的终极能源——氢能等内容 。
热门推荐
  • 红衣鬼妃:凤逆天下

    红衣鬼妃:凤逆天下

    一把红伞,一袭红裙,便是她独特的标志。她怕阳光,怕糯米,她知道自己不是人。而每到月圆之时,怪病缠身,疼痛难忍!夷?好冰好舒服,你今晚就当我抱枕吧!某人脸色黑了!
  • 千棱山之千棱镜

    千棱山之千棱镜

    千万年来,千棱镜一直统率着六界,成为神界、仙界、魔界、妖界、人界、冥界六界的主宰,是使众界臣服的至高无上的最高神器,并号令仙界中其他九大神器,十大神器成为合力,世世代代守护着仙境的最高山——千棱山,六界为了争夺千棱镜掀起了腥风血雨......千棱镜,一照能分善恶,看我降妖除魔,锄奸惩恶,誓守千棱仙山,心怀天下,拯救苍生,若能救得众生,即便牺牲我一人,幸福千万家,我矣无悔无怨,好男儿,立于天地间,但求问心无愧,英雄豪迈,嫉恶如仇,勇挑重担,感天动地!欢迎加入读者群:34522912
  • 曲经的世界

    曲经的世界

    一个废柴记者的觉醒之路。人,之所以为人,但人,真的是人么?
  • 重生之西南风云

    重生之西南风云

    ”人生自古谁无死,留取丹青昭汗青。”李东行走在山间的马道上不停的感叹,突然两旁山道冲下一群蒙面大侠大喊“此路是我开,此树是我载,若想从此过,留下买路钱”,李东行愣了一下,随即指着带头蒙面人道:“小肥啊,今天晚上你就不用吃饭了,吃西北风吧。”带头蒙面人立即哭丧着脸,“少爷,不带这么玩的吧...................
  • 战俘的归路

    战俘的归路

    巨济岛约400平方公里,是韩国的第二大岛屿。这里地势险峻,地貌荒凉,四面是海。早在古代高丽王朝,这里就是流放囚犯之地,被称为死亡之岛。把战俘关押在这里,没有任何逃脱的可能。当卢志云他们这批300多人的战俘队伍,被美军用海轮运送到巨济岛上岸码头时,呈现在他们眼前的是令人无法想象的情景。
  • 一品罪神:邪帝的冷血妃

    一品罪神:邪帝的冷血妃

    她本为九界之皇的女儿冷心冷情、善于伪装,犯下错误被九界之皇除去情根,贬下凡界从此,天下便有一个他六岁、绝色无双,超凡脱俗,“他”成为惊澜大陆有名的凤凰学院帝师和导师13岁、绝世妖娆,风华绝代,“他”成为蓝羽国‘一字并肩王’与皇帝同级手握重兵,血战沙场翻手为云,覆手为雨,颠覆九界,执掌乾坤笑看红尘、俯视众生他是是最为神秘白岩帝国的战神,但没人知道他的行踪,没人见过他的面容....;......
  • 逆天大富豪

    逆天大富豪

    穷小子失恋被炒鱿鱼,跌入最惨人生低谷,逆天改命,他变身超级大富豪夺美芳心搏杀商道。住豪宅出入名车保镖,跻身上流社会,吞并影视娱乐公司,横扫地产,铲除商界大鳄,计中计,局中局……这是一个热血男人快意恩仇,从贫无立锥之地到傲立财富巅峰的传奇故事。
  • 无神论者与诸神

    无神论者与诸神

    乱编神话,气跑城隍,不信鬼神的吴天惹上鬼神了,无神论者从此走进诸神的世界。本地的神、外国的神,无神论、泛神论,各种神烦,还有邪教来作乱。信仰是什么?究竟有没有神?只有到了故事最后才知晓。
  • 墨之韵

    墨之韵

    本书以句子,诗歌、散文、微小说、读后感等,为主要写作内容。记述了本书作者的浅薄感慨或阅读其他书籍时的情感。无关乎个人,无关乎其他,只是想记述下自己曾经走过的路,记述下曾经的感想。或许在他人眼中,本书作者的文章或肤浅或高深。不过,请文字控们静静的看完这本书,细细体会。本书显得较悲伤,希望看完本书后,不喜勿喷。
  • 我是驱灵人

    我是驱灵人

    张家老宅闹鬼,我奉师父之命前去查看,却发现了很多诡异之处,接下来发生的事情,让我至今想起都难以忘怀……小鬼童谣、老妇敲门、女鬼压床,尤其是七月十四,鬼门大开,百鬼夜行……