登陆注册
48757900000010

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
  • 实用生活禁忌(实用生活文库)

    实用生活禁忌(实用生活文库)

    水果中含有丰富的维生素C、维生素A以及人体所必需的各种矿物质(最主要的是钾),不但水分含量高,还有大量的纤维素,可以促进健康、增强孩子的免疫力,达到预防疾病的效果。不过要注意的是,有些水果的含糖量很高,如果多吃会引起肥胖。
  • 科学的黑屋下

    科学的黑屋下

    本书丛书向读者展示了人类在时空长廊里考证历史的回响、发掘生命的秘密、探寻太空的谜团、破解文明的神秘,所揭示的神奇绚丽的壮阔画卷,将让我们的视野更加开阔,将使我们的心灵感震颤.
  • 发现水世界:水族万象

    发现水世界:水族万象

    视觉天下探索发现丛书编委会编著的《水族万象》是一本深入探解水族动物世界的百科全书,它们的聪明才智,它们的憨态可掬,它们的楚楚动人,它们的威风凛凛……它们巧妙的捕食方式,它们深居简出的生存之法,它们感人至深的“夫妻”生活……无一不是吸引你的制胜法宝,它们在这个危机四伏的大自然界里所展示的一切适者生存、弱肉强食的生存法则都将在这里真实上演。本书盖了大部分学科领域,既突出趣味性,又兼顾知识的系统性和全面性,把复杂的科学知识用简明、通俗的语言加以描述或说明,深入浅出,配有大量和正文匹配的图片或示意图,让版面更活泼、阅读更有趣、学习更轻松,启发广大读者更好的认识,关爱大自然里的每一个宝贵生命。
  • 青少年应该知道的岩石和矿物质

    青少年应该知道的岩石和矿物质

    岩石是构成地壳和地幔的物质基础,是天然产出的县稳定外型的矿物或玻璃集合体。岩石随处可见,是大自然的杰作。它不仅可以用作建材,而且还可以用来提炼金属、制作饰品等。自然界中有很多东西都能带给我们美的享受。小时候捡到一块美丽的石头,也能让我们欢喜许多天,在看红楼梦的时候我们都在羡慕贾宝玉身上那块与生俱来的通灵宝玉,这些能给我带来欢乐的东西都来自岩石大家族,岩石家族是个庞大的群体。那么岩石有什么特性?又是如何分类?……
  • 新课程百科知识-妙笑丹青

    新课程百科知识-妙笑丹青

    此书从国内及国外两方面来介绍丹青,并分别介绍了中外的一些历史名人的名作。
热门推荐
  • 暗夜血天使

    暗夜血天使

    九世的轮转,今世的秘辛。韩夜,一介平凡少年,遇见一个个独行之人:孤傲的少女,忠实的老仆······重登仙路,情殇而归,繁华落尽,是去是留。红尘滚滚,问心而行,人生是一场孤独的旅行,最后谁是我的归宿?
  • 血魔侠

    血魔侠

    一个浑身浴血,身如铁石的怪杰。一个黑道小混混变身的异能者。一个泡尽天下美女,仍然左拥右抱的幸运儿。至高无尚的权力!!!!!!!!!!!!!恐怖怪异的力量!!!!!!!!!!!!!倾国倾城的美色!!!!!!!!!!!!!还等什么了?你想要的,都可以在本书里找到,快来吧,让我们好好在YY的美梦中爽上一把!
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 浅梦楼忆

    浅梦楼忆

    在遇见你之前,我的世界是一片黑暗,有了你之后,黑暗不再是黑暗……
  • 从乞丐到武林盟主

    从乞丐到武林盟主

    一个混吃等死的富二代,魂穿在了古代小乞丐身上。继任丐帮帮主之位!系统发布任务:成为武林盟主。——what?系统君,你不是在搞笑吧?毫无武功,怎么成为武林盟主?——江湖险恶,武林纷争中,看这个小乞丐如何用权谋和智慧,搅动风云。——轻松解压文,求收藏求推荐票!
  • 摄政王的废材娘子

    摄政王的废材娘子

    华夏金牌特工惨遭背叛,醒来却发现穿越到一个废材身上!没关系,清澜在手,天下我有。契神兽,炼糖豆,虐白莲,混得可谓风生水起。但随着记忆的恢复,她的神秘身份也被揭开...
  • 绝世胜天

    绝世胜天

    一次旅行带来的奇妙穿越,一个颠覆自己世界观的世界。一个强者为尊,弱肉强食的世界。第一次再次重生少年,为了将来能保护自己的家人,为了保护自己所珍惜的人,以自己这条命换力量的少年。最终走向世界的巅峰。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 我和人狼有个约会

    我和人狼有个约会

    刘悠悠天生就具有一种灵力,能与飞禽走兽沟通,因此被人视为小妖女,以致于连学也不能让。雷子军是一名正直的警察,因为在破案过程中坚持原则而得罪了高官,不但受到杀手的追杀,还被从大城市贬到县里,在一次下乡破案的过程中认识了刘悠悠,刘悠悠暗恋上了雷子军,但这个时侯雷子军的家庭却发生了极大的变故,原来雷家的祖先在数百年前因坚持正义得罪了巫师,受到了诅咒,每一个雷家的后人都会在月圆之夜变成人狼,不但雷子军的父亲因为吃人而入狱,雷子军也被上级以此为借口开除了公职,更可怕的是,他也因诅咒而在月圆之夜幻身为狼,并且被他的女朋友出卖而遭到了追杀,幸而在刘悠悠的帮助下才得以沈生,雷子军被迫开始踏上了探寻自己家族秘密的险途,而刘悠悠一直追随着他,他和刘悠悠最终能够成为终身伴侣吗,他最终揭开了家族受诅咒的秘密吗?请看《我和人狼有个约会》          
  • 倾世雇佣兵:女王万岁万万岁

    倾世雇佣兵:女王万岁万万岁

    闻名于世的雇佣兵魅夜在一次执行任务时被最信任的搭档背叛,临死前发誓若是能够再活一次决不相信任何人!体弱多病的冰之国公主殷汐媛被姐姐以修炼为名骗到令人闻风丧胆的迷幻森林,结果被自己的姐姐亲手杀害!再次醒来已在冰之国的公主身上重生,当现代雇佣兵面对眼前与21世纪全然不同的世界,又将掀起一股怎样的风波?且看现代雇佣兵魅夜如何在迈罗大陆一步步的壮大,如何一次又一次的创造神话!