小小职员有高论

科学巨星爱因斯坦（图1-8）的盛名无人不知，他以超凡的智慧揭示了宇宙的基本规律，成为科学家中的佼佼者。有人说“爱因斯坦对于20世纪一如牛顿对于18世纪”。科学家朗之万认为：“他也许比牛顿更伟大，因为他对科学的贡献更深入到人类思想基本概念的结构中。”朗之万所言主要体现在爱因斯坦对相对论的构建。

（图1-8）爱因斯坦

虽然现在一提爱因斯坦大家都知道，但在创立狭义相对论时的爱因斯坦却只是个小职员。原来大学毕业后，爱因斯坦没有立即找到工作，因为他是犹太籍出身，加之不修边幅，很受人歧视。为了谋生，爱因斯坦向各地中学写求职信，希望能找到一个教师的职位，但是没有结果。1901年，爱因斯坦在大学同学的帮助下，被瑞士伯尔尼联邦专利局聘用，当了个三级技术鉴定员。专利局的职责是审核申请专利权的各种技术发明创造，这使爱因斯坦有机会接触到许多最新的科学成就，从而促进了他对物理学方面的研究与探索。

1905年，爱因斯坦提出狭义相对论，建立了不同于牛顿体系的相对时空观。狭义相对论有两条基本原理：

第一条是相对性原理。早在16世纪末意大利物理学家伽利略就提出，物体的静止和运动都是相对的。比如人们平时所说的物体的运动或静止，总是指它相对于地球而言的。如果某人在行进中的火车里垂直向上抛出一个物体，它还是会落在某人手里，而并不会因为火车在运动而发生偏向。但是爱因斯坦通过对光的实验，得出了更广泛的结论：不但物体的运动和力的作用的规律如此，就是光、电磁波等的规律也是如此。

第二条是光速不变原理。爱因斯坦认为，光在真空中的传播速度，是一个不变的常数——每秒30万千米。它和光源的运动速度没有关系，和观察者本身的运动速度也没有关系。

根据狭义相对论这两条基本原理，爱因斯坦推导出很有趣的现象，预言了一个奇妙的世界：在高速运动情况下，物体的长度会缩短，时钟会变慢，即通常所说的“尺缩钟慢”效应。1905年9月，爱因斯坦又根据狭义相对论预言，物体的质量会随着运动速度的增加而增大，并推导出了著名的质量能量关系式，即E＝mc2（能量等于质量乘光速的平方）。

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狭义相对论被证实

狭义相对论提出的原理和推导出的具体结论，被后来的大量实验所证实。1971年，美国飞行员海尔弗和凯尔丁把校好的铯原子钟放在超音速喷气飞机上，分别向东和向西绕地球飞行一周后，返回地面与一直放在地面上的同样的铯原子钟比较读数。比较的结果是：向东飞行的原子钟慢了59毫微秒，向西飞行的原子钟却快了273毫微秒。除去各种干扰因素影响的误差外，与狭义相对论的结论符合。如果飞机接近光速的话，那将完全与狭义相对论的结论相符。