爱因斯坦，成就辉煌的一年

1905年，一个26岁名叫艾伯特·爱因斯坦的专利局审查员，发表了四篇科学论文。我们对宇宙万物的看法，不论是微小至极的基本结构，还是广大无垠的星系，都深受这四篇论文影响。过去一百年里，许多足以改变人类生活的发明，都是建基于论文里的一些见解。

曾获诺贝尔奖的物理学家伊西多·拉比说：“论到当今重要物理学说的本源，就几乎不得不提爱因斯坦。”到底爱因斯坦在一百年前提出了什么重大见解呢？

解开光的奥秘

爱因斯坦在1905年3月发表的一篇论文，解开了一些关于光的奥秘。当时的科学家已发现，光在空间传播时，就像我们在池塘上见到的涟漪。不过，波动说无法解释为何暗蓝的光照射某些金属时会产生电流，但明亮的红光却不能产生这个效果。爱因斯坦的论文解开了光电效应的疑团。

爱因斯坦认为，光有时可以看成是由具能量的小粒子组成，这些粒子后来被命名为光子。要是光子的能量或色调适中，就能从某些金属的原子分解出电子。（红光的光子能量太低，因而无法产生这个效果。）这种相互作用使电流在物质中流动。现代的一些发明，例如电视摄像管、太阳能电池、照相测光表等等，全都跟爱因斯坦对光电效应的解说有关。

爱因斯坦凭借他的光学理论，在1921年获得诺贝尔物理学奖。他的学术论文促成了量子论的发展，为科学研究开辟新的领域。其后，量子论更成为纳米技术的基础，以及开创了核子学和电子学的研究。

悬浮在水中的花粉为何会振动？

1905年，爱因斯坦开始钻研原子和分子。他提出了一套理论，解释原子和分子怎样影响悬浮在水中的细小花粉粒。1827年，生物学家罗伯特·布朗通过显微镜看到，花粉粒在水中是会轻微振动的。他把花粉的振动称为 布朗运动，但他无法解释这种现象的成因。

爱因斯坦在1905年5月写成的论文中，解释了振动的水分子怎样促成布朗运动。他不但计算出水分子的大小，还推测了组成水分子的原子所具有的特性。其他科学家根据这些推算进行深入研究，最后更解开疑团，证明原子确实存在。物质由原子组成的理论，成为了现代物理学的基石。

时间是相对的

爱因斯坦在1905年6月发表了狭义相对论。一直以来，许多科学家包括牛顿，都相信在任何情况下测量时间，结果恒常不变，但爱因斯坦提出的理论却大唱反调。时间相对论在今天已广泛为人接受，但这套理论所意味着的一切，却似乎叫人难以理解。

打个比方想想看，你把手表的时间调校到跟朋友的手表一模一样。接着，你的朋友乘飞机环游世界，你则留在家中。朋友回来时，他手表显示的时间比你的手表慢了一点。对你来说，你朋友的时间是走慢了一点。当然，从人的速度来看，两只手表之间的时间差异极为微小，但光速就不同了。要是光速增加，不仅时间会显著减慢，连物体也会缩小，而质量则会增加。爱因斯坦的理论指出，在宇宙中永恒不变的是光速，而非时间。

改变世界的公式

1905年9月，爱因斯坦发表了另一篇科学论文；有人说这是爱因斯坦狭义相对论的数学脚注。论文载有一条举世触目的重要公式，就是能量相当于质量和光速平方的积(E=mc²)。这个研究发现代表了爱因斯坦事业的顶峰。根据这条公式，原子分解时所释出的能量，相当于所失去的质量乘以光速平方。

爱因斯坦和其他许多科学家殚精竭虑，不断进行深入的研究。凭借他们的努力，人类对宇宙万物的认识得以日渐加深。尽管如此，我们现时掌握的知识仍然像古代约伯所描述的一样。论到创造主的伟举，约伯谦卑地说：“看哪！这不过是上帝作为的边缘。关于他，我们听见的，是多么微弱的声音！”（约伯记26:14）

［第20页的图解或图片］

（见出版物）

光既有波动性又有粒子性。人类明白这个原理后，就发明了太阳能计算器和数码相机的光敏元件

［第21页的图解或图片］

（见出版物）

布朗运动证明了原子的存在

［第21页的图解或图片］

（排版后的式样，见出版物）

E 能量

= 相当于

m 质量

c² 乘以光速平方

光速平方指光速乘以光速，或每秒18万6282英里乘以每秒18万6282英里

光速平方是极大的数字（347亿零100万英里²/秒²）。换言之，只要很少的质量就能转化成巨大能量。当铀的原子分解时，就会迅速形成两粒较小的原子，而质量则会减少百分之0.1左右；这极少的质量能够释出巨大能量

释出的能量

仅仅一磅（450克）的物质如转化成能量，所释出的能量相当于：

▪ 110亿千瓦时

▪ 一部汽车环绕地球行驶18万次所需的能量

▪ 一艘最大型油轮环绕地球行驶400次所需的能量

▪ 美国一天的电力需求量

反过来说，要“形成”一粒原子，也得有巨大的能量才行

［第21页的图片］

航行的速度越快，时间就走得越慢

［第21页的图片］

由于时间是相对的，所以全球定位系统卫星时钟的走动速度，跟地球的时钟并不一致。如果没有加以调校，全球定位系统的信号就起不到什么作用了

［第20页的图片鸣谢］

爱因斯坦：Photo by Topical Press Agency/Getty Images; 背景：CERN photo, Geneva