广义相对论在宇宙大爆炸上失败的原因在于，宇宙大爆炸与量子理论不相符合。量子理论是20世纪初期另一次伟大的概念革命。向量子理论迈出第一步是在1900年发生的，当时在柏林工作的普朗克(m.planck)发现，如果光只能以某种尺寸的小包装的形式出现，烧得通红的物体所辐射的光就能得到解释--这种形式的光被称为量子。这就像辐射光与食糖一样被包装了起来；你不可能在超市购买任意数量散装的食糖，你只能购买每袋1磅的食糖。1905年，当爱因斯坦仍在伯尔尼专利局工作时，他写了一些开拓性论文。他在其中一篇论文中证明，普朗克的量子假设能够解释所谓的光电效应--当光落到某些金属上时这些金属发出电子的方式。这是现代光探测器和电视摄像机的基础，而爱因斯坦正是因为这项成果被授予1921年诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦继续致力于探索量子概念直到20年代，但受到海森伯（w.heisenberg）在哥本哈根、迪拉克（p.dirac）在剑桥和薛定谔(e.schrodinger)在苏黎世的工作的严重干扰，他们提出了一种被称为量子力学的对现实的新描绘。微小粒子不再具有明确的位置和速度。相反，你越是准确地确定粒子的位置，你就越是可能不那么准确地确定其速度，反之亦然。

爱因斯坦对基本定律中这种随机而不可预测的成分感到震惊，始终没有完全接受量子力学。他的看法表现在他的"上帝不玩骰子"的名言中。然而，其他大多数科学家承认了新的量子定律的有效性，因为量子定律表明与观察数据非常一致，也因为量子定律看来能解释各种以前未能解释的现象。量子定律是化学、分子生物学和电子学的现代发展的基础，这种发展在过去半个世纪里改变了世界。

1933年，纳粹党人在德国上台执政，爱因斯坦离开德国，并放弃了德国国籍。他在纽约州普林斯顿的高级研究所度过了生命的最后22年。纳粹党人发起一场反对"犹太科学"的运动，而许多德国科学家都是犹太人（他们的大批离去是德国未能造出原子弹的部分原因所在）。爱因斯坦和相对论是这场运动的主要目标。当爱因斯坦被告知出版了《百名作者批驳爱因斯坦》一书时，他答道，为何需要100人？如果我错了，有一人批驳我已经足够。

第二次世界大战后，他敦促同盟国建立一个世界政府，以控制原子弹。1952年，他接到担任新的以色列国家总统职务的建议，但拒绝了。他曾写道："政治是暂时的，而……方程是永恒的。"广义相对论的方程式是他最好的墓志铭和纪念碑。只要宇宙存在，它们就应该存在。

在过去100年里，世界发生的变化大于历史上其他任何世纪。原因不是政治的，也不是经济的，而是技术的--直接来自基础科学的进步的技术。显然，没有一个科学家能比《时代》周刊的"世纪伟人"--阿尔伯特·爱因斯坦更好地代表这种进步。

译自美国《时代》周刊1999年12月31日  

有一首无名作家写的打油诗，描写了高速运动物体的相对论性收缩效应：

（a）
斐克小伙剑术精，
出刺迅捷如流星，
由于空间收缩性，
长剑变成小铁钉。

（b）
年轻女郎名伯蕾，
神行有术光难追；
爱因斯坦来指点，
今日出游昨夜归。

资料来源：博库专题：爱因斯坦——捣鼓时间的酷老头

爱因斯坦在柏林继续研究这个问题，未受国内事件的打扰，基本上也未受战争的影响，直到他于1915年11月终于发现适当的方程式。1915年夏季，爱因斯坦在访问格丁根大学期间，与数学家希尔伯特（d.hilbert）讨论了自己的想法，而希尔伯特已早于爱因斯坦几天独立发现了同样的方程式。然而，正如希尔伯特所承认的，新理论应归功于爱因斯坦。把引力与时空的弯曲联系在一起正是他的主意。这种科学的讨论和交流即使在战时也能不受干扰地进行，这是对这个时期德国的文明状态的一种赞扬。

有关弯曲的空时的新理论被称为广义相对论，以区别于最初的不包括引力的理论，这种最初的理论现在以狭义相对论著称。广义相对论在1919年以一种惊人的方式得到证实，当时英国前往西非的一支远征队在日食期间观察到，在太阳附近星星的位置出现轻微的偏转。正如爱因斯坦曾预言的，这些星星发出的光在经过太阳时是弯曲的。这直接证明了空间和时间是弯曲的。这是欧几里得在公元前300年左右写下其《几何原本》以来，我们对自己所生活的场所的认识的最大变化。

爱因斯坦的广义相对论使空间和时间从发生事件的消极后台变成了宇宙动力的积极参与者。这导致一个到20世纪末仍处于物理学最前沿的重大问题。宇宙充满物质，而物质使空时弯曲，物体因此互相吸引。爱因斯坦发现，他的方程式并不具有一种描述在时间上是不变的宇宙的解决办法。他没有放弃他和其他大多数人所相信的静态和永恒的宇宙，而是通过增添所谓的宇宙项修改了这些方程式，宇宙项以另外的方式使空时弯曲，因此物体彼此分开。宇宙项的排斥影响能抵消物质的吸引影响，并使宇宙永久存在。

这一证明是理论物理学所错过的重大机会之一。如果爱因斯坦坚守其最初的方程式，他可能预言，宇宙必定不是在扩大，就是在收缩。事实上，存在一个依赖时间的宇宙的可能性没有得到认真对待，直到20年代有人在威尔逊山用口径100英寸的望远镜得出观察数据。这种观察数据表明，其他星系离我们越远，远离的速度就越快。换句话说，宇宙正在不断扩大。爱因斯坦后来称宇宙项是他平生所犯的最大错误。

广义相对论彻底改变了有关宇宙起源和命运的讨论。一个静止的宇宙可能永远存在，或者可能在过去的某个时候以其目前的形式得到创造。另一方面，如果各星系今天正在不断分开，它们在过去必定彼此更接近。在大约150亿年前，它们可能彼此重叠，而它们的密度可能是无限的。根据广义相对论，宇宙大爆炸是宇宙和时间本身的开始。因此，爱因斯坦或许应该被评为一个更长时期的最伟大人物，而不仅仅是过去100年的最伟大人物。

广义相对论还预言，时间在黑洞内部将停止。黑洞是空时的一些极其弯曲以致光不能漏出的区域。但是，时间的开始和结束都是广义相对论方程不能自圆其说之处。因此，广义相对论不能预测应该从宇宙大爆炸中出现什么。一些人认为，这表明上帝具有按其希望的任何方式创造宇宙的自由。其他人（包括我本人）觉得，宇宙的开始应该受控制其他所有事情的相同法则的支配。我们已朝着这个目标获得一些进展，但我们尚未完全理解宇宙的起源。

相对论的一个非常重要的结果是质量与能量之间的关系。爱因斯坦假设，光速对每个人来说应该显得是相同的，这意味着没有什么能移动得比光更快。事实上，随着能量被用于使一颗粒子或者一艘宇宙飞船加速，这种对象的质量就会增加，使它更难于增加任何速度。使这颗粒子的速度增加到与光速一样是不可能的，因为这需要无穷的能量，爱因斯坦的著名方程式e=mc2 总结了质量和能量的这种等效--这或许是在街头得到承认的唯一物理学方程式。

这个定律的后果之一是，如果一个铀原子的核裂变（分裂）成两个全部质量略小的核，就能释放巨大的能量。1939年，随着第二次世界大战的临近，一群认识到这一点的含义的科学家说服爱因斯坦克服其和平主义犹豫，给罗斯福总统写了一封信，敦促美国开始实行一项核研究计划。这导致曼哈顿计划以及1945年在广岛上空爆炸的原子弹的问世。一些人把原子弹归咎于爱因斯坦，因为他发现了质量与能量之间的关系。但是，这就像因为造成飞机坠毁的引力而责备牛顿。爱因斯坦没有参与曼哈顿计划，并且对摧毁广岛的核爆炸感到震惊。

虽然相对论非常符合支配电学和磁学的定律，但它不符合牛顿的万有引力定律。牛顿的定律说，如果你改变某个空间区域的物质分布，你就会立即感觉到宇宙中别处的引力场的变化。这不仅意味着你能以高于光速（这是相对论认为不可能的）的速度发送信号，而且需要"绝对时间"或者"普遍时间"的存在--主张个人时间或者相对时间的相对论已经彻底批驳了"绝对时间"或者"普遍时间"的存在。

1907年，当爱因斯坦仍在伯尔尼专利局任职时，他已意识到这种困难，但直到他于1911年在布拉格的德意志大学任职后，他才开始认真思考这个问题。他认识到，加速度与引力场之间存在密切关系。某个坐在封闭箱子内的人不可能说出，他是静止地坐在地球的引力场内，还是受到自由空间内一枚火箭的加速（这是在电视连续剧《星际争霸战》的时代之前，爱因斯坦考虑的是电梯内而不是宇宙飞船内的人，但在电梯内，在灾难发生之前，你不可能自由地加速或者下降很远）。

如果地球是平的，有人可能说，苹果掉在牛顿头上是因为地心引力，或者说牛顿的脑袋碰到了苹果，因为他和地球表面受到向上的加速。然而，这种加速与引力之间的等效对圆形的地球来说似乎不起作用；地球另一面的人们势必受到相反方向的加速，但仍能保持与我们的固定距离。

1912年，当爱因斯坦回到苏黎世后，他突然灵机一动。他认识到，如果在现实的几何学中存在某种平等交换，引力与加速之间的等效就可能起作用。如果空时--爱因斯坦发明的一种存在，包括熟悉的空间三维和第四维时间--是弯曲的，而不像曾经设想的那样是平坦的，那会怎么样？他设想，质量和能量可能以某种有待确定的方式使空时变得扭曲。诸如苹果或者行星等物体可能努力以直线方式穿越时空，但因为时空是弯曲的，它们的移动路线可能因为引力场而显得弯曲。

在他的朋友格罗斯曼（m.grossmann）帮助下，爱因斯坦研究了有关弯曲的空间和表面的理论。这个理论是黎曼（b.riemann）作为抽象数学的一部分提出的，黎曼无论如何想不到，它将与现实世界有关。1913年，爱因斯坦和格罗斯曼合写了一篇论文，在这篇论文中提出一种见解：我们所认为的引力只是空时是弯曲的这个事实的表现。然而，由于爱因斯坦的错误（他完全具有人的本性，容易犯错误），他们未能发现把空时的弯曲与空时中的质量和能量联系在一起的方程式。

相对论是什么？
相对论如何起作用？
相对论为何正在改变一切？
世界在世的最伟大物理学家，《时间简史》作者斯蒂芬·霍金撰写了这篇通俗易懂的入门文章。

作为许多国家的知识分子和学者，我们怀着深刻的历史责任感今天相会在这里。我们有充分的理由感谢法国和波兰的同行们，由于他们的提议，我们集合在一起为了一个重大的目的：利用聪明之士的影响来促进世界范围内的和平与安全。这是一个非常古老的问题，柏拉图是最早试图努力为之奋斗的人之一：运用理性和谨慎来解决人的问题，而不是向远祖遗传下来的本能和热情投降。

通过痛苦的经验我们懂得，理性思考不足以解决我们社会生活中的诸多问题。深入的研究和敏捷的科学工作对人类常常具有悲剧性的含义。一方面，它产生了使人从精疲力竭的体力劳动中解放出来的发明；但另一方面，它给人的生活引入严重的不安，使人成为其技术环境的奴隶，所有这些中最为灾难性的是--发明了人类自我大规模毁灭的手段。这实在是难以忍受的悲剧！

尽管这个悲剧是令人痛心的，但更具悲剧性的是：人类在科学和技术领域里产生了这么多极为成功的学者，但长期以来，我们在寻找困惑人类的许多政治冲突和经济压力的适当解决途径时却束手无策。无疑，国内以及国家之间经济利益的冲突在很大程度上要对导致今日世界的危险局势和威胁负责。人类在发展一个保证世界上民族之间和平共存的政治和经济组织形式方面还未成功，在构建一个消除战争的可能性，永远禁止大规模毁灭的谋杀性装置的体系方面还未成功。

我们这些具有悲剧命运，帮助制造更可怕和更有效的灭绝方法的科学家，必须考虑运用我们的全部权力去阻止这些武器被使用于野蛮的目的，把它看成是我们神圣的和庄严的责任。有什么目的对我们来说可能比这更重要呢？有什么社会目的可能比这更接近我们的心灵呢？这就是为什么这次会议具有这么重要使命的原因。我们来这里相互协商。我们必须建筑联结各国之间的精神的和科学的桥梁。我们必须克服国家边界的可怕障碍。

在较小的社会生活中，人们在瓦解反社会的统治权方面取得了一些进步。比如在城市里的生活就是这样。在某种程度上，甚至在个别国家内部的社会生活也是如此。在这样的社会里，传统和教育具有一种调节性的影响，给生活在这些范围内的人们带来了宽容的关系。但在不同的国家之间，完全的无政府主义仍然流行。我不认为在过去的几千年里，我们在这个领域里做出了任何真正的进步。国家之间常年不断的冲突仍然是诉诸于权力，诉诸于战争来解决的。无限制的贪求更大权力的愿望，不论在何方，不论在何时，只有现实可能性能够提供，就试图变得积极和具有进攻性。

贯穿在历史上国际事务中的这种无政府状态让人类承受了不可言状的痛苦和毁灭。它一次又一次地剥夺了人类及其心灵、福利的发展。在某些时候，它几乎毁灭了整个区域。

然而，国家试图经常处于战争准备的愿望，仍然对人类的生活产生了其他的反响。每一个国家对其居民的权利的控制，在过去的几百年里，已经稳步地增长了。在这一点上，权力被明智地运用的国家一点也不比被残暴专制统治的国家差。很大程度上因为现代工业设置的集中和集中化，政府在其居民间保持和平和有秩序的关系的功能，变得越来越复杂和广泛。为了防止其居民免受攻击，没有一个现代政府不要求一个扩张的军事设施。另外，政府认为教育它的居民存在战争的可能性是必要的，这种"教育"不仅腐化了青年人的心灵，而且反过来也影响了成年人的心理状态。没有一个国家可能避免这种腐化。这种腐化甚至流行到了那些并无侵略意图的公民之中。国家因而变成了一个现代偶像，它的挑动性的权力很少有人能逃脱。

然而，战争教育是一种妄想（delusion）。过去几年里的技术发展创建了一个全新的军事状况。令人恐怖的武器被发明出来，它能在几秒种内让大量的人灭绝，并让巨大的地区毁灭。由于科学还没有发明防范这些武器的方法，现在国家不再能恰当地保护其居民的安全。

那么，我们如何才能得救呢？

只有当一个超国家的组织惟一具有生产和拥有这些武器的权力时，人类才能从这种不可想象的毁灭和不负责的灭绝中得到保护。然而，除非这个组织具有合法的权力，能解决过去导致战争的所有冲突，否则很难想象在现存条件下，国家把自己手中的权力上交给超国家组织。单个国家的功能将或多或少集中在内部事务上，在它们与其他国家的关系上，它们只处理那些绝不会导致危及国际安全的争端和问题。

不幸的是，没有任何迹象表明，各国政府已经认识到了，人类目前所处的情形已迫使人们不能不采取革命性的手段。我们的情形是过去的任何事情都不能比拟的。因而，不可能把在较早阶段满足的方法和手段应用到现在。我们必须使我们的思考方式革命化，使我们的行动革命化，必须有勇气把世界上国家之间的关系革命化。昨天的陈词滥调不再适合于今天，无疑也将在明天毫无希望地过时。让世界上所有的人都认识到这一点，是知识分子肩上从未担负的最重要的和最重大的社会职责。他们是否有足够的勇气克服他们自己的国家的联系，来启发世界人民以最激进的方式改变其根深蒂固的民族传统呢？

巨大的努力是不可或缺的。如果现在失败了，那么超国家的组织将在以后建成，那时它将不得不建造在现在尚存的世界的大部分废墟之上。让我们希望，废除现存国际间的无政府状态将不需要导致一个自作自受的世界灾难，这场灾难的程度我们当中没有一个人能想象到。时间苦短，如果我们要行动，就必须现在行动。

选自《爱因斯坦晚年文集》

来源：东方早报
　　“高三选修课程就好像看股票一样，今年高考物理难了，明年选修物理的人数就会减少，”上海格致中学的庄老师说，“格致中学今年选修物理的学生减少了，以往选修物理的学生都达到80％，今年却降到了75％。”据统计，2001年参加物理卷考试的学生是三万六千人左右，再早一点1999年是六万人左右，而到了今年，即2004年，参加物理卷考试的学生骤降到两万七到两万八左右。

放弃物理只因高考太难
近年来物理卷考试难度不断加大，令学生望而却步，于是为了考上大学，很多学生就选择了报考另一门理科科目——化学。
庄老师说，由于各个中学选修物理的学生普遍减少，导致了上海“3＋1”的高校入学考试，选考物理科目的学生也少了。而另一方面，从报考化学学生的数据来看，上世纪90年代，每年选修化学的学生仅七八千人，近两年大幅度增加，今年则达到了约两万三千人。上海格致中学高三物理学生汪心哺这样看待物理学科：“化学不会，可以很快补上去；但如果物理学不好，这个是思维的矛盾，补起来很困难。”

高考不该是选课风向标

“高中生心智尚未成熟，可塑性强，变数也大，让他们去选择理科或文科，其盲目性远大于合理性，”复旦大学物理系蒋平坦率地说，“导致学生作出选择的往往是价值取向不同的教师或家长策动的结果，甚至是高校入学考试方式或内容的直接导向的结果。”
庄老师表示，从物理教学来看，我们并不希望选择物理的人多,但是我们希望选择物理的人是从内心喜欢物理，而不是想把物理作为一个高考入学的跳板。
有专家分析，选修化学的高三学生日益增多，从表面上看，高考入学率大大地提高了,然而从人才的培养上来看，上海的优秀人才正在日渐匮乏。

曾有的革新方案现实受阻

上海市教委的有关专家表示，上海正在酝酿物理教学改革，从物理课程角度探讨新的路子，让物理教学效率更高，让基础教育更加完善。此前提出的两个方案都未能实施。其中一个建议是取消大学兼收制度。这意味着，报考大学物理系的学生“3+1”必须选修物理，化学系的学生必须选修化学。
但是，这个方案很快被推翻。政府并没有决定大学兼收的权利，而需要由高校自己提出来。但是，高校至今没有提出这样的方
另一个方案是改变物理教材。中学六年有四百左右教时的物理课，要中学生全面掌握固、液、气、声、光、电、力、动、能等传统与现代物理知识，所以有人建议将教材变厚一点。
但是，这个想法在实施过程中有不小阻碍。因为现在高中学生中有10％到20％来自贫困家庭。这一部分学生能不能承受起买书的费用？书本厚了,价格就上去了,老百姓就有意见了。

教学改革仍在进行

但是改革仍旧势在必行。据悉，教育主管部门最终将会出台一个课改的总方针，而市教委则会抓住中学物理教材传授物理基础知识这个核心，按照系统性、实用性、先进性与趣味性相结合的原则，重新编辑一套循序渐进的、为中学生升学或就业需要的物理基础知识教材。

本网编者评论：教育尤其是基础教育的功利倾向，是我国教育的问题之一。考试作为选材和升学方式在我国将长期存在下去，课程改革也必将长期被考试所制约。因此高考、中考指挥棒的变化在教育改革中占的份量非常之重，可以说直接决定的教育改革的成败。

  资料来源：中国物理教育网新闻

  http://zhjyx.hfjy.net.cn/Basic/EBookLib/KPTS/TS009055/

  ——阿尔伯特。爱因斯坦

  《可怕的对称》把当代物理学的惊人发现写成通俗文学，人人能懂。阿。热是一位杰出的科学家，他在该书中讲叙了当代理论物理学家们是怎样效法爱因斯坦对大自然的美和质朴进行探索的故事。

  《可怕的对称》引导我们把物理学不仅视为一组理论的事实，而且要把物理学视为宇宙运动进行勇敢探索的学问。这是阐释“对称”如何奠定现代物理学上的思想和美学的基础第一本书。通过给书我们可以从身边左右对称的活生生的形式深入到大自然基本规律的深刻而抽象的对称。热先生从星球寿命、光的魔力、浩瀚的宇宙、粒子的生死等诸种不同现象中展现对称是如何规划大自然的宏伟构造的。

资料来源：中教育星资源&平台

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