爱因斯坦发明了什么(爱因斯坦有多厉害？)

大家可能对爱因斯坦对科学界的贡献有很多看法，但对他在科学界的排名应该没什么看法。第一个不是牛顿就是爱因斯坦，几乎是公认的最伟大的两位科学家。可能有些朋友会把麦克斯韦排在第三位，但是爱因斯坦做了什么，他最大的成就是什么？也许你不一定能说出来！

所有人的狭义相对论

这不就是爱因斯坦的原创理论吗？怎么变成了人的集合？其实这里必须纠正一下。狭义相对论中的一些条件或假设早已被科学家铺就！

麦克斯韦方程的光速常数

麦克斯韦方程组统一了电磁学。可能大家都不是很清楚电磁学和相对论的关系，但是麦克斯韦的统一电磁学直接导致了相对论的诞生！麦克斯韦在1860年提出的第四个波动方程可以直接推导出光速是常数！

当时麦克斯韦推导出电磁波速度，但麦克斯韦推测也是电磁波的一种。后来证明麦克斯韦的判断是准确的，但这是谁的速度？这个问题当时没人能回答！

“光速在以太中”的迈克尔逊-莫雷实验

这是1887年的光速实验。目的是证明以太的存在，却意外地证明了光速不变的理论。

洛伦兹变化和潘加拉解释

在迈克尔逊-莫雷实验的零结果中，虽然证明了光速不变，但当时并没有放弃以太理论。洛伦兹用“洛伦兹变换”缩短了运动方向上的长度，减慢了运动中的时间，成功地解释了迈克尔逊-莫雷实验的零结果！庞加莱通过在不同的局部时间坐标系中与光速同步来解释，这其实是狭义相对论中同时性的相对性概念。

爱因斯坦的狭义相对论诞生了。

1905年，爱因斯坦抛弃了以太假说，引入了基于两个基本假设的相对论:光速不变和下一个相对论原理。同时，洛伦兹变换被保留下来。

纵观狭义相对论的诞生过程，麦克斯韦和迈克尔逊-莫雷实验为狭义相对论铺平了道路，洛伦茨和庞加莱几乎触及了门槛。但他们还是没能打破定式，固守以太假说，结果错过了狭义相对论。但是，不可否认的是，洛伦茨和庞加莱是狭义相对论最大的帮手，甚至爱因斯坦认为，即使他不推出狭义相对论，最长的五年内也会有人推出！

爱因斯坦的奇迹年

上面我们解释了爱因斯坦奇迹之一的狭义相对论，因为这个成果真的值得单独解释！再来说说另外四个奇迹。

质量能量方程

1905年9月26日，爱因斯坦发表了《论运动物体的电动力学》，紧接着是《物体的惯性与它所包含的能量有关吗？“，对，你猜对了，这就是E=mc，人一辈子能有这样的成就就够了，而爱因斯坦两天就发表了两篇。

能量方程的指导意义真的可以称得上伟大。它解决的不仅是后来恒星发光的能量来源，原子弹氢弹的爆炸原理，而是宇宙诞生的物质来源！

光电理论

同年，爱因斯坦在《光产生与转化刍议》中提出了光量子假说。他认为光子的能量是频率乘以普朗克常数。如果这个光子的能量足够，就会让一个电子逃逸，这就是光电效应原理的因果！也许爱因斯坦是量子力学的鼻祖，虽然他是量子力学后来发展的最大反对者。

此外，还有新的分子大小的测量，它测量分子大小和布朗运动，以及悬浮在静止液体中的小粒子的运动，这是热分子运动理论所要求的。当然，我们不知道爱因斯坦的妻子米列娃在中间扮演了什么角色，因为米列娃是爱因斯坦的物理专业同学，我们可以和爱因斯坦一起讨论和建议。但无论如何，一年5个诺贝尔奖级别的成果绝对能让人瞠目结舌！

独家爱因斯坦:广义相对论

如果狭义相对论是爱因斯坦创立的，那么广义相对论才是真正的爱因斯坦的专属！1905年爱因斯坦发表狭义相对论后，他甚至一刻也没有陶醉在自我成就中，几乎立刻就开始思考广义相对论。爱因斯坦把狭义相对论的原理扩展到广义相对论的原理，即:

物理定律在所有坐标系中都是一样的。

狭义相对论和广义相对论的成立只有两个前提。只要我们接受了这个前提，不管由此衍生出什么结果，我们都得承认！但由此推导出的结果却是颠覆性的，令人难以置信。即使过了100多年，仍然有很多朋友怀疑广义相对论的本质，这是物理学家惠勒总结的形象却深刻的说法:

告诉time 空怎么弯，time 空怎么动。

你可以不相信广义相对论阐述的简单而深刻的事实，但你必须明白，从20世纪到21世纪，天文学上的重大发现和理论验证都离不开广义相对论。如果你有兴趣，我们不妨简单统计一下！

1915年，爱因斯坦证明广义相对论可以解释水星的岁差(广义相完成于1915年，发表于1916年)。

在爱因斯坦发表广相的同年，史瓦西在一战的战场上从广相的引力场方程推导出了史瓦西半径，即当天体质量不变时，当等于或小于其史瓦西半径时，就会坍缩成黑洞。

1919年，爱丁顿带领团队观测到了昴宿星团中在日食期间不应看到的明亮恒星，这表明光线受到了引力场弯曲的影响。

1922年，苏联物理学家弗里德曼简化了推导方式，假设宇宙中物质的分布是均匀的，从广义相对论给出了宇宙模型的场方程。

1927年，勒迈特在求解弗里德曼的场方程时提出了宇宙膨胀的观点。

1929年，哈勃观测到遥远星系的加速原理，从而发现宇宙正在膨胀。

1934年，Fritz-zwicki在研究后来者星系团的运动时，利用Veri定理计算出了星系中暗物质的存在。

1934年，托尔曼发现宇宙中的辐射温度会随时间变化。

1948年，美国物理学家伽莫夫、阿尔菲和赫尔曼估计宇宙中残余黑体辐射约为5-10 K。

1960年，庞德、雷布卡和斯奈德用穆斯堡尔效应的实验方法测量了引力红移现象。

天鹅座X-1于1964年被发现，这个强X射线源被公认为第一个黑洞候选者。

1965年，阿诺德·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了宇宙微波背景辐射。跟踪观察是弗里德曼假说的各向同性正确性。

1974年，罗素·霍尔斯和约瑟夫·泰勒发现了霍尔斯-泰勒脉冲双星的公转，间接证明了当年爱因斯坦预言的引力波。

1980年，天文学家观测到类星体Q0957+561产生的引力透镜现象，这是光弯曲的另一个版本。

1998年，两个团队研究了Ia型超新星的红移，发现宇宙正在迅速膨胀。

2016年，LIGO和处女座宣布发现了双黑洞合并的引力波。

上述日志记录大致记录了从20世纪到21世纪发现的与广义相对论相关的重大天文事件。不管哪一个都是举世瞩目的成果，这些现象的源头都是广义相对论！当然，还有一个事实必须提醒。质能方程告诉我们物质是怎么来的，而广义相对论可以推导出宇宙是怎么来的。两种理论的结合似乎涵盖了我们宇宙中发生的一切！爱因斯坦打开了一个魔盒，幸好放出来的不是魔鬼，而是广义相对论！

有意思的是，几经波折，1921年的诺贝尔奖颁给了爱因斯坦最不起眼的光电理论，而广受欢迎的狭义相对论和广义相对论却始终没有引起注意，这可能是委员会最难解释的案例之一。如果再来一次，他们宁愿奖三次来弥补这个错误！然而，爱因斯坦的成就远未结束。按照惯例，我们不得不顺便提一下爱因斯坦发现的其他科学成就。

1916年，爱因斯坦提出了光与物质相互作用的理论，预言了激光的存在。1960年，科学家制造了激光。

1924年，爱因斯坦在手稿中根据光子的统计力学预言了玻色-爱因斯坦凝聚。1995年，Wolfgang Keightley、Eric Cornell和Karl Weiman首次获得玻色-爱因斯坦凝聚体。

但是，因为研究爱因斯坦的理论或者从他的理论中衍生出的理论而获得诺贝尔奖的科学家很难统计，爱因斯坦的伟大将在21世纪继续发酵。所以请不要用“多么牛逼”这个形容词来形容爱因斯坦，他的传奇会在未来的几百年里继续流传。