愛因斯坦的諾貝爾獎(jiǎng)也很坎坷。 首先，該獎(jiǎng)項(xiàng)是在1922年頒發(fā)的。此外，當(dāng)時(shí)的反對(duì)浪潮非常激烈。 這背后是物理學(xué)兩大方向的激烈對(duì)抗。
物理學(xué)可以分為兩個(gè)主要方向：理論物理學(xué)和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)。 當(dāng)然，物理學(xué)家也可以分為理論物理學(xué)家和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。 有人的地方就有江湖，就像氣宗華山派與劍派之爭一樣。 20世紀(jì)初，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)和理論物理學(xué)之間沒有人可以輕視對(duì)方。 （指部分極端物理學(xué)家，并非全部）
理論物理學(xué)是從理論上探索自然界未知的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的學(xué)科。 理論物理的研究領(lǐng)域涉及粒子物理和核物理、統(tǒng)計(jì)物理、凝聚態(tài)物理、宇宙學(xué)等，幾乎包括物理學(xué)所有分支的基本理論問題。 實(shí)驗(yàn)物理學(xué)主要通過實(shí)驗(yàn)來探索物質(zhì)世界和自然規(guī)律。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家來說，只有真正親眼觀察到現(xiàn)象或規(guī)律，這樣推導(dǎo)出來的自然規(guī)律和宇宙規(guī)律才是最正確、最有意義的。
20世紀(jì)初，由于愛因斯坦的出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)物理與理論物理之間的矛盾空前激化。 1905年，愛因斯坦發(fā)表了一篇題為《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》的論文，注定載入史冊。 在這篇論文中，愛因斯坦提出了一種不同于牛頓的新的直接時(shí)空理論。 空間和時(shí)間理論 - 狹義相對(duì)論。
“狹義”是指它僅適用于慣性參考系。 這個(gè)理論的出發(fā)點(diǎn)是兩個(gè)基本假設(shè)：狹義相對(duì)論原理和光速恒定原理。 該理論的核心方程是洛倫茲變換。
洛倫茲變換是狹義相對(duì)論中以相對(duì)均勻速度運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)慣性參考系（S和S′）之間的坐標(biāo)變換。 它是觀測者在測量不同慣性參考系之間的物理量時(shí)所進(jìn)行的換算關(guān)系。 ，在數(shù)學(xué)上表示為一組方程組（如下圖），洛倫茲變換最初是用來調(diào)和19世紀(jì)建立的經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)與牛頓力學(xué)之間的矛盾，后來成為狹義相對(duì)論中的基本方程組。
洛倫茲變換。 左邊是正變換，右邊是逆變換。
狹義相對(duì)論預(yù)言了牛頓經(jīng)典物理學(xué)中沒有的一些新效應(yīng)（相對(duì)論效應(yīng)），如時(shí)間膨脹、長度收縮、橫向多普勒效應(yīng)、質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系等。
就像時(shí)間膨脹一樣，在兩個(gè)相同的時(shí)鐘中，拿著時(shí)鐘A的人會(huì)發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘B比他走得慢。 這種現(xiàn)象通常被稱為對(duì)手的時(shí)鐘“變慢”，但這種描述只有在觀察者的參照系中才是正確的。 任何本地時(shí)間（即位于同一坐標(biāo)系中的觀察者測量的時(shí)間）都以相同的速度前進(jìn)。 時(shí)間膨脹效應(yīng)適用于任何導(dǎo)致時(shí)間速度變化的過程。
時(shí)間膨脹
有人根據(jù)時(shí)間膨脹提出了一個(gè)非常有趣的觀點(diǎn)。 有人提出了一個(gè)有趣的問題。 如果我在幾秒后快要死的時(shí)候突然移動(dòng)到接近光速，那么我的時(shí)間就會(huì)慢很多。 那我會(huì)死嗎？ ”
狹義相對(duì)論已成為現(xiàn)代物理理論的基礎(chǔ)之一：所有微觀物理理論（如基本粒子論）和宏觀引力理論（如廣義相對(duì)論）都滿足狹義相對(duì)論的要求。
所以狹義相對(duì)論一誕生，立刻就引起了物理學(xué)家的爭議。 當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家普遍認(rèn)為，以太是物理學(xué)史上一個(gè)假設(shè)的物質(zhì)概念。 相信以太理論的物理學(xué)家也相信存在絕對(duì)參考。 系統(tǒng)，這是受到牛頓絕對(duì)空間概念的影響。
以太理論在一個(gè)歷史時(shí)期深入人心，并深刻影響了物理學(xué)家的思想。 著名物理學(xué)家洛倫茲推導(dǎo)出符合電磁學(xué)協(xié)變條件的洛倫茲變換公式，但他無法放棄以太的觀點(diǎn)。 狹義相對(duì)論的提出，將以太理論推入了歷史。
因此，許多固執(zhí)相信以太論的物理學(xué)家都對(duì)相對(duì)論提出了反對(duì)。 例如，邁克爾遜直到去世仍然記得“可愛的以太”，并認(rèn)為相對(duì)論是一個(gè)怪物。 他還進(jìn)行了著名的邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)來證明以太的存在。 當(dāng)時(shí)，物理學(xué)界還掀起了一場所謂的“保衛(wèi)以太”運(yùn)動(dòng)。 杰杰。 湯姆森在1909年說道：“以太并不是思辨哲學(xué)家的異想天開的創(chuàng)造。它對(duì)我們來說就像我們呼吸的空氣一樣不可或缺。” ”。
除了頑固地捍衛(wèi)以太理論之外，一些物理學(xué)家還質(zhì)疑狹義相對(duì)論，因?yàn)樗茈y理解或接受其中的理論，例如新的時(shí)空觀。 比如相對(duì)論的先驅(qū)龐加萊、馬赫等。
不過，支持者也不少。 例如，雖然他是化學(xué)家，但他經(jīng)常跨越物理領(lǐng)域。 1909年，奧斯特瓦爾德首次提名愛因斯坦為1910年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的候選人。 推薦理由是愛因斯坦斯坦對(duì)狹義相對(duì)論的巨大貢獻(xiàn)。 后來他又在1912年和1913年再次提名愛因斯坦。后來的1912年，德國物理學(xué)家普林斯海姆也因?yàn)閻垡蛩固乖讵M義相對(duì)論方面的成就而推薦愛因斯坦作為該獎(jiǎng)的候選人。
然而，許多實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家對(duì)愛因斯坦憑借相對(duì)論獲得諾貝爾獎(jiǎng)表示強(qiáng)烈反對(duì)，因?yàn)橄鄬?duì)論，特別是廣義相對(duì)論，當(dāng)時(shí)沒有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，而量子力學(xué)的快速發(fā)展是由于加速了量子力學(xué)的發(fā)展?？茖W(xué)儀器的迭代。 ，不斷發(fā)現(xiàn)微觀世界的新現(xiàn)象。 理論物理學(xué)家經(jīng)常根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果抽象定律，或根據(jù)已知現(xiàn)象推斷定律。
然而，相對(duì)論當(dāng)時(shí)沒有任何實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，這讓許多實(shí)驗(yàn)科學(xué)家，尤其是瑞典科學(xué)界感到不滿。 20世紀(jì)初，瑞典科學(xué)界過于關(guān)注實(shí)驗(yàn)物理學(xué)，而鄙視該理論實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，認(rèn)為其純粹是猜想。 瑞典科學(xué)界領(lǐng)袖哈塞爾伯格始終堅(jiān)持，精確測量“是我們深入了解物理定律的根本和主要條件，是新發(fā)現(xiàn)的必由之路，是科學(xué)進(jìn)步的必由之路”。 ”。
在實(shí)驗(yàn)室里不斷探索的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家
哈塞爾伯格認(rèn)為，愛因斯坦的相對(duì)論是一種“病態(tài)”物理學(xué)，它侵蝕了人們此前所持有的正確信念，與西方文明中古希臘傳統(tǒng)的真善美觀念完全背道而馳。 他認(rèn)為愛因斯坦沒有做過任何實(shí)驗(yàn)，他的理論也不是由實(shí)驗(yàn)歸納出來的； 他修改了基本假設(shè)，并將物理學(xué)的不同領(lǐng)域總結(jié)成一個(gè)統(tǒng)一的理論。 對(duì)于像他們這樣的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家來說，這只是形而上學(xué)的工作，而不是科學(xué)的一部分。 這是達(dá)達(dá)主義在科學(xué)上的體現(xiàn)。
哈塞爾伯格繼續(xù)反對(duì)愛因斯坦的相對(duì)論，直到他躺在床上并獲得諾貝爾獎(jiǎng)。 在他的強(qiáng)烈建議下，1920年諾貝爾獎(jiǎng)授予了瑞士裔法國冶金學(xué)家紀(jì)堯姆，獲獎(jiǎng)理由是“發(fā)現(xiàn)鎳鋼合金中的異?，F(xiàn)象及其在精密物理學(xué)中的重要性”。 紀(jì)堯姆聽到這個(gè)消息后大吃一驚。 他覺得自己沒有資格獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
當(dāng)時(shí)，諾貝爾委員會(huì)對(duì)愛因斯坦相對(duì)論授予諾貝爾獎(jiǎng)的呼聲越來越高。 諾貝爾委員會(huì)不知道是不是因?yàn)槟X抽搐，所以請(qǐng)諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者古爾斯特蘭德起草一篇關(guān)于相對(duì)論的論文。 報(bào)告。 。 。
古爾斯特蘭德迷信過去的科學(xué)研究概念，認(rèn)為愛因斯坦從未做過實(shí)驗(yàn)，所有理論都只是閉門造出來的。 想要獲得諾貝爾獎(jiǎng)，就必須拿出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果。 直到1922年，他仍然強(qiáng)烈反對(duì)愛因斯坦的相對(duì)論。 嗯，這是一幅醫(yī)學(xué)科學(xué)家干涉物理學(xué)家事務(wù)的美麗畫面。 。 。
格爾斯特蘭德
獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的物理化學(xué)家阿倫尼烏斯也同意古爾斯特蘭德的觀點(diǎn)。 1918年，普朗克剛剛獲得量子理論獎(jiǎng)，隨后他把量子理論獎(jiǎng)?lì)C給了愛因斯坦。 這是正確的; 如果光電效應(yīng)真的要頒獎(jiǎng)的話，應(yīng)該頒給實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。 他還建議1921年根本不頒發(fā)物理學(xué)獎(jiǎng)。結(jié)果，1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的候選人沒有公布。
后來，德國著名的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家勒納和斯塔克也極力反對(duì)愛因斯坦和相對(duì)論。 可以說，愛因斯坦的相對(duì)論在當(dāng)時(shí)的物理學(xué)界引起了一場漩渦。
勒納
終于到了很多實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家叫囂愛因斯坦相對(duì)論沒有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的時(shí)候了。 1911年，愛因斯坦預(yù)言，當(dāng)恒星的光線非常接近太陽時(shí)，由于太陽引力的作用，會(huì)出現(xiàn)微小的偏差。 首次提出可以測量恒星光的這種彎曲。 1915年，愛因斯坦發(fā)表廣義相對(duì)論，計(jì)算出星光經(jīng)過太陽附近時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度為1.75角秒。 這就是廣義相對(duì)論“光偏轉(zhuǎn)”的預(yù)言。
為了證明廣義相對(duì)論的正確性，愛因斯坦轉(zhuǎn)向天文觀測實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，提出了三種可以用天文觀測來驗(yàn)證的廣義相對(duì)論效應(yīng)。 首先，愛因斯坦利用廣義相對(duì)論解決了長期未解決的水星近日點(diǎn)額外進(jìn)動(dòng)問題。
愛因斯坦找到了他親密的隊(duì)友愛丁頓。 通過活動(dòng)，愛丁頓請(qǐng)戴森出面說服英國派出兩支日食觀測隊(duì)，一支前往南美洲巴西的索伯里爾，由戴森率領(lǐng)。 親自帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)； 其中一支前往非洲西海岸的普林西比島，由愛丁頓率領(lǐng)。 每個(gè)觀測隊(duì)都攜帶了一臺(tái)33厘米的天文相機(jī)，巴西觀測隊(duì)還額外帶來了一臺(tái)10厘米的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。
最終，愛丁頓和戴森經(jīng)過多次討論，對(duì)三個(gè)觀測結(jié)果的重要性做出了判斷，并利用加權(quán)平均法給出了偏差1.64角秒的結(jié)果，與愛因斯坦的預(yù)測非常接近。
愛丁頓
1919年11月，戴森教授在英國皇家學(xué)會(huì)和皇家天文學(xué)會(huì)宣布，觀測結(jié)果支持了愛因斯坦的理論。 倫敦《泰晤士報(bào)》11月7日刊登頭版標(biāo)題《科學(xué)革命：牛頓思想被推翻》。 不過，仍有不少人對(duì)他們發(fā)表的結(jié)果表示懷疑，甚至傳出他們發(fā)表的日食觀測結(jié)果是“通過愛丁頓的烹飪”。為此，戴森發(fā)布了原始底片的副本。
這時(shí)，就連愛因斯坦的老對(duì)手玻爾也開始首次提名愛因斯坦。 他特別提到相對(duì)論是“第一也是最重要的”，并表示“在這里，我們面臨著物理問題”。 科學(xué)研究發(fā)展中最具決定性的進(jìn)展?！?span style="display:none">6O9物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
這時(shí)，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)要求阿累尼烏斯出一份報(bào)告。 在勒納和斯塔克的影響下，阿倫尼烏斯提出紅移實(shí)驗(yàn)尚未完全證實(shí)，德國科學(xué)家格克在1916年就曾報(bào)道過。提出水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)早已被德國物理學(xué)家格伯解決了。
阿累尼烏斯
愛因斯坦于1915年提出了水星進(jìn)動(dòng)的公式，根據(jù)該公式和牛頓萬有引力定律，每世紀(jì)相差43.03秒。 最終，它與觀測值非常接近。 格伯的理論和格克的觀點(diǎn)的基礎(chǔ)被證明是基于相互矛盾的假設(shè)。 到了這個(gè)時(shí)候，相對(duì)論的支持者越來越多。
阿累尼烏斯提到的紅移實(shí)驗(yàn)是指愛因斯坦預(yù)言恒星發(fā)出的譜線波長會(huì)因?yàn)閺?qiáng)引力的作用而變長，即會(huì)發(fā)生引力紅移。 當(dāng)時(shí)，由于觀測設(shè)備的限制，無法證實(shí)這一點(diǎn)。 2010年，科學(xué)家進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，將引力紅移效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)精度提高了一萬倍，從而更加準(zhǔn)確地驗(yàn)證了愛因斯坦的預(yù)測。
然而，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家提出的大部分質(zhì)疑在愛因斯坦的兩個(gè)預(yù)言得到證實(shí)后都被推翻了。 當(dāng)時(shí)很多反對(duì)愛因斯坦的科學(xué)家都提名愛因斯坦，比如湯姆森。 因此，當(dāng)普朗克在1922年提出1922年諾貝爾獎(jiǎng)應(yīng)該授予玻爾、1921年諾貝爾獎(jiǎng)授予愛因斯坦時(shí)，就得到了諾貝爾委員會(huì)的認(rèn)可。 不過，為了避免引起更大爭議，諾貝爾委員會(huì)授予愛因斯坦斯坦最終因光電效應(yīng)獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
當(dāng)時(shí)，許多實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家堅(jiān)守傳統(tǒng)的科學(xué)研究理念，非常重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果，鄙視理論，將其視為純粹的猜想。 然而，愛因斯坦事件之后，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的很多概念被改革，后來物理學(xué)進(jìn)入了量子力學(xué)和相對(duì)論爭霸的時(shí)代。
然而，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家并沒有閑著。 他們還積極參加了量子力學(xué)與相對(duì)論爭論的巔峰索爾維會(huì)議，成為眾人矚目的焦點(diǎn)。