愛因斯坦的諾貝爾獎也很坎坷。 首先，該獎項是在1922年頒發(fā)的。此外，當時的反對浪潮非常激烈。 這背后是物理學(xué)兩大方向的激烈對抗。
物理學(xué)可以分為兩個主要方向：理論物理學(xué)和實驗物理學(xué)。 當然，物理學(xué)家也可以分為理論物理學(xué)家和實驗物理學(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世紀初，實驗物理學(xué)和理論物理學(xué)之間沒有人可以輕視對方。 （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)運動基本規(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。 實驗物理學(xué)主要通過實驗來探索物質(zhì)世界和自然規(guī)律。
對于實驗物理學(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世紀初，由于愛因斯坦的出現(xiàn)，實驗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《論運動物體的電動力學(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空理論。 空間和時間理論 - 狹義相對論。
“狹義”是指它僅適用于慣性參考系。 這個理論的出發(fā)點是兩個基本假設(shè)：狹義相對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論中以相對均勻速度運動的兩個慣性參考系（S和S′）之間的坐標變換。 它是觀測者在測量不同慣性參考系之間的物理量時所進行的換算關(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世紀建立的經(jīng)典電動力學(xué)與牛頓力學(xué)之間的矛盾，后來成為狹義相對論中的基本方程組。
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)（相對論效應(yīng)），如時間膨脹、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。
就像時間膨脹一樣，在兩個相同的時鐘中，拿著時鐘A的人會發(fā)現(xiàn)時鐘B比他走得慢。 這種現(xiàn)象通常被稱為對手的時鐘“變慢”，但這種描述只有在觀察者的參照系中才是正確的。 任何本地時間（即位于同一坐標系中的觀察者測量的時間）都以相同的速度前進。 時間膨脹效應(yīng)適用于任何導(dǎo)致時間速度變化的過程。
時間膨脹
有人根據(jù)時間膨脹提出了一個非常有趣的觀點。 有人提出了一個有趣的問題。 如果我在幾秒后快要死的時候突然移動到接近光速，那么我的時間就會慢很多。 那我會死嗎？ ”
狹義相對論已成為現(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（如廣義相對論）都滿足狹義相對論的要求。
所以狹義相對論一誕生，立刻就引起了物理學(xué)家的爭議。 當時的物理學(xué)家普遍認為，以太是物理學(xué)史上一個假設(shè)的物質(zhì)概念。 相信以太理論的物理學(xué)家也相信存在絕對參考。 系統(tǒng)，這是受到牛頓絕對空間概念的影響。
以太理論在一個歷史時期深入人心，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。 狹義相對論的提出，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)家都對相對論提出了反對。 例如，邁克爾遜直到去世仍然記得“可愛的以太”，并認為相對論是一個怪物。 他還進行了著名的邁克爾遜-莫雷實驗來證明以太的存在。 當時，物理學(xué)界還掀起了一場所謂的“保衛(wèi)以太”運動。 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)疑狹義相對論，因為它很難理解或接受其中的理論，例如新的時空觀。 比如相對論的先驅(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)獎的候選人。 推薦理由是愛因斯坦斯坦對狹義相對論的巨大貢獻。 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)家普林斯海姆也因為愛因斯坦在狹義相對論方面的成就而推薦愛因斯坦作為該獎的候選人。
然而，許多實驗物理學(xué)家對愛因斯坦憑借相對論獲得諾貝爾獎表示強烈反對，因為相對論，特別是廣義相對論，當時沒有實驗基礎(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。科學(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)實驗結(jié)果抽象定律，或根據(jù)已知現(xiàn)象推斷定律。
然而，相對論當時沒有任何實驗基礎(chǔ)，這讓許多實驗科學(xué)家，尤其是瑞典科學(xué)界感到不滿。 20世紀初，瑞典科學(xué)界過于關(guān)注實驗物理學(xué)，而鄙視該理論實驗物理學(xué)家，認為其純粹是猜想。 瑞典科學(xué)界領(lǐng)袖哈塞爾伯格始終堅持，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)進步的必由之路”。 ”。
在實驗室里不斷探索的實驗科學(xué)家
哈塞爾伯格認為，愛因斯坦的相對論是一種“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。 他認為愛因斯坦沒有做過任何實驗，他的理論也不是由實驗歸納出來的； 他修改了基本假設(shè)，并將物理學(xué)的不同領(lǐng)域總結(jié)成一個統(tǒng)一的理論。 對于像他們這樣的實驗物理學(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。 這是達達主義在科學(xué)上的體現(xiàn)。
哈塞爾伯格繼續(xù)反對愛因斯坦的相對論，直到他躺在床上并獲得諾貝爾獎。 在他的強烈建議下，1920年諾貝爾獎授予了瑞士裔法國冶金學(xué)家紀堯姆，獲獎理由是“發(fā)現(xiàn)鎳鋼合金中的異常現(xiàn)象及其在精密物理學(xué)中的重要性”。 紀堯姆聽到這個消息后大吃一驚。 他覺得自己沒有資格獲得諾貝爾獎。
當時，諾貝爾委員會對愛因斯坦相對論授予諾貝爾獎的呼聲越來越高。 諾貝爾委員會不知道是不是因為腦抽搐，所以請諾貝爾醫(yī)學(xué)獎獲得者古爾斯特蘭德起草一篇關(guān)于相對論的論文。 報告。 。 。
古爾斯特蘭德迷信過去的科學(xué)研究概念，認為愛因斯坦從未做過實驗，所有理論都只是閉門造出來的。 想要獲得諾貝爾獎，就必須拿出實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果。 直到1922年，他仍然強烈反對愛因斯坦的相對論。 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)獎的物理化學(xué)家阿倫尼烏斯也同意古爾斯特蘭德的觀點。 1918年，普朗克剛剛獲得量子理論獎，隨后他把量子理論獎頒給了愛因斯坦。 這是正確的; 如果光電效應(yīng)真的要頒獎的話，應(yīng)該頒給實驗物理學(xué)家。 他還建議1921年根本不頒發(fā)物理學(xué)獎。結(jié)果，1921年諾貝爾物理學(xué)獎的候選人沒有公布。
后來，德國著名的諾貝爾獎獲得者實驗物理學(xué)家勒納和斯塔克也極力反對愛因斯坦和相對論。 可以說，愛因斯坦的相對論在當時的物理學(xué)界引起了一場漩渦。
勒納
終于到了很多實驗物理學(xué)家叫囂愛因斯坦相對論沒有實驗基礎(chǔ)的時候了。 1911年，愛因斯坦預(yù)言，當恒星的光線非常接近太陽時，由于太陽引力的作用，會出現(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)表廣義相對論，計算出星光經(jīng)過太陽附近時的偏轉(zhuǎn)角度為1.75角秒。 這就是廣義相對論“光偏轉(zhuǎn)”的預(yù)言。
為了證明廣義相對論的正確性，愛因斯坦轉(zhuǎn)向天文觀測實驗物理學(xué)家，提出了三種可以用天文觀測來驗證的廣義相對論效應(yīng)。 首先，愛因斯坦利用廣義相對論解決了長期未解決的水星近日點額外進動問題。
愛因斯坦找到了他親密的隊友愛丁頓。 通過活動，愛丁頓請戴森出面說服英國派出兩支日食觀測隊，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)團隊； 其中一支前往非洲西海岸的普林西比島，由愛丁頓率領(lǐng)。 每個觀測隊都攜帶了一臺33厘米的天文相機，巴西觀測隊還額外帶來了一臺10厘米的光學(xué)望遠鏡。
最終，愛丁頓和戴森經(jīng)過多次討論，對三個觀測結(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)會和皇家天文學(xué)會宣布，觀測結(jié)果支持了愛因斯坦的理論。 倫敦《泰晤士報》11月7日刊登頭版標題《科學(xué)革命：牛頓思想被推翻》。 不過，仍有不少人對他們發(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，就連愛因斯坦的老對手玻爾也開始首次提名愛因斯坦。 他特別提到相對論是“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展。”
這時，諾貝爾獎委員會要求阿累尼烏斯出一份報告。 在勒納和斯塔克的影響下，阿倫尼烏斯提出紅移實驗尚未完全證實，德國科學(xué)家格克在1916年就曾報道過。提出水星近日點進動早已被德國物理學(xué)家格伯解決了。
阿累尼烏斯
愛因斯坦于1915年提出了水星進動的公式，根據(jù)該公式和牛頓萬有引力定律，每世紀相差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的基礎(chǔ)被證明是基于相互矛盾的假設(shè)。 到了這個時候，相對論的支持者越來越多。
阿累尼烏斯提到的紅移實驗是指愛因斯坦預(yù)言恒星發(fā)出的譜線波長會因為強引力的作用而變長，即會發(fā)生引力紅移。 當時，由于觀測設(shè)備的限制，無法證實這一點。 2010年，科學(xué)家進行了實驗，將引力紅移效應(yīng)的實驗精度提高了一萬倍，從而更加準確地驗證了愛因斯坦的預(yù)測。
然而，實驗物理學(xué)家提出的大部分質(zhì)疑在愛因斯坦的兩個預(yù)言得到證實后都被推翻了。 當時很多反對愛因斯坦的科學(xué)家都提名愛因斯坦，比如湯姆森。 因此，當普朗克在1922年提出1922年諾貝爾獎應(yīng)該授予玻爾、1921年諾貝爾獎授予愛因斯坦時，就得到了諾貝爾委員會的認可。 不過，為了避免引起更大爭議，諾貝爾委員會授予愛因斯坦斯坦最終因光電效應(yīng)獲得諾貝爾獎。
當時，許多實驗物理學(xué)家堅守傳統(tǒng)的科學(xué)研究理念，非常重視實驗結(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，實驗物理學(xué)家的很多概念被改革，后來物理學(xué)進入了量子力學(xué)和相對論爭霸的時代。
然而，實驗物理學(xué)家并沒有閑著。 他們還積極參加了量子力學(xué)與相對論爭論的巔峰索爾維會議，成為眾人矚目的焦點。
