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发信人: cpu (一二三四·五六七八), 信区: Physics
标  题: 爱因斯坦传(25)(转载)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年11月28日21:06:11 星期二), 转信

【 以下文字转载自 Energy 讨论区 】
【 原文由 yejet 所发表 】
爱因斯坦对于以前布朗运动方面的工作并不了解，他把显微镜下可见粒子的运动看作是

显微镜下看不到的液体分子运动的表征。他用统计方法，解释了在他之前波兰物理学家
斯莫
鲁科夫斯基论证过的这种现象，并且作出数学表述。１９０８年，法国物理学家佩兰通
过实
验完全证实了“布朗运动的爱因斯坦定律”。由于这项工作，佩兰荣获了１９２６年诺
贝尔
奖金。
    爱因斯坦关于分子物理学的研究证明了下述观点是正确的，即热是能量的一种形式
，它
是由不规则的分子运动所引起。同时，还使原子论得到了充实，即从物理意义上说来，
“物
质”是由分子和原子构成。
    根据爱因斯坦提出的测定分子体积方法，加上关于布朗运动的公式，能够数出分子
的数
目。过去，物理学一直依赖奥地利物理学家格施米德发明的近似方法，而现在可以根据
爱因
斯坦的理论，用精确的数学方法进行计算了。
    爱因斯坦对于热运动的研究，除了对专业学科十分重要，还在认识论上具有重大意
义。
它说明，某些自然科学家否定和怀疑原子论是没有道理的，爱因斯坦对分子观念的证明
是令
人信服的，以至连马赫和另一位原子论的坚决反对者奥斯瓦尔德也声称“改信原子学说
”
了。关于这一点，爱因斯坦在《自述》中说得很清楚：
    “在那些年代里，我自己的兴趣主要不在于普朗克的成就所得出的个别结果，尽管
这些
结果可能非常重要。我的主要问题是：从那个辐射公式中，关于辐射的结构，以及更一
般地
说，关于物理学的电磁基础，能够得出什么样的普遍结论呢？在我深入讨论这个问题之
前，
我必须简要地提到关于布朗运动及有关课题（起伏现象）的一些研究，这些研究主要是
以古
典的分子力学为根据的。在不知道玻尔兹曼和吉布斯的已经发表而且事实上已经把问题
彻底
解决了的早期研究工作的情况下，我发展了统计力学，以及以此为基础的热力学的分子
运动
论。在这里，我的主要目的是要找到一些事实，尽可能地确证那些有确定的有限大小的
原子
的存在。这时我发现，按照原子论，一定会有一种可以观察到的悬浮微粒的运动，而我
并不
知道，关于这种‘布朗运动’的观察实际上早已是人所共知的了。最简单的推论是以如
下的
考虑为根据的。如果分子运动论原则上是正确的，那么那些可以看得见的粒子的悬浮液
就一
定也像分子溶液一样，具有一种能满足气体定律的渗透压。这种渗透压同分子的实际数
量有
关，亦即同一克当量中的分子个数有关。如果悬浮液的密度并不均匀，那么这种渗透压
也会
因此而在空间各处有所不同，从而引起一种趋向均匀的扩散运动，这种扩散运动可以从
已知
的粒子迁移率计算出来。但另一方面，这种扩散过程也可以看作是悬浮粒子因热骚动而
引起
的、原来不知其大小的无规则位移的结果。通过把这两种考虑所得出的扩散通量的数值
等同
起来，就可以定量地得到这种位移的统计定律，也就是布朗运动定律。这些考察同经验
的一
致，以及普朗克根据辐射定律（对于高温）对分子的真实大小的测定，使当时许多怀疑
论者
（奥斯瓦尔德、马赫）相信了原子的实在性。这些学者之所以厌恶原子论，无疑可以溯
源于
他们的实证论的哲学观点。这是一个有趣的例子，它表明即使是有勇敢精神和敏锐本能
的学
者，也可以因为哲学上的偏见而妨碍他们对事实作出正确解释。这种偏见——至今还没
有灭
绝——就在于相信毋须自由的概念构造，事实本身就能够而且应该为我们提供科学知识
。这
种误解之所以可能，只是因为人们不容易认识到，经过验证和长期使用而显得似乎同经
验材
料直接相联系的那些概念，共实都是自由选择出来的。”
    爱因斯坦对于布朗运动的理论研究，成功地继承了过去分子物理学的工作，并使它
获得
完满结果。他在光学理论方面的研究工作是同已经取得的发现分不开的。不过，这一研
究工
作，一开始就具有革命性：它意味着科学发展史上的一次“飞跃”。
    １９０５年，爱因斯坦的第一篇著作《有关光的产生和转化的一个试探性观点》问
世
了。在以后的几年中，他还发表了几篇有关量子物理学的论文。
    在光的新理论中，爱因斯坦以普朗克１９００年提出的假设为基础，认为在热辐射
过程
中能量的放出和吸收都是以不连续方式进行；能量的最小数值叫量子，它的数值取决于
基本
作用量h——“普朗克常数”。每次放出和吸收的辐射能都是这个数值的整数倍。
    普朗克的这一发现与当时普遍认为正确的光的波动理论是不相容的。光的波动学说
认为
光是以波动状态连续传播的。１９世纪初，这一学说战胜了牛顿的微粒说。后来，麦克
斯韦
和赫兹还在实验和理论上证实了这个学说。

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        ★◎ 我 是 绿 叶 ◎★  

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