《思想者丛书》是一套有着深邃的科学与人文思想的丛书。丛书中既有伟大人物的介绍，也有对经典著作的解读。读者在阅读过程中可以了解他们的奋斗阅历、成功经验、切身体会以及对事业、对人生的执著追求，因而可以得到更多的启发，吸取更多的科学精神和人文精神的养料。本书是《思想者丛书》之《爱因斯坦(叛逆与颠覆)》，主要讲述了爱因斯坦的生平以及学术发现，并阐述了对爱因斯坦的研究。书中保留了全部英文，可使读者在参照阅读的过程中体会不同文化的内涵。

爱因斯坦，在20世纪思想家的画廊申，爱因斯坦就是公正、善良、真理的化身。他的品格可以与天地日月争辉，他的科学贡献，人类将万世景仰。本书是《思想者丛书》之《爱因斯坦(叛逆与颠覆)》，书中保留了全部英文，可使读者在参照阅读的过程中体会不同文化的内涵。

一 真实的爱因斯坦

 一个挑战性的假想

 令牛顿黯然失色的日食

二 不同寻常的思想

 从叛逆到颠覆

 爱因斯坦，问题解决者

三 蓬勃发展

 失败的实验

 狭义相对论

 膨胀与收缩

四 物理学中最著名的等式：E=mc2

 质量与能量

 宇宙速度的极限

 核能

 爱因斯坦与原子弹

五 引力的挑战

 引力定律

 等效原理

六 通往广义相对论

 引力与光线

 一次失败的行动

 爱因斯坦的回归之旅

 近日点问题

 超越敌我

七 时空之旅

 坐标与地图

 高斯和三角法则

 空间-时间

 毫无疑问

 曲率与应力

 爱因斯坦的预测

八 新发现

 空间中的二重像

 引力红移

 引力辐射

九 黑洞

 插翅难逃

 通往未知的旅程

 黑洞的规则

 黑洞的证据

十 爱因斯坦与大爆炸

 在大爆炸理论出现之前

 爱因斯坦的错误

 大爆炸理论的证据

 对哈勃定律的解释

十一 不确定的尾声

 自然的不确定性

 宇宙的命运

 大坍缩？

 关于爱因斯坦的结论

附录

 附录1 关于狭义相对论

 附录2 爱因斯坦张量

 附录3 标度因子R(t)

爱因斯坦在多年前发表了相对论，他的著名等式E=mc2在今天仍然产生着深远影响。科学家运用爱因斯坦的理论，在研究宇宙世界的宇宙学和研究原子内部物质的高能物理领域仍然有新的发现。理论家们则进一步探索爱因斯坦的思想，并以此为基础成功预言了种种陌生物体和未经验证的概念，如黑洞和时空中的虫洞。爱因斯坦思想的影响也许还要经过许多年才能被全面评估，这就像艾萨克。牛顿爵士(Sir Issac Newton，1642-1727年)一样，他的研究给17世纪晚期的科学界带来了巨大改变，为之后两个世纪里的科学与王程学奠定了基础。

1919年，爱因斯坦以一种戏剧化的方式出现在新闻头条中，迅速为社会大众所认识。在1919年之前，尽管爱因斯坦在光线、物质、能量方面的理论已经动摇了物理学的基础，但他主要闻名于欧美科学界。1919年11月，一项为研究广义相对论的预言进行的天文观测结果公布后，他在柏林做物理教授的平静生活猝然中止。发现了空间可以弯曲的他被邀请到多个国家做演说，受到各国首脑和皇室的款待。他成为20世纪最负盛名的科学家，他的名字就是智慧的代名词。本章将讲述1919年间发生的一系列事件。这些事件把爱因斯坦由一位享誉甚高的科学家变成了一个家喻户晓的公众人物，并为他赢得了有史以来世界上最杰出科学家之一的不朽声名。

一个挑战性的假想

想象在一场激光表演中，不同颜色的光束在夜空中纵横交错。如果那些光束在空气中能够弯成弧形或螺旋形，那表演将会更加精彩壮观。1916年，在激光诞生的很久之前，爱因斯坦就计算出光束会受到引力的影响而发生弯曲。但这个弯度极小，不易被人发现。引力思想是牛顿的智慧结晶。他在17世纪提出，任何两个物体由于各自的质量在彼此之间存在一种吸引力。为了解释这种吸引力在并未直接接触的两个物体间如何发生作用，牛顿提出了引力的概念，这种引力能在两物体间存在距离的情况下起作用。例如，一个航天探测器的飞行轨道经过一个行星，如果该飞行轨道离这个行星太近，航天探测器就会被行星的引力拉近，撞上行星。牛顿将空间视作必然的绝对量，在任何地方任何时间都保持不变。也许牛顿的确曾经思考过两物体间所存在引力的本质，也许他还思考过两物体相互影响的原因，但是他的引力理论基本上只说明了引力存在于任意两物体间；两物体距离越近，各自质量越大，引力就越强。

牛顿认为，无论宇宙中物质如何存在或分布，空间都是一个绝对量。这个假定受到爱因斯坦的挑战。同时，爱因斯坦也不认同牛顿关于时间作为一个绝对量在宇宙中匀速运动的假定。爱因斯坦认识到，空间和时间都以可定位事件的坐标为特征，于是他试图以适用于任何坐标体系的一般等式来表达数学形式的物理法则。他把引力与加速运动联系起来，将引力纳入到自己的理论体系中，进而证明空间使物质移动，物质使空间弯曲。本书第六章和第七章将详细探讨这些理论。

在爱因斯坦之前，没有科学家曾经尝试过他为自己设定的任务：建立一套关于空间、时间和引力的一般理论。爱因斯坦花费了近十年的时间进行科学思考与研究，最终才获得成功。1906年，爱因斯坦发表论文《广义相对论的基础》，表明引力能够使空间变形，改变光线轨迹。尽管地球的引力太弱，不足以使空间变形，但爱因斯坦预测说，光线掠过太阳表面时会因太阳的引力发生可测得的弯曲。这个预测是可以在日全食中得到验证的。当时，很少有科学家注意到爱因斯坦的理论，也许这是因为很少有人具备足够深厚的数学功底来理解爱因斯坦所采用的复杂的公式和方法。幸运的是，爱因斯坦的工作被亚瑟·爱丁顿爵士(Sir Arthur Eddington，1882-1944年)得知。时任剑桥大学普卢米安讲座天文教授的爱丁顿是一个数学天才。

令牛顿黯然失色的日食  当月亮经过太阳正前方，月亮阴影所覆盖的地球区域看不到太阳，这就叫做日全食。日全食在全食路径经过的地区会引起人们的极大兴趣。在全食路径上的观测者会经历几分钟的黑暗，这为天文学家观测、记录平时条件下无法看到的日冕(即环绕太阳的燃烧气体)提供了宝贵的机会。日全食每隔一些年就会出现一次，但全食路径仅覆盖地球表面的一小部分区域。1919年的日全食，是科学家们可以用来验证爱因斯坦所预测的引力使光线弯曲的第一个日全食。

P3-6

《思想者丛书》是一套有着深邃的科学与人文思想的丛书。丛书中既有伟大人物的介绍，也有对经典著作的解读。涉及杰出哲学家、科学家、艺术家及文学家的生平事迹，他们的时代背景、重大成就，特别是他们的思想(作品)的形成和发展过程，以及他们对其所处时代与人类文明进程的影响。这套丛书作为入门向导(A Beginner's Guide)，能够把每一位伟大人物在学术或艺术上的突出贡献，以及在其著作中所阐述的深奥哲理，用极其通俗的语言加以简明扼要的阐述，并且时有画龙点睛式的提示，使一般非专业读者、特别是青年读者能够全面了解这些大思想家的突出贡献及其在历史上的作用和影响。

尤其值得一提的是，读者在阅读过程中可以了解他们的奋斗阅历、成功经验、切身体会以及对事业、对人生的执著追求，因而可以得到更多的启发，吸取更多的科学精神和人文精神的养料。对青年读者来说，会起到励志的作用，使得今后在自己的成长过程中，会时时感到这些潜移默化的影响；而对中老年读者来说，也可以对比自己的事业和人生经历，获得新的感悟。

这套丛书原文用英语撰写，目前在中国出版双语版。中文有较好的可读性，英文的文笔简洁明快。出版者保留了全部英文，可使读者在参照阅读的过程中体会不同文化的内涵。

大连理工大学出版社为了弘扬科学精神和人文精神，编辑出版了这套丛书，在我国出版业的百花丛中又绽放出一枝奇葩，实在是件值得高兴的事。

中国工程院院士

王众托

2008年6月