世界历史上最伟大的十位物理学家（一）

徐汉屏

对科学真理矢志不渝的追求，是千千万万科学家的共同精神。秉承这种精神，人类经历了一次又一次科学革命，从而促进科学飞速发展。关于世界历史上最伟大的十位物理学家，没有官方的排名，也不可能作出这样的排名，各种资料所显示的名单也不尽相同。英国的物理网（physicsweb.org）喜欢各种有趣的评选活动，他们曾经搞过历史上最伟大的物理学家的投票，评选结果依次为：牛顿、爱因斯坦、麦克斯韦、伽利略、狄拉克、玻尔、普朗克、费曼、法拉第、薛定谔。下面，对他们的生平经历及主要贡献分别作一简单介绍。

牛顿——经典力学体系的奠基人

牛顿，英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。

1643年1月4日，牛顿出生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村。少年时的牛顿并不是神童，他资质平常，成绩一般，但他喜欢读书，喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物，并从中受到启发，自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。

1661年，19岁的牛顿进入剑桥大学圣三一学院。在这里，他开始接触到大量自然科学著作，经常参加学校举办的各类讲座，包括地理、物理、天文和数学。牛顿的第一任教授巴罗是个博学多才的学者。牛顿在回忆时说道：“巴罗博士当时讲授关于运动学的课程，也许正是这些课程促使我去研究这方面的问题。”1664年，牛顿被选为巴罗的助手，第二年获文学士学位。正当牛顿准备留校继续深造时，严重的鼠疫席卷英国，剑桥大学因此而关闭，牛顿离校返乡。家乡安静的环境使得他的思想展翅飞翔，以整个宇宙作为其藩篱。这短暂的时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月，他的三大成就：微积分、万有引力、光学分析的思想就是在这时孕育成形的。可以说此时的牛顿已经开始着手描绘他一生大多数科学创造的蓝图。1667年，牛顿回剑桥后当选为圣三一学院院委，次年获硕士学位。1669年，26岁的牛顿晋升为卢卡斯教授，直到1701年。1696年，牛顿任皇家造币厂监督，并移居伦敦。1703年任英国皇家学会会长。1706年受女王安娜封爵。

牛顿从容不迫地观察日常生活中的小事，做出了科学史上一个个重要的发现。他对于科学研究专心到痴迷的地步。据说有一次牛顿煮鸡蛋，他一边看书一边干活，糊里糊涂地把一块怀表扔进了锅里，等水煮开后，揭盖一看，才知道错把怀表当鸡蛋煮了。还有一次，牛顿请朋友吃饭，准备好饭菜后，自己却钻进了研究室，朋友见状吃完后便不辞而别了，牛顿出来时发现桌上只剩下残羹冷饭，以为自己已经吃过了，就回去继续进行研究实验。牛顿用心之专注被传为佳话。

牛顿是经典力学理论理所当然的开创者。他系统地总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。

牛顿发现万有引力定律是他在自然科学中最辉煌的成就。那是在假期里，牛顿常常来到母亲的家中，在花园里小坐片刻。有一次，像以往屡次发生的那样，一个苹果从树上掉了下来。一个苹果的偶然落地，却是人类思想史的一个转折点，它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍，引起他的沉思：究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢？牛顿思索着。终于，他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。他认为太阳吸引行星、行星吸引行星、以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力，还用微积分证明了开普勒定律中太阳对行星的作用力是吸引力，证明了任何一曲线运动的质点，若是半径指向静止或匀速直线运动的点，且绕此点扫过与时间成正比的面积，则此质点必受指向该点的向心力的作用，如果环绕的周期之平方与半径的立方成正比，则向心力与半径的平方成反比。牛顿还通过大量实验，证明了任何两物体之间都存在着吸引力，总结出了万有引力定律。他还用万有引力原理说明潮汐的各种现象，指出潮汐的大小不但同月球的位相有关，而且同太阳的方位有关。牛顿预言地球不是正球体。岁差就是由于太阳对赤道突出部分的摄动造成的。

牛顿运动三定律是构成经典力学的理论基础，这些定律是在大量实验基础上总结出来的，是解决机械运动问题的基本理论依据。1687年，牛顿出版了代表作《自然哲学的数学原理》，这是一部力学的经典著作。牛顿在这部书中，从力学的基本概念（质量、动量、惯性、力）和基本定律（运动三定律）出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，建立了经典力学的完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。

在光学方面，牛顿也取得了巨大成果。他利用三棱镜试验了白光分解为有颜色的光，最早发现了白光的组成。他对各色光的折射率进行了精确分析，说明了色散现象的本质。他指出，由于对不同颜色的光的折射率和反射率不同，才造成物体颜色的差别，从而揭开了颜色之谜，牛顿还提出了光的“微粒说”，认为光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直线运动路径。他的“微粒说”与后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。此外，他还制作了牛顿色盘和反射式望远镜等多种光学仪器.牛顿曾把一个磨得很精、曲率半径较大的凸透镜的凸面，压在一个十分光洁的平面玻璃上，在白光照射下可看到，中心的接触点是一个暗点，周围则是明暗相间的同心圆圈，后人把这一现象称为“牛顿环”。1704年，他出版了《光学》一书，系统阐述他在光学方面的研究成果。

在热学方面，他研究过计温学，观测水沸腾或凝固时的固定温度，研究热物体的冷却定律，即当物体表面与周围有温差时，单位时间内从单位面积上散失的热量与这一温差成正比。

除了在物理学方面的杰出贡献外，牛顿在数学研究中也成绩卓越.牛顿与莱布尼茨分享了发展微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究作出了贡献。

1727年3月20日，牛顿在伦敦病逝。他的墓碑上镌刻着：“让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣耀曾经在世界上存在。”

2005年，英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查，牛顿被认为比爱因斯坦更具影响力.牛顿有一句传世名言——“如果我看得更远的话，那是因为我站在巨人的肩膀上”，表现出一位杰出科学家的谦逊品质。

爱因斯坦——现代物理学的开创者

爱因斯坦，德裔美国科学家、思想家和哲学家。

1879年3月14日，爱因斯坦生于德国的乌尔姆。在孩童时，爱因斯坦很沉静，他常常独自一人来消磨时间。他语言表达迟缓，在阅读方面也有困难，但是，他对事物的原理却特别感兴趣，并经常提出许多问题。在爱因斯坦5岁的时候，他的父亲给他一个罗盘。他惊异地发现罗盘的指针总是指向北方，他非常好奇，于是问父亲和叔叔是什么原因使指针转动的。然而，他们关于磁性和引力的回答对孩子来说确实太难了，但是，爱因斯坦还是花了很多的时间来思考这一问题。小小的罗盘，里面那根按照一定规律转动的磁针，唤起了这位未来的科学巨匠的好奇心——探索事物原委的好奇心。

爱因斯坦1900年毕业于苏黎世联邦理工学院，人瑞士国籍，后来在瑞士政府的专利局里就职。专利局的工作很轻松，他把好多时间用在了创立自己的学说上.其中有一些就是关于相对论的理论。

1905年，爱因斯坦发表了一篇论文，虽然只有35页，但却是科学史上最重要的文献之一.这就是狭义相对论。爱因斯坦在洛仑兹和庞加莱等人的工作基础上，从光速不变原理出发，建立了新的时空观，对牛顿时空观进行了拓展和修正。爱因斯坦提出了物质可以转化为能量，并且给出了能够衡量物质能量的表达式，即著名的爱因斯坦质能方程E=大的能量，从而解释了为什么太阳可以数百万年地发光发热，解决了长期存在的恒星能源来源的难题，还导致了原子能的发现.近年来发现了越来越多的高能物理现象，狭义相对论已成为解释这些现象的一种最基本的理论工具。

爱因斯坦白1909年开始在苏黎世工业大学、布拉格德意志担任大学教授。1913年返德国，任柏林威廉皇帝物理研究所所长和柏林洪堡大学教授，并当选为普鲁士皇家科学院院士。

在他发表了有关狭义相对论的论文10年后，爱因斯坦又发表了另外一篇论文——广义相对论，提出了有关引力、物质与能量之间的关系的新论点。广义相对论解决了一个天文学上多年的不解之谜，并推断出后来被验证了的光线弯曲现象，还成为后来许多天文概念的理论基础。

爱因斯坦对天文学最大的贡献莫过于他的宇宙学理论。他创立了相对论宇宙学，建立了静态有限无边的白洽的动力学宇宙模型，并引进了宇宙学原理、弯曲空间等新概念，大大推动了现代天文学的发展.他的量子理论对天体物理学、特别是理论天体物理学都有很大的影响。理论天体物理学的第一个成熟的方面——恒星大气理论，就是在量子理论和辐射理论的基础上建立起来的。

爱因斯坦于1921年获得诺贝尔物理学奖。他的获奖并不是由于相对论，而是因为他发现了光电效应定律，第一个成功地解释了光电效应。光电效应是金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子。爱因斯坦的这一发现推动了现代电子学的发展，其中包括广播和电视。

1933年爱因斯坦在英国期间，被格拉斯哥大学授予荣誉法学博士学位。因受纳粹政权迫害，迁居美国，任普林斯顿高级研究所教授。从事理论物理研究，1940年人美国国籍。爱因斯坦把他的一生中最后的25年用在了“统一场论”的研究中。他希望找到一个通用的数学公式，把所有的物理学领域联系到一起。这件工作爱因斯坦一直没有完成。

爱因斯坦一生淡泊名利。1952年11月9日，爱因斯坦的老朋友以色列首任总统魏茨曼逝世。在此前一天，就有以色列驻美国大使向爱因斯坦转达了以色列总理古里安的信，正式提请爱因斯坦为以色列共和国总统候选人。爱因斯坦则在报上发表声明，谢绝出任以色列总统。在爱因斯坦看来，“方程对我更重要些，因为政治是为当前，而方程却是一种永恒的东西。”

1955年4月18日，爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于美国普林斯顿，享年76岁。爱因斯坦生前不要虚荣，死后更不要哀荣。他留下遗嘱，要求不发讣告，不举行葬礼。他把自己的大脑供给医学研究，身体火葬焚化，骨灰秘密地撒在不让人知道的河里，不要有坟墓也不想立碑。1999年爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”，2009年被诺贝尔基金会评选为诺贝尔奖百余年历史上最受尊崇的3位获奖者之一。

一个美国记者曾经问过爱因斯坦关于他成功的秘诀。他回答：“早在1901年，我还是二十二岁的青年时，我已经发现了成功的公式。我可以把这公式的秘密告诉你，那就是A=X+Y+Z！A就是成功，X就是努力工作，Y是懂得休息，Z是少说废话！这公式对我有用，我想对许多人也是一样有用。”