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1879年，爱因斯坦出生于德国乌尔姆镇。尽管爱因斯坦在成年后成为了一名耀眼的科学家，但他在9岁时还在学习如何流利的讲话。

作为一名理论物理学家，爱因斯坦很少需要实验。他通过思维工作，把他的想法用方程式写在黑板上或信封的背面。1905年（也被称为“爱因斯坦奇迹年”），爱因斯坦获得苏黎世大学物理学博士学位，并提出光子假设、成功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理学奖。

光子（photon），是电磁辐射的载体，是传递电磁相互作用的基本粒子。在1905年由爱因斯坦提出（他将光束描述为一群离散的量子），1926年由美国物理化学家吉尔伯特·路易斯正式命名。

它是光线中携带能量的粒子，以光速运动。光子具有能量、动量和质量。而由于光子无法静止，所以它没有静止质量，这里的质量是光子的相对论质量。

光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释是爱因斯坦提出的。

它指的是，在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子，吸收能量后逸出而形成电流。即由光能变成电能的自动放电现象（光生电）。

光电效应说明了光具有粒子性。（相对应的，光具有波动性最典型的例子就是光的干涉和衍射。）

爱因斯坦是一位数学天才，他用无与伦比的能力来看待现存的物理学定律，并且通过新的具有革命性的方式把它们展开。他预言原子内包含着能量，改变了我们对宇宙如何运行的理解。

他有着强烈的社会良知，为了社会正义和世界和平而参加社会运动。在第二次世界大战期间，尽管爱因斯坦不愿意看到原子能被用于制造原子弹，但他还是支持了同盟国的核武器项目。

【相对论的诞生】

1905年，当爱因斯坦还是瑞士伯尔尼一个专利局的初级职员时，在空闲时间里他参考了其他科学家的工作（庞加莱提出的洛伦兹变换、由麦克斯韦方程推出的光速不变原理等）写了一些文章，并发表到当时顶尖的科学期刊上。那一年，爱因斯坦因提出相对论而举世闻名。在这些发表的论文中，他的《狭义相对论》详述了早先关于空间、时间、光和物质的知识，将这些知识带入了一个新的、未知的领域。【狭义相对论（1905年）】Special Theory of Relativity

狭义相对论是一种区别于牛顿时空观的新的平直时空理论。艾萨克·牛顿认为空间和时间是绝对的，即时间和空间是独立的，两者没有任何联系，且不受物体运动的影响。（就像我们在日常生活中感受到的一样）。但爱因斯坦发现时间和空间在时空中是相互联系的，并且与物体的质量和能量相关。狭义相对论预言了（这里的预言指的是数学假设、数学逻辑的结果）牛顿经典物理学所没有的一些新效应，如时间膨胀、长度收缩、质速关系、质能关系等。

▶时间膨胀

根据时间膨胀效应，对于地球观察者而言，尽管地球已经经历了很长的岁月，但在相对于地球上的观察者以极高速运动的飞船内，里面的人却没什么老化，因为极大的速度会使飞船（和里面的所有物体）的时间减慢。

也就是说，地球上的观察者会发现，地球上的时钟已经转了许多圈了，而飞船的时钟只走了一圈。只要速度够高，这个效应便会明显地显示出来。

但在今天的航天任务中，时间膨胀并不是考虑的因素之一，因为目前的航天科技有着许多根本性的限制，例如把飞船加速到接近光速需要的大量能量，会对飞船造成威胁的小型碎片等。

爱因斯坦最著名的方程式E=mc²，也来自《狭义相对论》，它表述了物质的能量和质量之间的关系。

狭义相对论是现代物理理论的基础之一：一切微观物理理论（如基本粒子理论）和宏观引力理论（如广义相对论）都满足狭义相对论的要求。狭义相对论的核心原理有两条：狭义相对性原理和光速不变原理。▶狭义相对性原理说的是：在一切惯性系（匀速直线运动的参考系）中物理定律都是等价的。

这个原理的重要性在于，它表明了惯性参考系的等价性。也就是说，在遥远的星系和地面实验室中，具有同样的物理定律，因而在地面实验室中，就可以对遥远星系中发生的物理过程进行研究，否则这就是不可能的。而到现在为止，还没有发现违反这一原理的物理现象。

▶光速不变原理说的是：真空中的光速，与光源的运动速度无关，也与观察者的运动速度无关，它是一个固定不变的常数。

每一张星空的照片，实际上都证明了光速是不变的。因为如果光速是变化的，或者说与光源的运动速度有关，那么我们在夜晚看到的恒星，可能是一条带状或者一个线段，而不是一个光点。（就像同时起跑的马拉松运动员，由于跑步速度不同，一开始聚集在一起的人，会逐渐拉得很开。）（参考来源：北京大学出版社百家号官方账号《5分钟帮你看懂狭义相对论》）

【爱因斯坦的重力】

做空中造型运动的跳伞运动员，在进行自由落体运动时，他们下落的惯性质量（它对加速度的抵抗力）和把他们向地面上拽的引力质量（地球和物体相互吸引的力）或者说重力是相等的。在失重状态下，他们的感觉与宇航员在太空的感觉相似。由于受到这个被称作等价原理的影响，爱因斯坦完成了广义相对论。

【广义相对论（1915年）】General Relativity

广义相对论是爱因斯坦提出的一种引力理论。牛顿阐述了重力是两个物体之间的一种力。爱因斯坦所说的重力不是那样的一种力，而是一种物体的作用，比如太空里的太阳和行星。这一理论把引力场等效成了时空的弯曲。然而由于牛顿引力理论对于绝大部分引力现象已经足够精确，广义相对论只提供了一个极小的修正，人们在实用上并不需要它，因此，在广义相对论建立之后的半个世纪，并没有受到充分重视，也没有得到迅速发展。直到20世纪60年代，情况才发生了变化。广义相对论所预言的水星近日点反常进动、光频引力红移、光线引力偏折以及雷达回波延迟，这些都被天文观测或实验所证实。在天体物理学中，广义相对论直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞。它还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。在引力和宇宙学的研究中，广义相对论已经成为了一个高度成功的模型，通过各种实验检验，广义相对论也越来越令人信服。然而，应该特别强调的一点是：一个精确度并不很高的实验也许就可以推翻某个理论，但我们却无法用精确度很高的一系列实验最终肯定一个理论。也就是说，我们可以用一个实验否定某个理论，却不能用有限数量的实验最终证明一个理论。因此，对于广义相对论是否正确，人们还是必须采取非常谨慎的态度，严格而小心地作出合理的结论。

【曼哈顿计划】“E=mc²”爱因斯坦《狭义相对论》

1937年2月，纳粹德国开始执行了“铀计划”。美国参战后，一些科学家提议要先于纳粹德国制造出原子弹。为此，爱因斯坦还给罗斯福写了一封信件，分析了当时的局势，并提出一些建议。在曼哈顿计划开始之后，罗斯福赋予了它“高于一切行动的特别优先权”。这一计划的规模大得惊人，汇集了以奥本海默为首的一大批来自世界各国的科学家。

1945年6月，同盟国的曼哈顿计划在美国新墨西哥沙漠进行了第一颗原子弹的试验，代号为“Trinity”，他们使用少量的钚，产生了巨大的具有破坏性的能量。这是爱因斯坦的方程式E=mc²的应用。他的方程式描述了物体的质量可以用它的能量来衡量。这说明质量可以转换成能量，能量也能转换成质量。这个过程的一个典型例子就是核裂变。三件核武器在二战期间通过曼哈顿计划被制造出来。这个计划以美国新墨西哥洛斯阿拉莫斯镇的秘密实验室为基地。第一颗在测试场发射，第二颗在日本广岛发射。第三颗“胖子”原子弹在1945年8月9日在日本长崎投放，造成了4万人死亡。随后，第二次世界大战结束了。

【罗素-爱因斯坦宣言】（Russell–Einstein Manifesto）

“记住你们的人性，忘掉其他”

Remember your humanity, and forget the rest

二战之后，科学界对人类掌握了核武器，以及对核武器带来的危险深表忧虑，因此呼吁世界各国领导人通过和平方式解决国际冲突。

1955年罗素起草了这一宣言，宣言的签字者包括11位著名的科学家，其中10人均为诺贝尔奖得主。

宣言结尾写道：

“鉴于未来任何世界大战必将使用核武器，而这种武器威胁着人类的继续生存，我们敦促世界各国政府认识并且公开承认，它们的目的决不能通过世界大战来达到。因此，我们也敦促它们寻求和平办法来解决相互间的一切争端。”

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【你知道吗？】

▶爱因斯坦没有因相对论获诺贝尔奖，一个重要原因是在当时相对论还缺乏大量事实验证。

▶为纪念爱因斯坦的贡献，第99号元素被命名为“锿”（Einsteinium）。