1921年诺贝尔物理学奖：爱因斯坦的理论物理学贡献
1921年诺贝尔物理学奖：爱因斯坦的理论物理学贡献
1921年诺贝尔物理学奖授予德国物理学家爱因斯坦，以表彰他在理论物理学上的发现，特别是发现了光电效应的定律。然而，爱因斯坦最重要的科学贡献——相对论的建立，却并未在颁奖词中提及。本文将详细介绍爱因斯坦在理论物理学领域的开创性工作，以及他对现代物理学的深远影响。
图 1：爱因斯坦像
光量子理论的创建
1905年，爱因斯坦在《关于光的产生和转化的一个试探性观点》一文中，提出了光量子理论。他认为光辐射的能量是一束一束地集中在光子（或光量子）上，光子的能量是E=hν，式中ν是光的频率，h是普朗克常量。这一理论能够解释黑体辐射、光致发光、紫外光产生阴极射线（即光电效应）、电离现象等实验事实。
爱因斯坦根据能量守恒原理，提出了著名的光电方程：
E = hν = eV + W
其中，e为电子电荷，V为遏止电压，eV等于电子逸出金属表面的最大动能，W为电子逸出金属表面需做的功。这个方程表明电子的最大速度与光强无关，预言了遏止电压与频率的线性关系。这一理论在1914年通过密立根的关键性实验验证，最终得到科学界的普遍接受。
相对论的创建
爱因斯坦创建相对论虽然没有列入1921年诺贝尔物理学奖的成果之中，但是世人早已普遍把这项成果看成是爱因斯坦最伟大的科学贡献。他在16岁时就开始思考一个经典问题：“如果我以速度c（真空中的光速）追随光线运动，我应当看到这样一条光线，就好像一个在空中振荡着而停滞不前的电磁场。可是无论是依据经验，还是按照麦克斯韦方程，看来都不会有这样的事情。”
经过10年的思考，爱因斯坦终于在1905年提出了狭义相对论。他认识到时间和空间是相互关联的，提出了著名的质能方程E=mc²。1916年，他又发表了广义相对论，预言了引力场中光线会发生弯曲现象。1919年的日全食观测证实了这一预言，使爱因斯坦名声大振。
图 2：在专利局工作的爱因斯坦
图 3：爱因斯坦（右）和两位年轻朋友组成“奥林比亚科学院”
获奖者简历
爱因斯坦1879年3月14日出生于德国乌耳姆一个经营电器作坊的小业主家庭。1896—1900年进入苏黎世瑞士联邦理工大学师范系学习。1902年在伯尔尼瑞士联邦专利局担任专利审核员。1905年获苏黎世大学博士学位。1909年起先后在苏黎世大学、柏林威廉皇家学会物理研究所担任教授。1933年因受法西斯迫害迁居美国，担任普林斯顿高等研究院研究员，1955年4月18日在普林斯顿去世。
爱因斯坦是20世纪最杰出的理论物理学家，他1905年创建狭义相对论，1916年创建广义相对论。1923年以后，他主要致力于统一场论的研究，试图建立引力场和电磁场的统一理论。这一尝试虽然没有取得成功，却为后人开辟了道路。
图 4：普朗克向爱因斯坦授勋
图 5：《时代》周刊的封面