愛因斯坦，成就輝煌的一年
愛因斯坦，成就輝煌的一年
1905年，一個26歲名叫艾伯特·愛因斯坦的專利局審查員，發表了四篇科學論文。我們對宇宙萬物的看法，不論是微小至極的基本結構，還是廣大無垠的星系，都深受這四篇論文影響。過去一百年裡，許多足以改變人類生活的發明，都是建基於論文裡的一些見解。
曾獲諾貝爾獎的物理學家伊西多·拉比說：「論到當今重要物理學說的本源，就幾乎不得不提愛因斯坦。」到底愛因斯坦在一百年前提出了什麼重大見解呢？
解開光的奧秘
愛因斯坦在1905年3月發表的一篇論文，解開了一些關於光的奧秘。當時的科學家已發現，光在空間傳播時，就像我們在池塘上見到的漣漪。不過，波動說無法解釋為何暗藍的光照射某些金屬時會產生電流，但明亮的紅光卻不能產生這個效果。愛因斯坦的論文解開了光電效應的疑團。
愛因斯坦認為，光有時可以看成是由具能量的小粒子組成，這些粒子後來被命名為光子。要是光子的能量或色調適中，就能從某些金屬的原子分解出電子。（紅光的光子能量太低，因而無法產生這個效果。）這種相互作用使電流在物質中流動。現代的一些發明，例如電視攝像管、太陽能電池、照相測光表等等，全都跟愛因斯坦對光電效應的解說有關。
愛因斯坦憑藉他的光學理論，在1921年獲得諾貝爾物理學獎。他的學術論文促成了量子論的發展，為科學研究開闢新的領域。其後，量子論更成為納米技術的基礎，以及開創了核子學和電子學的研究。
懸浮在水中的花粉為何會振動？
1905年，愛因斯坦開始鑽研原子和分子。他提出了一套理論，解釋原子和分子怎樣影響懸浮在水中的細小花粉粒。1827年，生物學家羅伯特·布朗通過顯微鏡看到，花粉粒在水中是會輕微振動的。他把花粉的振動稱為布朗運動，但他無法解釋這種現象的成因。
愛因斯坦在1905年5月寫成的論文中，解釋了振動的水分子怎樣促成布朗運動。他不但計算出水分子的大小，還推測了組成水分子的原子所具有的特性。其他科學家根據這些推算進行深入研究，最後更解開疑團，證明原子確實存在。物質由原子組成的理論，成為了現代物理學的基石。
時間是相對的
愛因斯坦在1905年6月發表了狹義相對論。一直以來，許多科學家包括牛頓，都相信在任何情況下測量時間，結果恆常不變，但愛因斯坦提出的理論卻大唱反調。時間相對論在今天已廣泛為人接受，但這套理論所意味著的一切，卻似乎叫人難以理解。
打個比方想想看，你把手錶的時間調校到跟朋友的手錶一模一樣。接著，你的朋友乘飛機環遊世界，你則留在家中。朋友回來時，他手錶顯示的時間比你的手錶慢了一點。對你來說，你朋友的時間是走慢了一點。當然，從人的速度來看，兩隻手錶之間的時間差異極為微小，但光速就不同了。要是光速增加，不僅時間會顯著減慢，連物體也會縮小，而質量則會增加。愛因斯坦的理論指出，在宇宙中永恆不變的是光速，而非時間。
改變世界的公式
1905年9月，愛因斯坦發表了另一篇科學論文；有人說這是愛因斯坦狹義相對論的數學腳注。論文載有一條舉世觸目的重要公式，就是能量相當於質量和光速平方的積(E=mc2)。這個研究發現代表了愛因斯坦事業的頂峰。根據這條公式，原子分解時所釋出的能量，相當於所失去的質量乘以光速平方。
愛因斯坦和其他許多科學家殫精竭慮，不斷進行深入的研究。憑藉他們的努力，人類對宇宙萬物的認識得以日漸加深。儘管如此，我們現時掌握的知識仍然像古代約伯所描述的一樣。論到創造主的偉舉，約伯謙卑地說：「看哪！這不過是上帝作為的邊緣。關於他，我們聽見的，是多麼微弱的聲音！」（約伯記26:14）
［第20頁的圖解或圖片］
（見出版物）
光既有波動性又有粒子性。人類明白這個原理後，就發明了太陽能計算器和數碼相機的光敏元件
［第21頁的圖解或圖片］
（見出版物）
布朗運動證明了原子的存在
［第21頁的圖解或圖片］
（排版後的式樣，見出版物）
E 能量
= 相當於
m 質量
c2 乘以光速平方
光速平方指光速乘以光速，或每秒18萬6282英里乘以每秒18萬6282英里
光速平方是極大的數字（347億零100萬英里2/秒2）。換言之，只要很少的質量就能轉化成巨大能量。當鈾的原子分解時，就會迅速形成兩粒較小的原子，而質量則會減少百分之0.1左右；這極少的質量能夠釋出巨大能量
釋出的能量
僅僅一磅（450克）的物質如轉化成能量，所釋出的能量相當於：
▪ 110億千瓦時
▪ 一部汽車環繞地球行駛18萬次所需的能量
▪ 一艘最大型油輪環繞地球行駛400次所需的能量
▪ 美國一天的電力需求量
反過來說，要「形成」一粒原子，也得有巨大的能量才行
［第21頁的圖片］
航行的速度越快，時間就走得越慢
［第21頁的圖片］
由於時間是相對的，所以全球定位系統衛星時鐘的走動速度，跟地球的時鐘並不一致。如果沒有加以調校，全球定位系統的信號就起不到什麼作用了
［第20頁的圖片鳴謝］
愛因斯坦：Photo by Topical Press Agency/Getty Images; 背景：CERN photo, Geneva