物理學(xué)的進(jìn)步對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)

6/6物理學(xué)的進(jìn)步對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)物理學(xué)的進(jìn)步對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)

早在1000多年前，馬克思就把科學(xué)首先看成是歷史的有力的杠桿，看成是最高意義上的革命力量。其中，物理學(xué)研究提高了我們對(duì)自然界的基本認(rèn)識(shí)，產(chǎn)生了對(duì)人類有深遠(yuǎn)意義的知識(shí)。它所孕育出的新技術(shù)扎根于我們的文化中。因此，物理學(xué)的每一次革命都會(huì)推動(dòng)人類社會(huì)的巨大進(jìn)步。

一、日心說(shuō)的建立——科學(xué)戰(zhàn)勝神學(xué)

古希臘曾創(chuàng)造過(guò)燦爛的科學(xué)文化。從公元5世紀(jì)起，西方進(jìn)入了黑暗的中世紀(jì)。此后，“科學(xué)只是教會(huì)恭順的婢女”。地心說(shuō)的思想博大精深并計(jì)算精確，基督教將它與神學(xué)融為一體，形成了封建神權(quán)的思想基礎(chǔ)。由于神學(xué)的桎梏，在此后1000多年的歷史長(zhǎng)河中西方科學(xué)停滯不前。中世紀(jì)末，先進(jìn)的思想家們發(fā)起了文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)，同時(shí)宗教界也興起了改革。這二者的結(jié)合，為科學(xué)和文藝的復(fù)興鳴鑼開(kāi)道?？茖W(xué)，從此開(kāi)始了艱難的革命。

1543年，哥白尼提出了日心說(shuō)。日心說(shuō)與地心說(shuō)比較，最大的區(qū)別就是把宇宙的中心由地球換成了太陽(yáng)。也將宇宙的中心放在一個(gè)“象征性的太陽(yáng)”上在計(jì)算精度方面，哥白尼的星表“并不遠(yuǎn)比那些被它們所代替的表好”。另外，日心說(shuō)還存在兩個(gè)無(wú)法解答的問(wèn)題：如果地球在運(yùn)動(dòng)，第一，為什么看不到恒星的視差?第二，豎直上拋的物體為什么會(huì)落回原處所以直到臨終前，哥白尼才出版了《天體運(yùn)行論》。但日心說(shuō)在客觀上產(chǎn)生了向宗教神學(xué)挑戰(zhàn)的效果。

對(duì)地心說(shuō)進(jìn)行脫胎換骨的改造的是開(kāi)普勒。他從弟谷·布拉赫大量的精確有天文觀測(cè)資料中，總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)三定律。其第一定律指出：行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是一個(gè)橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，從而確立了太陽(yáng)在宇宙中真正的中心地位這樣一來(lái)，開(kāi)普勒引起了教會(huì)的極度不滿。他雖然被任命為“皇家數(shù)學(xué)家”，但長(zhǎng)期領(lǐng)不到薪俸，只能靠為皇室貴族算命維持生計(jì)。開(kāi)普勒說(shuō)：“如果‘占星術(shù)’女兒不爭(zhēng)來(lái)兩份面包，那么‘天文學(xué)’母親就準(zhǔn)會(huì)餓死?！?630年11月，開(kāi)普勒因貧病交加而死。

伽利略為捍衛(wèi)、發(fā)展和傳播哥白尼學(xué)說(shuō)作出了特殊的貢獻(xiàn)。

首先，伽利略用自制的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行天文觀測(cè)，有力地證實(shí)了地球在宇宙中并不比其他星球特殊。1610年，他發(fā)行了《星界信使》，公開(kāi)了自己的觀測(cè)成果。1632年，他又出版了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》，對(duì)亞里士多德進(jìn)行了批判，在書(shū)中，他為日心說(shuō)的兩大困難做了辯護(hù)：指出沒(méi)發(fā)現(xiàn)恒星視差是因?yàn)楹阈请x地球太遠(yuǎn)；他用慣性原理對(duì)上拋物體落回原處作出了解釋。由于該書(shū)是用意大利語(yǔ)寫(xiě)成，又是以對(duì)話的形式出現(xiàn)，通俗易懂，使哥白尼學(xué)說(shuō)廣為傳播。

在1615年，伽利略受到過(guò)教會(huì)的警告?！秾?duì)話》發(fā)表后的第二年，教會(huì)傳訊了他并對(duì)他刑訊逼供最后伽利略被判為監(jiān)禁終身，《對(duì)話》也列為禁書(shū)。相傳伽利略被迫公開(kāi)認(rèn)錯(cuò)之后，還自語(yǔ)道：“可是，地球是在運(yùn)動(dòng)。”在監(jiān)禁之中，他又完成了《兩門(mén)新科學(xué)的對(duì)話》——這是近代自然科學(xué)誕生的標(biāo)志性著作。

日心說(shuō)與地心說(shuō)進(jìn)行了殘酷的較量，直到1687年，牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》出版，才取得了歷史性的勝利?！对怼方⒘私?jīng)典力學(xué)的理論體系提出了運(yùn)動(dòng)三定律和萬(wàn)有引力定律，揭示了行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的根本原因，完成了物理學(xué)發(fā)展史上的第一次

大綜合。于是，傳統(tǒng)的地上與天上世界的分隔自然與超自然的劃分都被拋棄或者動(dòng)搖了。牛頓的《原理》不僅僅是在知識(shí)體系上繼承和發(fā)展了

“巨人”們的成果，在研究方法上也是一樣。因此，達(dá)朗貝爾認(rèn)為牛頓將數(shù)學(xué)、實(shí)驗(yàn)以及觀察統(tǒng)一起來(lái)，創(chuàng)造了一門(mén)真正的新科學(xué)。牛頓的《原理》被分認(rèn)為科學(xué)史上最偉大的著作。

這場(chǎng)革命對(duì)人類的整個(gè)思想文化都產(chǎn)生了歷史性的影響。

“牛頓思想影響是巨大的；不管這些思想是否被正確理解，整個(gè)啟蒙運(yùn)動(dòng)的綱領(lǐng)(尤其是在法國(guó))是自覺(jué)建立在牛頓原理和方法的基礎(chǔ)上的，并且從牛頓的輝煌成就派生出啟蒙運(yùn)動(dòng)的信心及其廣泛的影響。這在后來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞣浆F(xiàn)代文化。道德、政治、技術(shù)、歷史、社會(huì)等等的某些中心概念和發(fā)展方向，沒(méi)有哪一個(gè)思想和生活領(lǐng)域能夠逃脫這種文化的影響?！睙o(wú)怪乎后來(lái)的一兩百年中，不僅僅是自然科學(xué)界，連心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)工都企圖用力學(xué)或準(zhǔn)力學(xué)的方式來(lái)解決他們所研究的問(wèn)題。

二、力學(xué)熱學(xué)與第一次工業(yè)革命

第一次工業(yè)革命是剛?cè)〉媒y(tǒng)治地位的英國(guó)資產(chǎn)階級(jí)進(jìn)行的一次生產(chǎn)方式的革命。它開(kāi)始于17世紀(jì)，高潮在18世紀(jì)，發(fā)展在19世紀(jì)。這場(chǎng)革命的標(biāo)志是蒸汽機(jī)的使用。

17世紀(jì)，英國(guó)的資本主義大發(fā)展遇到了三大難題。第一是采礦；隨著采礦量的急劇上升，礦井越挖越深，排水、空氣供給和礦物的提升阻撓了采礦業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。第二是武器的研制；資本主義的特點(diǎn)是虐奪，虐奪就要打仗；要想打勝仗就得提高槍炮的射擊精度和打擊力量。第三是航海；要對(duì)外擴(kuò)張，就得遠(yuǎn)航；航海首先是對(duì)船只定位，其次是提高船速，另外還要增加船的強(qiáng)度。

于是英國(guó)皇家學(xué)會(huì)、國(guó)王和貴族們號(hào)召人們研究“有用的東西”。當(dāng)時(shí)，物理學(xué)家都涌躍地參與了相關(guān)的發(fā)明創(chuàng)造，有效地解決上述難題，其中最著名的有牛頓、哈雷、惠更斯、胡克、雷恩、波義耳、馬略特、托利拆利等。

但無(wú)論是采礦、戰(zhàn)爭(zhēng)，還是航海都涉及一個(gè)動(dòng)力機(jī)問(wèn)題。從17世紀(jì)初起就有很多人著手這方面的工作，直到18世紀(jì)初，英國(guó)的紐可門(mén)才發(fā)明了第一臺(tái)蒸汽推動(dòng)活塞工作的抽水機(jī)。這是蒸汽機(jī)發(fā)展史上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

1765年，瓦特把蒸汽的冷凝過(guò)程安排在汽缸外進(jìn)行，這是對(duì)原始蒸汽機(jī)的關(guān)鍵改革。1781年，瓦特設(shè)計(jì)了把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的多種方法。1782年，他又將單向作用汽缸變?yōu)殡p向作用，并設(shè)置飛輪，使其轉(zhuǎn)動(dòng)更平穩(wěn)。蒸汽機(jī)成熟了。物理學(xué)(力學(xué)和熱學(xué))是第一次工業(yè)革命理論基礎(chǔ)和工作指南。牛頓力學(xué)是機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的理論基礎(chǔ)。對(duì)蒸汽機(jī)的研制更是以力學(xué)和熱學(xué)為理論依據(jù)。那時(shí)，對(duì)溫度計(jì)、量熱學(xué)(比熱、潛熱)、熱傳導(dǎo)及熱的本質(zhì)的研究等都取得了重大發(fā)展。瓦特在改革蒸汽機(jī)的過(guò)程中，就得到布萊克的理論指導(dǎo)，而布萊克是對(duì)量熱學(xué)的研究有卓越貢獻(xiàn)的科學(xué)家。因此那時(shí)的工廠“……不再被交給無(wú)知的工；相反，在他們中的大多數(shù)人中，有非常有知識(shí)的人，有受到良好教育的物理學(xué)家們，為了促進(jìn)有用技藝的進(jìn)步，我們必須指望他們。”

第一次工業(yè)革命延伸了人的肢體功能。從此，人類進(jìn)入機(jī)械化時(shí)代。首先，它極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。瓦特的成功使蒸汽機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。蒸汽機(jī)作為織機(jī)的動(dòng)力機(jī)，使工作效率提高40倍。1807年，富爾頓造出了第一艘輪船

“克萊蒙脫號(hào)”。1814年，斯蒂芬遜造出了第一臺(tái)實(shí)用型蒸汽機(jī)車(chē)；后來(lái)經(jīng)改進(jìn)使其載重量達(dá)9”噸，時(shí)速提高到24公里?？傊羝麢C(jī)在100年使所創(chuàng)造的生產(chǎn)力，比過(guò)去一切世代創(chuàng)造的全部生產(chǎn)力還要多，還要大。

其次，第一次工業(yè)革命深刻地改變了社會(huì)形態(tài)。西方一些歷史學(xué)家是這樣評(píng)價(jià)的：“一場(chǎng)史無(wú)前例的影響深遠(yuǎn)的革命改變了英國(guó)的面貌。從那以后，世界也變了樣?！瓫](méi)有一場(chǎng)革命具有像工業(yè)革命那樣顯著的革命性——也許除新石器時(shí)代的革命之外?！率鲿r(shí)代的革命使人類從狩獵的原始部落分散的聚居狀態(tài)，進(jìn)入了在不同程度上相互依存的農(nóng)業(yè)社會(huì)?！I(yè)革命使人類從農(nóng)夫、牧羊人變成了由非生命的能量驅(qū)駛的機(jī)器的駕馭者。”

第三，第一次工業(yè)革命也促進(jìn)了科學(xué)(物理學(xué))的發(fā)展。

人類要生存，首先要解決衣食住行，這就得生產(chǎn)；要生產(chǎn)就必須利用能源和制造工具，于是產(chǎn)生了技術(shù)；怎樣才能充分利用已知能源和開(kāi)發(fā)新能源，怎樣改進(jìn)勞動(dòng)工具才能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，就得去探索自然規(guī)律，于是產(chǎn)生了科學(xué)。這種關(guān)系我們可以概括成：生產(chǎn)→技術(shù)→科學(xué)。

的確，從18世紀(jì)末到19世紀(jì)，為提高蒸汽機(jī)和金屬冶煉的熱效率，為解決工業(yè)、交通和軍事上的若干技術(shù)問(wèn)題，有力地推動(dòng)了物理學(xué)的研究：1788年，拉格朗日的《分析力學(xué)》出版，發(fā)展了牛頓力學(xué)。特別是熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理因此完成了形成)發(fā)展)成熟的全過(guò)程。1798年，侖福特提出熱的運(yùn)動(dòng)說(shuō)。1824年，卡諾設(shè)計(jì)了理想熱機(jī)并提出卡諾定理。1842~1847年，邁耳、焦耳和赫姆霍茲等提出能量守恒定律。1848年，W

·湯姆生創(chuàng)立熱力學(xué)溫標(biāo)，提出絕對(duì)零度是溫度下限的論點(diǎn)。1850~1865年，克勞修斯和W·湯姆生提出熱力學(xué)第二定律。對(duì)統(tǒng)計(jì)物理作出重大貢獻(xiàn)的有麥克斯韋、吉布斯和玻爾茲曼等。

三、電磁理論與電氣化

歷史上第一個(gè)對(duì)電磁現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)研究的是英國(guó)的吉爾伯特。他于1600年出版了《磁鐵》一書(shū)，介紹了自己的研究成果，其結(jié)論是：電和磁是兩種不同的東西。此后100多年，電磁研究進(jìn)展甚微。到了18世紀(jì)，工業(yè)革命進(jìn)入高潮時(shí)，電磁研究復(fù)蘇了。80年代，富蘭克林以著名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)證明了天上的雷電與地上的電荷相同。他定義了正負(fù)電荷，提出了電荷守恒定律。1784年，庫(kù)侖發(fā)明了扭秤。次年，他用扭秤實(shí)驗(yàn)得出了靜電作用的平方反比定律。

1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次揭開(kāi)了磁電統(tǒng)一的神秘面紗。接下來(lái)，安培對(duì)此作了深入研究，提出了電流間相互作用的安培定律，為電動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)立作了開(kāi)創(chuàng)性的工作。電能生磁，磁能否生電?物理學(xué)家對(duì)此進(jìn)行了艱苦的探索。經(jīng)10年的努力，法拉第終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，找到了磁生電的規(guī)律。

為了解釋電磁現(xiàn)象，法拉第還提出了力線，即“場(chǎng)”的概念。從1861年起，麥克斯韋對(duì)法拉第的“力線”進(jìn)行數(shù)學(xué)比，于1873年建立了經(jīng)典電磁理論——麥克斯韋方程組。其中，麥克斯韋提出了“渦旋電場(chǎng)”和“位移電流”假說(shuō)，預(yù)言了電磁波的存在并從理論上證明了光是一種電磁波。10年后，德國(guó)的赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，還證明了電磁波具有反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)的第三次大綜合，即電、磁、光的綜合(第二次大綜合是能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律)。

電磁學(xué)理論使人的肢體功能再次延伸，又一次推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步。

第一，電磁理論使人類社會(huì)從機(jī)械化躍進(jìn)為電氣化。

發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能、熱能、光能(后來(lái)還有原子能)和電能間的相互轉(zhuǎn)化，形成了二次能源。由于電能的轉(zhuǎn)換和使用方便快捷，人類對(duì)能源的利用上了一個(gè)新的臺(tái)階。

遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)的問(wèn)世，使能源的使用地可遠(yuǎn)離它的產(chǎn)生地。對(duì)此恩格斯給予了高度的評(píng)價(jià)：“這一發(fā)明使工業(yè)幾乎徹底擺脫地方條件所規(guī)定的一切界限，并且使極遙遠(yuǎn)的水力的利用成為可能，如果最初它只對(duì)城市有利，那么到最后它終將成為消除城鄉(xiāng)對(duì)立的最強(qiáng)有力的杠桿?！?/p>

1879年，愛(ài)迪生發(fā)明了電燈，使夜晚變成白晝，延長(zhǎng)了人們的生產(chǎn)生活時(shí)間。1895年，電影問(wèn)世；1898年，發(fā)明了磁帶錄音和放音機(jī)。這些發(fā)明豐富了人們的精神生活。同時(shí)，電能清潔衛(wèi)生無(wú)污染，大大改善了人們的生活質(zhì)量。

第二，這場(chǎng)革命把生產(chǎn)、技術(shù)和科學(xué)三者間的關(guān)系倒置過(guò)來(lái)。

電磁學(xué)的最初研究并沒(méi)有為生產(chǎn)服務(wù)的目的，而是出于科學(xué)家探索自然規(guī)律的興趣和事業(yè)心，更有甚者是為宮庭中達(dá)官貴人們消遣。比如萊頓瓶發(fā)明后，法國(guó)的諾特萊就為路易十五作過(guò)用萊頓瓶放電讓700名修道士同時(shí)被電擊的表演。又如法拉第發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后，到宮庭里去演示他的實(shí)驗(yàn)。演示完畢，一位貴夫人問(wèn)法拉第：“先生，你的表演有什么用?”法拉第回答：”請(qǐng)問(wèn)夫人，嬰兒有什么用?”法拉第的反問(wèn)石破天驚。

不久，在電磁理論的基礎(chǔ)上各種電器、電機(jī)相繼發(fā)明，有力地促進(jìn)了技術(shù)的進(jìn)步，從而極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。科學(xué)、技術(shù)和生產(chǎn)的關(guān)系的倒置是人類社會(huì)的一大進(jìn)步。發(fā)生這種變化是因?yàn)殡姶努F(xiàn)象已不再像力、熱、光那樣可被人的感覺(jué)器官直接感受到，只能靠科學(xué)家通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)感覺(jué)它、認(rèn)識(shí)它、掌握它，最終讓它為人類服務(wù)。此前，物理學(xué)家自身的結(jié)構(gòu)主要是：物理學(xué)家+數(shù)學(xué)家+哲學(xué)家；電氣化時(shí)代，出現(xiàn)了物理學(xué)家+工程師+企業(yè)家這類新型科學(xué)家。其中最著名的有愛(ài)迪生、貝爾和西門(mén)子。這是科學(xué)領(lǐng)先技術(shù)和生產(chǎn)的必然結(jié)果。

第三，電磁理論擴(kuò)展了人類認(rèn)識(shí)自然的范圍。我們知道，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，后來(lái)庫(kù)侖又發(fā)現(xiàn)了靜電作用的平方反比定律。那物體與物體之間，電荷與電荷之間到底是怎樣發(fā)生作用的呢?自牛頓以來(lái)，科學(xué)界存在一種超距作用的觀點(diǎn)，認(rèn)為這種作用的傳遞既不需要物質(zhì)也不需要花時(shí)間。法拉第提出了力線即“場(chǎng)”概念，指出靜電作用和磁作用是通過(guò)場(chǎng)來(lái)傳遞的；麥克斯韋由法拉第的思想計(jì)算出光的傳播速度，也就是電磁作用的傳播速度，從而否定了超距作用的觀點(diǎn)。后來(lái)，科學(xué)家們又把這一思想擴(kuò)大到引力，提出了引力場(chǎng)的概念，加深了對(duì)引力的認(rèn)識(shí)。由此，人們認(rèn)識(shí)到“場(chǎng)”和實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種形式，從而大大改變了牛頓自然科學(xué)的框架。

第四，有線和無(wú)線通訊是人類邁向信息化時(shí)代的第一步。

1835年，美國(guó)出現(xiàn)了第一臺(tái)實(shí)用電報(bào)機(jī)。1849年，西門(mén)子敷設(shè)了第一條長(zhǎng)距離大陸電報(bào)線。1854年，W·湯姆生發(fā)明潛水電報(bào)，并提出了海底電纜信號(hào)傳遞衰減的理論，解決了敷設(shè)海底電纜的重大理論問(wèn)題。

1876年，貝爾發(fā)明了世界上第一部電話。1881年，特斯拉發(fā)明電話增音機(jī)。從此，電話成為人們重要的信息傳遞工具。

1895年，俄國(guó)的波波夫發(fā)明了無(wú)線電收發(fā)報(bào)機(jī)，但受到冷遇。同年，意大利的馬可尼成功地進(jìn)行了電磁波通訊試驗(yàn)，并獲無(wú)線電報(bào)專利。1901年，他首先在大西洋兩岸實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線電信號(hào)的傳送。

1904年，弗萊明在“愛(ài)迪生效應(yīng)”基礎(chǔ)上發(fā)明了二極管。1906年，三極管問(wèn)世。同年，美國(guó)應(yīng)用調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電有聲廣播。1908年，英國(guó)的肯培爾等提出電子掃描原理，奠定了現(xiàn)代電視技術(shù)的基礎(chǔ)。從此，無(wú)線電技術(shù)在通訊領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，人類傳遞和獲取信息的能力大大增強(qiáng)。

四、相對(duì)論量子力學(xué)與現(xiàn)代社會(huì)

人類社會(huì)發(fā)展到今天，已進(jìn)入信息時(shí)代、核能時(shí)代、新材料時(shí)代和太空時(shí)代，也就是說(shuō)進(jìn)入了高科技時(shí)代。而這一切的基礎(chǔ)是20世紀(jì)物理學(xué)革命的產(chǎn)物——相對(duì)論和量子力學(xué)。

19世紀(jì)，經(jīng)典物理學(xué)的成就到達(dá)了頂峰?？墒牵兰o(jì)末的邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)和黑體輻射實(shí)驗(yàn)形成了物理學(xué)萬(wàn)里晴空中的“兩朵烏云”；而電子、X射線和放射性等新發(fā)現(xiàn)，使經(jīng)典物理學(xué)遇到了極大的困難。有的物理學(xué)家呼喚：“我們?nèi)匀辉谄诖诙€(gè)牛頓?！毙枰奕说臅r(shí)代造就了巨人。這第二個(gè)牛頓便是愛(ài)因斯坦。

1905年，愛(ài)因斯坦以“同時(shí)”的相對(duì)性為突破口，提出了“光速不變?cè)怼焙臀锢硪?guī)律在慣性系中不變的“相對(duì)性原理”，導(dǎo)出了洛侖茲變換，從而驅(qū)散了第一朵

“烏云”。這就是狹義相對(duì)論。在此基礎(chǔ)上，他又得到的質(zhì)能相當(dāng)?shù)耐普揈=mc2，預(yù)示了原子能利用的可能。

1913~1916年，愛(ài)因斯坦從引力場(chǎng)中一切物體具有相同的加速度得到啟發(fā)，提出了“加速參照系與引力場(chǎng)等效”和物理規(guī)律在非慣性系中不變的“相對(duì)性原理”，從而得到了引力場(chǎng)方程。這就是廣義相對(duì)論。他預(yù)言，光線從太陽(yáng)旁邊通邊時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲。1919年，英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓以全日蝕觀測(cè)證實(shí)了這一預(yù)言，從而開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代天文學(xué)的新紀(jì)元。愛(ài)因斯坦也因此名噪全球。

1900年，普朗克為驅(qū)散第二朵“烏云”，提出了“能量子”假設(shè)，量子論誕生了。1905年，愛(ài)因斯坦在此基礎(chǔ)上提出“光量子”假說(shuō)，用光的波粒二象性成功地解釋了“光電效變”。同年，他把量子概念用點(diǎn)陣振動(dòng)來(lái)解釋固體比熱。1912年，愛(ài)因斯坦又由量子概念提出了光化學(xué)當(dāng)量定律。1916年，他由玻爾的原子理論提出了自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射的概念，孕育了激光技術(shù)。此后，對(duì)量子力學(xué)的建立作出重要貢獻(xiàn)的著名物理學(xué)家還有：1923年提出實(shí)物粒子也具有波粒二象性的德布羅意，1925年建立量子力學(xué)的矩陣力學(xué)體系的玻恩和海森伯等，1926年建立量子力學(xué)的波動(dòng)方程的薛定諤。同年，玻恩給出了波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋，海森伯提出反映微觀世界特性的