爱因斯坦与他的相对论
着名科学家爱因斯坦则是一位“将怀疑权威同相信世界在本质上是有秩序的和可认识的”这一信念结合在一起的科学工作者。他不盲目相信权威，只是充分利用前人的经验积累，然后再加上自己的独立研究，这才得以迈向一个又一个的科学高峰。
爱因斯坦的相对论便是在牛顿力学的基础上提出来的。自17世纪以来，牛顿力学一直被人类视作全部物理学，甚至整个自然科学的基础，它可以被用来研究任何物体的运动。进入20世纪后，人们发现传统的理论体系无法解释在一些新的物理实验中产生的现象。对牛顿力学坚信不疑的科学家们陷入了迷茫，尽管他们无力调和旧理论和新发现之间的矛盾，但他们仍然不敢怀疑牛顿力学。
就在这场物理学革命中，爱因斯坦选择了一条与其他科学家不同的道路，终于成功提出了狭义相对论。
爱因斯坦的狭义相对论包括两条基本原理：相对性原理和光速不变原理。
狭义相对论可以推导出物体的质量与运动速度有着密切的关系，质量会随着运动速度的增加而增加，还推论出质量和能量可以互换。爱因斯坦得出的质能方程式为：E=mc2，其中m表示物体的质量，c表示光速，E是同m相当的能量。爱因斯坦的这个方程式对原子内部隐藏着巨大能量的秘密作了揭示，为原子能应用的主要理论基础，为原子核物理学家和高能物理学家的科学研究提供了便利。
根据狭义相对论的两条基本原理，还可以推导出前人无法想象的结论。比如，飞船上的一切过程都会比在地球上慢。假如飞船以每秒钟30000千米的速度飞行，那么飞船上的人过了1年，地球上的人就过了1.01年；假如飞船以每秒钟2999000千米的速度飞行，那么飞船上的人过了一年，地球上的人就过了50年。这是多么神奇啊！
有一点需要说明，相对论的效应在低速运动时非常微小，很难被察觉，因此牛顿力学与相对论的结果非常接近。只有当速度大到能够和光速相比时，才可以改用相对论力学。因而，我们日常生活中所能接触到的各个领域，还必须都应用牛顿力学的原理和公式。
1912年10月，爱因斯坦在苏黎世大学任教。在此期间，他继续钻研，不断对狭义相对论的思想进行丰富和充实。1913年，爱因斯坦和他的老同学数学教授格罗斯曼，合作写了一篇重要的论文《广义相对论和引力理论纲要》，为广义相对论的建立扫清了障碍。
1915年，爱因斯坦终于完成了创建广义相对论的工作。次年，他发表了自己的总结性论文《广义相对论的基础》。在这篇论文中，他提出了新的引力方程，这与200年来在科学界占垄断地位的牛顿引力方程不同。人们将这篇论文称为20世纪理论物理学的巅峰。
爱因斯坦后来又在广义相对论的基础上导出了一些重要结论，如光线在太阳引力场中发生弯曲；水星近日点的旋进规律；引力场中的光谱线向红端移动等。
1919年5月29日发生了一次日全食，由英国派出的两支天文考察队分别在两个地点进行了独立观测，并拍摄到清晰的日食方向的星光照片。观测结果证明爱因斯坦的预言是正确的。光线不但呈现弯曲，就连弯曲的程度和数值也同于爱因斯坦的计算结果。其他两项预言也在后来相继得到证实。
爱因斯坦被人们誉为“20世纪的牛顿”。他的广义相对论如今已成为现代物理学最主要的理论基础，标志着原子理论时代的到来。
金属“记忆”之谜
1963年的一天，由于实验的需要，一群工作人员正在美国海军的某一研究机构中，忙着加工一批镍钛合金丝。由于他们得到的合金丝是弯曲的，不便使用，所以得先拉直它们，然后再用来做实验。实验开始后，当实验温度升到一定值时，工作人员竟然发现，他们费了不少工夫才拉直的合金丝，全都变回了原来那种弯曲的形状。研究人员后来又多次做这个实验，结果都完全相同。
人们又做了许多研究，终于发现，一些合金之所以具有恢复原来形状的本领，是因为随着环境的变化，这些合金内部原子的排列会出现变化。如果温度回到原来的数值，合金内部原子的排列也会回到原来的排列方式，其晶体结构也会因之而出现相应的变化。人们把具有记忆形状能力的合金称作“形状记忆合金”。记忆合金的“记忆力”特别惊人，除了能恢复原态外，还能重复恢复原态达几百万次，而且不会产生疲劳和断裂。
阿波罗登月舱曾在月亮上设置过月面天线，宇航员的形象和声音就是通过无线电波从38万千米外的月球传送到地球上来的。月面天线的直径长达数米，科研人员就是利用记忆合金将其放进小巧的登月舱中的。他们先用记忆合金制成半球形天线，然后降低温度将其压成一小团装入登月舱。等天线随着登月舱到达月球表面时，温度由于太阳光的照射而升到转变温度，天线便恢复了本来的形状。
记忆合金还具有耐腐蚀性，因此牙医便利用镍钛合金制成矫齿丝，借助人的口腔温度，来为患者做牙齿矫正手术。医生在使用口腔矫齿丝之前，先为准备矫正的牙齿做一个石膏模型，然后根据模型把口腔矫齿丝弯成牙齿的形状，再将其固定在牙齿上，每过了一段时间就更换一次。每更换一次，矫齿丝都会更加趋向于其原来的形状。牙齿就是在这个变形过程中慢慢地得到了矫正。
超光速粒子真的存在吗
自1905年爱因斯坦提出狭义相对论以来，人们普遍认为任何物体的运动速度都不会超过光速。因为爱因斯坦的公式说，当一个物体的运动速度与光速相等时，其质量便会变得无穷大。相对论还告诉我们，光速不受光源运动速度以及观测者运动速度的影响，即光速不变。
究竟有没有一种物体的运动速度比光速还快？如果真的有，相对论就错了，就有必要予以修正，甚至还会被推翻。人们在日常生活当中肯定找不到超光速的现象，但是这种现象也许会出现在茫茫的宇宙深处，或者细微的基本粒子中间吧。
1934年，前苏联科学家切伦科夫发现了一个现象：光在水中的传播速度要比在真空中传播的速度慢，然而高能粒子在水中的传播速度会超过光速。这时，粒子会拖着一条发着光的、淡蓝色的尾巴。切伦科夫观察到了这种现象，另外，两名前苏联物理学家弗兰克和塔姆则对这种现象进行了解释，由此也产生了用来观测粒子速度的仪器。
人们开始考虑，自然界是否存在超光速的粒子，并将这种粒子称作“快子”。
一些科学家认为，自然界的粒子分为3类：慢子、光子和快子。美国科学家范伯格认为，快子确实存在，但是它具有负重力的性质，也就是说，它们之间是互相排斥的。以光速为界线，存在两个宇宙，一个是“慢宇宙”，一个是“快宇宙”。在快宇宙中，粒子的运动都是超光速的。
如果有一天地球上的氧气被用完在这个地球上，人类和其他生物吸进空气中的氧，而呼出二氧化碳。随着工业的发展，世界上二氧化碳的量不断增加，这种现象的确令人类担忧。二氧化碳增多的最直接后果便是造成了地球的“温室效应”，地球的温度因此而上升，导致了冰川融化，极大地威胁着人类的生存。
当然，人们有点过于悲观了。因为地球上的生物既能消耗氧，也能生成氧。世界上许多绿色植物在光合作用时，吸入的是二氧化碳，排出的却是氧气。科学家们通过实验得知，3棵大桉树每天吸收的二氧化碳的量，与1个人每天所呼出的二氧化碳的量差不多。除了植物以外，石头也从空气中吸取着大量二氧化碳。在二氧化碳和水的作用下，岩石中所含的碳酸钙会变成可溶解的酸式碳酸钙，这便是岩石的风化过程。据科学家们分析，每年由于岩石风化所消耗的二氧化碳为40亿~70亿吨。这些风化的岩石随着江河流往大海，当它再和石灰会合时，会再次形成石灰石，变成新的岩石。
目前，各国的科学家都在积极寻找能够使二氧化碳的排放量减少的有效途径，但是还没找到使空气中氧气增多的好方法。专家们指出，减少森林面积的流失、保护绿色植物是人类保护氧气的最好方法。因为正是这些绿色植物产生了人类赖以生存的氧气。
地球上的氧气会不会被用完，这有赖于全人类的努力。假如人类仍然无休无止地向大自然索取，人为地过度破坏生态平衡、乱砍滥伐森林，导致大量绿色植物锐减，说不定人类真会面临缺氧的危机。让我们现在就开始保护、生成氧的努力，正所谓“亡羊补牢，犹未晚矣”。
神秘的“0”之谜
在公元前2000年至公元前1500年，最古老的印度文献中已有“0”这个符号的应用，“0”在印度表示空的位置。后来这个数字从印度传入阿拉伯，意思仍然表示空位。
我国古代没有“0”这个符号，最初都用“不写”或“空位”来做解决的方法。《旧唐书》和《宋史》在讲论到历法时，都用“空”字来表示天文数据的空位。南宋时《律吕新书》把118098记作：“十一万八千口九十八”，可见当时是用口表示“0”，后来为了贪图书写时方便将口顺笔改成为“0”形，与印度原先的“0”意义相通。
0不能做除数，我们可以从下面两种情况来谈点道理：
一种情况，如果被除数不是零，除数是零时，例如9衣0=？根据乘、除法的关系，就是说要找一个数，使它与0相乘等于被除数9，但是任何数与0相乘都等于0，而绝不会等于9。
另一种情况是被除数和除数都是零，例如0衣0=？就是说要找一个数，使它与0相乘等于0，因为零与任何数相乘都得零，所以要找的数不止一个，可以是任何数，那么0衣0的商不能得到一个确定的数，这是违反了四则运算结果的唯一性，因此零除以零是没有意义的。根据上述两种情况都可以看出零是不能做除数的。
当然，我们还可以从等分除法的意义上看，除数是0是不能存在的。如有12本书，分给0个学生，平均每个学生分得几本，既然没有学生分这些书，就不可能求出每个学生分得几本书，所以0是不能做除数的。
数学“黑洞”之迹
所谓回数，就是一个数从左向右读和从右向左读都是一样，这样的数称之回数，如303，12821，88888……都是回文式数，这种数在数中有无限多个。
对回数进行研究，得出一个回数猜想。此猜想到现在也没有解决。猜想是这样表示的：不论开始采用什么数，在经过有限的步骤后，一定可以得到一个回文式数。这个有限的步骤是这样的：任取一个数，再把这个数倒过来，并将这两个数相加。然后再把这个数倒过来，与原来的数相加。只要重复这个过程，就可以获得回文式数。
直到今天，还没有人证明这个猜想是对还是错。有一个196，此数看看很简单，数学家用电子计算机对它进行了几十万步的计算，没有能获得回文式数，但计算机并没有证明它永远产生不了回文式数。
什么是“数学黑洞”？当写出一个任意的四位数(除四个数字完全一样的除外，例如4444，7777等)，再重新对其进行整理，从大到小的顺序重新排列，把最大的数当做千位数，接下来把次大的数当做百位数……依次类推。举例来说，如5477经过整理之后便是7754。接下来，把得到的这个数颠倒一下，然再求出这两个数的差(用大数减去小数，只看绝对值，不管正负号)，然后，再对所得到的差数，把上述两个步骤再做一遍，于是又得到一个新的差数。
重复以上步骤，做不了几次，就会发现出现神秘的数6174。任何不完全相同的四位数，经过重排和求差运算之后，都会得出6174。它好像数的黑洞，掉进去就出不来。
通过计算机周而复始的迭代，几次之后四位数就会找到自己的归宿，进入6174。不信，你可以自己算，也可借助小型计算器进行验证。
在三位数里，495也是一个黑洞数。对任何一个不完全相同的三位数，只要进行如上的重排和求差，几步之后就会得出495。
为什么会出现这样有趣的黑洞数，尚需要数学家去探究其中的奥秘。
阿拉伯数字之谜
1971年，埃及阿思温大水坝在盛大庆祝仪式中宣告落成。水坝高114米，长3600米，人工湖面积达5180平方千米。水坝建成后，长久以来尼罗河洪水每年为患的问题终于解决，从此滔滔河水可供灌溉之需。当时参加水坝揭幕仪式的人恐怕没有几个知道，早在1000年前便有个“疯癫”科学家想出过如阿思温大水坝一样的工程构想，只是由于那个时代的技术不足以应付所构想的巨大工程，才无法实现而已。这位阿拉伯思想家，就是伊本·阿尔海森姆，西方历史学家则称他为阿尔哈森。阿尔哈森虽然称疯子，可是一点不疯，而是高瞻远瞩的天才、中古时代最伟大的伊斯兰科学家，其创造才华和进取精神足以与克卜勒、达文奇和牛顿等人相提并论。
公元965年阿尔哈森生于伊拉克，30岁时便精通数学、哲学、物理和医学，因此当时对科学极有兴趣的埃及国王阿尔赫金请阿尔哈森到开罗继续进行研究工作。阿尔哈森加入国王资助的科学研究机构不久，提出了一项见解，认为尼罗河应该筑水坝蓄水防洪，而阿思温的河峡是理想的筑坝地点。国王听了非常高兴，立即命令阿尔哈森着手进行，并且派了大批工程师和工人同往。但这位科学家实地视察并与工程师商讨过各项技术问题，即断定凭当时所能运用的工具，这项筑坝蓄水的计划是不切实际的。
不幸的是他在国王心里挑起了极大的希望，而国王的可怕习惯是把引致他失望的人处死。阿尔哈森知道这点，于是鼓起勇气承认失败，同时表示他当时精神错乱，所以不能为此事负责。原来回教法律禁止用残暴方式对待发疯的人，认为这种人是受真神“感染”才有疯癞行为。因此，这位假装疯子的科学家死罪得免、活罪难饶，被投入狱中。他在狱中获准继续进行各种研究，直至1021年国王逝世才获释。
从那时开始，阿尔哈森便抄写，售卖欧几里得、托雷米等希腊学者名着的阿拉伯文版本，以维持生计，而大部分时间仍用于研究工作。后来他写了一篇非常出色的论文，题目叫做《论光学》，其中谈到人的视觉原理，指出人能视物不是因眼睛发射光线到物体上，而是物体向每一个角度发出或反射的光线到眼睛里去。同时，他是历史上第一个能够解释为什么物体距离越远，便显得越细小。这项解释在今天看来，当然是简单易明的道理，但是在17世纪之前，并不易为人接受。由于阿尔哈森的确是一位科学先驱，思想和认识都远远超越时代，难怪当时比他落后的人都把他看成了真正的疯子。
