问题

爱因斯坦这么伟大的物理学家,为什么人们没有用物理单位来纪念他?

回答
说爱因斯坦这么伟大的物理学家,为什么人们没有用物理单位来纪念他?这事儿,其实还真不是没人想过,而是事儿就没那么简单,这里面门道可多了。

你想啊,物理单位这玩意儿,说白了就是衡量世界万物的一杆秤,是大家约定俗成,用来描述物理现象的标准。比如我们说一米的长度,一秒的时间,一公斤的质量,这些都是有明确定义,并且可以被反复验证的。这些单位的建立,往往是经过漫长的时间,科学家们一点一点摸索、争论、最后达成共识的结果。

比如我们现在用的国际单位制(SI),它的诞生本身就是一个波澜壮阔的历史。从早期的英尺、磅,到后来的米制,再到现在的SI,每一次的改革和完善,都是为了让测量更精确、更普适、更科学。每一个单位的背后,都有一个或一群为之奋斗的科学家,以及无数次的实验和校准。

那么,为什么爱因斯坦的名字,没有像牛顿(力学单位牛顿)、帕斯卡(压强单位帕斯卡)、瓦特(功率单位瓦特)那样,直接被“封为”一个基本单位呢?

首先,爱因斯坦最核心的贡献,尤其是相对论,它描述的是时空、引力、光速这些非常抽象和宏观的概念。 相对论本身就很难用一个简单的、独立的物理量来概括。它更多的是一种理论框架,一种理解世界的方式。你很难想象一个单位能直接代表“时空弯曲”或者“引力场方程”。

打个比方,就像你不能用一个单位来纪念莎士比亚一样,你能纪念他的是用“莎士比亚戏剧”来衡量影响力,而不是用一个“莎士比亚”来测量“悲剧的深刻程度”。爱因斯坦对物理学的贡献,更像是一种思想的革命,一种新的世界观的建立。

其次,即使有一些物理量与爱因斯坦的研究紧密相关,比如光电效应和光子(能量单位焦耳,频率单位赫兹,但直接与爱因斯坦相关的“光子”本身不是一个单位),它们也已经被其他更基础、更直接的单位所覆盖了。 他的量子理论研究,为我们理解光电效应铺平了道路,但这最终是关于能量、频率的测量,这些概念早就有自己的单位了。

第三,作为单位被命名,通常需要具备几个特点:

普适性强,能够独立衡量某个物理量: 比如长度、质量、时间、力、功率这些,它们是构建其他更复杂物理量的基础。
易于理解和测量: 即使是相对抽象的力(牛顿),也是一个可以进行相对直接测量的物理量。
代表性的清晰性: 这个单位的提出者或者重要的奠基人,其名字与该物理量的概念直接关联。

爱因斯坦的理论太宏大,太具颠覆性,很难找到一个单一的、能完全概括他理论精髓的物理量来命名单位。比如,我们怎么衡量“等效原理”?或者“光速不变原理”?这些都是原理,不是一个可以被量化的具体东西。

但是,这并不代表爱因斯坦没有被“纪念”!

恰恰相反,爱因斯坦的名字在科学界被纪念的方式,可能比任何一个带有他名字的单位都要深刻得多。

爱因斯坦是少数被广泛接受,以其名字命名的“单位”: 虽然不是基础的物理单位,但“爱因斯坦”(Einstein,Ei)作为一个非SI单位,在放射性活度测量中曾被使用,1 Ei = 1 Curie(居里)。虽然现在已经很少用了,但它确实存在过,并且是纪念爱因斯坦的一种方式。
他理论的普及性与影响: 他的理论,比如质能方程 E=mc²,已经成为全世界人民都耳熟能详的科学符号。虽然“E”是能量,“m”是质量,“c”是光速,它们都有自己的单位,但这个公式本身,以及它所蕴含的意义,比任何一个以他名字命名的单位都要来得更震撼、更持久。
“爱因斯坦”这个名字本身,已经成为“天才”的代名词: 在很多场合,当我们说某人是个“爱因斯坦”,就是在形容他拥有超凡的智慧和对科学的深刻洞察力。这是一种文化上的纪念,一种对他的智慧的致敬。
科学领域的研究和奖项: 许多以爱因斯坦名字命名的科学奖项、研究机构、甚至是科学概念和效应(例如爱因斯坦半径,爱因斯坦模型等),都在持续地纪念和传承他的科学遗产。

所以,与其说人们“没有”用物理单位来纪念他,不如说他被纪念的方式更加广泛和深入。他的名字和他的思想,已经融入了科学的肌理和人类的文化之中。用一个单一的单位来限定他,反而显得有些狭隘了。他改变了我们看待宇宙的方式,这种贡献的深度,已经超越了单位的范畴。

网友意见

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99号元素锿其实就是“爱因斯坦素”。不知道为什么,大陆这边用了汉字锿,看上去不太明显了。港台用的是鑀,直观一些。

跑个题,96号元素锔本义是“居里素”,一开始用了汉字锯,然后大家发现,这不是锯子的锯吗?再然后就改成锔了。

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在历史上,我们现在接触到的人名单位,主要来自两个时期,一个是19世纪后期,另一个是战后到20世纪中期。这之中不仅出现了我们现在接触到的各个人名单位,还有一系列已经停用的人名单位,可以说只要是在19世纪做出过一定贡献的物理学家,当时都“分”到了一个单位。20世纪中期则是我们今天的国际单位制正式确立的时期,这一阶段的主要工作是规范整个国际单位制的体系,牛顿、焦耳等单位都是在这个时期才真正确立的。

对于这个问题,简单说,爱因斯坦的时代已经过了第一个时期,20世纪的科学已经不需要创造新的基础单位,所以以基础物理学家命名的单位不再出现(不过实验和工程领域的新人名单位还是有的)。而且,爱因斯坦之前的普朗克就提出了自然单位制和普朗克单位的概念,它的目的是连长度、时间和质量单位都可以统一。后来是化学界在某个很边角的地方找到了一个可以安爱因斯坦名字的单位,把1摩尔光子定为1爱因斯坦,用来表示光合作用的辐射量,但这个单位实在太偏,而且有化学界蹭热点的感觉,所以现在也很少见。

我们再具体看一下现在这些人名单位究竟是怎么来的。最早提出用人名来定义新单位的是开尔文男爵和麦克斯韦等英国科学促进会成员,他们在1861年引进了伏特、欧姆和法拉(电容单位,对应法拉第)。在他们之前,科学界虽然已经普遍接受了公制,但人们认为不需要一套单独的电磁学单位,因为按照库仑定律,电荷量可以直接从力导出,而力只需要时间、长度和质量单位。这个理念最早是由高斯确立的。

到了1861年,麦克斯韦等人提出应该应该给一些抽象的物理量单独起一个名字,这才有了用人名定义单位的习惯。但是,当时的科学领域普遍使用的不是我们现在用的米-千克-秒(MKS)制,而是厘米-克-秒制(CGS),所以当时主流的力单位是“达因”(dyne),能量的单位是“尔格”(erg),这两者是CGS制下定义的。在十九世纪晚期,由于为电磁学设计的CGS制的单位太小,不利于将公制推广到大众,于是产生了CGS制和MKS制的争议。

后来,国际单位制正式确立为MKS制,但由于电磁学界使用CGS制时间已经很久,当时除了伏特和欧姆能够通用,其余电磁学单位在不同系统中的名称完全不同。最典型的就是磁场的单位,国际单位制的磁通量密度和磁通量分别是“特斯拉”和“韦伯”,但CGS制的相应单位却是“高斯”和“麦克斯韦”,CGS制还将磁场中的H场强度定为“奥斯特”(MKS制没有单独定义)。从这几个人的年代就可以看到,特斯拉明显是后来才起的(1960年)。CGS制下还有很多很有意思的人名单位(但今天都已经不再使用),比如加速度单位是“伽利略”,电荷单位是“富兰克林”,熵单位是“克劳修斯”等。

第二段新单位时代则是20世纪中期,这一个时期的主要目标是向全世界的人民群众推广公制,同时基于物理学的进展,将已有的单位体系完善化。直到二战结束后,这个议题才被推上日程。当时的主要任务有两个,一是确立成体系的MKS单位系统,二是定义新的基本单位(20世纪之前人们一直认为只需要三个基本单位)。在1948年时,国际度量衡大会才提出了基于MKS制的牛顿、焦耳、瓦特等单位(瓦特作为电学单位已经存在,但那时才确立为所有功率的单位),取代了CGS制里力和能量的单位达因和尔格。1954年时才确立了电流、温度、光强三个新基本单位,并将温度单位明确成标量开尔文,而不再写成温标。1960年时引进了赫兹和特斯拉,直到1971年时才引进了帕斯卡。

可以看到,这一个时期其实是在追溯一些基础物理学概念的鼻祖,尤其是1971年才追封的帕斯卡很明显是为了填补过去制度混乱的坑——由于以前没有明确的MKS系统意识,压强单位都是直接按实验习惯而来,于是产生了torr、mmHg、atm、bar、psi等一系列单位。所以,这个时候的新单位和爱因斯坦,以及爱因斯坦同时代的基础物理学家关系不大。

当然,20世纪里的实验科学新发现依然创造了几个进入国际单位制的新人名单位,比如放射性单位“贝克勒尔”,辐射剂量单位“西弗”,辐射吸收剂量“格雷”,这三者都是国际单位制规定的导出单位,而且都和放射性有关(而且伦琴、居里也都做过单位)。可见,只要实验科学产生新的需求,人们还是会继续命名新的人名单位的,不过这里跟爱因斯坦确实不会产生更多联系了。

参考资料:

List of scientific units named after people

General Conference on Weights and Measures

参考阅读:

2018 年的国际计量大会为什么要修改 摩尔、千克、安培、开尔文等国际单位制的单位?

「亿」是如何从「十万」变成「万万」的?

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