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第5课　20世纪的科学伟人爱因斯坦
提出狭义相对论
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1．早年岁月
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〔材料一〕当我还是一个四五岁的小孩，在父亲给我看一个罗盘的时候，就经历过这种惊奇。这只指南针以如此确定的方式行动，根本不符合那些在无意识的概念世界中能找到位置的事物的本性的(同直接“接触”梦有关的作用)。我现在还记得，至少相信我还记得，这种经验给我一个深刻而持久的印象。我想一定有什么东西深深地隐藏在事情后面。凡是人从小就看到的事情，不会引起这种反应;他对于物体下落，对于风和雨，对于月亮或者对于月亮不会掉下来，对于生物和非生物之间的区别等都不感到惊奇……
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在12岁时，我经历了另一种性质完全不同的惊奇:这是在一个学年开始时，当我得到一本关于欧几里得平面几何的小书时所经历的。这本书里有许多断言，比如，三角形的三个高交于一点，它们本身虽然并不是显而易见的，但是可以很可靠地加以证明，以至任何怀疑似乎都不可能。这种明晰性和可靠性给我造成了一种难以形容的印象。至于不用证明就得承认公理，这件事并没有使我不安。如果我能依据一些其有效性在我看来是毋庸置疑的命题来加以证明，那么我就完全心满意足了。
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第一卷
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〔材料二〕这种强制使我如此畏缩不前，以致我在通过最后的考试以后整整一年对科学问题的任何思考都感到扫兴。不过我应当指出，我们在瑞士苦于这种窒息真正科学工作的强制，比其他许多地方的大学生要少得多。一共只有两次考试，除此之外，你或多或少可以做你想做的事。谁要是像我这样有一个朋友认真地去听全部课程并仔细地整理讲课的内容，那就更好了。直到考试前几个月，这种情况都给了我选择干事的自由──我大大地利用了这种自由；我把与此伴随而来的内疚看做是不可避免的，并且其害处是微不足道的。事实上，现代的教学方法还没有把神圣的求知欲完全扼杀掉，这差不多是一个奇迹；因为这株脆弱的幼苗，除了需要鼓励外，首先需要自由──没有自由它将不可避免地会夭折。
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第一卷
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〔材料三〕1898年9月，德国物理学家在杜塞尔多夫讨论的特别议题“运动介质中以太及其行为”，就被刚刚读大学三年级的爱因斯坦注意到了。……在这次会议上，从亚琛高等技术学院来的维恩在会上的发言道出了物理学家面临的困境和艰难的抉择。……尽管参加杜塞尔多夫会议的人很多，地位也不低，但是却没有一种意见能让大家接受，也没有任何一个物理学家敢于想到干脆抛弃千疮百孔的以太，另起炉灶。但这次会议后一年，将要读大学四年级的爱因斯坦居然敢于提出一种全然不同的意向：干脆抛弃这个“烫手”的以太。
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──杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料四〕当我昨天接到你的信时，我真正为你的真挚和亲切关怀所感动，并且看到你并没有忘记你的老朋友和这只不祥之鸟……我简直没有必要告诉你，要是我能够留在这样一个愉快的小圈子里，我该是非常幸福的；为了不辱没你们的推荐，我会尽一切努力……
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至于科学，我在脑子里已经得到几个奇妙的想法，必须及时地把它们写出来。我现在几乎可以确信，我的关于原子吸引力的理论能够推广到气体，而差不多所有元素的特征常数都能够不太困难地确定下来。到那时，分子力同牛顿的超距作用力之间的内在关系问题也会取得一个决定性的前进步骤。也许指向不同目标的别人的研究工作会最后证明这一理论。……从那些看来同直接可见的真理十分不同的各种复杂的现象中认识到它们的统一性，那是一种壮丽的感觉。
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请代我向你父亲致以最亲切的问候，并感谢他为我而费神以及他在推荐中所显示的对我的信任。
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第三卷
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〔材料五〕每个人都有一定的理想，这种理想决定着他的努力和判断的方向。在这个意义上，我从来不把安逸和享乐看做是生活目的本身──这种伦理基础，我叫它“猪栏的理想”。照亮我的道路，并且不断地给我新的勇气去愉快地正视生活的理想，是善、美和真……人们所努力追求的庸俗的目标──财产、虚荣、奢侈的生活──我总觉得都是可鄙的。
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第三卷
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【解读】由科技史专家许良英等编译的《爱因斯坦文集》主要包括爱因斯坦的文章、讲稿和通信，也包括别人写的爱因斯坦的谈话记录或报道，是研究爱因斯坦的珍贵史料。科学史专家杨建邺所著《爱因斯坦传》是关于爱因斯坦这位科学巨人追求、探索的一生的真实记录。
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爱因斯坦小时候很少讲话，却十分善于思考，对自然现象，总要寻根究底地问原因。爱因斯坦有不同一般的好奇心，正是因为始终有好奇心驱动着他，使他无法宁静或心安理得地满足于自己已经取得的成绩。此外，爱因斯坦从小就喜欢根据自己的爱好来自学，他最厌恶的就是被强迫去学习。他从来就不愿意像机械人一样任人驱使、驾驭。在求学期间，他的成绩并不优异。因为他往往对考试准备不足，而把更多时间用来学习他更感兴趣的各种知识，尤其是理论物理学。早在大学期间他就开始关注最前沿的物理学难题，并确立了今后的努力方向。
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材料一表明爱因斯坦从小就具备两种优秀品质：喜欢自由学习，有强烈的好奇心，这为他以后从事科学研究埋下了伏笔。材料二是爱因斯坦晚年自述中的一段话，反映了爱因斯坦对强制性学习的厌恶，指出自由对科学研究是至关重要的。材料三表明刚刚20岁的爱因斯坦已经初步具备驾驭困扰研究前沿的纷繁局面的能力，善于在千头万绪的诸多意见中，分析和看出问题的症结所在。这是一种在科学研究中最不可缺少的和最可贵的能力。材料四是1901年4月14日爱因斯坦写给朋友格罗斯曼的信，反映爱因斯坦大学毕业后失业的痛苦以及探索自然界统一性的乐趣，这表明爱因斯坦作为科学研究者有一种极不平凡的品格，那就是他能在极不理想的条件下，不受干扰地思考和研究。材料五则是爱因斯坦在《我的世界观》一文中表达的自己的信仰，反映了他追求真善美的崇高理想。
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2．伯尔尼时期
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〔材料一〕对于如何审阅专利，哈勒①作了如下训示：“你们着手审查时，你们要设想，发明者所说的全是假话。如果你们不这样想，顺着发明者的思路走去，你们就会受束缚。你们始终要有批判的眼光，要警惕。”从批判的、反驳的立场去审查各种专利申请，这种思考问题的方法对年轻的爱因斯坦实在太有好处了，因为这可以使他思想敏锐起来，不落窠臼。而且这种批判的方法也给爱因斯坦带来许多乐趣。爱因斯坦很喜欢这种工作，也很适应这种批判的氛围。
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──转引自杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料二〕爱因斯坦在逝世前一个月的自述片段中写道：“鉴定专利权的工作，对于我来说是一件幸事。它迫使你从物理学上多方面地思考，以便为鉴定提供依据。此外，实践性的职业对于像我这样的人来说简直是一种拯救：因为学院式的环境迫使青年人不断提供科学作品，只有坚强的性格才能在这种情况下不流于浅薄。”
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第一卷
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〔材料三〕奥林匹亚科学院②颂词：
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在你的生气勃勃的短暂生涯中，你曾以孩子般的喜悦，在一切明朗而有理性的东西中寻找乐趣。你的成员把你创立起来，目的是要同你的那些傲慢的老大姐们开玩笑。他们这么做是多么正确，我通过多年的细心观察，懂得了对此作出充分的评价。
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我们三个成员至少都表现得是坚忍不拔的。虽然他们都已经有点老态龙钟，可是你所闪耀的明亮耀眼的光辉依然照耀着我们孤寂的人生道路；因为你并没有同他们一起衰老，而却像蓬勃生长的莴苣那样盛发繁茂。
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我永远忠诚于你，热爱你，直到学术生命的最后一刻!
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第一卷
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【解读】爱因斯坦大学毕业后，在朋友的帮助下，到瑞士的伯尔尼专利局工作。1902年至1909年在伯尔尼专利局的七年，是他最富于创造性的科学活动时期之一。从事技术专利权的工作使得爱因斯坦必须多方面思考问题，这对物理的思索有重大的激励作用。这时他生活安定，有大量业余时间可以从事科学研究。在伯尔尼时期，“奥林匹亚科学院”的业余科学活动，对爱因斯坦的脱颖而出也起了重要的作用。对于处在成长期的人来说，争论其实就是一种激励和解放。“奥林匹亚科学院”的三个成员，除了一起学习科学和哲学的名著以外，他们还读了一些文学作品，如拉辛、狄更斯和塞万提斯的作品。在学习以外，他们常常各抒己见和彼此批评。伴随着学习的是长时间的激烈争论。这些“长时间的激烈争论”对爱因斯坦思想的发展确实产生了深刻的影响。一旦他有什么新的想法，他就会向朋友们提出来讨论。
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材料一、材料二表明伯尔尼专利局的工作既为爱因斯坦解决了后顾之忧，又训练了他的批判思维能力。材料三是爱因斯坦于1953年4月3日给他在伯尔尼时期的两位擎友索洛文和哈比希特的回信，反映了爱因斯坦早年和几个志趣相投的朋友组成奥林匹亚科学院，从事业余科学活动的情况。
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【注释】①哈勒（1844—1936）：伯尔尼专利局局长，机械工程师出身。②奥林匹亚科学院：爱因斯坦和他的两个朋友索洛文和哈比希特组成的业余科学研究团体，得名于他们经常在一家名为奥林匹亚的咖啡馆探讨物理和哲学问题。
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推动量子力学的发展
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3．奇迹的1905年
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〔材料一〕19世纪末，经典物理学获得了全面的发展，形成了以经典力学、电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的理论体系。然而，随着一系列实验中的新发现，一场激烈的科学革命迅速爆发，并以极快的速度渗透到物理学各种最基本的思想和原理之中。
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一系列的发现严重地冲击着经典物理学传统的物理思想。物理学面临严重的危机，连素以保守著称的英国著名科学界元老开尔文①，也不得不在1900年4月27日在英国皇家学会的演讲中承认：“动力学理论……的优美性和明晰性被两朵‘乌云’遮蔽得黯然失色了。”第一朵“乌云”涉及的是力学、电磁理论中最基本的物理思想问题；第二朵“乌云”涉及的则是气体分子运动理论。
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1905年，两朵乌云开始消散，这与爱因斯坦在这一年发表的4篇论文有很大的关系。正如德布罗意②所说：“他的论文（在1905年的4篇）可以比做光彩夺目的火箭，它们在黑暗的夜空突然划出一道道短促的但又十分强烈的光辉，照耀着广阔的未知领域。”
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──杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料二〕英国著名物理学家彭罗斯③说：
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“在20世纪，我们极其幸运地目睹了我们世界的物理图像的两次重大革命。第一次革命推翻了我们的空间和时间观，把两者结合为我们现在称之为时空的东西，人们发现这种时空以一种微妙的方式弯曲着，从而引起人们早就熟悉的、无处不在而又神秘的引力现象。第二次革命完全改变了我们理解物质和辐射本性的方式，给了我们一种实在的图像，其中粒子的行为像是波，而波的行为像是粒子，我们通常的物理学描述变得具有本质上的不确定性，而一个物体可以同时在几个地方呈现其自己。我们用‘相对论’一词概括第一次革命，而用‘量子论’概括第二次革命。两者现在都已通过观测得到确认，其达到的精确度在科学史上是空前的。”
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──转引自杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料三〕所谓光电效应是指光照射金属激发电子的现象。该效应的一个特征是，单位时间内激发电子的数量与光的强度有关，而射出电子的速度则与照射光的频率有关。经典电磁理论认为，随着光强的增加，射出电子的速度也应该增加，而这与实验不符。爱因斯坦的光量子理论很好地解释了这一现象。只有能量足够大的光子才能使电子获得射出所需能量，因此频率低于一定值的光即使光强很大也不能激发出电子。而电子射出的速度也是由光子的能量或者说由光的频率决定的。大多数物理学家，包括普朗克④和洛伦兹⑤在内，都认为他的观点是没有根据的。
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──方在庆主编《一个真实的爱因斯坦》
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〔材料四〕1900年前后，物理学家们还在争论原子是否真实存在，或者它只是一个辅助的理论模型。悬浮于液体中用显微镜才能看见的微小粒子的无序运动，即“布朗运动”未能真正得到解释。爱因斯坦指出，这一运动可以用统计方法来描述，借助热的分子运动论，人们可以推测出分子的大小。这样就为原子假说的成立提出了一个具有决定意义的论据。
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──方在庆主编《一个真实的爱因斯坦》
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〔材料五〕自伽利略以来，力学中的绝对静止就已经不再有意义了。爱因斯坦在他论文的开始就指出，尽管在基于以太概念建立的关于电动力学和光学现象的理论中存在静止参照系和运动参照系的区别，但这一区别在现象本身中无法被证实。因此，他认为相对性原则应该同样适用于电动力学和光学。此外，他还主张光速的恒定不变，这样就可以推出空间和时间依赖于参照系的运动状态。
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──方在庆主编《一个真实的爱因斯坦》
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【解读】科技史专家方在庆主编的《一个真实的爱因斯坦》，以画传的方式展示爱因斯坦辉煌的一生，通过图片和背景资料来概述和诠释他的诸多角色，以真实地反映他的生活经历、事业理想、喜怒哀乐、特立独行及其辉煌的一生。
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爱因斯坦对自然界有非凡的洞察力，以至于在1905年这一年中就为20世纪的两次革命（即相对论和量子论）奠定了基础。在1905年短短三个半月的时间里，伯尔尼专利局的三等技术专家，创造了人类文明史上最令人惊讶的奇迹，他连续发表了数篇极其重要的论文。3月份的论文提出光量子假说，使他成为量子理论的创始人之一，1921年后他因此获得了诺贝尔物理学奖；5月份有关布朗运动的论文使他成了统计力学的创始人之一，而且由此设计的实验使得原子分子假说第一次被实验证实，从此不再有人反对原子假说；6月底的论文使他创建了彻底改变人类时空观的狭义相对论。在科学史上，还从来没有一个人在这么短的时间内，完成如此之多和如此重要的贡献。其中，最引起轰动的是狭义相对论，它有两条基本原理，一是相对性，在自然界，物体运动、力的作用、电磁波的运动都是相对的；二是光速不变原理，光在真空中的传播速度，是一个不变的常数──每秒30万公里。狭义相对论的创立，改变了牛顿力学的时空观念，揭露了物质和能量的相当性，为原子能的利用奠定了理论基础，是现代物理学领域的一次伟大革命。
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材料一、二表明爱因斯坦的研究对于现代物理学的重要意义。材料三、四、五表明爱因斯坦分别在有关光量子假说、布朗运动、狭义相对论三个方面取得了丰硕成果。
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【注释】①开尔文(1824—1907)：英国著名物理学家、发明家。②德布罗意（1892—1987）：法国物理学家，为推动量子力学的发展作出了重大贡献。③彭罗斯（1931—？）：英国数学物理学家，著名科学家、思想家、哲学家。④普朗克（1858—1947)：德国物理学家，由于他在黑体辐射方面的研究获得诺贝尔物理学奖。⑤洛伦兹(1853—1928)：荷兰物理学家、数学家，因关于磁对辐射现象影响的研究，他与塞曼分享了1902年度的诺贝尔物理学奖金。
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4．柏林时期
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〔材料一〕1910年，德国物理学家普朗克在给布拉格大学的一封推荐信中写道：“如果爱因斯坦的理论被证明是正确的──这个我想没有问题──他将被认为是20世纪的哥白尼①。”
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──转引自杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料二〕1913年夏天，在普朗克和能斯脱②的极力劝说下，爱因斯坦接受了柏林普鲁士科学院的一个研究职务。爱因斯坦接受来自柏林的邀请，至少有以下三个方面的原因：一、爱因斯坦正在思考引力问题，需要大量的时间。而苏黎世繁重的教学任务让他喘不过气来，他需要一个没有任何教学任务的职位。柏林方面提出的条件让他动心；二、柏林是当时世界科学的中心，那里聚集了世界上最优秀的物理学家。他可以与他们进行思想交流；三、表姐爱尔莎的吸引力。由于与米列娃的关系紧张，爱因斯坦已经不能平静地生活下去，而与米列娃各方面正好相反的爱尔莎③，正好吸引了他。
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──方在庆主编《一个真实的爱因斯坦》
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〔材料三〕首先我应当诚挚地感谢你们，给了我一个像我这样的人所能得到的最大恩惠。你们把我选进你们的科学院，使我不再为我的职业而发愁和操心，使我有可能全心全意地从事科学研究。即使当我的努力在你们看来只得到一点可怜的结果时，也请你们仍然相信我的感激和勤恳……
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我们已经知道，归纳的物理学向演绎的物理学提出问题，反过来，演绎的物理学也向归纳的物理学提出问题，而回答这些问题，那是需要我们全力以赴的。愿我们通过我们团结一致的努力，在永恒的前进中迅速取得胜利！
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第一卷
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【解读】爱因斯坦在1905年发表的那几篇革命性的论文，除了给他带来声誉和认可，更多地却是使他不为人理解。1907年之后，爱因斯坦成功解释了在低温下异常的热运动，关于布朗运动所作的预言也得到轰动性证实后，他的国际声誉进一步提升。他的物理学界同行们开始为他能够进入大学工作而努力。随后爱因斯坦在几所大学谋到了教职。从1914年到1932年，爱因斯坦在柏林待了18年。柏林是当时欧洲乃至世界的科学研究中心。
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材料一是德国物理学界领袖普朗克为爱因斯坦进入大学写的推荐信，信中高度赞扬了爱因斯坦的成就。材料二表明了爱因斯坦决定前往柏林从事研究的三点原因。材料三是爱因斯坦决定接受成为德国院士的感谢信。事实上，柏林时期，尤其是最初五年是爱因斯坦一生中最多产和最富创造性的时期之一。
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【注释】①哥白尼（1473—1543）：伟大的波兰天文学家，日心说的创立者，近代天文学的奠基人。②能斯脱（1864—1941）：德国著名化学家和物理学家。③爱尔莎（1876—1936）：爱因斯坦的第二任妻子。
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5．广义相对论被证实
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〔材料一〕日食结束以后，爱丁顿①马上给伦敦皇家学会发去电报：“穿过云层，有点希望。爱丁顿。”接着，他们在当场就开始进行对比测量。一月份，当太阳不在观察的星域时，他们就拍下了这一星域的照片，以便在日食发生时与同一星域的照片进行对比。由精确的对比测量即可算出光弯曲的数值。爱丁顿他们担心归途中发生意外，所以立即开始检测。我们知道，一弧秒的偏差在底片上的反应只是六十分之一毫米，可见检测需要多么高的精度，更何况各种意外的因素(如湿度给仪器带来的偏差、底片乳剂因热带气候引起的膨胀等)，都可能给最终检测带来毁灭性失败，还有该死的天气。幸运的是，在日食快结束前云层一定是变薄了，尽管许多底片报废，但有两张底片上出现了我们千期万盼的毕宿星团的图像。经过精密的测量，照片上显示出明显偏差，十分符合爱因斯坦的理论值。
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──杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料二〕1919年11月6日，皇家学会主席J．J．汤姆逊②主持了皇家学会和皇家天文学会联合会议，会上报告了这次科学考察的结果。皇家天文学会的主席福勒支持考察队得到的结论，然后大家等待著名物理学家洛奇的发言。他曾经公开打赌，说绝不会有什么光偏转，即使有也肯定是牛顿值。洛奇当时任伯明翰大学校长，他听了大家的发言后，竟一言不发地离开了会场，让在场的人大吃一惊。
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J．J．汤姆逊赞扬了爱因斯坦，也同时赞扬了伟大的牛顿，他说：这次测出的这个结果并不是孤立的，它是科学思想整体的一部分，影响着物理学最基本的概念……它是牛顿时代以来引力理论方面得到的最重要的结果，因而应当在和牛顿密切相关的皇家学会的会议上宣布，这样做是十分恰当的……
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──杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料三〕当时参加会议的数学哲学家怀特海③对这次会议做了如下描述：“整个会议充满强烈兴趣的气氛犹如一出希腊的戏剧，我们则是给在超级事件发展中所揭示的天意作注释的合唱队。在这现场中充满戏剧色彩：传统的仪式，背景中有一幅牛顿画像，它仿佛在提醒我们，200多年前所做出的最伟大的科学总结现在要接受第一次修正。在不缺乏个人兴致的情况下，一场伟大的思想领域内的探险终于安然结束了。”
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──杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料四〕1919年11月7日，伦敦报纸对这一重大科学事件作了大量报道。《泰晤士报》上以“科学中的革命·新的宇宙理论·牛顿的概念被推翻”的标题报道了这次会议。报道中说：“观测结果决定性地证实了著名物理学家爱因斯坦的预言，而且皇家学会的主席宣称这是发现了被预言存在海王星以来的最惊人的事件。”
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──杨建邺《爱因斯坦传》
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【解读】早在1907年，爱因斯坦就提出有必要把相对性理论从等速运动推广到加速运动。从1912年开始，他与M.格罗斯曼的合作，终于在1915年建立了广义相对论，1916年的论文《广义相对论的基础》就是这项工作的总结。广义相对论也有两条基本原理：一是等效原理，即在一个加速运动的系统里，物体会自动改变运动状态，而改变这种运动状态的力，就是惯性力；二是广义相对性，即在加速运动系统里的惯性力，可以运用到时空中的各种物体运动上。爱因斯坦预言了当时两个鲜为人知的效应可以检验广义相对论，第一个是引力场中的光线弯曲，第二个是引力场中光色谱的变化，即引力红移。1919年后，英国著名天文学家爱丁顿在观测日全食时证实了爱因斯坦有关引力场中的光线弯曲的预言完全正确。爱因斯坦的广义相对论改变了人们对宇宙的认识，他的研究无疑对传统物理学是一次伟大的革命，也是人类自然科学史上的一次革命。
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材料一反映了英国科学家爱丁顿率领考察队考察日食时引力场中的光线偏差从而证实了广义相对论。材料二反映了英国皇家学会和皇家天文学会联合举行会议宣布科学考察的结果，赞扬了爱因斯坦的伟大成果。材料三是当时参加会议的数学哲学家怀特海对当时会议的描述。材料四反映了广义相对论被证实后成为当时最轰动的新闻。
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【注释】①爱丁顿（1882—1944）：英国天文学家、物理学家、数学家，是第一个用英语宣讲相对论的科学家。②汤姆逊（1856—1940）：英国物理学家，电子的发现者。③怀特海（1861—1947）：英国著名的数学家、哲学家和教育理论家。
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6．带有悲剧性的统一场论
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〔材料一〕到美国普林斯顿研究所以后，爱因斯坦先后与霍夫曼、英费尔德、斯特劳斯和巴格曼等人合作研究统一场论。研究的情形同在德国时一样，有许多次他都认为他梦寐以求的目标已经达到，但过不了多久，早则几天，迟则几周，就会发现他的新方案是虚妄的。
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爱因斯坦的合作者斯特劳斯曾辛酸地写道：
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“我们有一次连续研究一个理论达9个月之久。一天晚上，我发现了一类解，但第二天早上就发现这类解表明，我们研究的理论不可能有物理意义。”
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──转引自杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料二〕1955年4月18日，也就是爱因斯坦去世的头一天，他还请求别人将他的统一场论计算的最后一页拿给他，似乎他还想做最后的计算。
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有人曾怀着不理解的心情问爱因斯坦：“这一次又一次的失败有价值吗?所有这些努力是否还有什么人们不知道的目的?”爱因斯坦的回答是非常感人的。他回答说：“至少我知道99条路不通。”还说：“我明白，成功的机会很小，但努力还是必需的……那是我的责任。”
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──转引自杨建邺《爱因斯坦传》
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【解读】爱因斯坦一直坚持认为可以找到一个“统一场”，并可用这个“统一场”派生出的一系列理论解决量子理论的种种问题。可惜直到他1955年去世，仍然没有看到任何完成这一目标的曙光。尽管爱因斯坦的尝试没有得到成功，受到许多批评，但爱因斯坦仍坚持他的基本观念，即物理学的伟大目标，是统一场的理论。为了这一信念，爱因斯坦战斗到最后一刻。材料一反映了爱因斯坦等人研究统一场论遇到了很大困难。材料二表明爱因斯坦百折不挠、献身科学的伟大精神。
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为人类和平进步而斗争
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7．激进的和平主义者
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〔材料一〕《告文明世界宣言》在6个问题上做了否定，每个否定都是以“事情并非如此……”开头。通过这些否定，这份宣言拒不承认德国发动的战争有罪，拒绝为入侵比利时承担责任，并宣称如果不抢在协约国之前行动德国就会被屠杀……总之，德国是站在正义的一方，没有任何过错，过错都在协约国一方。最后，德国学者们在宣言中无耻地声言：任何反对德国军国主义的人，必然地反对德国文化。宣言中写道：“请相信我们吧！作为一个文明民族，一个拥有歌德、贝多芬和康德的传统──这比家庭和故土还要神圣不可侵犯──的民族，当我们说我们将把这一斗争进行到底时，请相信我们……我们以我们的名声和荣誉担保！”有93位享有某种国际声誉的艺术家、科学家、牧师、诗人、律师、医生、历史学家、哲学家和音乐家在宣言上签名。
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──转引自杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料二〕我们一点儿也不能被弄得惊惶失措。凡是对共同的世界文化稍微关心的人，现在都有双倍的责任，为维护这种文化所必须引为依据的那些原则而起来斗争。然而，那些本来可指望具有这种思想感情的人──主要是科学家和艺术家──到目前为止的反应，几乎使人看来他们好像已经放弃了任何还想维持国际交往的愿望。他们以敌对的精神讲话，而没有站出来为和平说话。民族主义的热情不能为这种态度辩解，这种态度同世界上的从来被称为文化的那些东西是不相称的。如果这种精神在知识分子中间普遍流行，那将是一种严重的不幸。我们深信这不仅会威胁文化本身，同时还会危及民族的生存，而这次野蛮的战争也正是以保卫民族生存为借口而发动起来的。
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第三卷
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〔材料三〕全世界的科学家和技术专家已经证明:
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科学的作战方法已经使国防和非战斗人员的保护成为虚妄；而且新的战争就将意味着大部分人被火、毒气和化学药品同时消灭。所有的国家统统在危急之中……任凭官方对和平怎样保证，全世界各处的战争危险从来没有比现在更为严重，所涉及的问题也从来没有比现在更为复杂。难道人民会允许他们的政府去准备这种毁灭性战争吗?
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全世界的人民联合起来，以要求普遍裁军来表明你们的和平愿望吧。已经宣布废止战争；现在让我们来要求废除军备。……目前的备战政策并不能给全世界人民以安全，而且事实上，却使一切国家引起经济灾难；这种政策使新的战争不可避免；在未来每一场战争都将是灭绝性的战争；裁军应当是废止战争的逻辑后果，只要有关各国政府继续拖延裁军，那么这些政府所签署的和平宣言仍然不过是一纸空文。
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第三卷
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【解读】爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家，还是一位具有正义感的社会活动家，时刻关心人类的进步与和平。第一次世界大战爆发后，德国知识分子在政府的唆使下，炮制出《告文明世界宣言》。这一呼吁对国际学术关系带来了极坏的影响。在呼吁中，签名者一致否认了德国对比利时的战争暴行并毫无保留地与德国军方保持一致，从而在军事前线的后面又构筑了一道精神阵线。在这一精神阵线中，除了其他受教育阶层的精英外，自然科学家也占有一席之地。爱因斯坦深刻地认识到德国知识分子签署发表的《告文明世界宣言》对科学技术的国际合作有巨大的破坏性，而且还认识到这种破坏性将远远超过战争经历的时间。因此，具有强烈责任感和正义感的爱因斯坦行动起来，在一份与《告文明世界宣言》针锋相对的声明《告欧洲人书》上签署了自己的名字。第一次世界大战后爱因斯坦积极致力于恢复各国人民的相互谅解，并为此到欧洲各国奔走呼号，积极反对战争。纳粹夺权以后，他不顾自身安危，号召欧洲民主国家用军事手段反对纳粹威胁。
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材料一是《告文明世界宣言》的主要内容，反映了德国知识界的堕落。材料二是《告欧洲人书》最重要的片段，表明爱因斯坦对德国的丑行保持清醒的头脑，而当时德国多数科学家都是支持本国战争的。这份声明是爱因斯坦一生中第一次签署的政治声明。材料三是“国际妇女争取和平自由同盟”于1930年5月30日发表的宣言，爱因斯坦是领头签名者之一。
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8．离德赴美
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〔材料一〕只要有可能，我就只愿意生活在一个政治自由、宽容而且在法律面前人人平等的国家里。言论自由和书面发表政治意见的自由也是政治自由的一部分。尊重个人信仰是宽容的一部分。这些条件，目前在德国还不成熟，在那里，那些以促进国际间相互理解为事业的人，正惨遭迫害，其中包括第一流的艺术家。
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第三卷
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〔材料二〕爱因斯坦在1933年3月28日主动向普鲁士科学院递交了辞呈。辞呈上写道：“鉴于德国目前的状况，我不得不放弃在普鲁士科学院的职务。19年来，科学院为我提供了无数机会，使我专心从事研究，而没有任何特别的义务。我知道我欠下的恩情太多，我也非常不愿意离开这个学术机构；同时，在我作为院士期间，与同事们建立了融洽和谐的关系。但是在目前的情况下，我对普鲁士政府的行为无法容忍。”
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──转引自杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料三〕爱因斯坦对德国知识界的堕落非常愤怒，他曾于1933年5月9日写信给M．玻恩①说：“我一直对德国没有好印象，但我得承认，对于他们的暴行和残忍我仍然感到非常吃惊。”5月26日，关于如何对待刚上台的德国纳粹政权问题，他给劳厄②的信中再一次表露了他那气吞山河的心声：“我不同意你的看法，以为科学家对政治问题──在较广泛的意义上来说就是人类事务──应当默不作声……试问，要是像布鲁诺③、斯宾诺莎④、伏尔泰⑤和洪堡⑥这些人也都是这样想，这样行事，我们的处境会怎样呢?我对我所说过的话，没有一个字感到后悔，而且相信我的行动是为人类服务。”
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──转引自杨建邺《爱因斯坦传》
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【解读】20世纪30年代，当战争的阴影再次在德国呈现时，爱因斯坦开始呼吁各国人民为和平而斗争。由于是犹太人，他遭到纳粹分子的追捕和迫害，被迫离开德国来到美国，就职于普林斯顿高等研究院。材料一是1933年3月10日，爱因斯坦对《纽约世界电讯报》的记者宣布他不回德国的声明，反映当希特勒开始整肃异己分子和迫害犹太人时，爱因斯坦开始政治斗争，争取政治自由，并决定离开德国。材料二反映了为避免被纳粹化的德国科学院开除所造成的同以前同事反目成仇，爱因斯坦向德国科学院提出辞呈。材料三反映了爱因斯坦对德国知识界的纳粹化非常不满，表明了一位有成就的科学家强烈的社会责任感。
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【注释】①玻恩(1882—1970)：德国理论物理学家，量子力学的奠基人之一。②劳厄（1879—1960）：德国物理学家，因发现了晶体的X射线衍射现象而获得诺贝尔物理学奖。③布鲁诺（1548—1600）：文艺复兴时期著名的自然哲学家。④斯宾诺莎（1632—1677）：西方近代哲学史重要的理性主义者，与笛卡尔和莱布尼茨齐名。⑤伏尔泰(1694—1778)：18世纪法国资产阶级启蒙运动的旗手，被誉为“思想之王”、“法兰西最优秀的诗人”。⑥洪堡(1767—1835)：是柏林洪堡大学的创始者，也是著名的教育改革者、语言学家及外交官。
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9．爱因斯坦与原子弹
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〔材料一〕1939年8月2日，爱因斯坦签署了一封给罗斯福总统的信。信中一开始就写道：“当我通过未发表的文件看到费米和西拉德①的最近工作报告后，我相信铀在不久的将来可能会成为一种新的重要能源。这一新情况的某些方面值得政府加以注意，甚至在必要时迅速采取行动……现在有可能在大量的铀当中实现链式反应，它会产生巨大的能量以及大量放射性元素……这一新的发现，也可以用以制造威力极强的新型炸弹。”
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第三卷
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〔材料二〕1940年3月7日，爱因斯坦再次写信给罗斯福总统，提醒美国应高度警惕从大战爆发以来德国对铀的兴趣越来越大这一事实，美国政府应加速进行铀的研究。信中写道：“去年，当我意识到铀的研究可能得出对国家有重要性的结果时，我曾认为我有责任把这种可能性通知行政当局。自从战争爆发以后，对铀的兴趣已经在德国被强化了。我现在听到，那里的研究正在高度保密地进行，而且已经扩展到了另外一个威廉皇帝研究所，即物理研究所。”
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──转引自杨建邺《爱因斯坦传》
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〔材料三〕在原子弹的制造方面，我所参与的就只一件事:我签署了一封给罗斯福总统的信，在那封信中我强调有必要进行大规模的实验，来实现原子弹的制造。
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我完全明白，如果这些实验证明是成功了，那该是威胁人类的可怕的危险。可是我却感到非采取这一步骤不可，因为〔当时〕看来很可能德国人也会抱着完全成功的希望在同一问题上进行工作。我看，我那时只能这样做，再无其他可以选择的余地，尽管我始终是一个虔诚的和平主义者。
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第三卷
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〔材料四〕我在原子弹制造和给罗斯福的信一事上的所作所为仅仅在于：由于当时存在着希特勒可能首先拥有原子弹的危险，我在西拉德起草的给罗斯福总统的信上签了名。倘若我知道这种担心是没道理的，我本不会(未必有西拉德那么起劲)参与打开这个潘多拉的盒子的，因为我对政府的不信任不仅仅限于德国政府。
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第三卷
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【解读】第二次世界大战爆发前后，在一些同行的促动下，爱因斯坦上书美国总统罗斯福，建议抢在纳粹德国之前研制原子弹。尽管他本人没有参与研制，但他却是美国原子弹研究的发起人之一。材料一、二是爱因斯坦写给罗斯福总统的两封信，他在信中提醒罗斯福注意德国制造原子弹的可能性。实际上爱因斯坦并没有参与美国研制原子弹的“曼哈顿”计划。材料三是1952年9月20日爱因斯坦给日本《改造》杂志的回信。材料四是1955年3月19日爱因斯坦给劳厄的回信。在这两则材料中，爱因斯坦都强调了这一点。
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【注释】①西拉德(1898—？)：美国核物理学家、生物物理学家。
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10．积极投身反战和裁军运动
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〔材料一〕我们发起召开这次会议，通过这次会议，全世界的科学家和一般公众签名赞同下列决议:
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“鉴于未来任何世界大战必将使用核武器，而这种武器威胁着人类的继续生存，我们敦促世界各国政府认识到并且公开承认，它们的目的决不能通过世界大战来达到，因此，我们也敦促它们寻求和平办法来解决它们之间的一切争端。”
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第三卷
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〔材料二〕通过原子能的解放，我们这一代已经给世界带来了自从史前人类发现了火以后最大的革命力量。这种宇宙的基本威力不能装进狭隘的国家主义这一陈腐的概念里。因为没有秘密可保，也没有防御可能；除非通过全世界人民觉醒了的理解和坚持，就没有控制原子能的可能。
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我们科学家认识到我们有不可逃避的责任，把原子能的简单事实和它的社会后果告知我们的同胞。这里存在着我们唯一的安全和我们唯一的希望:我们相信有知识的公民都会为生活而不是为死亡去行动。
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──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第三卷
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【解读】第二次世界大战中美国用两颗原子弹轰炸了人口稠密的日本城市，这件事成为爱因斯坦终生的遗憾。以后他就致力于防止核战争，亲自领导组织“原子科学家非常委员会”，出刊《原子科学家公报》，要使全世界人民认识到核战争的极端危险性，倡议各国科学家用自己的言行来维护世界和平。材料一是由英国著名哲学家、数学家罗素牵头、爱因斯坦大力支持签署的“罗素—爱因斯坦宣言”，旨在削减原子武器，停止研究开发氢弹。“罗素—爱因斯坦宣言”开创了科学家积极投身反战和裁军运动的先河，表明爱因斯坦在生命的最后时刻仍然为推动人类的和平而努力。材料二是爱因斯坦于1947年2～3月间为“原子科学家非常委员会”筹募百万美元教育基金所发出的信。

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