爱因斯坦思考的乐趣.docx

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爱因斯坦思考的乐趣

爱因斯坦─思考的乐趣

班级：

四企三甲

学号：

922439122

姓名：

游苑菱

俾斯麦时代，德国犹太人解放和社会地位快速提升，是当时欧洲的重要事件之一。

全面解放十年后，爱因斯坦出生，成为第一代的新德国人，他们一出生就拥有法律保障的权利。

此时，整个德国笼罩在对国家力量称颂，对哲学、文学和音乐等传统文化赞扬的气氛中。

学校课程要求学生对古典学科融会贯通，同时又必须里解科学知识。

学校一方面鼓励学生发展均衡人格，却又严格要求学生服从几近军事化的纪律。

爱因斯坦原本即已厌恶军事纪律，再加上某些老师对他的独立行径，表现出敌意，他终于在1895年初决定离开德国，前往意大利。

这强烈的事实虽然就足以让他下决心离开，但另一个更合理的因素─逃避兵役，使他毫不犹豫地逃离1890年代的德国。

阿尔伯特的父亲，赫曼‧爱因斯坦在年轻时就显出特殊的数学天分，但是当时没有家产的犹太人要进入大学读书，根本是不可能的。

他只好把自己的兴趣放在一边较而从商，因此对儿子抱着很大的期望，希望他能因德国犹太人地位的升高而有不同的命运。

1880年代正是德国经济起飞的年代，1879年爱迪生发明的白炽灯泡逐渐进入每个家庭中。

赫曼在雅各布伯的鼓舞下，同意改行成立自己的电器事业。

但幸运并未降临在他们身上。

也许是雅各布伯的理想和现实有误差，两人的事业总是无法顺利展开。

于是赫曼结束了家乡事业，带着全家迁居到电器业刚起步的意大利的米兰，之后再到巴唯碰碰运气。

爱因斯坦在一个充满工业与技术的环境中成长，后来很自然第尝试到工程学校就读。

苏黎士综合技术学院与巴黎其他的技术学院唯一差别是它不是军校，而它也培养大学师资。

对爱因斯坦来说，这里正是最佳的选择，他可发展他的数学天分，并可满足父母对他未来出路的期望。

另一个优点是它不要求德国中学文凭，通过考试即可入学。

1895年秋，爱因斯坦以不到报名年限的资格，申请到许可证参加考试，但并未考上。

第二个学年，他进入瑞士的一所补习班就读，来年成功考进综合技术学院。

阿尔伯特在学校认识了密内娃‧马许里，并且深深相爱，很快地就想成立家庭。

但，爱因斯坦父母却强烈反对，他们认为她比他年长，脚有些跛，更重要的是，她不是犹太人。

母亲怒叱爱因斯坦，如果他坚持与密内娃交往，就是要将财务困难的父母逼上绝路。

爱因斯坦只有悲忿地妥协。

1901年春，密内娃发现怀孕了，躲回娘家产下女婴，小孩可能随即夭折，爱因斯坦无从探知婴孩的消息。

直到1920年，父亲去世，爱因斯坦与家人关系才渐渐和好，也顺利与密内娃完婚。

1900年7月爱因斯坦获得文凭，但令他失望的是，学校并没有提供他助教的职位。

两年间他到处打零工，其中他最不喜欢的就是当家庭教师。

直到1902年6月，他才经由一位同学父亲推荐，在伯尔尼专利局找到一份鉴定员的工作。

直到现在，仍有许多人批评，一位大科学家为何要去做卑微的工作。

爱因斯坦本人常说，如他在大学找到工作，恐怕根本没有什么闲暇自由思考。

在专利局鉴定新发明的仪器，这些仪器大多数是电机制品，正好适合他。

入夜之后，他就可以在物理的问题，享受思考的乐趣。

终其一生，爱因斯坦似乎一直不断地在抗拒这个世界的残酷和生命的狭隘─受到原始的情感所统治的生命。

然而在生命之外，有一个与人类无关的广大世界，寻找这谜样世界的答案，成了他逃避现实生活的最佳壁垒。

他在自传中写着：

「沉思这个世界的问题，才能指望获得解放」但有时候，他确信只有沉思的乐趣才能找到解脱，这令人联想起贝多芬〈第九交响曲〉中的赞歌。

他的成功之钥，所谓「天才」的来源就是：

思考的乐趣。

在20世纪初，当爱因斯坦展开他的科学生涯时，物理学正面临着危机。

19世纪的物理学中并存着两套理论，一是研究物体运动的古典力学，一是研究光线的电磁学。

不幸的事，这两套理论在许多论点上互相矛盾。

爱因思坦认为，当时物理学像是要在旧屋上加盖新屋，产生严重裂缝，建筑师至少要打掉一部份，再从地基重建。

依据相对性原理，飞机在等速直线飞行时，飞机就像没有飞一样，它的飞行没有意义，因为我们感觉不到。

除非我们从飞机上往外看，否则就无法得知飞机是否在飞行。

1850年英国物理家马克士威建立光理论（电磁学）。

根据他的理论，认为光线就像是「波」，光的传播方式和池塘水而上面涟漪的传播方式类似，不同的是，光是在所谓的「以太」中传播，而不是水面。

依据马克士威的说法，我们必须想象有一种介质称为「以太」，充满在世界各个角落，这种介质的存在对光的传播是不可或缺的。

马克士威的理论只提供一些含糊的答案：

「以太」无疑是无色的，很可能也没有重量…。

随时间发展，渐渐都遭到否定，只剩下一个特征，即绝对的静止而这又明显地与相对性原理不兼容。

1905年3月，发现光量子。

爱因思坦由马克士威的理论和统计力学中获得灵感，他想到可以利用统计方法，来研究受热物体以何种方式把能量转换成光的能量。

他发现只有假设光能是由颗粒或「光粒子」组成，这种能量转换才能合理解释。

他把这种颗粒命名为「光量子」─我们今日把它称之为「光子」。

1905年6月，相对论（狭义）。

第一篇论文的首段中，爱因思坦带着胜利的口吻，宣称「把以太引进电磁学是肤浅的想法」，这段文字解决了当时物理学家的矛盾。

因为既然假设绝对静止的以太消失，就没有任何理论抵触相对性原理。

1905年9月，物理界最著名的「后记」。

1905年9月27日，爱因思坦又寄出「后记」。

在这篇只有三页的短论文中，他归结出一个有趣的结论，他写下了全物理学最著名的公式：

Ε＝Μc2。

爱因思坦接着又补充：

「辐射现象中物体放出相当可观的能量，可能可以藉此来验证我的理论。

他的预计不久就得到证实，其结果震惊了人类：

核能。

1907年，爱因思坦问说为何等速直线运动有此特权？

如果所有的运动都是等价的，不是更令人满意吗？

他还开玩笑地说，目前的理论未免太不民主了。

而这个民主化的结果就是「广义相对论」。

1908年爱因思坦离开了专利局。

1912年被提名为苏黎士综合技术学院的教授，他在那里遇到旧日同窗高斯曼，当时也在母校教数学。

爱因思坦请他教授自己建构理论所需的数学。

高斯曼接受了，条件是他不对物理观念负责。

两人因而一起写了好几篇论文，每篇论文由爱因思坦负责物理部分，数学部分则由高斯曼执笔。

这个合作进展并不顺利，两人都做了错误判断，走偏了方向，浪费了爱因思坦整整三年的时间。

1915年11月初，爱因思坦察觉了这项错误，之后他不断地发表新的研究成果。

（1914年与密内娃离婚，1919年与青梅竹马的表妹结婚）

1919年11月6日，英国皇家学会和皇家天文会在伦敦共同举办一场会议。

英国皇家天文学家艾丁顿爵士发表一份报告。

那是他率领套遣队，在西非外海的葡萄牙属小岛普林西普上观测到的成果。

结果验证了爱因思坦的新理论，修正了牛顿的说法。

这种事件在平常是不会受到大众注意的，但这次媒体却史无前例地争相报导。

这则新闻由电报传到世界，隔天早晨就上了众多报纸的社论。

一夜之间，爱因思坦从一个没没无闻的大学教授变成活生生的传奇人物。

1922年他写道：

「科学的最大影响不是在思想上，而是在物质上。

新科技的发明使经济运作大幅地国际化，可能的结果会引爆国际地位的新型战争。

」后来它又写道：

「当人们意识到这个事实时，他们会愿意成力一些组织来预防战争的爆发。

」这句话简单说明了他参与政治的动机：

维持和平。

当英国于1917年11月2日发布「巴乐福宣言」，承诺在巴勒斯坦建立一个「犹太人的家园」时，爱因思坦怀抱了相当大的期望。

尽管爱因思坦非常赞赏犹太人建设并实现此犹太人家园的热忱，但他也很清楚此家园是建立在阿拉伯人的土地上。

他多次谴责犹太激进份子，也谴责阿拉伯人，尤其当1912年阿拉伯人在耶路撒冷闹事时。

事实上爱因思坦希望他的公开谈话能促进英国政府确保两个民族间的和谐关系，然而效果并不如他所预期。

30年代，由于德国反犹太家园信念。

最后他终于接受在第二次世战之后建立以色列国。

由于爱因斯坦是犹太人，倡言保卫人权，又支持和平主义与世界主义，所以他就成了纳粹主义军团激进分子的眼中钉。

1933年希特勒上台后，各大学纷纷解顾了犹太籍科学家，并且禁止大众谈论爱因斯坦。

此时，他正在美国旅行。

当他返回欧洲时，决定不直接回柏林，同时寄辞职信给普鲁斯科学院。

眼看着德国情况继续恶化，他只好接受美国普林斯顿高等研究所的聘书，该研究所在30年代吸收了不少著名的流亡人士。

因此，爱因斯坦迁居美国，1940年入美国籍。

爱因斯坦晚年的写照：

像个过时的老长辈，大家礼貌性地听他说话，尊敬他的年纪和过去的光辉，但不再重视他的谈话内容，只等着他何时闭口。

爱因斯坦和后辈物理学家的意见分歧点在于量子力学，虽然他提出的光量子说，曾为量子力学催生。

这奇异的理论完全违反古典直觉，他反对将物理的基本物体，想象成沿着一条确切的轨道运动。

若是我们仍然采取牛顿力学的想法，量子力学将毫无意义。

在20年代，学派领袖丹麦人波耳带领一些年轻科学家，以爱因斯坦1905年的光量子说基础下，建立了量子力学。

1927年，这些年轻的物理学者经过多年讨论后，想借由索唯会议发表他们的研究成果，但受到爱因斯坦提出许多质疑，迫使他们必须再加强理论的严谨性。

新理论的质疑，波耳整夜苦思，终于在隔天早餐时得到解答。

这些年轻科学家对爱因斯坦的保守态度无法理解，他们面对爱因斯坦就如同1905年爱因斯坦面对上一代学家对他新理论的不信任。

虽然多位物理学家尝试想改良量子理论的机率性解释，但都失败了，爱因斯坦至死仍坚持他孤独的立场。

事实上他非常了解量子理论的光辉成就，但他认为基本上这个理论并无法令人满意，它只是具有暂时且近似的特性的理论罢了。

在20年的漫长岁月中，爱因斯坦以无限的耐心尝试构筑统一理论。

他没有被失败击倒，也没有太多不实际的幻想。

他写道：

「你们可能会认为对自己一生的工作感到心满意足，但事实上却相反，我不认为我有什么观念可以经得起时间的考验，甚至怀疑自己市场走对了路。

但是当代学者却视我为异端和反动分子，认为我永远活在自己的世界里。

」

从爱因斯坦不接受量子理论的机率解释这点看来，他可算是最后一位古典物理学家。

因为他永远无法接受实验结果不是唯一，也无法信任不能百分之百精确预测实验结果的理论。

1959~1960年：

广义相对论的重生。

1959年9月14日，麻省理工学院的研究员首先向金星发射雷达讯号，再接收金星的反设。

从此以后整个太阳系内的星体，都可用高准确度的仪器探测它的距离。

如今我们对太阳系了解的精确度，已经是够用来测量广义相对论预测的微弱时空曲率。

另一件事就是测量到重力红位移，这是爱因斯坦广义相对论所预测的另一项微弱效应。

这项实验的成功要归功于当时的超敏锐仪器，该仪器是由量子理论发展出的新科技技术产品。

在50、60年代稳定而快速成长，雷射的发明和半导体的普及，使它发展一日千里。

1960年夏，一些天文学家发现一颗α星。

因为这星的亮度变化快速且主要放射的是无线电波，所以他被命名为「类星体」。

类星体之谜很快就把耽溺于纯理论的相对论学家点醒过来，他们纷纷投入寻找类星体起源的解释。

后续几年，陆续发现：

脉冲星、宇宙背景幅射及黑洞。

如今，广义相对论已拥有广大的观测领域。

找寻爱因斯坦在1916年预测的重力波，是当今最热门的主题之一。

1974年，双脉冲星的意外发现改变了重力波的观测。

此类系统在随时间演化过程中，会放出重力波。

重力波，直到当时仍是神秘的物体，但它确实存在着。

爱因斯坦另一个理论预测是黑洞的存在。

事实上黑洞仍未被观测到。

由于黑洞巨大的质量，会造成极大的时空扭曲，以致于接近他的物体会被它逮住而无法再离开，连光线也不例外。

60年代曾有一度，人们以为在一个X光源中心侦测到黑洞；但却无法证实观测结果只有透过黑洞存在才能解释。

80年来广义相对论在面对愈来愈精密先进的观测结果，总是丝毫不差。

至于量子力学，它的应用极为广泛—所有近代科技ㄉ是以量子力学为基础—我们很难想象它有错。

历史又重演了，今日的物理学家都有点像其前辈在1905年时的处境；他们必须协调两个看似完全不兼容的理论。

END

数据源：

发现之旅43

书名：

爱因斯坦：

思考的乐趣

原著：

FrancoiseBalibar

译者：

陈开基

出版社：

时报文化出版企业股份有限公司

电子邮件：

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网址：

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