曹硕士讲爱因Stan的好玩的事,爱因Stan

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摘要:★ 音乐的魅力 1999年12月26日,爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。 《爱因斯坦传》很吸引人,因为他本人非常有魅力。 爱因斯坦(AlbertEinstein,1879~1955)是20世纪最伟大

★ 音乐的魅力

1999年12月26日,爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。

《爱因斯坦传》很吸引人,因为他本人非常有魅力。

爱因斯坦(AlbertEinstein,1879~1955)是20世纪最伟大的物理学家,科学革命的旗手。1879年3月14日生于德国乌尔姆一个犹太人家庭。父亲和叔父开的电气小工厂和家庭的自由派思想,使他童年就受到科学和哲学的启蒙加上音乐熏陶。他从小脑中就充满许多奇思还想,例如4岁时就奇怪为什么罗盘针总是转向南方?它周围有什么东西推动它?小学时排犹浪潮、军国主义教育方式和宗教礼仪等使他厌恶权威,他说:“我这个教徒在12岁时突然终结了,通过阅读科普书籍,我很快领悟到圣经里的许多故事不是真的。我认为青年被政府用谎言故意地欺骗了”。12岁时他一口气读完《几何学原》本,并练习用自己的方法证明定理。他特别喜欢读《自然科学通俗丛书》中如《力与物质》等书。13岁时读了康德的《纯粹理性批判》,使他的思考转向宇宙、哲学和自然现象中的逻辑。他的数学物理很出色,但其余学业成绩不佳。15岁时,即他中学毕业前一年本已准备“因神经系统状况不佳”休学,学校却以其自由主义思想令其退学。他在辗转意大利和瑞士的高校人学考试中曾因无中学文会和外语、生物课成绩不佳而落榜。1895年在阿。劳人大学预科班,过了一年愉快的学习生活。他随时将思考记人身边的小本,例如“追光问题”:观察者随光前进时,会不会看见电磁波形成停止的驻波?1896年,他进人瑞士苏黎世工科大学师范系(实即数理系)。他喜欢在物理实验室观察实际现象。读科学原著和思考现代物理学中的重大问题。1900年毕业后失业两年才到瑞士专利局任三级鉴定员,这里的七年是他辉煌的科学创造时期。1902~1905年,他和两个青年朋友每晚阅读和讨论哲学与自然科学著作,戏称为“奥林比亚科学院”。1908年兼任伯尔尼大学编外讲师。1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授。1911年任布拉格德国大学理论物理学教授。1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授。1914年任柏林大学教授和威廉皇帝物理研究所所长 。法西斯政权建立后。爱因斯坦受到迫害,被迫离开德国。1933年移居美国任普林斯顿高级研究院教授,直至1945年退休。在美期间,1940年取得美国国籍。

          这是根据我高中同学大学霸曹飞博士今天在年级微信群的讲座整理的,感谢曹飞博士的精彩演讲。

  1879年3月14日,德国乌尔姆小城。
  这一天,我们居住的地球上,有多少生命带着茫然的神情降生?不知道。但历史注定要把这一天变得无比神圣。倘若茫茫宇宙中果真有无数智慧的星球,并在某一天和地球上的人类沟通了文明的信息,他们也会为这一天脱帽致敬。
  这一天的荣耀,就来自于一个名叫阿尔伯特·爱因斯坦的婴孩的第一声啼哭。
  遗憾的是,人类在经历伟大瞬间时,又总生不出伟大的感觉。平凡、普通、没有喧哗、也无激动,爱因斯坦的降生日,最初只不过给他的父母带来常人的欢乐。
  爱因斯坦的双亲都是犹太人。早在公元16世纪,爱因斯坦的犹太祖先便从不知名的地方游荡到德国。不知什么原因,他们突然放弃了犹太人四处迁徙的古老传统,转而钟情德国大地的山川、河流与森林,开始了定居生活。到爱因斯坦父母这一代,除了些微宗教习惯外,他们实际上成为地道的德国人,说德语、爱德国,把德国视为自己的祖国,把自己视为理所当然的德国人。
  爱因斯坦的父亲赫尔曼·爱因斯坦和母亲波林·科克两家人一直定居在德国乌尔姆城。1876年8月8日结婚后,两人的小家先在慕斯特广场,后移居到班霍夫街。1944年,行将灭亡的第三帝国在遭至灭顶之灾时,也让爱因斯坦的出生地做了殉葬品,盟军的连续空袭使爱因斯坦父母的住所成为一片废墟。
  犹太人善于经商赚钱的传统没有在赫尔曼·爱因斯坦身上得到骄傲的体现,或是漫不经心,或是不善投机,赫尔曼·爱因斯坦先生在生意场上表现平平,勉强维持着一家的生计。但他是一个精神上的乐天派,心灵平静,诚实温和,德意志民族追求崇高人格、自由精神的文化韵味让他如痴如醉。赫尔曼·爱因斯坦本来极有数学天赋,中学时代就引人注目,可父母没钱供他上大学,他不得不弃学经商。渴求知识、渴求精神充实的愿望使他讨厌帐本,每到晚上,他总和心爱的诗人席勒、海涅的作品作伴,还要在客厅里高声诵读。读到精彩的地方,他会突然定住脚步,以夸张的动作摘下夹鼻眼镜,脸上绽开无比纯真的孩童般的笑容,一双善良的眼睛盯着亲爱的妻子,说:
  “听,听呀,亲爱的波林,这诗多美!”
  爱因斯坦的母亲像大多数犹太女性一样,贤慧能干。她的家境优裕,受过良好的教育,文化修养极高,爱文学,更爱音乐。共同的爱好使得爱因斯坦的父母间的关系非常融洽,他们不仅营造了一个充满温馨和谐的爱之屋,更为爱因斯坦的诞生和成长孕育出品味极高的文化氛围。
  爱因斯坦再伟大,也该感谢他的双亲。父亲的数学天赋,母亲的音乐天赋,恰到好处地合成出一个伟大的爱因斯坦。非凡的思维能力、丰富的想象能力,就是爱因斯坦继承父母天赋的明证。
  一个天才的童年,总会有些超乎寻常的故事。爱因斯坦刚出生时,后脑大得不同一般,而且头骨呈棱角形,头骨的这种异状,后来永久性地成为爱因斯坦的特征。爱因斯坦的母亲曾为头胎儿子的异样头骨而受惊,爱因斯坦的祖母看到孙子,也低声嘀咕:“太重了!太重了!”她不是说孙子的体重,而是孙子大而怪的头形让她不安,一个弱小的身躯,如何支撑得住这个硕大的脑袋?她们当然还不曾意识到:就是这个大而怪的头脑,将滋生出多么伟大的意识。
  小爱因斯坦落地不久,赫尔曼·爱因斯坦先生在乌尔姆的小本经营就遇到了麻烦。在其弟雅各布的建议下,他们决定迁居慕尼黑,合办一家安装煤气和自来水管道的小企业。带着对未来的憧憬,1880年,赫尔曼全家来到了慕尼黑,6月21日在该地申报了户口,10月11日,新企业开了张。最初一段时间,生意比较兴隆。当时正值气体白炽光年代,这些新技术产品似乎有广阔的市场前景。赫尔曼·爱因斯坦兄弟两人又拿出了几乎全部的积蓄,加上波林父亲的资助,开办了一家电子技术工厂,制造发电机、电弧灯、测试仪表等电气器材。这家企业在1885年5月6日正式注册。从此,爱因斯坦的父亲为经营这个企业奋斗了10年,有过辉煌,但最后仍以失败告终。在1894年,赫尔曼·爱因斯坦先生又一次不得不带领全家去意大利寻求新的谋生之道。
  在赫尔曼·爱因斯坦先生的经历中,慕尼黑的14年,惨淡经营,充满苦涩的味道;可对于小爱因斯坦,这却是温暖、安宁、幸福的14年。从一个懵懵懂懂的婴孩到一个初具知识、略显个性的少年,乃至爱因斯坦之所以能在日后震惊世界,慕尼黑的时光总是值得回味的。
  慕尼黑是德国第三大城市,巴伐利亚州首府。在上巴伐利亚,海拔约519米,南距阿尔卑斯山边缘48公里,伊萨尔河从市中心穿过。慕尼黑德语称“明兴”,意为“僧侣之乡”。约公元750年建立隐修院,标志城市的发端。12世纪下半叶僧侣获准在当地运盐商路与河流会合处建立市场,后建起桥梁要塞。选帝侯马克西米连一世(1597~1651)统治时期,城市规模和财力扩大,兴建了许多文艺复兴式建筑,风格多样,景色迷人,历来被认为是欧洲最美的城市之一。爱因斯坦的童年、少年时代,恰逢慕尼黑大发展时期,蓬勃向上的时代精神、开拓进取的人格意志,通过各种渠道,浸润着小爱因斯坦的心田。
  慕尼黑郊外,遍布清新的田野和幽静的森林。爱因斯坦一家的住处,位于慕尼黑郊区的林德林地区,浓荫蔽地,绿茵环抱。天性浪漫的赫尔曼·爱因斯坦先生生意之余,最爱做的事情就是带领全家郊游。小爱因斯坦似乎天生醉心于大自然,他常常瞪着两只好奇的眼睛,紧闭双唇,默默地跟着父母,默默地注视着眼前的自然景色。自然界的美与神秘,一次次冲撞着爱因斯坦的心扉。大自然的静谧养成爱因斯坦独自沉思的生活、研究方式,也给了他无穷的灵感、启迪,给了他排除人世纷繁烦恼的慰藉。直到以后,爱因斯坦也总是寻求远离繁华都市的乡村作为居住地。在柏林,他觉得住在哈裴尔河河畔最舒适。此外,他最喜爱的是北海群岛和德国的东海海岸,尤其是阿伦斯霍卜和黑敦海岛。流亡之后,他住在美国普林斯顿,住房四周就是一座大花园,住房像绿色海洋中的一个孤岛。人们常以为这是爱因斯坦生性孤癖、不善交际的表现,其实不然。就文化背景来分析,爱因斯坦父子对慕尼黑郊外纯朴、自然的风景的神往与欣赏趣味,有着浓郁的时代感。
  在爱因斯坦诞生前100年,德意志民族的文化精神已为爱因斯坦准备了优良的文化个性基质。毫不夸大地讲,爱因斯坦日后无与伦比的创造性思维正源自于他对生生不息的大自然的感应和醒悟。就像德国古典的园林毫无创造性,只有拙劣的模仿一样,没有身处原始自然风光中的自由呼吸,人是很难让个性自由伸张、让思维迸发出创造火花的。
  慕尼黑郊外的自然风光在爱因斯坦幼小的心灵中播撒下自由自在、不拘一格的种子,同时,也过早给他带来一种与年龄不相称的“孤独”。但这种“孤独”不是那种人生的痛苦感,而是一种有强烈人格意蕴的自由、创造品性。如此强调独立的个性既催生出爱因斯坦在物理学领域中的创造性思维成果,又让爱因斯坦的生活方式显出许许多多常人眼中的怪癖。1946年,业已67岁的爱因斯坦在《自述》中依然毫无顾忌地说:
  “当我还是一个相当早熟的少年的时候,我就已经深切地意识到,大多数人终生无休止地追逐的那些希望和努力是毫无价值的。而且,我不久就发现了这种追逐的残酷,这在当年较之今天是更加精心地用伪善和漂亮的字句掩饰着的。每个人只是因为有个胃,就注定要参与这种追逐。而且,由于参与这种追逐,他的胃是有可能得到满足的;但是,一个有思想、有感情的人却不能由此而得到满足。”
  这当然不是浅薄的自我标榜,甚至不是对芸芸众生的精神开导,他只会永远按自己的个性以及自己对生活的理解去评判一切。所以,他并非因想鹤立鸡群而显得孤独,而是他从来就无法理解,更无法去效法绝大多数人的生活方式。就像一群人在黑暗中摸索出路时,所有的人朝一个方向前进,而爱因斯坦独自一人走向另一个方向,他坚信自己选择的正确性。信念的坚定使得爱因斯坦从不惧怕孤独的痛苦,他只想以自己的成功告诉人们:看,这才是正确的出路。
  当然,童年时代的爱因斯坦还不可能向世人解释自己个性的内涵。他独来独往,时常故意躲开小伙伴、同学,即使同亲人在一起,他也只是一个沉默的听众。谁要是破坏了他独处的心境,一向沉静的他会突然爆发出激烈的情绪。爱因斯坦的妹妹后来回忆说:“每逢那样的时刻,他会变得脸色苍白,鼻尖发白,不能自制。”有几次,爱因斯坦竟向比自己小2岁的妹妹扔东西,大发脾气。爱因斯坦5岁时,父母为他请了一个家庭女教师。第一次上课时,爱因斯坦大概发现自己将失去自由的个人世界,又一次大发脾气,向老师扔椅子以示抗议,爱因斯坦的父母只好结束这第一次还未开始的教育。不爱和人交往的小爱因斯坦偏喜爱那些需要耐心和坚韧的游戏,比如用薄薄的纸片搭房子,不成功绝不罢休。
  对于童年的爱因斯坦来说,独立的个性还只是一只“空筐”,它需要充实精神、文化的内涵。第一个装进这只“空筐”的是什么?是音乐。爱因斯坦3岁的时候,一天,母亲波林坐在钢琴旁,轻轻地抚弄琴键,优美动听的旋律像潺潺溪水,从她的手指下流出。忽然,她觉得背后有人,她回头一看,小爱因斯坦正歪着脑袋,全神贯注地倾听美妙的乐声。年轻的母亲高兴了,她说:“瞧你一本正经的,像个大教授!哎,亲爱的,怎么不说话呀?”爱因斯坦没有回答,他只有3岁,还无法说清激起心灵感应的音乐到底是什么,他那对亮晶晶的、棕色的大眼睛中却又分明闪烁着快乐的光辉。琴声又响了,是贝多芬的奏鸣曲。小爱因斯坦迈着摇晃的步子,无声地扑向一个新的世界,那里只有美丽、和谐和崇高。
  不爱说话的小爱因斯坦对音乐入迷了,6岁起练习拉小提琴。几年后,爱因斯坦唯一的消遣就是音乐,在母亲的伴同下,他很快就能演奏莫扎特和贝多芬的奏鸣曲了。
  说起爱因斯坦与音乐的故事,人们都不会忘记一幅著名的漫画:爱因斯坦的脸被画成一把小提琴,琴弦上既有音符,还有那个著名的物理学公式:E=MC2。
  音乐以它那温柔而深邃的怀抱接纳了爱因斯坦,让他吸吮着人类文化最甘甜的乳汁,给他一个安宁的精神家园,也给了他日后作为一代物理学大师的超凡想象力。1931年,爱因斯坦在《论科学》一文中说:
  “音乐和物理学领域中的研究工作在起源上是不同的,可是被共同的目标联系着,这就是对表达未知的东西的企求。它们的反应是不同的,可是它们互相补充着。至于艺术上和科学上的创造,那么,在这里我完全同意叔本华的意见,认为摆脱日常生活的单调乏味,和在这个充满着由我们创造的形象的世界中寻找避难所的愿望,才是它们的最强有力的动机。这个世界可以由音乐的音符组成,也可以由数据的公式组成。我们试图创造合理的世界图像,使我们在那里面就像感到在家里一样,并且可以获得我们在日常生活中不能达到的安定。”
  爱因斯坦不仅仅属于科学,科学也并不是与艺术毫不相干。对于伟大的科学发现来说,抽象的逻辑思维倒总是验证非凡想象力的工具。所以,爱因斯坦始终没有成为数学公式的奴隶,“我相信直觉和灵感。……有时我感到是在正确的道路上,可是不能说明自己的信心。当1919年日蚀证明了我的推测时,我一点也不惊奇。要是这件事没有发生,我倒会非常惊讶。想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推动着进步,并且是知识进化的源泉。严格地说,想象力是科学研究中的实在因素。”科学和艺术的互补性与统一性,使音乐成为爱因斯坦的“第二职业”。不管旅行到哪里,他总是身不离提琴,甚至参加柏林科学院的会议,也要随身带着琴盒,以便会后拜访普朗克、玻尔时,能在一起拉拉弹弹。在紧张思索光量子假说或广义相对论的日子里,爱因斯坦一旦遇到困难,思索陷入困顿时,他就会不由自主地放下笔,拿起琴弓。那优美、和谐、充满想象力的旋律,会在无形中开启他对物理学的思路,引导他在数学王国作自由、创造性的遐想。音乐往往催化出爱因斯坦的科学创见和思维火花。在音乐的自由流淌中,深奥的理论物理学有了美妙的旋律。
  爱因斯坦的小提琴演奏水平很高,还能弹一手好钢琴。他与同时代的物理学家们有过许多理论上的争吵,也有深厚的并肩战斗的友谊。在他们的交往中,音乐常常起到妙不可言的作用。爱因斯坦和荷兰莱顿大学物理学教授埃伦费斯特是终身挚友,但在相对论问题上,又总是争论不休。从1920年起,爱因斯坦接受荷兰的邀请,成了莱顿大学的特邀教授,每年都来几个星期,住在埃伦费斯特家里,讨论、争论自然是免不了的事。埃伦费斯特思维敏捷,又心直口快,批评意见尖刻、毫不留情。这点恰好与爱因斯坦棋逢对手,唇枪舌剑之后,能统一观点自是皆大欢喜。遇到无法统一的争论,两个好朋友会自动休战。埃伦费斯特是位出色的钢琴家,他喜欢替爱因斯坦伴奏。爱因斯坦则只要埃伦费斯特伴奏,那提琴演奏定是光彩四溢。有时,一支乐曲奏到一半爱因斯坦会突然停下,用弓敲击琴弦,让伴奏停止演奏。或许是一段优美的旋律触动了灵感,争论又开始了。争着、争着,爱因斯坦又会突然停下,径直走到钢琴边,用双手弹出三个清澈的和弦,并强有力地反复敲打这三个和弦。
  熟悉这段典故的人都知道这三个和弦:
  像是在敲“上帝”的大铁门:“镗!镗!镗!”
  像是在向大自然发问:“怎—么—办?”
  弹着弹着,“上帝,”之门打开了,沉默的大自然与这些虔诚的探索者接通了信息管道。两个好朋友笑了,欢快悠扬的乐曲又响起来了。
  在柏林科学院,爱因斯坦同普朗克一起演奏贝多芬的作品,也是人们广为流传的美谈。弹钢琴者是量子论创始人普朗克,演奏小提琴者,则是相对论创始人爱因斯坦。量子论和相对论共同构成了本世纪物理科学两大支柱。在科学上,他们共同描绘了物理学的一幅优美和壮丽的图景,在音乐艺术上,他们同样能奏出扣人心弦的乐曲。在这两位理论物理学大师的心目中,科学的美和艺术的美是相通的而且互补的,是精神世界最高最美的两个侧面。只有科学的美,没有艺术的美,是残缺的;只有艺术的美,没有科学的美,同样是残缺的。
  爱因斯坦毕生痴迷音乐,尤其痴迷西方古典音乐,酷爱巴赫、莫扎特、贝多芬的作品。有一次,有人问他对巴赫有何见解,爱因斯坦则回答说,关于巴赫的作品和生平,我们只有聆听它、演奏它、敬他、爱他,而不要发什么议论。的确,爱因斯坦的一生,对物理学之外的世界发表过很多议论,但他从不议论音乐,他仅仅用自己的心灵去感受,千百次地去感受,仿佛音乐是来自天国的福音。
  应该得出的答案是,从童年就钟情于音乐的爱因斯坦早就视音乐为灵魂的安息地,它就是和谐,就是完美。和谐、完美是真实的基础,是人生的目的。令人难以置信的是,爱因斯坦在物理学领域中的划时代发现,竟建立在一个古亦有之的美学原则之上。
  1979年2月,当代著名的物理学大师狄拉克在美国普林斯顿纪念爱因斯坦大会上发表了题为《我们为什么信仰爱因斯坦理论》的长篇演说。狄拉克说:“爱因斯坦推崇这种思想:凡是在数学上是美的,在描述基本物理学方面就很可能是有价值的。这实在是比以前任何思想都要更加根本的思想。描述基本物理理论的数学方程中必须有美,我认为这首先应当归功于爱因斯坦而不是别人。”在谈到狭义相对论时,狄拉克说:“我们为什么相信狭义相对论,理由是因为它显出这些在数学上是美的洛伦兹变换之重要意义。对此当然没有任何一般的哲学根据,而且我们也不能说它得到实验的支持。”在谈到广义相对论时,狄拉克说:“自从爱因斯坦第一次提出广义相对论以来,我们已经做了这么多的观测。每次观察结果都确证了爱因斯坦理论,它一直是顺利地通过了所有的检验。”
  “我深信,这个理论的基础比起我们仅仅从实验数据所能得到的支持更要有力得多。真实的基础来自这个理论伟大的美。这些基础起源于这个事实,即爱因斯坦引进的新的空间思想是非常激动人心的,非常优美的,不论将来我们会面临什么情况,这些思想一定会永垂不朽。”狄拉克甚至说:“我认为,信仰这个理论的真正理由就在于这个理论本质上的美。这个美必定统治着物理学的整个未来。即使将来出现了与实验不一致的地方,它也是破坏不了的。”
  爱因斯坦把音乐与理论物理学视为美与真的化身,他对音乐的执着追求,对物理学的孜孜以求,既非娱乐消遣可解说,亦非一般的事业心可衡量,这两者在于他已是精神生命的需要,也就是他的人生观、世界观的具体再现。他的独立人格也由之具象化为音乐天地中的独自品尝,物理学领域中的孤军奋战。
  爱因斯坦是幸运的,他在音乐和物理学中找到了自己的灵魂根基,他确信自己生活方式的理想性。所以,每当他的独立人格与外在世界发生冲突时,他不是大声疾呼,无畏地评判世人世心,就是无言地坚守自己的“孤独”,从来没有半点动摇。对此,爱因斯坦在《我的世界观》一文中作出了强烈的表白:
  “要追究一个人自己或是一切生物生存的意义或目的,从客观的观点看来,我总觉得是愚蠢可笑的。可是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。就在这个意义上,我从来不把安逸和享乐看作是生活目的本身——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。要是没有志同道合者之间的亲切感情,要不是全神贯注于客观世界——那个在艺术和科学工作领域里永远达不到的对象,那么在我看来,生活就会是空虚的。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。
  我对社会正义和社会责任的强烈感觉,同我显然的对别人和社会直接接触的淡漠,两者总是形成古怪的对照。我实在是一个‘孤独的旅客’,我未曾全心全意地属于我的国家,我的家庭,我的朋友,甚至我最接近的亲人;在所有这些关系面前,我总是感觉到有一定距离并且需要保持孤独——而这种感受正与年俱增。人们会清楚地发觉,同别人的相互了解和协调一致是有限度的,但这不足惋惜。这样的人无疑有点失去他的天真无邪和无忧无虑的心境;但另一方面,他却能够在很大程度上不为别人的意见、习惯和判断所左右,并且能够不受诱惑要去把他的内心平衡建立在这样一些不可靠的基础之上。”
  科学巨人爱因斯坦,巨人品格的爱因斯坦,就这样由巨人般的音乐品性孕育出来。

在《时间简史》中关于他的篇章,我记住了最后一句话:“方程对我而言更重要些,因为政治是为当前,而一个方程却是一种永恒的东西。”

套用一句现在很流行的话:“好看的容颜千篇一律,有趣的灵魂万里挑一。

  爱因斯坦是人类历史中最具创造性才智的人物之一。他一生中开创了物理学的四个领域:狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论。他是量子理论的主要创建者之一。他在分子运动论和量子统计理论等方面也作出重大贡献。


★ 科学之光

20世纪物理学的两大革命是相对论和量子论,前者是时空观的革命,后者是实在观的革命。相对论和量子论是贯穿爱因斯坦科学生涯的两条相互交织的线索。

他的灵魂,始终单纯如孩童,纯粹而乐观。

  1905年,爱因斯坦利用在专利局的业余时间写了6篇论文。其中4月、5月、12月的3篇是关于液体中悬浮粒子布朗运动的理论。他设想通过观测由分子运动的涨落现象所产生的悬浮粒子的无规则运动,来测定分子的实际大小,试图解决科学界和哲学界长期争论不休的原子是否存在的问题。3年后由法国物理学家佩兰的精密实验证实。3月的论文《关于光的产生和转化的一个推测性的观点、把普朗克的量子概念应用到光的传播,认为光是由光量子组成的,它们既具有波动性又有粒子性,从而圆满地解释了光电效应(10年后由密立根实验证实)。因此,爱因斯坦获得了1921年度诺贝尔物理学奖。6月的论体论运动物体的电动力学中,完整地提出了狭义相对性理论。由于这三个不同领域中取得的历史性成就,才使他在1908年有缘进人学术机构工作。狭义相对论建立以后,爱因斯坦并不满足,力图把相对性原理推广到非惯性系。他从惯性质量!司引力质量相等这一事实出发,经过10年艰苦探索,于1915~1916年创立了广义相对论。随后,爱因斯坦用广义相对论的结果来研究整个宇宙的时空结构。1917年发表论文《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》,他以科学论据推论宇宙在空间上是有限无界的,这是宇宙观的一次革命。1924年与印度物理学家玻色提出草原子气体的量子统计理论,即玻色一爱因斯坦统计。1925年至1955年间,爱因斯坦几乎全力以赴地去探索统一场论。他力图把广义相对论再加以推广,使它不仅包括引力场,也包括电磁场,即寻求一种统一场理论。遗憾的是他始终没有成功。然而,从70年代开始,统一场论的思想以新的形式重新显示出生命力,为物理学未来的发展指出了方向。

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  按爱因斯坦的心理气质而言,如果他出生在文艺复兴时期,历史或许把他造就成为一个杰出的艺术家,但在19世纪末的德国,一种以科学发明去探索未知世界的热潮正在兴起。各种科学发明以前所未有的声、光、电、化迅速改变着人们的感官世界,各种技术上的新鲜玩意给新一代人带来无穷的趣味,并吸引着他们兴趣,激起他们的求知欲。
  科学之光普照着大地,也照亮了小爱因斯坦成长的道路。爱因斯坦上学前的一天,他生病了,本来沉静的孩子更像一只温顺的小猫,静静地蜷伏在家里,一动也不动。父亲拿来一个小罗盘给儿子解闷。爱因斯坦的小手捧着罗盘,只见罗盘中间那根针在轻轻地抖动,指着北边。他把盘子转过去,那根针并不听他的话,照旧指向北边。爱因斯坦又把罗盘捧在胸前,扭转身子,再猛扭过去,可那根针又回来了,还是指向北边。不管他怎样转动身子,那根细细的红色磁针就是顽强地指着北边。小爱因斯坦忘掉了身上的病痛,只剩下一脸的惊讶和困惑:是什么东西使它总是指向北边呢?这根针的四周什么也没有,是什么力量推着它指向北边呢?
  爱因斯坦67岁时仍然为童年时的“罗盘经历”感慨万千。
  他在《自述》中说:
  “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’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会不会掉下来,对于生物和非生物之间的区别等都不感到惊奇。”
  显然,人们经验认为“空虚”的空间存在一种什么东西,一种什么力量,迫使着物体朝特定的方向运动。这件偶然小事虽微乎其微,并发生在爱因斯坦成为科学家之前很久的时间里,但这次奇特的经历却对他后来的科学思考与研究极为重要。后来,“场”的特性和空间问题是那样强劲地吸引着这位物理学家。在广义相对论中,爱因斯坦终于天才地解决了这些儿童时代就萌发出来的困惑。不过在当时,它们还只是以朴质的本来面貌显现在他的眼前。
  小小的罗盘,里面那根按照一定规律行动的磁针,唤起了这位未来的科学巨匠的好奇心——探索事物原委的好奇心。而这种神圣的好奇心,正是萌生科学的幼苗。
  1953年3月14日,爱因斯坦在74岁生日宴会之前,举行了一个简短的记者招待会。会上,他收到一份书面的问题单。单子上第一个问题就是:“据说你在5岁时由于一只指南针,12岁时由于一本欧几里得几何学而受到决定性的影响。
  这些东西对你一生的工作果真有过影响吗?”
  爱因斯坦的回答是:“我自己是这样想的。我相信这些外界的影响对我的发展确是有重大影响的。”
  爱因斯坦接下来的回答似乎更饶有趣味:“但是人很少洞察到他自己内心所发生的事情。当一只小狗第一次看到指南针时,它可能没有类似的影响,对许多小孩子也是如此。事实上决定一个人的特殊反应的究竟是什么呢?在这个问题上,人们可以设想各种或多或少能够说得通的理论,但是决不会找到真正的答案。”
  的确,一个儿童的一次偶然经历和日后伟大的科学发现之间,大概怎么推论,也难以找出让人心服的必然性联系。希特勒还是一个孩子时,大约总有舞刀弄枪的游戏活动,但由此推出他最终成为战争狂人的渊源关系,终究有些可笑。所以,尽管爱因斯坦儿童时代“罗盘经历”中感受到的困惑与日后相对论的研究对象有共同性,但这种共同性毕竟有着性质上的差异:前者无非是一个孩子对自然现象的惊奇感;后者则是对宇宙规律的有意探索。倘若爱因斯坦没有成为物理学大师,那小小的“罗盘经历”也就失去任何意义,更不会为人们津津乐道。只是就小爱因斯坦的好奇心来说,他确是一个早熟的、聪慧的孩子。当同年龄的孩子们还在盲目认可一切可感知的对象时,爱因斯坦却感受到一种无法看见的力量,我想,这很可能仍与音乐的无形魅力有关系。
  真正促使爱因斯坦对超感官世界发生浓厚兴趣的是数学。音乐已给了爱因斯坦一个和谐美丽的图景,如今,数学又将给他证实这个图景。二者结合起来,就为爱因斯坦的精神发展奠定下第一块坚实的基石。对理想世界的情感依恋与理智认同便是爱因斯坦后来执着、自负、倔强性格的内涵。
  爱因斯坦在《自述》中说:
  “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无容置疑的命题来加以证明,那么我就完全心满意足了。比如,我记得,在这本神圣的几何学小书到我手中以前,有位叔叔①曾经把毕达哥拉斯定理告诉了我。经过艰巨的努力以后,我根据三角形的相似性成功地‘证明了’这条定理;在这样做的时候,我觉得,直角三角形各个边的关系‘显然’完全决定于它的一个锐角。在我看来,只有在类似方式中不是表现得很‘显然’的东西,才需要证明。而且,几何学研究的对象,同那些‘能被看到和摸到的’感官知觉的对象似乎是同一类型的东西。这种原始观念的根源,自然是由于不知不觉存在着几何概念同直接经验对象的关系,这种原始观念大概也就是康德提出那个著名的关于‘先验综合判断’可能性问题的根据。”
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  ①指赫尔曼·爱因斯坦的弟弟雅各布·爱因斯坦。
  这段颇长的自述是我们理解爱因斯坦科学思想形成发展的重要资料。一个12岁的孩子,在不可思议的感受中迷上了数学,而且初次领略了一个古老又永恒的哲学命题:思维与存在的关系。一个直角三角形,两条直角边的平方相加等于斜边的平方。这个平方并不是显而易见的,可是却能证明。人的思维能证明不是显而易见的事情,这是多么奇妙!那么量一量行不行呢?我们现在无法知道小爱因斯坦当时是否作过这样的设想。从上边引证的自述来看,爱因斯坦直觉地感到:不行。一千次、一万次量度不能代替一次证明,一次证明却能代替一千次、一万次量度。几何学给爱因斯坦带来的思维奇妙性,使他来不及按部就班,竟一口气把《圣明几何学小书》学到最后一页。
  在爱因斯坦步入自然科学领域的最初几步,有两个人是很重要的,虽然很难说他们两人在思想上对爱因斯坦有什么大的影响,但正是他们,把打开自然科学殿堂大门的第一把钥匙递给了爱因斯坦。这两个人是爱因斯坦的叔叔雅各布·爱因斯坦和来自俄国的大学生塔尔梅。
  雅各布·爱因斯坦是个很有事业心并且精力充沛的人,是一个工程师,也和赫尔曼·爱因斯坦一样爱好数学,就是他动员赫尔曼·爱因斯坦一家移居慕尼黑。在工厂里,他管技术;在家里,他则是小爱因斯坦入学前的数学启蒙者。爱因斯坦上学后,雅各布叔叔常常给小爱因斯坦出些数学题让他解答。每当正确解答后,爱因斯坦就特别高兴。
  1888年10月,爱因斯坦从慕尼黑国民学校进入路易波尔德中学学习,一直读到15岁。这期间,来自俄国的大学生塔尔梅成为爱因斯坦家里的常客。塔尔梅每星期四到爱因斯坦家来吃晚饭,这是慕尼黑犹太人帮助外国来的穷苦犹太学生的慈善行动。塔尔梅是学医的,但对各种自然科学知识以及哲学均抱有兴趣。他对小爱因斯坦的超常求知欲及能力很吃惊。那本让爱因斯坦终身难忘的“神圣的几何小书”便是塔尔梅送给爱因斯坦的。一开始,塔尔梅总是和爱因斯坦谈论数学问题,越谈就越引起爱因斯坦对数学的浓厚兴趣。对学校枯燥教学方式厌倦的爱因斯坦干脆自学起微积分,他提出的数学问题常弄得中学数学老师张口结舌,不知如何回答。
  尽管爱因斯坦的数学成绩永远第一,但老师并不喜欢他。
  一次,一个老师公开对他说:“如果你不在我的班上,我会愉快得多。”爱因斯坦不解地回答:“我并没有做什么错事呀!”老师回答说:“对,确是这样。可你老在后排笑着,这就亵渎了教师需要在班级中得到的尊敬感。”
  爱因斯坦当然没有任何过错,他的老师的抱怨也可理解。爱因斯坦超常的数学能力确实让一个普通的中学教师感到难堪和无法言说的心理压力。
  和这位教师不太大度的心理相反,塔尔梅虽不久后也不是爱因斯坦数学上的对手了,但他依然热情地为爱因斯坦介绍当时流行的种种自然科学书籍和康德的哲学著作,特别是布赫纳的《力和物质》、伯恩斯坦的《自然科学通俗读本》,给爱因斯坦留下极深的印象。在伟大的科学家们的生涯中,人们发现:他们往往在年幼时期由于偶然的机会接触到一部著作,从而对他们的命运产生重大影响。爱因斯坦也不例外,他在《自述》中说:
  “在12—16岁的时候,我熟悉了基础数学,包括微积分原理。这时,我幸运地接触到一些书,它们在逻辑严密性方面并不太严格,但是能够简单明了地突出基本思想。总的说来,这个学习确实是令人神往的;它给我的印象之深并不亚于初等几何,好几次达到了顶点——解析几何的基本思想,无穷级数,微分和积分概念。我还幸运地从一部卓越的通俗读物中知道了整个自然科学领域里的主要成果和方法,这部著作①几乎完全局限于定性的叙述,这是一部我聚精会神地阅读了的著作。当我17岁那年作为学数学和物理学的学生进入苏黎世工业大学时,我已经学过一些理论物理学了。”
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  ①伯恩斯坦的《自然科学通俗读本》是一部有五、六卷的著作。
  蓬勃发展的自然科学为年轻的爱因斯坦展现出自然界的神奇和规律,童年时代由音乐孕育出来的和谐美景如今又与宇宙、自然的和谐图景产生了谐振。相比之下,音乐的和谐只能感受,而宇宙、大自然的和谐却可以通过人的思维去研究、把握,并用数学方式表现出来,这一种饱含人类思维结晶的和谐图景,并不是简单的感觉对象,而是高级的理性活动与宇宙、大自然的沟通,是人类精神的杰出代表与宇宙、大自然对话的成果。由此,爱因斯坦那超凡的独立人格在理论物理学中获得了深刻的文化内涵,他献身于科学的远大抱负也就从一开始便打上了理想人格的印记。不弄清这一点,我们就很难理解爱因斯坦为什么在成为一代物理学大师的时候又同时成为文明社会楷模。
  罗盘、几何、微积分、自然规律,一步一个阶梯,一步一个坚实的脚印,爱因斯坦扬起了科学远征的船帆,和实验物理学家不同,数学,始终是爱因斯坦的主要工具。
  爱因斯坦于1915年完成的广义相对论,正是数学与自然科学之间相互有效结合的光辉范例。爱因斯坦所提出的物理问题,迫使某些数学方法必须加以完善。因而,促进了数学的发展,反过来又推动了物理学研究的进一步发展。1915年年底,爱因斯坦在广义相对论中阐明了引力的几何学理论,这是自然科学史上最伟大的理论成就之一。1955年,物理学家玻恩在一次报告中评价道:“对于广义相对论的提出,我过去和现在都认为是人类认识大自然的最伟大的成果,它把哲学的深奥、物理学的直观和数学的技艺令人惊叹地结合在一起。”
  由于广义相对论的实验基础不够广泛,它主要建立在一种数学式的推理之上。所以,广义相对论刚问世时,许多物理学家都视之为拼拼凑凑的数学游戏,不屑一顾。为了验证广义相对论的理论,爱因斯坦指出了三个可资验证的“效应”,并用天文观测手段,先后一一验证了这三个效应。于是,数学物理学家推崇为内部和谐、结论正确的新引力理论从而也得到了验证。
  第一个效应是水星近日点附加的进动。离太阳最近的水星,每绕太阳公转一周,它离太阳最近那一点的位置就有些改变,这就是所谓水星近日点的进动。这是法国天文学家勒维里埃很早发现的一种现象。经观测,每100年进动5600秒,考虑金星对水星的吸引以及其他种种因素,可以解释5557秒,余下的43秒,却无法解释。人们说这是飘浮在牛顿的引力理论上空的一朵乌云。根据广义相对论理论,爱因斯坦否定了半个世纪以来许多天文学家的假设,他们认为存在一颗名叫“火神星”的行星,它就是水星近日点余下43秒进动的神秘原因。建立在牛顿万有引力理论上的如此方法,曾精确有效地找到海王星,这次却怎么也不找不到“火神星”。爱因斯坦的解释是根本不存在什么“火神星”,只是因为太阳的存在引起了空间结构的改变,也因为牛顿的引力理论不够精确,用到水星轨道的计算上发生了误差,这才引起了一场漫长的误会。爱因斯坦在全新解释的基础上,以富于创造性的引力场方程,精确算出了水星轨道的正确数值,并且与观测到的数值完全一致,这个效应验证成为爱因斯坦学说的一根牢固的支柱,新的引力理论诞生了,视广义相对论为数学游戏的攻击开始退缩了。
  检验相对性引力学说的第二个效应,是太阳引力场中的光线的弯曲。恒星发出的光线在太阳近旁掠过时稍有弯曲。这是一种日全蚀时通过照像刚刚能观测到的效应。早在1911年,爱因斯坦就在理论上预言这一现象,当时算出的偏转角只有1.7秒的一半0.83秒。柏林的天文学家弗劳因德利希决定验证爱因斯坦的预言。1914年8月,在俄国的克里米亚半岛有日全蚀。不巧,弗劳因德利希率领的观测队刚到俄国,第一次世界大战就爆发了。他们被抓起来,直到交换战俘时才被遣送回德国。这个戏剧性的事故使爱因斯坦有了修正计算错误的时间和机遇。1915年年底,爱因斯坦重新算出了光线偏转角为1.7秒(弧度)。大战结束后不久,英国的日全蚀观测队证实了爱因斯坦计算出的理论值。
  验证引力新理论的第三个效应,是相对论红移。也就是:邻近星体发出的光谱线与地球上相应方式(由同类分子)产生的光谱线相比,谱线移向红端,亦即向长波端移动。其原因在于,强引力作用使得发射出的光的振动频率减少了,波长就相应地增大。天文学家在天狼星伴星中,首先验证了相对论红移。天狼星伴星与白矮星相似,是一颗密度很大的星体。观测值大凡都与爱因斯坦的计算值相靠近。在同一时期内,有人还通过地球引力场中的穆斯鲍尔效应,验证了r量子频率改变这一相对性红移。观测值与理论值完全一致。
  几何、数学,曾经是爱因斯坦走进科学殿堂的敲门砖,如今,在建立新的物理学大厦的艰难过程中,爱因斯坦在实验手段远远落后于自己物理学思想的情况下,就更加钟爱数学了。1915年,在一封信中,他说,“目前,我只是全心扑在引力问题上,我现在相信,依靠这里的一位友好的数学家的帮助,我将制服这些困难。但有一点是肯定的,在我整个一生中,我工作得都远不够努力,我已变得非常尊重数学,在此以前,我简单的头脑把数学中精妙的部分当作纯粹的奢侈,与这个问题相比,最初的相对论只是儿戏而已。”
  爱因斯坦对数学的“尊重”和热情包含着无尽的启示。爱因斯坦在音乐中体悟到的和谐,在自然、宇宙中发现的和谐,又和数学中的和谐融为一个完满的整体。在广义相对论研究阶段,他已在很大程度上把理论物理学数学化。1930年,在《物理学中的空间、以太和场的问题》一文中,爱因斯坦对此作了详细的说明:“相对论是说明理论科学在现代发展的基本特征的一个良好的例子。初始的假说变得愈来愈抽象,离经验愈来愈远。另一方面,它更接近一切科学的伟大目标,即要从尽可能少的假说或者公理出发,通过逻辑的演绎,概括尽可能多的经验事实,同时,从公理引向经验事实或者可证实的结论的思路也就愈来愈长,愈来愈微妙。理论科学家在他探索理论时,就不得不愈来愈听从纯粹数学的、形式的考虑,因为实验家的物理经验不能把他提高到最抽象的领域中去。适用于科学幼年时代的以归纳为主的方法,正在让位给探索性的演绎法。这样一种理论结构,在它能导出那些可以同经验作比较的结论之前,需要加以非常彻底的精心推敲。在这里,所观察到的事实无疑地也还是最高的裁决者;但是,公理同它们的可证实的结论被一条很宽的鸿沟分隔开来,在没有通过极其辛勤时艰巨的思考把这两者连接起来以前,它不能作出裁决。理论家在着手这项十分艰巨的工作时,应当清醒地意识到,他的努力也许只会使他的理论注定要受到致命的打击。对于承担这种劳动的理论家,不应当吹毛求疵地说他是‘异想天开’;相反,应当允许他有权去自由发挥他的幻想,因为除此以外就没有别的道路可以达到目的。他的幻想并不是无聊的白日做梦,而是为求得逻辑上最简单的可能性及其结论的探索。为了使听众或读者更愿来注意地听取下面一连串的想法,就需要作这样的恳求;就是这条思路,它把我们从狭义相对论引导到广义相对论,从而再引导到它最近的一个分支,即统一场论。”
  反对爱因斯坦广义相对论的物理学家们称此为:理论家的天堂,实验家的地狱。这种怨言虽然道出了验证广义相对论的实验难做的实情,但它实在不懂得数学的美妙之处。数学家、哲学家罗素有一段精妙的论述,倒是揭示出爱因斯坦“尊重”数学的原由。罗素说:
  “数学,如果正确地看它,则具有……至高无上的美——正像雕刻的美,是一种冷而严肃的美,这种美不是投合我们天性的微弱的方面,这种美没有绘画或音乐的那些华丽的装饰,它可以纯净到崇高的地步,能够达到严格的只有最伟大的艺术才能显示的那种完美的境地。一种真实的喜悦的精神,一种精神上的亢奋,一种觉得高于人的意识——这些是至善至美的标准,能够在诗里得到,也能够在数学里得到。”显然,深信宇宙和谐的爱因斯坦以简明和谐的数学形式推论新的引力理论实在是具有一种美学上的内在必然性。1983年诺贝尔物理学奖获得者昌德拉塞卡说得更清楚:爱因斯坦是“通过定性讨论一个与对于数学的优美和简单的切实感相结合的物理世界,得到了他的场方程。”
  事实正是这样。从1909年到1912年,当爱因斯坦在苏黎世和布拉格讲授理论物理学时,他就不断思考如何为新的引力理论寻找一种合适的数学语言。这时,数学家明可夫斯基关于狭义相对论形式基础的分析对爱因斯坦有很大启发。当然,最关键的一步又是他的好朋友,数学家格罗斯曼帮助解决的。爱因斯坦后来回忆道:“我头脑中带着这个问题于1912年去寻找我的老同学马尔塞耳·格罗斯曼,那时他是苏黎世工业大学的数学教授。这立即引起他的兴趣,虽然作为一个纯数学家他对物理学抱有一些怀疑的态度。他查阅了文献并且很快发现,上面所提的数学问题早已由黎曼、里奇和勒维契——维塔解决了。全部发展是同高斯的曲面理论有关的,在这理论中第一次系统地使用了广义坐标系。在格罗斯曼的热情支持下,爱因斯坦把黎曼张量运算引入了物理学,把平直空间的张量运算推广到弯曲的黎曼空间,建立了引力的度规场理论。1913年,他们在德国《数学与物理学期刊》上共同发表了《广义相对论和引力纲要》,在肯定时空度规依赖于引力场的前提下,找到了一个引力场方程。从美学上看,这个方程有着和谐、简单的美学内涵,但还缺少对称之美——不满足广义协变性要求。又经过一年多的探索,爱因斯坦终于找到了满足广义协变要求的场方程,新方程终于达到对称美的标准。
  我们可以用美国数学家、数学史家、数学教育家M·克莱因的话结束这一小节:
  “数学的另外一个基本作用(的确,这一点在现代特别突出),那就是提供自然现象的合理结构。数学的概念、方法和结论是物理学的基础。这些学科的成就大小取决于它们与数学结合的程度。数学已经给互不关联的事实的干枯骨架注入了生命,使其成了有联系的有机体,并且还将一系列彼此脱节的观察研究纳入科学的实体之中。”

相对论全部由爱因斯坦一人创立,包括1905年创立的狭义相对论和1915的广义相对论,即引力的几何概念。

图片 2

  爱因斯坦的科学成就与他的哲学思想密切相关,他坚持了一个自然科学家必然具有的自然科学唯物论的传统,吸收了斯宾诺莎等的唯理论思想以及休漠和马赫的经验论的批判精神,经过毕生对真理的追求和科学实践,形成了自己独特的科学思想和科学研究方法。坚信自然界的统一性和合理性,相信人的理性思维能力,求得对自然界的统一性和规像姓的理解,是他生活的最高目标。统一性思想、简单性思想、相对性思想、对称性思想作为科学活动的指导思想始终贯穿和广泛应用于他的科学探索之中。他也是一位纯熟地运用思实证、想象与逻辑、直觉与数学等科学方法的大师。

        他的资料很多,但本质上是个独行侠,生平我就不怎么讲了(请参考百度爱因斯坦词条)。就从几个侧面试图进入这个伟大灵魂的精神世界。

★ 神秘的和谐

爱因斯坦又是量子论的主要奠基人之一。他1905年提出光量子的概念,1916年提出量子电磁辐射理论,1935年与助手提出量子纠缠的概念。

我小学时,学过一篇关于爱因斯坦的课文,他小学手工课捏的泥板凳,老师不满意,说“你们谁见过比这更丑的?”

  爱因斯坦在科学思想上的贡献,在历史上也许只有牛顿和达尔文可以媲美。爱因斯坦同时还以极大的热忱关心社会进步,关心人类命运。他一贯为反对侵略战争,反对军国主义和法西斯主义,反对民族压迫和种族歧视,进行了不屈不挠的斗争。1914年第一次世界大战爆发时,爱因斯坦在一份仅有4人赞同的反战宣言上签了名,后又积极参加地下反战组织的活动。战争结束后,他致力于恢复各国人民相互谅解的活动,为此到法、英、荷等地奔走呐喊。在匈牙利物理学家西拉德促动下,爱因斯坦于1939年建议罗斯福抢在德国之前研制原子弹。第二次世界大战结束前夕,当他获悉美国的原子弹轰炸人口稠密的日本城市时,大为震惊,义愤填腐。对于自己曾给罗斯福写信一事感到无比懊悔。战后,他为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯恐怖,进村了不懈的斗争。他对水深火热、饥寒交迫的旧中国劳动人民寄予深切同情。“九一八”事变后,他一再向各国呼吁采用联合的经济制裁制止日本对华侵略。1936年沈钧儒等“七君子”因抗日被捕,他热情参与营救和声援。像爱因斯沮这样在自然科学创造上有划时代贡献,在对待社会政治问题上又如此严肃、热情,是很难能可贵的。

爱因斯坦和音乐;

  慕尼黑是个宗教气氛很浓厚的城市,城内有许多教堂。学校也多由教会举办。当时,居住在慕尼黑里的犹太人都把子女送到犹太学校,可居住在慕尼黑郊外的爱因斯坦距离犹太学校太远,加之学费又贵,于是,他进了一家离家近的天主教会办的小学。
  爱因斯坦的父亲赫尔曼·爱因斯坦天生一个自由主义者,完全没有犹太民族虔诚的宗教感情,虽然他也得遵守犹太教规,但骨子里则以为信教不信教,信犹太教或信天主教都无所谓。
  儿童的心灵太脆弱,很容易受到宗教情感的浸润。上小学后,教义课上讲的那些圣经故事、教堂里的那种庄严气氛、荡漾在空中的教堂钟声、唱诗班的深沉的歌声、喃喃的祈祷声,这一切在爱因斯坦的心里产生出一种神秘而又崇高的感情。加之音乐与宗教的天然联系,刚刚被音乐吸引住的小爱因斯坦竟同时为宗教所吸引。爱因斯坦晚年在《自述》中回忆道:“尽管我是完全没有宗教信仰的(犹太人)双亲的儿子,我还是深深地信仰宗教。”
  巴伐利亚的法律规定,所有学龄儿童都必须接受宗教教育。爱因斯坦所在的学校只提供天主教教义,在家里,他又接受一位远亲讲解的犹太就教义。12岁之前,爱因斯坦有着热烈的宗教情绪,一丝不苟地遵从教义训示。他信基督教的耶稣,也信犹太教的耶和华。他对父母不守教规、不作祷告、吃猪肉非常反感,还亲自谱写了几首尊崇上帝的歌,每天上学的路上都热情地独自哼着这些歌。
  小爱因斯坦心灵中的宗教情感过于单纯、纯洁。可他在学校是天主教徒,在家又是犹太教徒,两种宗教的历史冲突不可避免地伤害了小爱因斯坦。
  一天,学校里的教义老师带着一只大钉子来到班上,他开始讲:
  “犹太人自称是上帝的选民,可是他们用这样大的钉子,把上帝的儿子,我们的救世主钉在十字架上。”
  教义老师举起那只大钉子,声音颤抖起来:
  “我们的主耶稣,手和脚钉在十字架上,淌着鲜血。可是,犹太人还耻笑他说:‘如果你是上帝的儿子,你就从十字架上下来!’我们的主耶稣,痛苦地垂下头,鲜血一滴一滴往下流……”
  小爱因斯坦迷惑了。既然都是上帝的儿子,为什么要相互残杀?相互憎恨?
  “肮脏的犹太人,猪!”街上反犹太人的恶毒咒骂声,又在耳边响起来了。让人相互尊重、相互友爱的宗教却让人相互咒骂、相互残杀,太难解了。小爱因斯坦要的是一个和谐、善良、光照一切的上帝,讨厌一切教派间的争吵、攻击和谩骂。也许从这一刻起,爱因斯坦就获得了独特的宗教观。就像50岁时,爱因斯坦就宗教问题说:
  “至于宗教派别的传统,我只能从历史上和心理学上来考查;它们对于我再没有别的意义。”
  12岁时,爱因斯坦接触《力和物质》以及《自然科学通俗读本》两本书后,一下就抛弃了世俗的宗教观,他不再信仰《圣经》里的上帝,也不信来世的天堂,也不再以虔诚的祈祷去铺平通向天堂的道路。步入科学殿堂的爱因斯坦以纯洁的宗教感情迷恋起新的“上帝”——和谐的宇宙、自然规律。
  在《自述》中,爱因斯坦有一段很长的回忆,清晰地讲出他宗教信仰的变化过程。他说:
  “这种信仰在我12岁那年就突然中止了。由于读了通俗的科学书籍,我很快就相信,《圣经》里的故事有许多不可能是真实的。其结果就是一种真正狂热的自由思想,并且交织着这样一种印象:国家是故意用谎言来欺骗年青人的;这是一种令人目瞪口呆的印象。这种经验引起我对所有权威的怀疑,对任何社会环境里都会存在的信念完全抱一种怀疑态度,这种态度再也没有离开过我,即使在后来,由于更好地搞清楚了因果关系,它已失去了原有的尖锐性时也是如此。
  我很清楚,少年时代的宗教天堂就这样失去了,这是使我自己从‘仅仅作为个人’的桎梏中,从那种被愿望、希望和原始感情所支配的生活中解放出来的第一个尝试。在我们之外有一个巨大的世界,它离开我们人类而独立存在,它在我们面前就像一个伟大而永恒的谜,然而至少部分地是我们的观察和思维所能及的。对这个世界的凝视深思,就像得到解放一样吸引着我们,而且我不久就注意到,许多我所尊敬和钦佩的人,在专心从事这项事业中,找到了内心的自由和安宁。在向我们提供的一切可能范围内,从思想上掌握这个在个人以外的世界,总是作为一个最高目标而有意无意地浮现在我的心目中。有类似想法的古今人物,以及他们已经达到的真知灼见,都是我的不可失去的朋友。通向这个天堂的道路,并不像通向天堂的道路那样舒坦和诱人;但是,它已证明是可以信赖的,而且我从来也没有为选择了这条道路而后悔过。”
  爱因斯坦以科学家的眼光向世俗宗教提出了疑问和批判,又以科学家的逻辑讲述着新的“上帝”的故事。1929年4月24日,纽约犹太教堂牧师哥耳德斯坦从纽约发出一份海底电报到柏林,问爱因斯坦:“您信仰上帝吗?回电费已付。请至多用五十个字回答。”爱因斯坦在接到电报的当天,就发了回电:“我信仰斯宾诺莎的那个在存在事物的有秩序的和谐中显示出来的上帝,而不信仰那个同人类的命运和行为有牵累的上帝。”这里所说的“那个同人类命运和行动有牵累的上帝”,当然是指教会所推崇的、被千万虔诚教徒所礼拜的那个“世俗”的上帝,但什么又是斯宾诺莎的“那个在存在事物的有秩序的和谐中显示出来的上帝”呢?
  斯宾诺莎是十七世纪著名的荷兰籍犹太哲学家。23岁时,由于坚持泛神论被教会放逐,长期蛰居乡间,靠磨光学玻璃片糊口,终生过着极其淡泊、孤寂的生活。斯宾诺莎把近代西方泛神论发展到了完美的阶段。他认为,上帝和大自然是同一回事:“上帝并不是站在自然秩序以外作为第一推动者的形而上学或准科学的假设。上帝就是自然秩序。”他还认为,如果我们把“上帝”与他所创造的“自然”区别开来,那么上帝就不可能是无限的和全能的,因为在“上帝”之外还存在某物,而此物具有上帝所不具有的属性,因此,这就必然限制了上帝的能力和完善性。这样的上帝他认为是难以想象的。按照马克思的解释,斯宾诺莎的上帝就是“形而上学地改了装的、脱离人的自然”。也就是在这个意义上,费尔巴哈说“斯宾诺莎是现代无神论者和唯物者的摩西”。爱因斯坦把斯宾诺莎的“对神的理智的爱”,即求得对自然界和谐的理解,奉为自己生活的最高目标。他明白地指出:“我的见解接近于斯宾诺莎的见解:‘赞美秩序与和谐的美,相信其中存在的逻辑简单性’,这种秩序与和谐我们能谦恭地而且只能是不完全地去领会。”“同深挚的感情结合在一起的对经验世界中所显示出来的高超的理性和坚定信仰,这就是我的上帝的概念。”
  爱因斯坦的助手霍夫曼在一篇回忆爱因斯坦的文章中写道:“每当他判断一个科学理论,他自己的或是别人的,他都会问自己,如果他是上帝的话,是否会像那样地创造世界。这个差别乍看起来似乎很接近于神秘主义,而不接近于一般的科学思想,可是它表明爱因斯坦信仰宇宙中有一种最终的简单性和美。只有一个在宗教上和艺术上具有一种深挚信念的人,他相信美,等待去发现,才会构造出这样的理论……。”
  爱因斯坦既要抛弃那全知全能的上帝,又无比眷念纯洁、深挚的宗教感情。科学理智与宗教情感的奇特混合,是爱因斯坦人格精神的奇妙外观,也是他打破旧物理学大厦的动机之一。所以,在爱因斯坦成为一代物理学大师之后,科学与宗教仍是他不断提及的话题。
  1918年4月,柏林物理学会为麦克斯·普朗克举行了60岁生日庆祝会。在庆祝会上,爱因斯坦以“探索的动机”为题发表了讲话。他认为真正的科学家都是一些“相当怪癖、沉默寡言和孤独的人”,他们为什么会步入科学殿堂呢?了解爱因斯坦童年时代性格怪癖、沉默和突然一下子痴迷科学的人不得不想到,这个设问正是绝好的自我解剖。爱因斯坦说:
  “首先我同意叔本华所说的,把人们引向艺术和科学的最强烈的动机之一,是要逃避日常生活中令人厌恶的粗俗和使人绝望的沉闷,是要摆脱人们自己反复无常的欲望的桎梏。一个修养有素的人总是渴望逃避个人生活而进入客观知觉和思维的世界;这种愿望好比城市里的人渴望逃避喧嚣拥挤的环境,而到高山上去享受幽静的生活,在那里,透过清寂而纯洁的空气,可以自由地眺望,陶醉于那似乎是为永恒而设计的宁静景色。
  除了这种消极的动机以外,还有一种积极的动机。人们总想以最适当的方式来画出一幅简化的和易领悟的世界图象;于是他就试图用他的这种世界体系①来代替经验的世界,并来征服它。这就是画家、诗人、思辩哲学家和自然科学家所做的,他们都按自己的方式去做。各人都把世界体系及其构成作为他的感情生活的支点,以便由此找到他在个人经验的狭小范围里所不能找到的宁静和安定。”
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  ①cosmos,原意是宇宙,爱因斯坦以此词指广包一切,秩序井然的整个体系。
  从这些话可以清楚地看出,超越现实、超越感官世界,是爱因斯坦所归纳的科学探索的动机,也是爱因斯坦人生道路的写照。这种动机骨子里依然包含着宗教感情。爱因斯坦并不讳言这一点,他说:
  “促使人们去做这种工作的精神状态是同信仰宗教的人或谈恋爱的人的精神状态相类似的;他们每天的努力并非来自深思熟虑的意向或计划,而是直接来自激情。”
  确实如此,渴望心灵的解脱,“渴望看到这种先定的和谐,是无穷的毅力和耐心的源泉”。一个12岁的孩子,一步一步登上物理学的高峰,靠的是什么?就是那团永不熄灭的圣火,那股殉道的激情。远古时代人们在愚昧中塑造出的上帝在理智跃进的光辉中注定要消隐了,但人们渴望和谐的理想和激情却是永恒的。在写于1930年的《宗教与科学》中,爱因斯坦仍在如此说:“人类所做和所想的一切都关系到要满足迫切的需要和减轻苦痛。如果人们想要了解精神活动和它的发展,就要经常记住这一点。感情和愿望是人类一切努力和创造背后的动力,不管呈现在我们面前的这种努力和创造外表上多么高超。”“我认为宇宙宗教感情是科学研究的最强有力、最高尚的动机。只有那些作了巨大努力,尤其是表现出热忱献身——要是没有这种热忱,就不能在理论科学的开辟性工作中取得成就——的人,才会理解这样一种感情的力量,唯有这种力量,才能作出那种确实是远离直接现实生活的工作。”
  科学是献身者的事业,科学的理性需要坚韧的情感去支撑。爱因斯坦对宗教的解说,与他那超凡脱俗的人格一样,充满智慧,其关注的对象没有丝毫荒唐无聊的琐碎欲望,所以他才说“你很难在造诣较深的科学家中间找到一个没有自己的宗教感情的人。但是这种宗教感情同普通人的不一样”。科学家的“宗教感情所采取的形式是对自然规律的和谐所感到的狂喜的惊奇,因为这种和谐显示出这样一种高超的理性,同它相比,人类一切有系统的思想和行动都只是它的一种微不足道的反映。只要他能够从自私欲望的束缚中摆脱出来,这种感情就成了他生活和工作的指导原则。这样的感情同那种使自古以来一切宗教天才着迷的感情无疑非常相像的。”
  《圣经》中有一段这样的故事:亚伯兰照看着羊群,夜晚常同牧人一起围坐在篝火旁。夜很凉;宁静的夜,发人幽思,导人遐想。亚伯兰几小时几小时地观察星辰,研究星星运行的路线,更加深刻地领悟到了世界的广袤无垠和它的宏伟、美丽与和谐。他心中感到惶悚不安:因为他对月亮神的信念愈来愈动摇了。于是,有一天,他突然有了个想法,认为只有全宇宙——太阳、月亮和星星的创造者,才是唯一的神。这神威力无穷,无所不在,但又无形无影。亚伯兰并不隐瞒他的新信仰,他公开宣讲教义了。
  爱因斯坦的“宇宙宗教感”不正来于此吗?亚伯兰凝神仰望的星空宇宙,在慕尼黑的郊外,同样激起爱因斯坦类似亚伯兰的感受。不同的是:亚伯兰发现了一个统治整个宇宙的“神”,爱因斯坦发现的则是宏伟、美丽与和谐的自然规律。他们也有相同之处,即对宇宙宏伟、美丽与和谐的惊愕、敬畏。
  新弗洛伊德主义代表人物弗洛姆在《精神分析与宗教》一书的第三章《宗教经验若干类型的分析》中,把人类的宗教感看成是对一种强有力的权威的皈依,人通过这种皈依和依附,才能免遭孤独感的折磨,从有涯到无涯,从有限到无限。在弗洛姆看来,上帝是人的较高自身的表象,“上帝不是统治人的力量的象征,而是人自身力量的象征。”真正宗教的神秘基础不是恐惧和顶礼膜拜的迷信,而是爱,是人自身力量的表述。
  正因为如此,西方许多著名自然科学家对宇宙结构的对称性、美和秩序,才觉得那么亲切,又令人仰视。像爱因斯坦一样,这种科学家们共有的宇宙宗教感,就是人对绝对的追求和心向往之;就是人把自己的精神同宇宙永恒的精神融合在一起的企图;同时也是人对宇宙秩序井然表示一种无限的敬畏和赞叹,以及人对其自身理性力量的表述和信赖。这样的自然科学家可以开列出一个长长的名单:开普勒、牛顿、莱布尼茨、康托尔、法拉第、萨巴第、卢瑟福、康普顿、玻恩、泡利、海森伯等等。这些泛神论者在科学的立场上,在各自的科学研究中,都像爱因斯坦一样,把上帝、自然已融合为一个统一的伟大观念,即上帝——自然(Gott-Natur)。科学家们并没有向远古神秘的宗教缴械投降,相反,他们只是以宗教般的虔诚与献身精神,用理性的语言揭开了人类万世景仰的自然奥秘。当人依靠理性发现并欣赏到宇宙的完美,宗教千百年来的内在企盼就与近代以来的科学睿智并肩而立。
  我们曾幼稚地误解过这些伟大的科学家,包括误解爱因斯坦。
  今天,我们还会误解吗?
  让我们再次听听两位理论物理学大师的发自内心的自白:
  普朗克说:“在追问一个至高无上的、统摄世界的伟力的存在和本质的时候,宗教同自然科学便相会在一起了。它们各自给出的回答至少在某种程度上是可以加以比较的。正如我们所看到的,它们不仅不矛盾,而且还是协调一致的;首先,双方都承认有一种独立于人而存在的、理性的世界秩序,其次,双方都承认这种世界秩序的本质永远也不能被直接认识,而只能被间接认识,或者说只能被臆测到。为此,宗教需要用上它那独特的象征,精确自然科学则用的是以感觉为基础的测量。所以,任何东西也不能阻止我们(同时我们对一个统一的世界观的求知冲动也促使我们)把这两种无处不在起作用和神秘莫测的伟力等同起来,这两种力就是自然科学的世界秩序和宗教的上帝。”
  爱因斯坦说:“这里提出的对宗教的解释,意味着科学对宗教态度的一种依存关系,在我们这个物欲主义占优势的年代,这种关系真是太容易被忽视了。固然科学的结果是同宗教的或者道德的考虑完全无关的,但是那些我们认为在科学上有伟大创造成就的人,全都浸染着真正的宗教的信念,他们相信我们这个宇宙是完美的,并且是能够使追求知识的理性努力有所感受的。如果这种信念不是一种有强烈感情的信念,如果那些寻求知识的人未曾受过斯宾诺莎的对神的理智的爱的激励,那么他们就很难会有那种不屈不挠的献身精神,而只有这种精神才能使人达到他的最高的成就。”
  宗教,曾是科学的敌人,它无情迫害过哥白尼和布鲁诺。如今,科学却从宗教的愚昧中看到一种潜藏的价值。从宗教情感到科学理智,再到两者的融合,这是爱因斯坦思想发展的轨迹,也是理论物理学的发展引申出来的一个新课题。
  爱因斯坦为之探索了一生,他的后继者们,也还得继续探索下去。

1905年是爱因斯坦奇迹年。这一年他发表了改变世界的5篇论文。包括光量子假说、测量分子大小的方法(博士论文,次年又发表在期刊)、布朗运动、狭义相对论和相对论质能关系。其中狭义相对论最重要。光量子文章是唯一被爱因斯坦本人称作“革命性”的文章,获诺贝尔奖的光电效应只是里面讨论的一个应用。

爱因斯坦举手说,“这里还有”:他捏了四个小板凳,交给老师的,是最不丑的那一个。

  综观爱因斯坦的一生,可以说他不仅是一个伟大的科学家,又是一个富有哲学探索精神的杰出的思想家,同时也是一个有强烈正义感和社会责任感的世界公民。他的一生崇尚理性。相信人类进步一努为使科学造福于人类,把真、善、美融为一体。他认为“人只有献身于社会,才能找出那实标上是短暂而有风险的生命的意义。一个人的真正价值首先取决于他在什么程度上和在什么意义上自我解放出来。辽这正是爱因斯坦一生的真实写照和完美体现。

爱因斯坦和物理;

爱因斯坦的伟大不仅仅是一个伟大的科学家,还是一个伟大却又平凡的人,一个伟大的社会活动家。爱因斯坦1879年出生于德国乌尔姆市的一个犹太人家庭,1900年毕业于苏黎世联邦理工学院,入瑞士国籍。1905年,获苏黎世大学哲学博士学位,爱因斯坦提出光子假设,成功解释了光电效应,因此获得1921年诺贝尔物理奖,1905年创立狭义相对论。1915年创立广义相对论。

我高中时,学过一篇关于爱因斯坦的英语课文。讲他的童趣与心灵的纯净。

  1955年4月18日爱因斯坦逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱,不举行任何活动。不立纪念碑,骨灰撒在永远对人保密的地方,为的是不使任何地方成为圣地。

爱因斯坦和宗教政治;

首先,他是一个世界级的顶尖科学家,被人类所认识和敬仰。他一生孜孜以求的研究这个世界的运行规律,发现了狭义相对论和广义相对论,在光电效应、能量守恒、宇宙常数等理论方面做出了杰出的贡献,被授予了诺贝尔物理学奖。他的发现和理论,统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系,从根本上解决了以前物理学只限于惯性系的问题,解决了理论界一些矛盾和争论,揭示了宇宙发生和发展的规律,解释了宇宙中的事件和现象,是科学界公认的真理。

读到过很多讲爱因斯坦的传奇故事,漫不经心地教授,找不到自己的家,沉迷于思考而居然会面包蘸墨水儿。

爱因斯坦和女人。

相对论从逻辑思想上统一了经典物理学,使经典物理学成为一个完美的科学体系。相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念,给出了科学而系统的时空观和物质观,从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。

他从未被描述成圣人,他在私生活方面,有很多话柄供人指摘。

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其次,爱因斯坦还是个出色的社会活动家,和平主义者。他因为反对德国纳粹而受到迫害,被德国纳粹悬赏10万马克买他的人头;他反对战争和种族歧视,推动世界和平,鼓动成立世政府。爱因斯坦还对中国很关注,与蔡元培、周培源等有过接触,声援过民国七君子,1938年6月,为了帮助中国的抗日战争,他还和罗斯福总统的长子一同发起“援助中国委员会”,在美国2000个城镇开展援华募捐活动。爱因斯坦是真正的世界公民,他的爱是没有国界的,他对中国的感情没有任何功利色彩,完全建立在人类的同情心和强烈的人道主义情怀之上。

所以当我的学生走进了高考的考场,我就开始阅读《爱因斯坦传》,作者沃尔特-艾萨克森。六十万字的电子书,居然一点没感觉枯燥。两个整天就完成了全书的阅读。

        爱因斯坦三岁时的照片,他小时候显得有些内向,不太愿意说话。

他又是一个伟大而又平凡的人。他很风趣和不拘小节,有一次他从梯子上掉下来,但人们担心他有没有受伤时,他却喃喃的说,为什么我会笔直的从梯子上掉下来呢?看来物体总是沿着阻力最小的线路运动的。然后一拐一拐的走到桌边,把这个想法用笔记了下来,这对他正在研究的相对论有很大启发。1930年,德国出了一本叫《一百位教授出面证明爱因斯坦错了》的书,对相对论进行了批判。爱因斯坦知道后耸耸肩说:“100位实在太多了,只要能证明我真的错了,哪怕是一个人出面也足够了。”爱因斯坦的一件衣服穿了很多年,没出名时,朋友看到他说,你的衣服旧了,该换一件了。爱因斯坦风趣的说,没关系的,这里没有人认识我。若干年后,爱因斯坦出名了,他还穿着这件衣服,那位朋友又遇到他,又说了同样的话。爱因斯坦回答道,这里的人都认识我了,没必要穿新衣了。

据说有关于爱因斯坦的纪录片,就是以这部传记为脚本。喜欢看视频的话,您可以试试。我更偏好文字。

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他作为一个崇信科学的人,摒弃了对宗教的信仰,信奉科学的“上帝”。2012年,爱因斯坦的一封亲笔信在网上拍出了300万零100美元的高价。在信中,爱因斯坦称自己并不信仰圣经或基督教教义中的上帝。这封私人信件是写给犹太哲学家葛金(EricGutkind)的,言语直接犀利。爱因斯坦写道:“对我来说,‘上帝’一词不过是人类自身脆弱性的表现和产物,圣经不过是一本可敬但仍然幼稚的原始传说集。1940年,爱因斯坦写了一篇著名论文,为他的这一命题进行辩护,即“我不信仰一个人格化的神”。他说:“我信仰史宾诺莎,他以宇宙的秩序与和谐来示现,而不是那个会干涉人类命运和行为的上帝。”“这种信仰在我12岁那年就突然中止了。出于读了通俗的科学书籍,我很快就相信,《圣经》里的故事有许多不可能是真实的。“他的言论引起了正统保守的宗教人士的愤怒和攻击。

读完这本传记,我有很多思考。关于个人成长,关于学校教育、家庭教育,关于爱与婚姻,关于信仰与思想。

                      爱因斯坦和音乐

1955年4月18日午夜,这位伟大的人物在美国普林斯顿医院逝世,享年75岁。爱因斯坦临终留下遗言,不准他的寓所作为纪念地,并要求火化,将他的骨灰洒在不为人知的秘密地方,目的是防止埋他的地方成为圣地。有一位医生借着解剖的机会偷走了爱因斯坦的大脑保存下来用于研究,这违背了爱因斯坦的初衷。许多年来,对爱因斯坦的大脑研究有各种说法,但并没有什么显著的突破。

今天先试着写写我曾经最好奇的,爱因斯坦是怎么成为牛顿之后最伟大的科学家的?他的脑洞为何开得那么大?他是怎样一个人?

        爱因斯坦的双亲都是犹太人。早在公元16世纪,爱因斯坦的犹太祖先便从不知名的地方游荡到德国。到爱因斯坦父母这一代,除了些微宗教习惯外,他们实际上成为地道的德国人,说德语、爱德国,把德国视为自己的祖国,把自己视为理所当然的德国人。犹太人善于经商赚钱的传统没有在赫尔曼爱因斯坦身上得到骄傲的体现,或是漫不经心,或是不善投机,赫尔曼爱因斯坦先生在生意场上表现平平,勉强维持着一家的生计。但他是一个精神上的乐天派,心灵平静,诚实温和。赫尔曼爱因斯坦本来极有数学天赋,中学时代就引人注目,可父母没钱供他上大学,他不得不弃学经商。渴求知识、渴求精神充实的愿望使他讨厌帐本,每到晚上,他总和心爱的诗人席勒、海涅的作品作伴,还要在客厅里高声诵读。

一直以来,一些宗教界和神界为了宣扬其所谓的神的至上和伟大,不遣余力的胡诌什么”科学的终点是神学“,爱因斯坦等许多科学家到了老年研究起了神学,皈依和信奉了上帝云云,这种罔顾事实睁眼说瞎话的行径,只能说明这个陈旧即将逝去事物的没落和挣扎。

问题一:他是神童吗?

如果按照我们中国的古话“三岁看老”,那么爱因斯坦就该一事无成。

他语言能力发育迟缓,在能够开口说话以后,还需要先默默念叨一遍,才能把要表达的意思说清楚。

然而其实,这或许正好是他天才的特征。他从小思维方式就与众不同,他不用语言思考,而是用图象思维

和很多传奇故事里的描述不同,他小学学习成绩非常好,经常是第一。

12岁的时候已经读过伯恩斯坦的科普著作,自己做完了一本几何教科书,独立做出了勾股定理的证明。

15岁之前已经掌握了微积分。

广为流传的,爱因斯坦中学时候数学不及格的说法,根本不是事实。

但是他高中时候,的确有些让老师们头疼。

他不服从权威,讨厌那所德国高中的教育方式。后来主动辍学了。

他辍学还有一个很重要的原因,他如果在德国待到17岁,就必须去参军。那是一战之前,德国还是军国主义的国家。

对于他这样崇尚个性与自由的人来说,无法忍受军队化管理的教条与专制。

那时候他父母迁到了瑞士。他回到父母家中,自学准备报考苏黎世联邦工学院。

他差两岁不够年龄,校长特批他参加考试。

数学、科学优秀,综合课程(语言、历史)不够资格。

为了准备考试,他在阿劳州立中学补习了一年。

这所学校的教育方式,重视“视觉思维”,正好和他与生俱来的“形象思维”契合。

他很喜欢这所学校的宽松,和对个体的尊重。

正是在这里,他开始了贯穿一生的“思想实验”,这是他研究物理学的方法。

一年后顺利考取了苏黎世联邦工学院。这所大学以物理著称。

大学里他表现并不最优秀。

而且相当不被教授们喜欢。因为他喜欢按自己的想法行事,而对教授的要求,不见得服从。

他非常不满教授讲述课程的陈旧,对物理前沿知识与理论的追求,是导致他与教授关系紧张的原因之一。

他毕业分数刚刚够得上毕业条件。是五个人之中的倒数第二。倒数第一是他的恋人,后来的第一任妻子米列娃-玛里奇。

所以,我觉得他不是高斯那种级别的神童。而且和很多人一样,对所受的教育会不满,会反抗。

然而他的反抗都是积极的,他不满知识陈旧,就去自学科学前沿知识。尽管有些科目考试分数不高,却对他的思想方法没有影响。

你呢?在网络游戏还是混吃闷睡?

我们对现实的不满,不应该是放纵自己的借口。

爱因斯坦的教育经历,让我看到了一个始终向着自己热爱的事业坚定前进的灵魂。

        爱因斯坦的母亲贤慧能干,她的家境优裕,受过良好的教育,文化修养极高,爱文学,更爱音乐。爱因斯坦3岁的时候,一天,母亲波林坐在钢琴旁,轻轻地抚弄琴键,优美动听的旋律像潺潺溪水,从她的手指下流出。忽然,她觉得背后有人,她回头一看,小爱因斯坦正歪着脑袋,全神贯注地倾听美妙的乐声。年轻的母亲高兴了,她说:“瞧你一本正经的,像个大教授!哎,亲爱的,怎么不说话呀?”爱因斯坦没有回答,他只有3岁,还无法说清激起心灵感应的音乐到底是什么,他那对亮晶晶的、棕色的大眼睛中却又分明闪烁着快乐的光辉。琴声又响了,是贝多芬的奏鸣曲。小爱因斯坦迈着摇晃的步子,无声地扑向一个新的世界,那里只有美丽、和谐和崇高。不爱说话的小爱因斯坦对音乐入迷了,6岁起练习拉小提琴。几年后,爱因斯坦唯一的消遣就是音乐,在母亲的伴同下,他很快就能演奏莫扎特和贝多芬的奏鸣曲了。

爱因斯坦的一生,激励了无数后来人投身物理学中。他是以一人之力斩开物理学头顶乌云的人,这就是老爱的伟大,也是我们崇拜他的原因!

问题二:爱因斯坦为何会在专利局工作?

1905年,他发表了三篇论文,这奠定了他在物理学界的地位。当时他在瑞士专利局工作,是低级审查员。

让我很难理解,他为何不是某个研究所的研究员?居然是业余科学家!

这个工作还是费尽了周折才得到的。

如果他大学期间和教授们关系融洽,他就很容易获得教授助手的职位。

但是他和几乎所有的教授关系紧张。

这还直接影响了他在其他大学的教授那里找到一个助手职位。

他很长一段时间里是靠打零工(做短期辅导教师)维持生活。

直到他的大学好友格罗斯曼通过他的父亲与专利局局长的私人关系,为他在专利局谋到了那份固定而且收入很好的工作。(外国人的人情哦。前面的苏黎世联邦工学院校长特批他参加考试,也是因为爱因斯坦的一位亲戚给校长写信,说他是神童。)

他需要每周六天工作,每天工作八小时。

当然凭伟人的聪明大脑,他只要两三个小时就可以做完一天的专利审查工作。然后进行他的科学研究。他的顶头上司宽厚温和,对此睁一只眼闭一只眼。当然也是因为他本职工作完成的很好。

事实上,这份专利局的工作,至少在两个方面帮他开了脑洞:

一、给他提供了稳定的收入来保障生活,同时又不在教授的影响之下,他的思想不被束缚与干预;

二、他经常需要审查如何用电子来校正钟表的技术专利,而他的相对论正好与时间有关。爱因斯坦自己说过“在专利局获得的知识与理论结果之间存在着一种必然的联系。”

他一生的奇迹年,1905年,在专利局工作。

      1931年,爱因斯坦在《论科学》一文中说:“音乐和物理学领域中的研究工作在起源上是不同的,可是被共同的目标联系着,这就是对表达未知的东西的企求。它们的反应是不同的,可是它们互相补充着。至于艺术上和科学上的创造,那么,在这里我完全同意叔本华的意见,认为摆脱日常生活的单调乏味,和在这个充满着由我们创造的形象的世界中寻找避难所的愿望,才是它们的最强有力的动机。这个世界可以由音乐的音符组成,也可以由数据的公式组成。我们试图创造合理的世界图像,使我们在那里面就像感到在家里一样,并且可以获得我们在日常生活中不能达到的安定。”

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问题三、相对论真的很难理解吗?

有两个非常有意思的说法:

,西尔伯斯坦问英国科学家艾丁顿,说人们相信世界上只有三个科学家理解广义相对论,他曾听说,爱丁顿就是其中一位。

看到艾丁顿在沉思。西尔伯斯坦说,不要太谦虚嘛,爱丁顿。

艾丁顿回答”恰恰相反,我正在想第三个人是谁呢?”

二、有人问爱因斯坦,听说你的相对论全世界只有12个人能理解,是真的吗?

爱因斯坦回答,不不不,我相信研究过它的科学家都能懂。

我相信这里的第二种说法。

因为我只有一点可怜的高中物理基础,还基本上给忘干净了。

但是我能够部分明白相对论。或许是可以这么说,我能够在一定程度上,觉得相对论是可以理解的。

尽管我无法具体观察到,闹钟如何在速度不同的空间内走得不一样快。

但是关于时空的弯曲导致了引力的产生,我们都比较容易想象出来。

去年我囫囵吞了一遍《时间简史》,今年寒假的时候,我读了三遍《七堂极简物理课》。

实话说,《时间简史》有些过于详细了,所以我无法弄懂。(囧)

《七堂极简物理课》读起来特别有趣,作者是一位圈量子理论专家,很前沿的物理学家,同时又是令人惊奇的哲学家,文学素养还非常高。

当然最重要的是,他讲得足够简洁。总共只有两三万字。

我读完了《爱因斯坦传》以后,特意又回看了一遍这两本。《时间简史》我随便一翻,关键的章节依旧难以理解。

而《七堂极简物理课》,我很快就读完了又一遍。而且依旧感觉作者的思想、学识、文字特别美。

当然,对于相对论,还是《爱因斯坦传》讲得既详细又通俗易懂。

狭义相对论,基于伽利略的“相对性理论”和爱因斯坦自己提出的“光速不变假设”。因为这两个理论发生了悖谬,爱因斯坦的脑洞开到了令人惊异的程度。

他发现了时间不是绝对的,是相对的。

其实,说实话,你去网上搜搜相对论,就会发现这样一个事实,他的所有知识理论基础,当时所有的物理学家都有。

这些理论知识,我们高中时候也都多少有个了解,真的一点也不高深。

从这些每个人都觉得理所当然的事物里面,发现了改变物理学,从而改变了世界的秘密,就是爱因斯坦的伟大之处。从很大程度上来讲,这是独立思想,怀疑主义精神的胜利。

因为相对论,物理学对我们大部分人,变得莫测高深了。

它不是凭直觉所能搞懂的,也不是我们在日常生活中能够观察验证的。

在爱因斯坦的相对论之前,物理学基本上是牛顿力学,麦克斯韦的电磁学, 我们都在初中、高中教材里学过。

基本上是能够被我们接受的,很多时候还可以在日常生活中感受到。

然而从相对论开始,到量子力学,物理学变得距离普通人的认知越来越远了。

而这两个理论,前者是爱因斯坦所创立,后者是他在理论的早期发展中浇灌过的。

爱因斯坦是科学发展史上的里程碑。

他搞出了不能被普通人感知到的物理学。

如今的物理学前沿,带动着数学,都已经发展到了普通人不会涉足的领域,甚而完全无法想象。

不像最初的时候,争论地球是平的还是圆的?一个毫无知识的老太太也可以有自己的观点,而且深信不疑。

《时间简史》的开头,霍金讲了这样一个故事:

一个著名的科学家(据说是贝特兰-罗素)曾经做过一次天文学讲演,他描述了地球如何围绕着太阳公转。

演讲结束之际,坐在房间后排的一位小个老妇人起立说道“你讲的是一派胡言,实际上,世界是驮在一只巨大乌龟背上的平板。”

现在呢?我们享受着新科技带来的生活便利,对于其原理却只能满怀敬畏。

现在还有哪个没有物理学基础的老太太,敢去和物理学家争论?

        科学和艺术的互补性与统一性,使音乐成为爱因斯坦的“第二职业”。不管旅行到哪里,他总是身不离提琴,甚至参加柏林科学院的会议,也要随身带着琴盒,以便会后拜访普朗克、玻尔时,能在一起拉拉弹弹。在紧张思索光量子假说或广义相对论的日子里,爱因斯坦一旦遇到困难,思索陷入困顿时,他就会不由自主地放下笔,拿起琴弓。那优美、和谐、充满想象力的旋律,会在无形中开启他对物理学的思路,引导他在数学王国作自由、创造性的遐想。音乐往往催化出爱因斯坦的科学创见和思维火花。在音乐的自由流淌中,深奥的理论物理学有了美妙的旋律。

问题四、爱因斯坦的思想与信仰怎样影响了他的脑洞?

他是犹太人。量子力学的权威玻尔也是犹太人。二战时期,德国的反犹行为,导致很多最优秀的犹太科学家流亡。正是这些人帮助美国造出了原子弹。

王小波说,希特勒反犹,所以美国才有今天。如果现在美国搞搞文革,那么我们国家肯定会受益。

他说的话,让人想笑,又笑不出。

当时的犹太人基本上可以分两类。一类人努力与当地文明同化。另一类则坚守犹太教教规。爱因斯坦两种都不是。他们全家都对宗教没有热情。

他九岁那年,突然对犹太教产生了热情,自觉遵守教规。还自创了几首赞美诗颂扬上帝。

然而12岁那年,由于接触到了科学、数学、哲学,他脱离了宗教信仰。

后来他说过:

“我信仰斯宾诺莎的那个在事物的和谐有序中显示出来的上帝,而不信仰那个同人类的命运和行为有牵连的上帝。”

他信仰的是杂乱无序的自然背后那个和谐的实在。他反抗的是宗教教条,这培养出了他对一切教条和权威的反感。

他对社会深信不疑的东西,持有怀疑精神。

这种不墨守成规决定了他后来的科学道路和政治立场。

对宇宙背后的和谐实在的追求,贯穿了他的一生。这促成了他在相对论上面的成就,也导向了他在量子力学方面的无所建树。

因为他相信宇宙应该有一个简洁和谐的规律,所以他不懈努力了十年,构造出了广义相对论的引力场方程。

曹硕士讲爱因Stan的好玩的事,爱因Stan。也因为他对这一规律的执著,他反对量子力学的不确定性,致力于寻求更完备的量子学理论,用了三十年的时间,没有新的发现。

对此,他有流传很广的名言“上帝从不掷骰子。”

还有下面这一句:为了惩罚我对权威的不敬,命运使我自己成了一个权威。

说这句话的时候,大约更多的是无奈,而不是自豪。

        爱因斯坦毕生痴迷音乐,尤其痴迷西方古典音乐,酷爱巴赫、莫扎特的作品。有一次,有人问他对巴赫有何见解,爱因斯坦则回答说,关于巴赫的作品和生平,我们只有聆听它、演奏它、敬他、爱他,而不要发什么议论。的确,爱因斯坦的一生,对物理学之外的世界发表过很多议论,但他从不议论音乐,他仅仅用自己的心灵去感受,千百次地去感受,仿佛音乐是来自天国的福音。

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问题五:爱因斯坦的思想方法与一般科学家有什么不同?

爱因斯坦研究物理学的方法,不是实验物理学,而是理论物理学。

从数学思想上来说,实验物理学更多的倾向于归纳

而理论物理学,爱因斯坦更推崇演绎

归纳,就是从大量的实验数据之中,提炼出共同的规律。做出一个猜想。然后进行验证。

在数学上,要想验证归纳得出的结论是否正确,需要给出严格的推理证明。

在物理上,则只能是实验求证,理论推测出的结果如果和实验结果相符,则可以认为这一假设正确。但是,很多理论会在更广阔的领域中被实验推翻

一般直到被证伪之前,理论都可以视为正确。

演绎,就是在一些现有理论,和自己设定的假设的基础上,进行推理论证。直到得出一个有价值的论断。

爱因斯坦的理论,都很少依赖于实验室实验,而更多依赖于他个人的“思想实验”。

通过思想实验,结合演绎推理,爱因斯坦做出了他一生中的所有重大发现。

他不擅长实验室实验,曾经操作失误导致过手指受伤。

他的思想实验,就是想象,例如:想象用光速去追逐一束光------

爱因斯坦不喜欢机械记忆,曾经说过:

想象远比知识更重要。

他的成就,是建立在他的怀疑主义精神之上,采用的是思想实验的方法,主要通过演绎来完成论断。

        他喜欢的是音乐展现的内在结构和秩序,而不是主观的情感表达。

问题六、家庭教育对爱因斯坦产生过什么影响?

爱因斯坦的父亲,和善顺从,母亲则个性极强,喜欢控制。所以他们珠联璧合。

爱因斯坦的家庭,没有给他的成长带来过什么负面影响。父母都是积极乐观的人,而且经济状况也不错。尽管他父亲的商业活动一直不成功。

有时候,可能是一个不经意的举动,会给孩子带来深远影响。

他五岁的时候,父亲送给他一个小小的罗盘。这带给了他极大地触动。(我小时候也玩儿过指南针,从来不曾对那个小指针听从磁场的命令而有过一点疑问。这就是伟人和凡人的不同。)

他对于这个小磁针在磁场中遵守的秩序产生了深深地信仰。

从此,他迷恋上了“场”。

经典的场概念是对他科学精神的最大贡献。

他一生都在致力于发现隐藏在混乱现实背后的秩序。

同样给他带来深远影响的,还有同样是五岁,妈妈送给他的小提琴课。

他从此爱上了莫扎特:

莫扎特的音乐如此纯净恬美,在我看来,它映衬出了宇宙的内在之美。

音乐带给他的愉悦和启发,对他的科学思想有很大帮助。

深夜里,他经常独自一人在厨房拉琴,一边思索复杂的问题,一边即兴创作旋律。突然,他得到了问题的答案。好像是音乐带给他的灵感。

在他身上,音乐、自然和上帝融为一种感情和道德的统一体,伴随他一生。

《七堂极简物理课》的作者在他论述相对论的那一堂课里面,说过一句话:

“很可惜,现在很多青少年的父母经常会忘记这样一个道理:不曾浪费过时间的孩子,终将一事无成。”

被父母始终捆绑于教科书的学习中,大约就是他所定义的“不浪费时间”。

按照这个定义,爱因斯坦浪费过很多的时间,用于学习学校不要求,而他自己感兴趣的东西。

他有一位比他年长的朋友,在他童年时送给他一套:亚伦-伯恩斯坦的《自然科学大众丛书》,和一本几何教科书。

这位朋友回忆说“我从未见他读过任何通俗读物,也没见他和其他同学或同龄人在一起。”

爱因斯坦的时间,好像从未像我们普通人这样浪费过

他是从不浪费时间在自己不认同的东西上面

对他而言,墨守成规,做很多重复机械的训练,刷游戏,玩儿手机,才是浪费时间吧。

关键是,他幸运的从很小的时候,就明白自己的内心需要,并遵从这种需要

对于世俗的认同,他从未在意过。

      音乐和物理的审美是一致的。对于一种和谐秩序的追求。

问题七:爱因斯坦淡泊名利吗?

从传记来看,他颇为喜欢引起公众的注意。也非常在意自己的收入。

关于前者,他是一个偶像级的科学家,很善于用幽默俏皮的语言回答记者的提问。

还曾经出席过卓别林《城市之光》的首映仪式。当时卓别林说过一句话:

他们欢呼我是因为他们都理解我,他们欢呼你则是因为他们都不理解你。

爱因斯坦完全不避讳谈论金钱。他非常需要钱。

他与米列娃离婚的时候,许诺说会把将来得到的诺贝尔奖给她。

但在那之前他必须用自己的收入支付米列娃的生活费。

他在柏林研究所工作期间,数次赴美国访问,有很直接的理由:获得足够的金钱来支付米列娃的生活费用。

当时德国马克贬值严重,他很难用在柏林赚到的钱支持米列娃在瑞士苏黎世的生活。

所以他出国访问,做讲演,很大程度上是为了“赚钱养家”。

他曾经鲤鱼大张口,向普林斯顿大学和威斯康星大学索取了15000美元。对方没有上钩。

但他后来的美国之行,通过一系列科学讲演,还是带给他丰厚收入,虽然不足15000美元。同时他还谈成了一笔买卖,普林斯顿将出版他的讲演,他可以提取百分之十五的版税。

但是如果你以为他为了名利迎合大众,那就错了。

他完全是本色出演。

他单纯乐观,浑身都有偶像魅力,尤其是经常丢三落四,不修边幅,令当时的美国大众狂热追捧。

可以说,爱因斯坦并不排斥名与利,他喜欢被追捧,也喜欢美国的绿钞票,前提是,不能违背他对于简单纯粹的生活的追求。

结束语:《爱因斯坦传》很吸引人,因为他本人非常有魅力。

套用一句现在很流行的话:“好看的容颜千篇一律,有趣的灵魂万里挑一。

他的灵魂,始终单纯如孩童,纯粹而乐观。忠于自己的内心,从不按照大众权威的标准来行事。

晚年,他写给朋友的信里有这样的句子:

”你我这样的人永远都不会老去,我们生来就面对着许多伟大的奥秘,在它们面前,我们永远都是一些好奇的孩童。”

啰嗦一句,其实本该有第八问,第九问、第十问,但我喜欢七这个带有叛逆意识的数字,和爱因斯坦本人很搭。

所以,后面的几问会单独开篇。

欢迎关注。


                      爱因斯坦和物理

        真正促使爱因斯坦对超感官世界发生浓厚兴趣的是数学。音乐已给了爱因斯坦一个和谐美丽的图景,如今,数学又将给他证实这个图景。二者结合起来,就为爱因斯坦的精神发展奠定下第一块坚实的基石。对理想世界的情感依恋与理智认同便是爱因斯坦后来执着、自负、倔强性格的内涵。

        爱因斯坦在《自述》中说:“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无容置疑的命题来加以证明,那么我就完全心满意足了。比如,我记得,在这本神圣的几何学小书到我手中以前,有位叔叔曾经把毕达哥拉斯定理告诉了我。经过艰巨的努力以后,我根据三角形的相似性成功地‘证明了’这条定理;在这样做的时候,我觉得,直角三角形各个边的关系‘显然’完全决定于它的一个锐角。在我看来,只有在类似方式中不是表现得很‘显然’的东西,才需要证明。而且,几何学研究的对象,同那些‘能被看到和摸到的’感官知觉的对象似乎是同一类型的东西。这种原始观念的根源,自然是由于不知不觉存在着几何概念同直接经验对象的关系,这种原始观念大概也就是康德提出那个著名的关于‘先验综合判断’可能性问题的根据。”

        爱因斯坦从小对音乐和数学的强烈的审美感使他比其他物理学家带有更多的毕达哥拉斯主义的色彩,也可能是这些因素使他成为物理学最伟大的美学大师。

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        武汉大学物理大楼前的爱因斯坦像,上面的三个公式就浓缩了爱因斯坦一生的最高成就,所谓大道至简。

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        第二个公式是光电效应的原理,他后来由于这个公式被授予诺贝尔物理学奖。

      1905年,爱因斯坦的奇迹年,他的第一篇著作《有关光的产生和转化的一个试探性观点》问世了。在光的新理论中,爱因斯坦以普朗克1900年提出的假设为基础,认为在热辐射过程中能量的放出和吸收都是以不连续方式进行;能量的最小数值叫量子,它的数值取决于基本作用量h——“普朗克常数”。每次放出和吸收的辐射能都是这个数值的整数倍。

        量子力学是二十世纪物理学最深刻的革命之一。物理量的连续性是自古以来人们就有的观念,日取其半万世不竭。古希腊诞生了原子论,认为物质有最小的单元原子,但被亚里斯多德的权威所压制。十九世纪初原子论的复活奠定了现代化学的科学基础。到十九世纪末,已有迹象显示原子也是有结构,可分的。量子论揭示了世界的更广泛的不连续性,今天物理学家倾向于时间空间也是有最小单元的,普朗克时间和普朗克空间。爱因斯坦从一开始就意识到量子论有一些难以接受的哲学推论,他一生都不接受量子力学是完整的物理理论。著名的薛定锷的猫,也有个前身,就是爱因斯坦的炸药包。也许薛定锷的猫这个词比较酷,才成了大众文化的一个图腾。这个问题也比较复杂,就按下不表了。

      第三个公式就是爱因斯坦著名的质能方程式,来自狭义相对论。

      1905年,爱因斯坦在《物理学年鉴》上发表了长达30页的论文《论动体的电动力学》。这篇文章宣告了相对论的创生。1905年,也还在这一杂志上,他以题为《物体的惯性同它所包含的能量有关吗?》一文又作了重要补充。

        假设我们站在火车站台上,火车以40/小时公里的速度穿越,车上有人以10公里/小时的速度向车头方向走,我们会观察到此人相对于我们的总速度是50公里/小时。这个我们习惯的速度叠加原理就是伽利略转换。到十九世纪末种种迹象表明伽利略转换并不适应于电磁现象,光速相对于任何参照系都是恒定的。也就是说假设我们打开手电筒,不管我们向前跑向后跑还是原地不动,光的速度都不变。光速不变原理会导致时间和空间概念的根本变化。

        牛顿认为: “绝对空间由于它的本性以及它同外界事物无关,它永远是同一的和不动的。”

        于是,牛顿认为可以把以太看作是绝对参考体系,它决定了世界上一切运动的永恒的绝对状态。

      牛顿进而认为,也存在着“绝对时间”。他说:“绝对的、真正的数学时间自身在流逝着,它的本性是均匀的。它的流逝同任何外界事物无关。”

        这种观点认为,时间在均匀地流逝,并且想象在宇宙中有一种“标准钟”,人们可以从放在任意地方的这种时钟上读出“绝对时间”。后来,牛顿又谈到了“绝对运动”,这是由“绝对空间”和“绝对时间”联想到的。他给“绝对运动”下的定义,亦即“物体从一绝对地点转移到另一绝对地点”。

        绝对时间和绝对空间是牛顿力学的根基。然而,牛顿的绝对时间和绝对空间有明显的毛病:既然绝对时间和绝对空间同任何外界事物没有关系,那么怎样才能知道它们存在呢?这个问题,牛顿没有办法回答。他只能说,绝对时间和绝对空间是上帝的创造。后来,康德又把绝对时间和绝对空间说成是先验的。先验的意思就是先于经验,人一生下来就有的。这样,牛顿和康德把绝对时间和绝对空间捧上了先验的王国,不许人对它们有怀疑。

        不过,怀疑绝对时间和绝对空间的人还是有的。莱布尼兹就批判过绝对时间和绝对空间,但是没有把它们批倒。到19世纪,马赫又对牛顿的时空概念作了有力的批判,但还是没有批倒。这是因为要改变时间和空间的概念,客观条件还没有成熟。建立在绝对时间和绝对空间基础上的牛顿力学,200多年来,在解决宏观低速现象的问题中,取得了无比辉煌的成功。直到20世纪初,在物理学中,牛顿巨大的身影仍然君临一切,绝对时间和绝对空间的概念,在物理学家的心里依旧是神圣不可侵犯的。要等到物理学的研究对象,从宏观领域进入原子和电子的微观领域,从低速领域进入光速和近光速的高速领域,以牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论为基础的经典物理学,才暴露出严重问题。

        爱因斯坦一开始就研究了同时性的概念。他的研究结果归纳如下:倘若有一种速度无限大的传递信号,那么在科学上是十分重要的,据此可以建立起相距遥远地方的两个事件的绝对同时性。不过,由于作为最大信号速度的光速是有限的,并且对所有的观察者而言又都是一样的,因而“绝对同时”没有什么物理意义,也丧失了理论依据。

        所有涉及到时间的判断,往往是关于同时事件的判断。因而,同时概念的相对性导致时间概念的相对性,这是逻辑的必然。绝对同时不存在了,那么也不会再有绝对的、对所有参考系全都适用的相同时间。从而,每一参考系都有它自身的时间,即它的“参考系时间”。正如爱因斯坦后来发现的那样,整个问题的关键在于虚空的空间中光速是恒定的。假使承认这一恒定性,时间相对性就是不可避免的。

        爱因斯坦的时间学说是崭新的,在他以前还没有一位物理学家或哲学家这样彻底地研究过同时性,并且得出这样深刻的结论。相对论解决了牛顿力学和电动力学的不协调,重塑了和谐的物理世界。相对论的推论之一,即质能方程式,也揭示了物质和能量的深刻联系,开启了核能的时代。十九世纪的物质不灭和能量守恒的思想实质上合二为一了。

        第一个公式就是爱因斯坦的广义相对论场方程。

        广义相对论的探索开始于1907年,爱因斯坦坐在他的专利局的办公室里看着窗外发呆,对面楼顶有工人装修,他幻想着掉下去是什么感觉,慢慢意识到人在引力场中自由落体就不会感到引力场的存在了,今天我们都知道这是失重现象,这就是爱因斯坦的等效原理。等效原理意味着空间和引力的深刻联系,爱因斯坦花了八年时间,中间也炮制了一些半成品,终于在1915年找到了合适的数学表述,这就是上面的这个场方程。这个方程隐含了我们学过的牛顿的万有引力理论和运动方程,也解决了牛顿理论中很多悬而未决的问题。在爱因斯坦场方程中,物质在空间中运动,同时又决定着空间的结构,这个方程可以描述整个宇宙,从此宇宙学被纳入了物理学的范畴,今天宇宙大爆炸,黑洞虫洞等等都是用广义相对论研究的。广义相对论是爱因斯坦在几乎没有实践要求的情况下,纯粹从物理学的和谐性的要求出发,发展出来的最伟大的物理理论,被称为人类智力活动史上最个人英雄主义的伟大壮举。

        同他伟大的天才前辈牛顿一样,爱因斯坦在后半生也陷入了时机还不成熟的更伟大的事业,致力于统一场论,即把广义相对论跟电动力学统一起来的工作。这个工作在爱因斯坦死后才成为物理学的主流,但至今也还没成功。

        在牛顿的宇宙里,时间是一座永恒的钟;在爱因斯坦的宇宙里,不同的空间,不同的运动着的物质,都有自己个体的钟。在黑洞里时间甚至可以凝固。但时间到底是什么?牛顿爱因斯坦都没能回答,只能给出一种描述。霍金虽然写了本书,但在时间简史一书里坦诚,他并不知道时间到底是什么。有些新的物理理论暗示时间并不是宇宙最基本的参数。时间到底是什么,时光为什么不能倒流?这些都是物理学最深刻的谜,还等着下一位超级大师给出更深刻的回答。

        爱因斯坦是物理学史上最伟大的美学大师。1979年2月,当代著名的物理学大师狄拉克在美国普林斯顿纪念爱因斯坦大会上发表了题为《我们为什么信仰爱因斯坦理论》的长篇演说。狄拉克说:“爱因斯坦推崇这种思想:凡是在数学上是美的,在描述基本物理学方面就很可能是有价值的。这实在是比以前任何思想都要更加根本的思想。描述基本物理理论的数学方程中必须有美,我认为这首先应当归功于爱因斯坦而不是别人。”在谈到狭义相对论时,狄拉克说:“我们为什么相信狭义相对论,理由是因为它显出这些在数学上是美的洛伦兹变换之重要意义。对此当然没有任何一般的哲学根据,而且我们也不能说它得到实验的支持。”在谈到广义相对论时,狄拉克说:“自从爱因斯坦第一次提出广义相对论以来,我们已经做了这么多的观测。每次观察结果都确证了爱因斯坦理论,它一直是顺利地通过了所有的检验。”

        “我深信,这个理论的基础比起我们仅仅从实验数据所能得到的支持更要有力得多。真实的基础来自这个理论伟大的美。这些基础起源于这个事实,即爱因斯坦引进的新的空间思想是非常激动人心的,非常优美的,不论将来我们会面临什么情况,这些思想一定会永垂不朽。”狄拉克甚至说:“我认为,信仰这个理论的真正理由就在于这个理论本质上的美。这个美必定统治着物理学的整个未来。即使将来出现了与实验不一致的地方,它也是破坏不了的。”

Science without epistemology isin so far as it is thinkable at allprimitive and muddled,' he wrote in his later years, warning at the same time of the dangers to the scientist of adhering too strongly to any one epistemological system. 'He [the scientist] must appear to the systematic epistemologist as a type of unscrupulous opportunist: he appears as realist in so far as he seeks to describe a world independent of the acts of perception; an idealist in so far as he looks upon the concepts and theories as the free inventions of the human spirit (not logically derivable from what is empirically given); as positivist in so far as he considers his concepts and theories justified only to the extent to which they furnish a logical representation of relations among sensory experiences. He may even appear as a Platonist or Pythagorean in so far as he considers the viewpoint of logical simplicity as an indispensable and effective tool of his research'.

        这段话大致翻译如下:没有认识论,科学如果还可行,也是原始而混乱的,但在哲学家系统的认识论面前,科学家必须是个不择手段的机会主义者。他可以是实在主义者,试图描述的是客观世界的规律,他可以是个观念论者,知道描述客观世界的概念和理论都来自人的自由想象,不可能从对世界的观察中通过逻辑得出,它可以是个实证主义者,明白理论和概念都必须通过实践的检验,他可以是个帕拉图主义者,明白逻辑简洁性是有效而必要的研究手段。正是丰富的想象力,深刻的审美原则,严谨的数学逻辑,可供检验的的物理结论造就了爱因斯坦最伟大的物理理论。


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