“相對(duì)論”的提出和發(fā)表
通向人類真正的偉大境界的通道是一條苦難的道路。
——愛因斯坦
進(jìn)入蘇黎世聯(lián)邦工技學(xué)院
“在這些山區(qū)中,居住著自由。”詩人席勒在詩中如此描述瑞士。阿爾伯特·愛因斯坦來到這個(gè)國家之后,初次感受到生活在充滿自由氣氛的環(huán)境中十分舒暢。
不過最初,他很失望。德國高等學(xué)校老師所寫的那份證明書,說明愛因斯坦在數(shù)學(xué)方面具有天分,但他仍然無法直接進(jìn)入瑞士聯(lián)邦工技學(xué)院就讀。校方告訴他,他可以參加入學(xué)考試。
一連六個(gè)月,愛因斯坦發(fā)狂似的溫習(xí)他在慕尼黑讀書時(shí)所忽略的一些課程。由于他一直未曾在演說或背書方面表現(xiàn)出特殊的才能,因此,他的老師們都認(rèn)為他很笨,其他老師也犯了相同的錯(cuò)誤。當(dāng)年,意大利最偉大的作曲家之一威爾第,曾為米蘭音樂學(xué)校所拒收,因?yàn)樗帮@得對(duì)音樂沒有興趣”。諾貝爾獎(jiǎng)得主麥克森當(dāng)年在安納波里斯的美國海軍軍官學(xué)校就讀時(shí),一位長官斥責(zé)他說:“只要你對(duì)這些科學(xué)事務(wù)少注意一點(diǎn),多多用心學(xué)習(xí)海軍炮術(shù)課程,也許有一天你會(huì)對(duì)國家有所貢獻(xiàn)?!绷硪晃慌e世聞名的科學(xué)家達(dá)爾文曾被愛丁堡大學(xué)開除,他們認(rèn)為他是一個(gè)無可救藥的失敗者。
過去,幾乎所有教過愛因斯坦的老師都說他是一個(gè)反應(yīng)遲鈍的學(xué)生,使他感到很泄氣,對(duì)于自己并不特別感興趣的功課也就不想學(xué)習(xí)了。所以在這次入學(xué)考試中,他的數(shù)學(xué)及物理成績相當(dāng)好,但在動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)及語文方面,則糟透了。幸好,工技學(xué)院的院長對(duì)于愛因斯坦在數(shù)學(xué)方面所表現(xiàn)的優(yōu)異成績大為震驚,開始對(duì)這位年輕的陌生人發(fā)生了興趣。他建議愛因斯坦研習(xí)他考?jí)牧说哪切┱n程,并向他介紹了幾所瑞士預(yù)備學(xué)校。
阿爾伯特·愛因斯坦雖然擔(dān)心再度面臨像德國高等學(xué)校那般令人痛恨的不自由生活,但卻不得不在亞勞鎮(zhèn)的一個(gè)學(xué)校里注冊(cè)。而后他發(fā)現(xiàn)這兒的學(xué)校并不像軍營,不必出操,老師們亦誠心幫助學(xué)生們養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣。任何學(xué)生都可向老師請(qǐng)求指導(dǎo),或是討論學(xué)生們?cè)诠φn上所遇到的問題,學(xué)生還可以做物理及化學(xué)實(shí)驗(yàn)。這間學(xué)校的小型博物館擁有各種標(biāo)本及顯微鏡,使得研究生物學(xué)變成一項(xiàng)愉快的事,而不會(huì)令人感到厭煩。愛因斯坦在這所學(xué)校愉快地念了一年,并獲得一張文憑,使他得以進(jìn)入蘇黎世的工技學(xué)院。
在這家學(xué)校里,愛因斯坦再度感受到自由與友好的氣氛,使他高興異常。他在眾多同學(xué)當(dāng)中結(jié)識(shí)了幾位好朋友,他們之中有好多位都是來自外國。有的是來自受政治壓迫的國度,他們告訴這位德國大男孩,他們?cè)诹_馬尼亞、俄國及其他東歐國家的同胞們正忍受著暴虐的統(tǒng)治。他們談到饑餓問題,以及受壓制的民眾缺乏教育,極需進(jìn)行革命等。愛因斯坦很同情地聆聽著,心中夢想著有朝一日全世界的人都能同享自由。他不再認(rèn)為自己是一個(gè)德國人,他希望做一個(gè)世界公民。
這些外國學(xué)生當(dāng)中,有許多人渴望在畢業(yè)之后立即回國,去教導(dǎo)他們那些不幸的同胞。他們都很努力學(xué)習(xí),畢業(yè)證書固然重要,但仍比不上學(xué)習(xí)的重要。做老師的怎么可能忽視如此狂熱的學(xué)習(xí)情緒呢?一位幾何學(xué)教授——海姆博士,所講授的課程極為精采,即使是最懶惰的學(xué)生也要搶著在清晨7點(diǎn)鐘端坐在擁擠的教室里。愛因斯坦有時(shí)候忍不住在心里想道,如果我有朝一日成為一名教授,我的講授是否能吸引學(xué)生們提早起床趕來聽呢?
物理學(xué)研究最主要的目的是量度及能量。誠如愛因斯坦先前對(duì)他父親所說的,他現(xiàn)在對(duì)數(shù)學(xué)的興趣已經(jīng)降低,因?yàn)閿?shù)學(xué)本身只不過是他作量度時(shí)所需的一項(xiàng)工具。牛頓解釋了許多問題,但當(dāng)他繁忙、豐富的生命接近尾聲時(shí),他說:“我就像是一個(gè)在海灘上玩耍的小孩子,現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)許多比我手中更漂亮的小圓石或貝殼,而真理就像無垠的大海展現(xiàn)在我面前,尚未予以探測?!睈垡蛩固瓜胍较蚰莻€(gè)廣闊的知識(shí)海洋。英國科學(xué)家牛頓留下了一兩項(xiàng)神秘的事物,需要年輕一代的科學(xué)家去探討。愛因斯坦知道,人們的知識(shí)實(shí)在極為有限。如果一個(gè)人想要了解整個(gè)宇宙,他所要學(xué)習(xí)的東西實(shí)在太多了。
他現(xiàn)在不僅要應(yīng)付指定的功課,而且還自己研讀大學(xué)圖書館中有關(guān)的書籍。起初,他獨(dú)自一人研讀,后來他連續(xù)幾個(gè)晚上都和一位匈牙利女同學(xué)米列娃·瑪利茲研讀及討論科學(xué)問題。她比愛因斯坦大幾歲,有著嬌小的身材,表情嚴(yán)肅,動(dòng)作敏捷。跟當(dāng)時(shí)絕大多數(shù)的女學(xué)生一樣,她的思想十分活躍,衣飾樸素,除了本身的功課之外,對(duì)什么都沒有太大的興趣。當(dāng)時(shí)正好是“新女性時(shí)代”的黎明,這些女大學(xué)生們覺得她們必須證明自己值得接受剛剛加在身上的特權(quán)。
米列娃雖然很少說話,但她十分專注地聆聽愛因斯坦訴說他在準(zhǔn)備功課時(shí)經(jīng)常涌現(xiàn)在腦海中的一些新想法,或是聽他朗誦一些偉大的物理學(xué)家的作品。有時(shí)候她也會(huì)談?wù)勛约旱谋ж?fù),像何必把自己的一生葬送在老式女人所謂的“廚房、教堂及孩子”三項(xiàng)“婦德”之中等。她擁有不亞于男人的頭腦及野心,相信自己總有一天會(huì)對(duì)科學(xué)界做出貢獻(xiàn)。愛因斯坦完全同意她的說法,他非常敬佩她的智慧,并且發(fā)現(xiàn)她是一位令人滿意的同伴。
男子氣十足的愛因斯坦
愛因斯坦只要有多余的錢,就去聽音樂演奏或觀賞歌劇。但這種機(jī)會(huì)并不多,因?yàn)樗麩o力享受太多這種樂趣。他父親的生意很不順利,甚至無法為他的兒子寄去一小筆零用錢。幸好,有位富有的親戚自愿每個(gè)月資助愛因斯坦一百瑞士法郎(大約是二十美元),這筆錢已足以應(yīng)付他的生活費(fèi)用了。但他每個(gè)月還要存下二十法郎。他希望存下足夠的錢,以便能夠支付登記成為瑞士公民所需的費(fèi)用。他喜愛這個(gè)國家和他的人民,打算從工技學(xué)院畢業(yè)之后,立即花掉他辛苦存下的錢,成為他們中的一分子。
如果他想暫時(shí)放下功課輕松一下,拉拉小提琴是不必花錢的最好方法,有時(shí)候他演奏巴赫的作品,但還是以莫扎特的作品為主,他對(duì)莫扎特的喜愛已經(jīng)超過貝多芬?!澳厥侨绱说赝昝?,”他經(jīng)常說,“欣賞的人根本不知道他是如何達(dá)到如此完美的境地?!庇袝r(shí)候愛因斯坦也自己作曲,以表達(dá)自己的思想及情緒。他回到意大利與家人度假時(shí),母親經(jīng)常怪他沒有把他所作的曲子記錄下來。愛因斯坦只是哈哈大笑,然后走到他小時(shí)候經(jīng)常依靠的鋼琴邊,愉快地聽他母親彈奏。不時(shí)即興作些迷人的小曲子——只彈奏一次,此后就永遠(yuǎn)不再出現(xiàn)。
和大學(xué)同學(xué)米列娃結(jié)婚
在1900年秋天,經(jīng)過在工技學(xué)院四年的研讀之后,愛因斯坦拿到了他的文憑。這位二十一歲的大學(xué)畢業(yè)生很高興他不必再依賴有錢親戚的資助。他覺得艱苦的日子已經(jīng)過去了。他對(duì)于必須穿著破舊的衣服以及吃些簡陋的餐點(diǎn)永遠(yuǎn)不覺得傷心,因?yàn)樗苌僮⒁庾约旱囊率场K芨吲d終于能從事他認(rèn)為一定是他終身事業(yè)的工作——教書。
他希望當(dāng)一名好教師,而不是一名教官。當(dāng)上教師,他就可以避免在他一向害怕及痛恨的商業(yè)世界中進(jìn)行掙扎及競爭。當(dāng)一名教師,他將有多余的時(shí)間做更進(jìn)一步的物理學(xué)研究。他知道,當(dāng)他寫信告訴母親說,她那位經(jīng)常惹麻煩而愚笨的愛因斯坦最后終于成為一名教授時(shí),她一定會(huì)十分驕傲且高興。
但是,他所希望踏上的路途卻充滿著阻礙,他最初希望在工技學(xué)院當(dāng)一名教授的助手,從而展開他的教學(xué)生涯。他的許多老師曾稱贊他的實(shí)驗(yàn)工作,有幾位教授甚至答應(yīng)替他在學(xué)院里找份工作,因?yàn)樗趯W(xué)院的成績相當(dāng)突出。不料,當(dāng)愛因斯坦畢業(yè)之后,卻沒有人能夠或是愿意協(xié)助他,也許他曾經(jīng)樹立了某些敵人,這些人甚至阻止他接受最微賤的工作。
他仍充滿了希望,心想,也許可在一間較小的學(xué)校展開他的教學(xué)生涯,很不幸的是他還未取得瑞士公民資格。雖然他信仰一種全球性的宗教,并對(duì)他父母的信仰失去了全部興趣,但他仍然被認(rèn)為是一位猶太人。在當(dāng)時(shí),瑞士可能是世界上最開放的國家,但是多數(shù)瑞士學(xué)校仍然不愿聘請(qǐng)一位既是猶太人又是外國人的生手。
一年后,愛因斯坦受聘擔(dān)任溫特瑟一家工技學(xué)校的教師,任期只有一學(xué)期。許多學(xué)生的年紀(jì)都比他大,愛因斯坦敏感地覺察到他們對(duì)他的不悅,因而感到尷尬和悶悶不樂。但他力求表現(xiàn),決心要獲得成功。于是當(dāng)他在溫特瑟的任期結(jié)束時(shí),已贏得了學(xué)生——甚至是最淘氣的學(xué)生的尊敬。
接著他找到了一份私人教師的工作。他以前在讀大學(xué)時(shí)也曾做過家庭教師,他所教的兩個(gè)小男孩可說是相當(dāng)成功。他們住在由一位小學(xué)教師管理的宿舍里,這位教師后來發(fā)現(xiàn),愛因斯坦由于對(duì)自身的工作極有興趣,而且采用獨(dú)立的教學(xué)方法,因此完全掌握了他的學(xué)生。
愛因斯坦和米列娃
愛因斯坦此時(shí)已是瑞士公民,可以申請(qǐng)擔(dān)任公務(wù)員了。他大學(xué)時(shí)代的一位朋友將他介紹給伯恩地方的專利局局長。愛因斯坦在這方面雖然毫無經(jīng)驗(yàn),但經(jīng)過漫長而嚴(yán)格的考試之后,他終于在專利局里獲得了一份工作。這是愛因斯坦一生中第一次獲得的固定而高薪的工作。
他覺得,擁有一年三千法郎的薪水應(yīng)該可以結(jié)婚了。于是他選擇了老同學(xué)米列娃做他的太太,因?yàn)樗幌蚰軌蛄私馑膲粝搿?/p>
米列娃在大學(xué)時(shí)代雖然很同情他,但是,現(xiàn)在卻發(fā)現(xiàn)自己很難勝任當(dāng)一位選錯(cuò)行業(yè)且又滿腹牢騷的夢想者的妻子。她現(xiàn)在已不再是一個(gè)學(xué)生,似乎對(duì)他關(guān)注的問題也失去了興趣。
“我知道你在專利局的工作很沉悶,”她滿懷抱怨地說,“但至少你是在使用你的頭腦。偶爾你還可以找點(diǎn)時(shí)間稍微看些科學(xué)書籍,或?qū)扅c(diǎn)什么,你仍然在學(xué)習(xí)及成長中。但是,我整天忙著縫衣、煮飯及刷刷洗洗,到了晚上已經(jīng)累得疲憊不堪,甚至連打開一本科學(xué)雜志的力氣也沒有,以前所受的教育對(duì)我有什么用?”
不久,她的兩個(gè)兒子,漢斯和愛都華相繼出生,使得這位野心勃勃的年輕婦人更難以做她丈夫的智慧伴侶,于是他們兩人開始疏遠(yuǎn)。米列娃雖然深愛著她的孩子,但一想到她為他們而犧牲了前途,心里就覺得無限酸楚。愛因斯坦總是自認(rèn)為自己是一個(gè)獨(dú)立而自主的人,但實(shí)際上仍然需要照顧??墒?,米列娃既沒有時(shí)間也沒有情緒去照顧他。
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米列娃·愛因斯坦
米列娃出生在匈牙利塞爾維亞的一個(gè)富裕家庭。從小聰明好學(xué),高中畢業(yè)后,父母將她送到瑞士的一所女子學(xué)校深造。19世紀(jì)末,女大學(xué)生堪稱鳳毛麟角。后來,她轉(zhuǎn)學(xué)到蘇黎世,因?yàn)樵趧e的地方,女學(xué)生不能參加考試。
剛到蘇黎世時(shí),她報(bào)名學(xué)醫(yī),但隨即就改變了主意,改學(xué)物理學(xué)和數(shù)學(xué)。當(dāng)時(shí),她與愛因斯坦是同班同學(xué)。
與愛因斯坦相愛后,兩人形影不離,一道學(xué)習(xí),一道討論科學(xué)問題。1901年,愛因斯坦在寫給她的信中說:“如果要把相對(duì)運(yùn)動(dòng)課題做成功,只有你能幫助我。我是多么地幸福和自豪!”
不顧家庭的反對(duì),愛因斯坦與米列娃于1903年正式結(jié)婚。當(dāng)時(shí),愛因斯坦在專利局工作,職位是“三級(jí)技術(shù)專家”。同年,愛因斯坦開始寫博士論文時(shí)說:“我需要我的妻子,她能為我解開數(shù)學(xué)上的難題?!?/p>
對(duì)米列娃來說,放棄個(gè)人事業(yè)完全是為了婚姻和愛情。她是如何從失去女兒的困境中解脫出來的,迄今無人知曉。婚后,她把心思完全放在了丈夫身上,盡一切努力幫助愛因斯坦。她包攬了全部家務(wù)活,為了掙錢補(bǔ)貼家用,她還辦了一個(gè)大學(xué)生家庭旅店。
漢斯·阿爾伯特和他的母親米列娃
及弟弟的照片
1904年,他們的兒子出世,取名漢斯·阿爾伯特。1905年是愛因斯坦的收獲之年,他在這一年發(fā)表了五篇引起自然科學(xué)革命的論文。米列娃驕傲地告訴女朋友說:“我們完成了一項(xiàng)重要的工作,它能讓我丈夫一舉成名!”1909年,愛因斯坦在蘇黎世獲得教授職位。1910年,他們的第二個(gè)兒子出世,但這個(gè)小家伙和他的姐姐一樣命運(yùn)不濟(jì),一生患有精神病。1914年,米列娃阻止愛因斯坦前往柏林到皇家普魯士科學(xué)院工作。1916年,愛因斯坦寫信給米列娃要求離婚。1919年,米列娃同意離婚,但她提出要分一部分諾貝爾獎(jiǎng)金。
一切人世間的幸福皆離米列娃而去。為了給小兒子愛都華治病,她幾乎花光了全部積蓄,后來,只能靠教鋼琴維持生計(jì)。20世紀(jì)30年代,她的大兒子攜妻子和孩子去了美國,米列娃一直留在瑞士,照顧自己生病的小兒子,幾乎過著隱居的生活。
1948年,這位堅(jiān)強(qiáng)的女性在蘇黎世的一家醫(yī)院與世長辭。
愛因斯坦是位盡職的好父親,當(dāng)他推著嬰兒車走到街上曬太陽時(shí),心中早已計(jì)劃要送他們上大學(xué)了。每天晚上他總要幫助孩子們用他們的彩色積木建造城堡和橋梁。漢斯上學(xué)以后,做父親的喜歡出些問題考他,以鍛練他的頭腦。愛因斯坦在心里想道:他是位聰明的小伙子,也許他長大之后不會(huì)像我這樣沒出息!
兩個(gè)兒子中,是否有人繼承他對(duì)音樂的愛好?愛因斯坦不禁在心里琢磨著,并回想起當(dāng)年自己在就寢時(shí)間過去很久,仍然偷偷坐在樓梯上,聆聽母親彈奏的情景。而現(xiàn)在,在自己的小提琴樂聲或是朋友們?cè)谶@棟瑞士小公寓中演奏的音樂聲中,孩子們?nèi)阅馨踩蝗胨?/p>
“兒子們必須要學(xué)習(xí)鋼琴,”他告訴米列娃,“不久,我們就可舉行屬于自己的家庭音樂會(huì)了。”
名人銅雕(愛因斯坦)
愛因斯坦家里的客人中,通常都有幾位研究生,他們往往一面吃著米列娃準(zhǔn)備的簡單點(diǎn)心,一方面討論科學(xué)問題,往往討論的聲音大而且激烈。有一次,半夜以后,突然有一位鄰居跑來敲門。鄰居憤怒地說他并不是一位學(xué)者,受不了他們這種無聊的爭論。鄰居又說:“既然他不知道他們究竟在吵些什么,大家何不各自回家,讓我們好好睡上一覺?”
愛因斯坦把自己在專利局的工作戲稱為“鞋匠的工作”,日復(fù)一日,每天所做的都是相同的工作,使他少有機(jī)會(huì)運(yùn)用自己的知識(shí)及才能。任何發(fā)明家若想獲得對(duì)他某項(xiàng)發(fā)明產(chǎn)品的專利保護(hù),就必須把那項(xiàng)發(fā)明產(chǎn)品的完整說明提交給專利局,愛因斯坦的工作就是把這些說明以最簡短而最清楚的方式加以改寫。雖然,愛因斯坦當(dāng)時(shí)并不知道,但事實(shí)上,當(dāng)時(shí)在專利局所學(xué)到的,后來對(duì)他確實(shí)有極大的益處。因?yàn)樗趯@謱W(xué)會(huì)了如何從桌上的每一件發(fā)明說明書中摘取重點(diǎn)。這項(xiàng)訓(xùn)練后來變得十分有價(jià)值,尤其是在他提出新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)時(shí),更為有用。
他告訴自己,他的終生工作不是教書,他承認(rèn)在那方面是個(gè)失敗者,但是,如果他從事實(shí)驗(yàn)室助手的工作,所賺的錢怎能維持生活呢?他在專利局的工作至少可以維持他的小家庭,何不因此感到滿足,而把成為一名物理學(xué)家的夢想永遠(yuǎn)放棄呢?
但是,每天檢查這么多的發(fā)明,卻引起了愛因斯坦對(duì)發(fā)明的興趣,他制作了一些供實(shí)驗(yàn)室使用的新儀器。例如他發(fā)明了一種可以測量微量電流的儀器。有時(shí)候,他會(huì)把桌上的報(bào)告推開,從抽屜中取出一張寫滿他自己計(jì)算的數(shù)字的紙張。這些數(shù)字和專利毫無關(guān)系,只是想要證明經(jīng)??M繞在他腦海的一項(xiàng)想法而已。當(dāng)他在專利局工作時(shí),或是推著嬰兒車走在街上時(shí),甚至是在家庭音樂會(huì)中聆聽朋友的演奏時(shí),愛因斯坦都經(jīng)常在思索新的問題以及如何解決這些問題。
在這段期間內(nèi),他為一份科學(xué)雜志《物理學(xué)年報(bào)》寫了四篇論文。其中一篇是他的畢業(yè)論文——愛因斯坦已在蘇黎世大學(xué)完成研究工作,并得到他的物理學(xué)博士學(xué)位。即使這位二十六歲的專利局職員以后再也不寫任何東西,這四篇科學(xué)論文已足以建立他的名聲。到了1905年,他寫了第五篇論文,這篇論文一經(jīng)發(fā)表,使得全世界每一位物理學(xué)家都把眼光投向瑞士的專利局。
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愛因斯坦四篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文
愛因斯坦在1905年共發(fā)表了四篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文,分別為:《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)》、《根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)論研究靜止液體中懸浮微粒的運(yùn)動(dòng)》、《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》、《物體慣性與其所含能量有關(guān)嗎?》,隨后導(dǎo)出了E=mc2的公式。因此這一年被稱為“愛因斯坦奇跡年”。一百年后的2005年因此被定為“2005世界物理年”。
1905年3月發(fā)表的《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)》,認(rèn)為光是由分離的粒子所組成。愛因斯坦解釋光也是由小的能量粒子(量子)組成的,并且量子可以像單個(gè)的粒子那樣運(yùn)動(dòng)?!肮饬孔印崩碚摪?900年普朗克創(chuàng)立的量子論大大推進(jìn)一步,對(duì)早已成為定論的光的波動(dòng)理論提出有力挑戰(zhàn),揭示了微觀世界的基本特征:波動(dòng)—粒子二元性。
1905年4月根據(jù)在咖啡館里關(guān)于茶的討論,愛因斯坦寫出一篇論文,論證可以根據(jù)糖在液體中的擴(kuò)散速度來計(jì)算糖分子的大小,這就是《根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)論研究靜止液體中懸浮微粒的運(yùn)動(dòng)》的論文。
1905年6月30日,在德國《物理學(xué)年鑒》發(fā)表《關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》一文。首次提出了狹義相對(duì)論基本原理,論文中提出了兩個(gè)原理:“光速不變”,以及“相對(duì)性原理”。
1905年9月27日,德國《物理學(xué)報(bào)》刊出《物體的慣性與其所含能量有關(guān)嗎?》,認(rèn)為“物體的質(zhì)量可以度量其能量”,隨后導(dǎo)出了E=mc2的公式。
蘇黎世大學(xué)
瑞士蘇黎世大學(xué)成立于1833年,是瑞士最大的綜合性大學(xué)。是一座享有國際聲譽(yù)的教育和科研中心。共分為七個(gè)系:神學(xué)系、法律系、經(jīng)濟(jì)學(xué)系、醫(yī)學(xué)系、獸醫(yī)學(xué)系、哲學(xué)系、數(shù)學(xué)—自然科學(xué)系。以商管類研究生課程聞名于世,與維也納經(jīng)濟(jì)管理大學(xué)共稱歐洲之首。蘇黎世大學(xué)在分子生物學(xué)、大腦研究和人類學(xué)等領(lǐng)域具有開拓性的研究實(shí)力。其大學(xué)醫(yī)院和獸醫(yī)醫(yī)院,也具有一流的設(shè)施和技術(shù)。第一屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主從這里走出,X射線的發(fā)現(xiàn)者倫琴是蘇黎世大學(xué)的高材生。
蘇黎世大學(xué)是瑞士規(guī)模最大、課程范圍最廣的大學(xué),雖然創(chuàng)建于1833年,但它的歷史卻可以追溯到1525年,以及新教改革家烏爾里?!ご臏乩臅r(shí)代?!洞蟛涣蓄嵃倏迫珪肪桶阉慕ㄐr(shí)間定為1523年。
19世紀(jì)末的蘇黎世大學(xué)
1833年,原有的神學(xué)院、法學(xué)院和醫(yī)學(xué)院合并,與新成立的哲學(xué)院一起組成蘇黎世大學(xué)。這是歐洲第一個(gè)由民主國家而不是由封建君王或教會(huì)創(chuàng)辦的大學(xué)。第一年注冊(cè)的學(xué)生有:神學(xué)16人,法學(xué)26人,醫(yī)學(xué)98人,哲學(xué)21人。教師有26位教授和29位講師。當(dāng)時(shí)的創(chuàng)建人雄心勃勃,夢想著有一天這所州級(jí)大學(xué)能成為瑞士聯(lián)邦大學(xué)。
但這一點(diǎn)并不影響它最終成為一所綜合大學(xué),大學(xué)的精神之父、后來的古典哲學(xué)教授約翰·卡斯帕·馮奧雷利毫不含糊,在給友人的信中寫道:必須建一所蘇黎世大學(xué),而且必須讓它,只能讓它成為瑞士大學(xué)。
1855年,享譽(yù)世界的瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院成立。此后它與蘇黎世大學(xué)一直在一個(gè)校園。教員也是蘇黎世大學(xué)提供。1859年,哲學(xué)院分為文科系(設(shè)哲學(xué)、語言、歷史等科)和數(shù)學(xué)與自然科系。1883年建校五十周年時(shí),已經(jīng)有學(xué)生463人,教師91人,其中教授37人。1901年,蘇黎世大學(xué)成立獸醫(yī)學(xué)院。1905年,學(xué)生首次突破1000人。1908年,蘇黎世州與瑞士聯(lián)邦政府簽訂協(xié)議,將蘇黎世大學(xué)和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院合并。1914年蘇黎世大學(xué)遷至今天的所在地。
1933年百年校慶,蘇黎世大學(xué)學(xué)生達(dá)到2033名。
相對(duì)論的發(fā)表
這位滿頭黑色卷發(fā)、兩眼深陷的年輕人,站在編輯臺(tái)前。
“我又寫了一篇論文,準(zhǔn)備交給貴社發(fā)表?!彼f。
“哦,愛因斯坦博士,我已經(jīng)收到好幾封討論你那四篇論文的信件,有些評(píng)論對(duì)你的研究十分恭維;有的可就相當(dāng)不客氣了,你今天帶來的是什么論文?”
這位專利局的職員從他發(fā)皺的外衣口袋里拿出一包東西。編輯迅速翻閱了這疊寫得密密麻麻的信紙。
“嗯,共有三十頁?!?/p>
“印出來的話,將會(huì)較短一點(diǎn)。”愛因斯坦向他保證。
“我現(xiàn)在所編的這一期,稿子已經(jīng)相當(dāng)擠了?!?/p>
愛因斯坦臉上微微一紅,“如果能夠挪出一點(diǎn)篇幅來,我希望把這篇論文刊登出來,”他說,“我相信讀者們一定會(huì)對(duì)這篇文章深感興趣的?!?/p>
“我來瞧瞧!”這位編輯先生喃喃說道。他首先看看標(biāo)題,《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》。他對(duì)這個(gè)題目皺皺眉頭。然后看看前面幾頁?!斑@兒所說的‘相對(duì)論’又是怎么一回事?”
論文發(fā)表后,引起了全世界物理學(xué)家的注意。有許多科學(xué)家對(duì)“相對(duì)論”寫過研究報(bào)告,有的提出很聰明的見解,有的卻顯得極其愚蠢。在紐約的公立圖書館中,有五百多冊(cè)有關(guān)相對(duì)論的書籍及小冊(cè)子,不是攻擊愛因斯坦的理論,就是為他辯護(hù)。最初,有一項(xiàng)很普遍的說法:在整個(gè)世界上只有十幾個(gè)人真正理解愛因斯坦的相對(duì)論!但到了今天,任何一位研習(xí)物理學(xué)的大學(xué)生都可以理解了。
愛因斯坦第一次在美國就相對(duì)論發(fā)表演講時(shí),隨口說了一句:“這個(gè)理論十分簡單。”擠滿整個(gè)大廳的聽眾卻爆笑不已,令愛因斯坦大吃一驚。他并不是有意以一句玩笑話來沖淡別人對(duì)他的注意。他認(rèn)為,他所解釋的一切,對(duì)于那些了解他用以解釋這項(xiàng)理論的數(shù)學(xué)符號(hào)的人來說,實(shí)在是相當(dāng)簡單的。他當(dāng)時(shí)沒有想到,數(shù)學(xué)有它自己的語言,而只有懂得數(shù)學(xué)語言的人,才能了解他的理論。
有意思的是,一項(xiàng)顯然已經(jīng)失敗的實(shí)驗(yàn),卻為愛因斯坦提供了這項(xiàng)理論的線索。在1905他發(fā)表這項(xiàng)理論后,許多人稱贊他是人類有史以來最偉大的科學(xué)家。
在1887年,當(dāng)愛因斯坦還是慕尼黑一位悶悶不樂且又未獲得賞識(shí)的學(xué)生時(shí),兩個(gè)美國教授,麥克森和摩雷,正在研究一項(xiàng)奇妙的問題。所有的科學(xué)家都知道地球環(huán)繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。但這兩位科學(xué)家則試圖找出地球在太空中軌道前進(jìn)的速度。
一個(gè)移動(dòng)的物體在碰到阻礙時(shí),速度就會(huì)放慢。如果你要求一位游泳選手逆著河流往上游,而讓他的對(duì)手順流而下,那么他必定會(huì)拒絕參加這種比賽。現(xiàn)在,當(dāng)麥克森和摩雷利用順逆兩方向測量光的速度時(shí),他們感到很困惑。
摩雷教授是化學(xué)家,麥克森是一位實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。他不斷發(fā)明奇妙及精巧的儀器,以協(xié)助他探測大自然的真相。
為了測出絕對(duì)正確的光速,這兩位科學(xué)家設(shè)計(jì)了一套精密的儀器。這套儀器分別仿照了順流或逆流游泳者的情況,把兩根管子安置在每一種情況的適當(dāng)角度里,如果其中一種順著地球自轉(zhuǎn)的方向移動(dòng),則另一個(gè)必定是沿反方向移動(dòng)。每根管子的末端各放上一面鏡子,然后在絕對(duì)相同的時(shí)間內(nèi)把一道光束射入管子內(nèi)。
當(dāng)然,這兩位教授預(yù)測,其中必然有一道光束比另一道光束提早反射回來。逆流而上的游泳者將損失較多的時(shí)間;逆著空氣流動(dòng)方向而進(jìn)行的光束必然要花更多的時(shí)間。但是,雖然這兩個(gè)教授把這兩極管子移動(dòng)到各個(gè)方向,這兩道光束的速度卻一直沒有任何差別。
“我們的實(shí)驗(yàn)有什么錯(cuò)誤的地方?為什么兩道光束到達(dá)鏡子的時(shí)間總是一樣?難道空氣中沒有我們?cè)诤恿髦心媪鞫蠒r(shí)所遭遇的那種‘逆流’嗎?難道地球在其中移動(dòng)的‘以太流’并未對(duì)光線形成阻礙?”
知識(shí)鏈接
以太
以太(Ether)是一個(gè)古老的名詞,它的涵義也隨著歷史的發(fā)展而發(fā)展。
在古希臘,以太指的是青天或上層大氣。在宇宙學(xué)中,有時(shí)又用以太來表示占據(jù)天體空間的物質(zhì)。17世紀(jì)的笛卡爾是一個(gè)對(duì)科學(xué)思想的發(fā)展有重大影響的哲學(xué)家,他最先將以太引入科學(xué),并賦予它某種力學(xué)性質(zhì)。
在笛卡爾看來,物體之間的所有作用力都必須通過某種中間媒介物質(zhì)來傳遞,不存在任何超距作用。因此,空間不可能是空無所有的,它被以太這種媒介物質(zhì)所充滿。以太雖然不能為人的感官所感覺,但卻能傳遞力的作用,如磁力和月球?qū)Τ毕淖饔昧Α?/p>
后來,以太又在很大程度上作為光波的荷載物同光的波動(dòng)學(xué)說相聯(lián)系。由于光可以在真空中傳播,因此惠更斯提出,荷載光波的媒介物質(zhì)(以太)應(yīng)該充滿包括真空在內(nèi)的全部空間,并能滲透到通常的物質(zhì)之中。除了作為光波的荷載物以外,惠更斯也用以太來說明引力的現(xiàn)象。
但到了20世紀(jì)初,愛因斯坦則大膽拋棄了以太學(xué)說,認(rèn)為光速不變是基本的原理,并以此為出發(fā)點(diǎn)之一創(chuàng)立了狹義相對(duì)論。雖然后來的事實(shí)證明確實(shí)不存在以太,不過以太假說仍然在我們的生活中留下了痕跡,如以太網(wǎng)等。
這樣看來,機(jī)械的以太論雖然死亡了,但以太概念的某些精神(不存在超距作用,不存在絕對(duì)空虛意義上的真空)仍然活著,并具有旺盛的生命力。
著名物理學(xué)家伽利略(1564~1642)
這兩位科學(xué)家確定,伽利略已在很久以前證明了地球確實(shí)在太空中移動(dòng),因此他們?cè)嚵艘槐橛忠槐椋髨D找出他們所實(shí)驗(yàn)的兩種情況的光束速度之間的不同,但一直無法發(fā)現(xiàn)這兩種光速的差別。麥克森和摩雷最后終于感到沮喪了。既然已經(jīng)證實(shí)地球是移動(dòng)的,為什么他們的實(shí)驗(yàn)卻指出地球是靜止的?這種發(fā)現(xiàn)是相當(dāng)?shù)男拢矣至钊烁械嚼Щ蟆?/p>
這個(gè)問題不僅困擾麥克森和莫雷,也令當(dāng)時(shí)的一些杰出物理學(xué)家大惑不解,愛因斯坦在他的論文中回答了這個(gè)問題。這兩位美國教授并未失敗,他們?cè)谑四昵凹匆颜_地測出光的速度。因?yàn)?,愛因斯坦現(xiàn)在已經(jīng)證明,光的速度都是相同的;還有,光速是唯一的定值,不管是在何種情況下測量,都是一樣的。
但是,為什么光速在空中移動(dòng)時(shí)不會(huì)遭遇任何阻礙?愛因斯坦解釋說,這是因?yàn)?,任何?shí)驗(yàn)都不可能測出宇宙中的絕對(duì)移動(dòng)。牛頓說過:在遭遇外來的力量之前,每一種物體都維持著其原來的狀態(tài),不是靜止,就是處于它自己獨(dú)特的移動(dòng)中。愛因斯坦現(xiàn)在則宣稱,在地球或整個(gè)宇宙中的任何地點(diǎn)里,沒有一樣?xùn)|西是靜止的。他指出,每一樣?xùn)|西都是在移動(dòng)中的——從原子到星星,每樣?xùn)|西都是移動(dòng)的。
愛因斯坦繼續(xù)表示,在這樣的一個(gè)宇宙中,一切都在移動(dòng),沒有任何東西是靜止的,因此,每一樣?xùn)|西和它接受觀察時(shí)的環(huán)境,都是相對(duì)的。
相對(duì)論的學(xué)說,對(duì)這個(gè)世界來說,是絕對(duì)新奇的學(xué)說。大象跟老鼠比較起來,無疑是龐大的,如果把大象放在摩天大樓旁邊,就顯得出奇的渺小了。這是體積上的“相對(duì)”。當(dāng)一個(gè)人按下電梯的電鈕“上”或“下”時(shí),他就會(huì)感受到位置的“相對(duì)”了。
在此之前,科學(xué)家們一直認(rèn)為,物理世界中的某些事實(shí)是“絕對(duì)的”,在任何環(huán)境下都不會(huì)改變。物理學(xué)家測量長度、重量和速度。當(dāng)然,他們的量尺、體重計(jì)及時(shí)鐘,給了他們正確的答案。愛因斯坦的理論引起了全世界的震驚,因?yàn)樗麨榻^對(duì)的物理科學(xué)的事實(shí),帶來了相對(duì)的事實(shí)。他對(duì)我們所居住的世界提出一項(xiàng)嶄新的想法。他贏得了令人震驚的名聲,而且他的一項(xiàng)又一項(xiàng)理論在其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室獲得證實(shí),更加強(qiáng)了他的名氣。
有關(guān)相對(duì)論的一個(gè)最熟悉的例子,就是移動(dòng)的物體。當(dāng)一個(gè)人坐在疾馳的火車上時(shí),座位和乘客顯然是靜止的,而樹木和電線桿卻從車窗外呼嘯而過。一位站在鐵軌附近的農(nóng)村男孩,卻只看到火車呼嘯而過,而樹木和電線桿則靜止不動(dòng)。在這列火車以時(shí)速96千米的速度移動(dòng)時(shí),地球正以每秒29.7千米的速度繞著太陽旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí),地球、太陽和整個(gè)太陽系一起朝著一顆遙遠(yuǎn)星球的方向前進(jìn)。
如果一個(gè)人能夠站在太陽上,并用望遠(yuǎn)鏡眺望,他將會(huì)看到地球和火車在底下移動(dòng)。另一個(gè)觀察者如站在這太陽系最近的某一個(gè)星球上,由于它的距離極遠(yuǎn),它的光需要四年的時(shí)間才能到達(dá)地球,那么,這位觀察者要在四年后才能看到太陽、地球及移動(dòng)中的火車正一起在太空中移動(dòng)?;疖嚒⒌厍蚣疤柕倪\(yùn)動(dòng),都是和觀察者的位置相對(duì)的。
但是,如果在太空中的移動(dòng)是相對(duì)的,那么,時(shí)間的相對(duì)性呢?
在愛因斯坦提出他的學(xué)說之前,牛頓和其他科學(xué)家指出,時(shí)間是絕對(duì)的;整個(gè)世界都在變化,但時(shí)間卻是持續(xù)不變的。他們同時(shí)認(rèn)為,空間是向四面八方延伸的,并無止境的。
愛因斯坦打破了牛頓理論的傳統(tǒng),為我們提出了有關(guān)于時(shí)間和空間的一項(xiàng)新看法。
他認(rèn)為每一物體都有三個(gè)空間,而且由于每件事物實(shí)際上是在移動(dòng)及變化的,因此,這個(gè)世界實(shí)際上即存在于三度空間中——另外加上一個(gè)第四空間。愛因斯坦認(rèn)為,時(shí)間就是這個(gè)所謂的第四空間。
從舊金山到紐約,以前,一輛篷車必須花上一年的時(shí)間走過河流、草原及高山,才能來到太平洋沿岸的荒涼墾殖區(qū);但現(xiàn)在一架飛機(jī)不到十二個(gè)小時(shí)就可以完成這段旅程。
在愛因斯坦的宇宙中,不管是時(shí)間或空間,都不會(huì)以同一個(gè)固定的方式永遠(yuǎn)持續(xù)下去。它們兩者將隨著觀察者的位置和速度作相對(duì)性的改變。
那么,愛因斯坦又如何說明時(shí)間的運(yùn)行呢?
我們是根據(jù)地球本身自轉(zhuǎn)的演進(jìn)來計(jì)算日子,以地球環(huán)繞太陽的行程來計(jì)算年數(shù)。由于木星環(huán)繞太陽一周的時(shí)間比地球長,因此,木星上的一年比地球上的一年長了許多。
如果我們能克服一切不可能的因素,而以光速去旅行,那么將沒有時(shí)間的存在——每件事情都可能立即發(fā)生。在我們接近不可思議的光速時(shí),不僅我們的手表將慢下來,就是我們的脈搏也將變得緩慢。即使是在原子內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)的電子也會(huì)越來越慢。如果我們的速度能超過光速,那么我們實(shí)際上將在時(shí)間上后退,這種情況就如同那首著名的五行滑稽詩中那個(gè)令人驚訝的女英雄——
有位年輕的女郎名叫光明
她的速度更快于光
她有一天出發(fā)
在相對(duì)論的方法下
回到家時(shí)卻是前天晚上
愛因斯坦在他有關(guān)相對(duì)論的第一篇論文中,又?jǐn)⑹隽肆硪豁?xiàng)十分重要的理論:一個(gè)物體的質(zhì)量,須看這個(gè)物體移動(dòng)的速度而決定。當(dāng)物體移動(dòng)得越來越快時(shí),他的質(zhì)量也就越來越大。沒有人曾經(jīng)測量過質(zhì)量在這方面增加的情況,因?yàn)檫@種變化是極其微小的,無法以任何普通的速度來加以計(jì)算。因此,在1905年時(shí),科學(xué)家們并不知道愛因斯坦的理論是正確還是錯(cuò)誤。但是,在以后的幾年當(dāng)中,他們學(xué)會(huì)了如何測量微小的電子質(zhì)量,同時(shí)也學(xué)會(huì)了如何加強(qiáng)電子的運(yùn)轉(zhuǎn)速度,使它們的速度能達(dá)到每秒14.97萬千米,也就是光速的一半。到這時(shí)候,實(shí)驗(yàn)室中的科學(xué)家們方才發(fā)現(xiàn),愛因斯坦的預(yù)測是正確的。
以前的人認(rèn)為,物質(zhì)和能量是完全不同的東西,物質(zhì)是固體的,像是一塊巖石;而能量是測定一個(gè)物體移動(dòng)的速度有多快,或是它有什么功用。愛因斯坦則指出,物質(zhì)和能量實(shí)際上有十分密切的關(guān)系。以一半光速運(yùn)轉(zhuǎn)的電子擁有相當(dāng)驚人的能量,因?yàn)樗苿?dòng)得如此迅速,使它的質(zhì)量大為增加,于是能量變成質(zhì)量。
相反,物質(zhì)也可以轉(zhuǎn)變成能量,愛因斯坦實(shí)際上已能算出隱藏在任何一塊物質(zhì)中的能量。他那個(gè)著名的公式,也是我們?cè)诒緯兴ㄒ灰岬降囊豁?xiàng)公式是:E=mc2。分開來解釋,它的意義如下:E表示能量(每一物質(zhì)的質(zhì)粒中的能量)
m表示質(zhì)量(或是物質(zhì)的重量)
c表示光速
2表示數(shù)字自乘一次平方(例如,5的平方等于25)因此,E=mc2的整個(gè)意思就是說,每個(gè)物質(zhì)中的能量,等于物質(zhì)的質(zhì)量或重量乘以光速的平方。
原子結(jié)構(gòu)示意圖
光速是每秒30萬千米,把這個(gè)數(shù)字自乘一次,你就可以知道從一小塊物質(zhì)中可以獲得何等驚人的能量數(shù)字了。僅僅是一克的物質(zhì),如果能將它轉(zhuǎn)變成能量,則其能量等于大約2500瓦的電力。
這項(xiàng)驚人的公式,科學(xué)家們把它應(yīng)用在令人震驚的兩項(xiàng)發(fā)展上。
第一是這個(gè)公式解釋了太陽的秘密。太陽為什么能夠連續(xù)發(fā)出光與熱達(dá)幾十億年,而不會(huì)像一塊煤炭般被燒成一團(tuán)灰。以愛因斯坦學(xué)說為研究依據(jù)的科學(xué)家們,把這項(xiàng)公式應(yīng)用在太陽內(nèi)部的原子上。這些原子存在于幾百萬度的高溫中。在這種情況下,部分原子仍不斷地把它們的質(zhì)量轉(zhuǎn)變成能量。
第二項(xiàng)發(fā)展的結(jié)果震驚了全世界,而那時(shí)距瑞士發(fā)表第一篇有關(guān)相對(duì)論的論文,已有四十年之久了。科學(xué)家們更進(jìn)一步地研究原子能的其他功用,他們學(xué)會(huì)了如何把鈾原子轉(zhuǎn)變成能量,并由此制造了原子彈。
原子彈爆炸
知識(shí)鏈接
相對(duì)論
相對(duì)論是關(guān)于時(shí)空和引力的基本理論,主要由愛因斯坦創(chuàng)立,分為狹義相對(duì)論(特殊相對(duì)論)和廣義相對(duì)論(一般相對(duì)論)。相對(duì)論的基本假設(shè)是相對(duì)性原理,即物理定律與參照系的選擇無關(guān)。狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的區(qū)別是,前者討論的是勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系(慣系參照系)之間的物理定律,后者則推廣到具有加速度的參照系中(非慣性系),并在等效原理的假設(shè)下,廣泛應(yīng)用于引力場中。相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱。奠定了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué),不適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體和微觀領(lǐng)域。相對(duì)論解決了高速運(yùn)動(dòng)問題;量子力學(xué)解決了微觀亞原子條件下的問題。相對(duì)論顛覆了人類對(duì)宇宙和自然的“常識(shí)性”觀念,提出了“時(shí)間和空間的相對(duì)性”、“四維時(shí)空”、“彎曲空間”等全新的概念。
狹義相對(duì)論最著名的推論是質(zhì)能公式,它可以用來計(jì)算核反應(yīng)過程中所釋放的能量,并導(dǎo)致了原子彈的誕生。而廣義相對(duì)論所預(yù)言的引力透鏡和黑洞,也相繼被天文觀測所證實(shí)。
廣義相對(duì)論除了量子理論以外,1905年剛剛得到博士學(xué)位的愛因斯坦發(fā)表的一篇題為《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》的文章,引發(fā)了20世紀(jì)物理學(xué)的另一場革命。文章研究的是物體的運(yùn)動(dòng)對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的影響,這是當(dāng)時(shí)經(jīng)典物理學(xué)面對(duì)的另一個(gè)難題。
19世紀(jì)中葉,麥克斯韋建立了電磁場理論,并預(yù)言了以光速C傳播的電磁波的存在。到19世紀(jì)末,實(shí)驗(yàn)完全證實(shí)了麥克斯韋理論。電磁波是什么?它的傳播速度C是對(duì)誰而言的呢?當(dāng)時(shí)流行的看法是整個(gè)宇宙空間充滿一種特殊物質(zhì)叫做“以太”,電磁波是以太振動(dòng)的傳播。但人們發(fā)現(xiàn),這是一個(gè)充滿矛盾的理論。如果認(rèn)為地球是在一個(gè)靜止的以太中運(yùn)動(dòng),那么根據(jù)速度疊加原理,在地球上沿不同方向傳播的光的速度必定不一樣,但是實(shí)驗(yàn)否定了這個(gè)結(jié)論。如果認(rèn)為以太被地球帶著走,又明顯與天文學(xué)上的一些觀測結(jié)果不符。
1887年麥克森利用光的干涉現(xiàn)象進(jìn)行了非常精確地測量,仍沒有發(fā)現(xiàn)地球有相對(duì)于以太的任何運(yùn)動(dòng)。對(duì)此,洛侖茲提出了一個(gè)假設(shè),認(rèn)為一切在以太中運(yùn)動(dòng)的物體都要沿運(yùn)動(dòng)方向收縮。由此他證明了,即使地球相對(duì)以太有運(yùn)動(dòng),邁克爾遜也不可能發(fā)現(xiàn)它。愛因斯坦從完全不同的思路研究了這一問題。他指出,只要摒棄牛頓所確立的絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間的概念,一切困難都可以解決,根本不需要什么以太。
愛因斯坦提出了兩條基本原理作為討論運(yùn)動(dòng)物體光學(xué)現(xiàn)象的基礎(chǔ)。第一個(gè)叫做相對(duì)性原理。它是說:如果坐標(biāo)系K′相對(duì)于坐標(biāo)系K作勻速運(yùn)動(dòng)而沒有轉(zhuǎn)動(dòng),則相對(duì)于這兩個(gè)坐標(biāo)系所做的任何物理實(shí)驗(yàn),都不可能區(qū)分哪個(gè)是坐標(biāo)系K,哪個(gè)是坐標(biāo)系K′。第二個(gè)原理叫光速不變?cè)?,它是說光(在真空中)的速度C是恒定的,它不依賴于發(fā)光物體的運(yùn)動(dòng)速度。
從表面上看,光速不變似乎與相對(duì)性原理沖突。因?yàn)榘凑战?jīng)典力學(xué)速度的合成法則,對(duì)于K′和K這兩個(gè)做相對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系,光速應(yīng)該不一樣。愛因斯坦認(rèn)為,要承認(rèn)這兩個(gè)原理沒有抵觸,就必須重新分析時(shí)間與空間的物理概念。
經(jīng)典力學(xué)中的速度合成法則實(shí)際依賴于如下兩個(gè)假設(shè):
1.兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔與測量時(shí)間所用的鐘的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒有關(guān)系;
2.兩點(diǎn)的空間距離與測量距離所用的尺的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。
愛因斯坦發(fā)現(xiàn),如果承認(rèn)光速不變?cè)砼c相對(duì)性原理是相容的,那么這兩條假設(shè)都必須摒棄。這時(shí),對(duì)一個(gè)鐘是同時(shí)發(fā)生的事件,對(duì)另一個(gè)鐘不一定是同時(shí)的,同時(shí)性有了相對(duì)性。在兩個(gè)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系中,測量兩個(gè)特定點(diǎn)之間的距離得到的數(shù)值不再相等。距離也有了相對(duì)性。
如果設(shè)K坐標(biāo)系中一個(gè)事件可以用三個(gè)空間坐標(biāo)x、y、z和一個(gè)時(shí)間坐標(biāo)t來確定,而K′坐標(biāo)系中同一個(gè)事件由x′、y′、z′和t′來確定,則愛因斯坦發(fā)現(xiàn),x′、y′、z′和t′可以通過一組方程由x、y、z和t求出來。兩個(gè)坐標(biāo)系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和光速C是方程的唯一參數(shù)。這個(gè)方程最早是由洛侖茲得到的,所以稱為洛侖茲變換。
利用洛侖茲變換很容易證明,鐘會(huì)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而變慢,尺在運(yùn)動(dòng)時(shí)要比靜止時(shí)短,速度的相加滿足一個(gè)新的法則。相對(duì)性原理也被表達(dá)為一個(gè)明確的數(shù)學(xué)條件,即在洛侖茲變換下,帶撇的空時(shí)變量x′、y′、z′、t′將代替空時(shí)變量x、y、z、t,而任何自然定律的表達(dá)式仍取與原來完全相同的形式。人們稱之為普遍的自然定律對(duì)于洛侖茲變換是協(xié)變的。這一點(diǎn)在我們探索普遍的自然定律方面具有非常重要的作用。
此外,在經(jīng)典物理學(xué)中,時(shí)間是絕對(duì)的。它一直充當(dāng)著不同于三個(gè)空間坐標(biāo)的獨(dú)立角色。愛因斯坦的相對(duì)論把時(shí)間與空間聯(lián)系起來了。認(rèn)為物理的現(xiàn)實(shí)世界是各個(gè)事件組成的,每個(gè)事件由四個(gè)數(shù)來描述。這四個(gè)數(shù)就是它的時(shí)空坐標(biāo)t和x、y、z,它們構(gòu)成一個(gè)四維的連續(xù)空間,通常稱為閔可夫斯基四維空間。在相對(duì)論中,用四維方式來考察物理的現(xiàn)實(shí)世界是很自然的。狹義相對(duì)論導(dǎo)致的另一個(gè)重要的結(jié)果是關(guān)于質(zhì)量和能量的關(guān)系。在愛因斯坦以前,物理學(xué)家一直認(rèn)為質(zhì)量和能量是截然不同的,它們是分別守恒的量。愛因斯坦發(fā)現(xiàn),在相對(duì)論中質(zhì)量與能量密不可分,兩個(gè)守恒定律結(jié)合為一個(gè)定律。他給出了一個(gè)著名的質(zhì)量-能量公式:E=mc2,其中c為光速。于是質(zhì)量可以看作是它的能量的量度。計(jì)算表明,微小的質(zhì)量蘊(yùn)涵著巨大的能量。這個(gè)奇妙的公式為人類獲取巨大的能量,制造原子彈和氫彈以及利用原子能發(fā)電等奠定了理論基礎(chǔ)。
對(duì)愛因斯坦引入的這些全新的概念,大部分物理學(xué)家,其中包括相對(duì)論變換關(guān)系的奠基人洛侖茲,都覺得難以接受。舊的思想方法的障礙,使這一新的物理理論直到一代人之后才為廣大物理學(xué)家所熟悉,就連瑞典皇家科學(xué)院,1922年把諾貝爾獎(jiǎng)金授予愛因斯坦時(shí),也只是說“由于他對(duì)理論物理學(xué)的貢獻(xiàn),更由于他發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的定律”。對(duì)于相對(duì)論只字未提。
狹義相對(duì)論馬赫和休謨的哲學(xué)對(duì)愛因斯坦影響很大。馬赫認(rèn)為時(shí)間和空間的量度與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。時(shí)空的觀念是通過經(jīng)驗(yàn)形成的。絕對(duì)時(shí)空無論依據(jù)什么經(jīng)驗(yàn)也不能把握。休謨更具體地說:空間和廣延不是別的,而是按一定次序分布的可見的對(duì)象充滿空間。而時(shí)間總是以能夠變化的對(duì)象的可覺察的變化而發(fā)現(xiàn)的。1905年愛因斯坦指出,麥克森和莫雷實(shí)驗(yàn)實(shí)際上說明關(guān)于“以太”的整個(gè)概念是多余的,光速是不變的。而牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀念是錯(cuò)誤的。不存在絕對(duì)靜止的參照物,時(shí)間測量也是隨參照系不同而不同的。他用光速不變和相對(duì)性原理提出了洛侖茲變換。創(chuàng)立了狹義相對(duì)論。
狹義相對(duì)論是建立在四維時(shí)空觀上的一個(gè)理論,因此要弄清相對(duì)論的內(nèi)容,要先對(duì)相對(duì)論的時(shí)空觀有個(gè)大體了解。在數(shù)學(xué)上有各種多維空間,但目前為止,我們認(rèn)識(shí)的物理世界只是四維,即三維空間加一維時(shí)間。現(xiàn)代微觀物理學(xué)提到的高維空間是另一層意思,只有數(shù)學(xué)意義,在此不做討論。
愛因斯坦于1915年進(jìn)一步建立起了廣義相對(duì)論。狹義相對(duì)性原理還僅限于兩個(gè)相對(duì)做勻速運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系,而在廣義相對(duì)性原理中勻速運(yùn)動(dòng)這個(gè)限制被取消了。他引入了一個(gè)等效原理,認(rèn)為我們不可能區(qū)分引力效應(yīng)和非勻速運(yùn)動(dòng),即非勻速運(yùn)動(dòng)和引力是等效的。他進(jìn)而分析了光線在靠近一個(gè)行星附近穿過時(shí)會(huì)受到引力而彎折的現(xiàn)象,認(rèn)為引力的概念本身完全不必要。可以認(rèn)為行星的質(zhì)量使它附近的空間變成彎曲,光線走的是最短程線?;谶@些討論,愛因斯坦導(dǎo)出了一組方程,它們可以確定由物質(zhì)的存在而產(chǎn)生的彎曲空間幾何。利用這個(gè)方程,愛因斯坦計(jì)算了水星近日點(diǎn)的位移量,與實(shí)驗(yàn)觀測值完全一致,解決了一個(gè)長期解釋不了的困難問題,這使愛因斯坦激動(dòng)不已。他在寫給埃倫菲斯特的信中這樣寫道:“……方程給出了近日點(diǎn)的正確數(shù)值,你可以想象我有多高興!有好幾天,我高興得不知怎樣才好。”
1915年11月25日,愛因斯坦把題為《萬有引力方程》的論文提交給了柏林的普魯士科學(xué)院,完整地論述了廣義相對(duì)論。在這篇文章中他不僅解釋了天文觀測中發(fā)現(xiàn)的水星軌道近日點(diǎn)移動(dòng)之謎,而且還預(yù)言:星光經(jīng)過太陽會(huì)發(fā)生偏折,偏折角度相當(dāng)于牛頓理論所預(yù)言的數(shù)值的兩倍。第一次世界大戰(zhàn)延誤了對(duì)這個(gè)數(shù)值的測定。1919年5月25日的日全食給人們提供了大戰(zhàn)后的第一次觀測機(jī)會(huì)。英國人愛丁頓奔赴非洲西海岸的普林西比島,進(jìn)行了這一觀測。11月6日,湯姆遜在英國皇家學(xué)會(huì)和皇家天文學(xué)會(huì)聯(lián)席會(huì)議上鄭重宣布:得到證實(shí)的是愛因斯坦而不是牛頓所預(yù)言的結(jié)果。他稱贊道“這是人類思想史上最偉大的成就之一。愛因斯坦發(fā)現(xiàn)的不是一個(gè)小島,而是整整一個(gè)科學(xué)思想的新大陸”?!短┪钍繄?bào)》以“科學(xué)上的革命”為題對(duì)這一重大新聞做了報(bào)道。消息傳遍全世界,愛因斯坦成了舉世矚目的名人。廣義相對(duì)論也被提高到神話般受人敬仰的程度。
從那時(shí)以來,人們對(duì)廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)表現(xiàn)出越來越濃厚的興趣。但由于太陽系內(nèi)部引力場非常弱,引力效應(yīng)本身就非常小,廣義相對(duì)論的理論結(jié)果與牛頓引力理論的偏離很小,觀測非常困難。20世紀(jì)70年代以來,由于射電天文學(xué)的進(jìn)展,觀測的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了太陽系,觀測的精度隨之大大提高。特別是1974年9月由麻省理工學(xué)院的泰勒和他的學(xué)生赫爾斯,用305米口徑的大型射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測時(shí),發(fā)現(xiàn)了脈沖雙星,它是一個(gè)中子星和它的伴星在引力作用下相互繞行,周期只有0.323天,它的表面的引力比太陽表面強(qiáng)十萬倍,是地球上甚至太陽系內(nèi)不可能獲得的檢驗(yàn)引力理論的實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過長達(dá)十余年的觀測,他們得到了與廣義相對(duì)論的預(yù)言非常符合的結(jié)果。由于這一重大貢獻(xiàn),泰勒和赫爾斯獲得了1993年諾貝爾物理獎(jiǎng)。
四維時(shí)空是構(gòu)成真實(shí)世界的最低維度,我們的世界恰好是四維,至于高維真實(shí)空間,至少現(xiàn)在我們還無法感知。例如,一把尺子在三維空間里(不含時(shí)間)轉(zhuǎn)動(dòng),其長度不變,但旋轉(zhuǎn)它時(shí),它的各坐標(biāo)值均發(fā)生了變化,且坐標(biāo)之間是有聯(lián)系的。四維時(shí)空的意義就是時(shí)間是第四維坐標(biāo),它與空間坐標(biāo)是有聯(lián)系的,也就是說時(shí)空是統(tǒng)一的、不可分割的整體,它們是一種“此消彼長”的關(guān)系。
四維時(shí)空不僅限于此,由質(zhì)能關(guān)系知道,質(zhì)量和能量實(shí)際是一回事,質(zhì)量(或能量)并不是獨(dú)立的,而是與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相關(guān)的,比如速度越大,質(zhì)量越大。在四維時(shí)空里,質(zhì)量(或能量)實(shí)際是四維動(dòng)量的第四維分量,動(dòng)量是描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的量,因此質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)就是理所當(dāng)然的了。在四維時(shí)空里,動(dòng)量和能量實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一,稱為能量動(dòng)量四矢。另外在四維時(shí)空里還定義了四維速度,四維加速度,四維力,電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是,電磁場方程組的四維形式更加完美,完全統(tǒng)一了電和磁,電場和磁場用一個(gè)統(tǒng)一的電磁場張量來描述。四維時(shí)空的物理定律比三維定律要完美的多,這說明我們的世界的確是四維的??梢哉f至少它比牛頓力學(xué)要完美的多。至少由它的完美性,我們不能對(duì)它妄加懷疑。
相對(duì)論中,時(shí)間與空間構(gòu)成了一個(gè)不可分割的整體——四維時(shí)空,能量與動(dòng)量也構(gòu)成了一個(gè)不可分割的整體——四維動(dòng)量。這說明自然界一些看似毫不相干的量之間可能存在深刻的聯(lián)系。在今后論及廣義相對(duì)論時(shí)我們還會(huì)看到,時(shí)空與能量動(dòng)量四矢之間也存在著深刻的聯(lián)系。
五年的教授生涯
阿爾伯特·愛因斯坦在發(fā)表了他第一篇的相對(duì)論研究論文之后的幾年當(dāng)中,分別把家搬往三個(gè)文化迥異的城市:瑞士的蘇黎世、捷克的布拉格(當(dāng)時(shí)仍在強(qiáng)大的奧匈帝國統(tǒng)治之下)以及德國的柏林。在五年當(dāng)中,愛因斯坦擔(dān)任了四項(xiàng)學(xué)術(shù)性的職位,每一項(xiàng)工作都比前一項(xiàng)更重要。
在他的相對(duì)論論文發(fā)表之后,愛因斯坦博士繼續(xù)在伯恩的專利局工作了一段時(shí)間。指導(dǎo)愛因斯坦研究而使他獲得博士學(xué)位的蘇黎世大學(xué)的克雷勒教授,對(duì)于他這位杰出學(xué)生所做的研究工作深感興趣。他堅(jiān)持說,這位年輕人應(yīng)該放棄他在專利局的那些不重要的工作??死桌战淌谛Q,愛因斯坦所發(fā)表的論文當(dāng)然可以使他在大學(xué)里獲得一個(gè)教書的工作。
但是,根據(jù)大學(xué)法規(guī),研究生在成為教授之前,必須先擔(dān)任講師。講師的薪水則來自前來聽課的學(xué)生們所付的學(xué)費(fèi)。由于參加聽課是自愿性的,聽課學(xué)生人數(shù)的多寡也就決定于講師的名氣。只有極少數(shù)的大學(xué)生聽說過愛因斯坦。因?yàn)樗难芯抗ぷ髟诋?dāng)時(shí)只有杰出的物理學(xué)家們才能夠討論得了。
所以,剛開始經(jīng)常去聽課的只有兩個(gè)人——而且這兩個(gè)人都是他的老朋友。愛因斯坦對(duì)講課實(shí)際上并沒有太大的興趣。他把講課當(dāng)作是一項(xiàng)展覽。他經(jīng)常說,講課像是“在馬戲團(tuán)里表演”。有一天,克雷勒教授前去聽課。也許愛因斯坦在他的老師面前感到有點(diǎn)不自在,也許他湊巧在當(dāng)天沒有充分準(zhǔn)備,克雷勒教授嚴(yán)厲地對(duì)他說,他的課講得并不好。他懷疑是否應(yīng)該推薦愛因斯坦擔(dān)任物理系的教授。
愛因斯坦回答說:“我并不要求在蘇黎世被任命為教授?!彼呐d趣主要在于研究工作,而不在于成為教授后所獲得的高薪及榮譽(yù)。
佛來里契·亞德勒是愛因斯坦在工技學(xué)院時(shí)最親密的朋友之一,此時(shí)他是蘇黎世大學(xué)的副教授。亞德勒不愿和他的老朋友競爭,當(dāng)他聽說自己已被提名為教授時(shí),他立刻向大學(xué)董事會(huì)提出申請(qǐng),但不是為自己而是為他的老朋友說好話。亞德勒說:“如果我們的學(xué)校不能聘請(qǐng)到像愛因斯坦這樣的人才的話,那么,請(qǐng)我擔(dān)任教授則未免太可笑了。因?yàn)?,我的能力根本比不上愛因斯坦?!?/p>
因此,在1909年,愛因斯坦獲得了副教授的職位。他寫信告訴母親,他終于享受到她在多年以前夢想他擁有的榮譽(yù)。
“榮譽(yù)倒不少,但薪水就是沒有增加,”米列娃批評(píng)說,“你現(xiàn)在所賺的錢比在專利局時(shí)還少?!?/p>
愛因斯坦提醒她:“但是,我們?cè)谏钌峡傔€過得去?!?/p>
米列娃不愿斥責(zé)他,也不愿去爭辯。他太忙于在宇宙中遨游了,因此不曾注意到她被迫在很多地方省吃儉用,才能使收支平衡。
“從現(xiàn)在起,生活要更加困難了!”米列娃憂愁地說,“當(dāng)你還在專利局當(dāng)一名小職員時(shí),我們的朋友大多數(shù)是跟我們一樣窮的研究生,因此也不必裝闊。但現(xiàn)在你已經(jīng)是一位教授,應(yīng)該穿得如同其他教授那般講究,而且我還必須舉行晚間宴會(huì),招待他們的太太?!?/p>
“我們可以想辦法來應(yīng)付這些新的開支。”她的丈夫以慣常的樂觀態(tài)度回答說。
“你的意思是說,我可以想法子?”米列娃嘲笑他。她實(shí)在十分擔(dān)心,而且盡力四處張羅,很快就使收入增加了。因?yàn)樗辛藥讉€(gè)學(xué)生住在家里。
“這個(gè)辦法真是太好了!”愛因斯坦高興異常,“現(xiàn)在我可以跟這幾個(gè)學(xué)生一起吃晚餐,并且像老朋友似的和他們聊天,而不是像教授對(duì)學(xué)生說話。他們也會(huì)開開玩笑,向我提出問題,并且前來向我請(qǐng)教?!?/p>
科學(xué)家法拉第(1791~1867)
他很討厭繁文縟節(jié),在學(xué)生時(shí)代就是如此。學(xué)生們很喜歡他,因?yàn)樗麖牟灰笏麄冏鹁此?。愛因斯坦十分狂熱地講求民主,因此對(duì)較資深的教授,也是同樣自然而親切。雖然愛因斯坦因此結(jié)交了許多朋友,但像他這樣不拘小節(jié)、我行我素的人,免不了會(huì)在無意間得罪某些人。
蘇黎世的生活過得相當(dāng)愉快,最后在布拉格的德國大學(xué)請(qǐng)他擔(dān)任正教授時(shí),他才于1910年離開瑞士。倒并不是薪水多才使他動(dòng)心,因?yàn)樗浅P蕾p19世紀(jì)的英國物理學(xué)家法拉第,他的個(gè)性和法拉第十分相似。法拉第曾經(jīng)說過:“我一向熱愛科學(xué)甚于金錢……我絕不會(huì)致富的?!?/p>
“我現(xiàn)在必須寫信告訴媽媽,我即將成為一所德國著名大學(xué)的正教授了!”他輕輕笑著說,“我小學(xué)時(shí)候的老師曾取笑我口齒不清,而且害羞,還說我是她所教過的學(xué)生當(dāng)中最笨的一個(gè)。而我媽媽卻認(rèn)為我將會(huì)成為一名正牌教授?!?/p>
“就像是丑小鴨!”漢斯叫道,“爸爸,把那個(gè)故事再告訴我們,好嗎?”
“讓你們的爸爸去收拾他的文件和書籍吧?!泵琢型迣?duì)他的孩子說,“他必須自己收拾才行?!彼]有說出如果愛因斯坦不收拾文件和書籍的話,這件工作將要落在她原已過度負(fù)荷的肩膀上。因?yàn)樵谔幚砑覄?wù)上,她已經(jīng)知道絕不可依賴她那位喜好做夢的學(xué)者型丈夫了。
一到布拉格,米列娃先找了幾個(gè)房間讓全家人住下來,等家具從瑞士運(yùn)來后再作安排。但很不幸的,鄰居們對(duì)于孩子們的吵鬧行為提出抗議,房東很有禮貌但卻堅(jiān)決地要求愛因斯坦一家人搬走。
“我們搬到什么地方去呢?”米列娃深感焦急地說,“兩個(gè)小男孩吵得要命,又沒有辦法讓他們安靜下來。我已租了一間公寓,但是家具還沒有運(yùn)來,我們?cè)趺崔k呢?”
這時(shí),愛因斯坦第一次擔(dān)負(fù)起家庭責(zé)任。“我去買些簡單家具暫時(shí)用一陣子,等我們自己的東西運(yùn)到就好了。不,不會(huì)太貴的,只是用一陣時(shí)間,我去買些二手貨好了?!?/p>
米列娃看到他如此實(shí)際,心里倒是十分高興。但等到他們一家人在布置簡單的公寓里睡了一個(gè)晚上后,她就改變了這種想法。某些小東西隨著其中一張舊床闖了進(jìn)來,漢斯和愛都華整晚輾轉(zhuǎn)反側(cè),第二天早上向母親展示,他的手上、腿上全布滿了可疑的紅色小點(diǎn)。
“臭蟲!”米列娃不禁發(fā)出叫聲,“要用什么法子才能把它們除掉?”
“不要擔(dān)心,”愛因斯坦對(duì)她說,“它們一定是捷克臭蟲,等到它們發(fā)現(xiàn)我們是真正友善的德國人時(shí),就不會(huì)再咬我們了?!?/p>
他已經(jīng)知道,布拉格的捷克人是如何地痛恨他們的外來統(tǒng)治者。在他們到達(dá)的當(dāng)天晚上,愛因斯坦全家到一家小餐館吃晚飯。
“你可曾看過如此怪異的菜單?”米列娃驚叫說,“瞧,這兒的菜名用德文寫的只占半頁。把菜單倒過來,就是用捷克文寫的另一份菜單。”
愛因斯坦把侍者叫到餐桌邊來,這位教授很高興地發(fā)現(xiàn),這位侍者會(huì)講德語。愛因斯坦現(xiàn)在能說流利的法語,而且也學(xué)過意大利語。他一向覺得語言是個(gè)困難的問題,他也聽說,捷克語不好學(xué),因此他很高興能夠使用他的本國語言。
“你們?yōu)槭裁窗巡藛斡〕蛇@樣子?”他問道。他的聲調(diào)和表情都極其和藹,因此那位一向以有禮但冰冷的態(tài)度對(duì)待其他奧地利及德國客人的侍者,也對(duì)他報(bào)以微笑,說:“先生,因?yàn)槲覀兊念櫩桶ǖ聡恕W地利和捷克人,他們?nèi)枷矚g見到菜單上印著他們本國的文字。”
“這話固然不錯(cuò),但是,為什么不把菜單正印呢?先印捷克文,然后德文?!?/p>
“如果我們的德國顧客發(fā)現(xiàn)他們的文字被印在卡片的下半部,他們就會(huì)認(rèn)為受到輕視?!?/p>
“我想,如果你們先印德文菜單,你們的捷克顧客也會(huì)認(rèn)為受到了侮辱?!?/p>
這位侍者點(diǎn)點(diǎn)頭,然后急趕去侍候另外一桌的客人。
“由此可以看出布拉格的氣氛是多么惡劣!”米列娃說,“我比較喜歡瑞士,在那里,各個(gè)種族的人都能相安無事。”
從此以后,愛因斯坦經(jīng)常去那間小餐館,不僅是為了享受它特有的菜肴,也常和那位侍者及他在那兒遇到的捷克朋友談?wù)勌臁垡蛩固菇淌诟祭竦脑S多德國人和奧地利人不一樣,他沒有種族歧視的觀念,他并不輕視那些被統(tǒng)治的捷克人。他發(fā)現(xiàn),德國大學(xué)在奧地利人的控制下,只能講德語。所以,德國大學(xué)的教授、學(xué)生和捷克人的古老捷克大學(xué)之間,存在著一股互不信任甚至是互相仇恨的感覺。
奧地利皇帝佛蘭茲·喬瑟夫
有幾位學(xué)生前去聽愛因斯坦講課,并接受指導(dǎo)從事研究。因?yàn)槠渌S多德國教授的態(tài)度都很傲慢,起初這些年輕人反而懷疑愛因斯坦如此和善是否別有企圖,等到他們知道可以信任這位德國人之后,這些學(xué)生就對(duì)他坦白地談起他們的人民長久以來對(duì)自由的爭取以及這種奮發(fā)的熱誠一直未曾消失。
雖然,愛因斯坦遠(yuǎn)離猶太人已經(jīng)有好多年,但在布拉格他開始覺得與他的同胞越來越親近了。奧地利皇帝佛蘭茲·喬瑟夫規(guī)定,任何一位大學(xué)教授必須屬于他帝國所承認(rèn)的任何一種教會(huì),否則就不承認(rèn)他的教授資格。愛因斯坦自己登記為猶太人,但這純粹只是表面上的。
有一次,他沿著狹窄的圓石街道,走入以前的猶太人聚集區(qū),站在那兒,彷佛回到了幾世紀(jì)前。這個(gè)古老的猶太區(qū)高墻上的時(shí)鐘,用希伯萊文標(biāo)明時(shí)刻,猶太教會(huì)堂的石墻,堅(jiān)固得猶如堡壘,因?yàn)楫?dāng)布拉格的猶太人為了躲避他們的敵人追擊而逃到會(huì)堂時(shí),就把會(huì)堂作為抵抗的據(jù)點(diǎn)。附近有處墓園,從里面崩塌的墓碑,可以知道有多少圣徒及學(xué)者成為血腥而痛恨猶太人的暴民的犧牲者。
走在這些墳?zāi)怪g,猶太人的歷史對(duì)愛因斯坦來說,變得比他以前聽慕尼黑的猶太教士所講述的更為真實(shí)。
“猶太復(fù)國主義”——這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的主要目的,是要將猶太國家重建于猶太人在幾世紀(jì)以前被逐出的巴勒斯坦地區(qū)——第一次使愛因斯坦對(duì)它產(chǎn)生興趣。愛因斯坦在布拉格的一些新朋友,都是猶太復(fù)國主義者。某些晚上,他們坐在一位朋友的家中,討論在古猶太地區(qū)建立一個(gè)猶太國家的夢想。愛因斯坦坐在一旁,抽著他的煙斗,默默地沉思。
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猶太復(fù)國主義運(yùn)動(dòng)
猶太復(fù)國主義運(yùn)動(dòng)是指散居世界各地的猶太人要求回到古代故鄉(xiāng)巴勒斯坦,重建猶太國的政治主張與運(yùn)動(dòng)。又稱猶太復(fù)國運(yùn)動(dòng)。
上古時(shí)代,巴勒斯坦曾存在著以色列國和猶太國兩個(gè)猶太人國家,分別于公元前8世紀(jì)和前6世紀(jì)被亞述和巴比倫所滅。公元135年猶太人起義失敗后,猶太人即被逐出耶路撒冷以至整個(gè)巴勒斯坦,流落到世界各地。
19世紀(jì)80~90年代在俄國、法國、德國出現(xiàn)反猶太主義浪潮后,形成了猶太復(fù)國主義的思潮和運(yùn)動(dòng)。1882年俄國敖德薩猶太人醫(yī)生L·平斯克爾提出:“人們歧視猶太人,是因?yàn)槲覀儾皇且粋€(gè)國家,這個(gè)問題的唯一解決方法就是建立猶太國?!蓖瑫r(shí),在俄國出現(xiàn)了猶太復(fù)國主義組織比路,并開始了猶太人向巴勒斯坦有組織地移民。1895年維也納猶太人記者T·赫茨爾撰寫《猶太國》一書,進(jìn)一步提出了猶太復(fù)國主義的理論和綱領(lǐng)。在他的領(lǐng)導(dǎo)下,1897年在瑞士巴塞爾舉行了第一次猶太人代表大會(huì)。大會(huì)通過的《世界猶太復(fù)國主義綱領(lǐng)》規(guī)定:猶太復(fù)國主義的目標(biāo)是在巴勒斯坦為猶太民族建立一個(gè)為公法所保障的猶太人之家。會(huì)上成立了以赫茨爾為主席的世界猶太復(fù)國主義組織。
猶太復(fù)國主義者認(rèn)為,散居世界各地、使用不同語言的猶太人屬于同一民族,不應(yīng)與其他民族融合和同化。解決猶太人問題的主要途徑不是消除產(chǎn)生反猶太主義的階級(jí)根源,而是與非猶太人分離,單獨(dú)建立一個(gè)國家。只要取得宗主國與其他大國的支持和有錢的猶太人的資助,不斷向一確定地區(qū)移民,即可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),而無須征得殖民地區(qū)居民的同意。
猶太復(fù)國主義首先被英國所利用。1917年11月英國外交大臣貝爾福代表政府發(fā)表《貝爾福宣言》,聲稱“英王陛下政府贊成在巴勒斯坦為猶太人建立一個(gè)民族之家,并為達(dá)到此目的而竭盡努力”。在一些西部大國的支持下,猶太復(fù)國主義者不顧阿拉伯人的強(qiáng)烈反對(duì),采用政治、外交、財(cái)政以及軍事手段,強(qiáng)行組織猶太人向阿拉伯人聚居的巴勒斯坦西部地區(qū)移民。在1882年~1948年間的六次移民浪潮中,有四十六萬多人移居巴勒斯坦。希特勒德國奉行的滅猶政策加快了猶太復(fù)國主義的發(fā)展。
1920年,國際聯(lián)盟委托英國管轄巴勒斯坦。1922年英國將托管地劃分為兩部分:東部(現(xiàn)約旦)為阿拉伯人居住地,西部為猶太居民區(qū)。
第一次世界大戰(zhàn)后,猶太人掀起了第三和第四次回歸浪潮。在1929年爆發(fā)的一場巴勒斯坦暴動(dòng)中,阿拉伯人殺死了133名猶太人。接著在1936年~1939年又有數(shù)場暴動(dòng)發(fā)生。對(duì)此英國在1939年頒布了一份白皮書,限制猶太人的移民數(shù)量至75000人,并且限制猶太人購買土地。這份白皮書被許多猶太人和錫安主義者視為是對(duì)猶太人的背叛,并且認(rèn)為那違背了《貝爾福宣言》。阿拉伯人也并沒有就此平息,他們希望完全停止猶太人的移民。
納粹迫害猶太人
猶太復(fù)國主義運(yùn)動(dòng)
1933年,納粹在德國執(zhí)政,掀起第五次猶太人回歸浪潮。1940年,猶太人已占當(dāng)?shù)鼐用窨倲?shù)的30%。后來在歐洲發(fā)生的猶太人大屠殺,進(jìn)一步推動(dòng)了猶太人回歸。1944至1948年之間,愈二十萬猶太人通過各種途徑輾轉(zhuǎn)來到巴勒斯坦地區(qū)。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,巴勒斯坦地區(qū)已經(jīng)有六十萬猶太居民。
以色列復(fù)國。
1947年,鑒于猶太人與阿拉伯人之間的暴力沖突不斷升級(jí),和平努力受到挫敗,英國政府決定從巴勒斯坦托管地脫身。猶太人的移民數(shù)量自從19世紀(jì)末以來一直穩(wěn)定增長,受到二戰(zhàn)中的猶太人大屠殺影響,猶太人復(fù)國的理念也獲得越來越多的國際支持。聯(lián)合國成立了“巴勒斯坦專門委員會(huì)”,1947年11月聯(lián)合國大會(huì)表決了《1947年聯(lián)合國分治方案》,33國贊成(包括美國和蘇聯(lián)),13國反對(duì),10國棄權(quán),通過決議:將巴勒斯坦地區(qū)分為兩個(gè)國家,猶太人和阿拉伯人分別擁有大約55%和45%的領(lǐng)土,耶路撒冷被置于聯(lián)合國的管理之下,以期避免沖突。
1947年11月29日,聯(lián)合國通過分治方案的當(dāng)日,大衛(wèi)·本—古理安接受了該方案,但被阿拉伯國家聯(lián)盟斷然拒絕。阿盟委員會(huì)高層下令對(duì)以色列的猶太平民展開為期三天的暴力襲擊,攻擊建筑、商店以及住宅區(qū),緊接著猶太人組織的地下民兵部隊(duì)展開還擊,這些戰(zhàn)斗很快便蔓延為大規(guī)模的沖突,繼而引發(fā)了1948年的以色列獨(dú)立戰(zhàn)爭。
1948年5月14日,在英國的托管期結(jié)束前一天的子夜,以色列國正式宣布成立。在1949年1月25日全國選舉中,有85%的合格選民參加了投票,接著有120個(gè)議席的第一屆議會(huì)開會(huì)。兩位曾領(lǐng)導(dǎo)以色列建成國家的人成為該國的領(lǐng)袖:猶太人代辦處領(lǐng)導(dǎo)人大衛(wèi)·本—古里安當(dāng)選首任總理;世界猶太復(fù)國主義組織領(lǐng)導(dǎo)人哈伊姆·魏茲曼由議會(huì)選為首任總統(tǒng)。1949年5月11日,以色列取得聯(lián)合國的席位,成為第五十九個(gè)會(huì)員國。
1948年獨(dú)立戰(zhàn)爭。
在以色列建國之后,埃及、伊拉克、約旦、敘利亞以及黎巴嫩向以色列宣戰(zhàn),開始了1948年的以色列獨(dú)立戰(zhàn)爭。北邊的敘利亞、黎巴嫩和伊拉克軍隊(duì)都在接近邊界的地方被阻擋下來,來自東方的約旦軍隊(duì)則攻下耶路撒冷的東部,并且對(duì)城市的西部展開攻擊。不過,猶太人的民兵部隊(duì)成功地阻擋了約旦軍隊(duì),而地下的國民軍組織部隊(duì)也阻止了來自南方的埃及軍隊(duì)。從6月開始,聯(lián)合國宣布了一個(gè)月的停火令,在這期間以色列國防軍正式成立。在數(shù)個(gè)月的戰(zhàn)斗后,雙方在1949年達(dá)成一則停火協(xié)議并劃清暫時(shí)的邊界,這條邊界線被稱為“綠線”。以色列在約旦河的西方獲得了額外的23.5%的管轄領(lǐng)域,約旦則占有以色列南部一塊山地區(qū)域和撒馬里亞,后來那里被稱為西岸地區(qū)。埃及在沿海地區(qū)占有一小塊的土地,后來被稱為加沙地帶。
猶太復(fù)國主義運(yùn)動(dòng)
猶太復(fù)國主義運(yùn)動(dòng)
大量的阿拉伯人口逃離了新成立的猶太人國家,巴勒斯坦人將此次流亡稱為“大災(zāi)難”,預(yù)計(jì)有四十萬至九十萬名巴勒斯坦難民流亡,聯(lián)合國估計(jì)有七十一萬人。以色列與阿拉伯國家之間未解決的沖突以及巴勒斯坦難民的問題一直持續(xù)至今。隨著1948年的戰(zhàn)爭,西岸地區(qū)和加沙地帶的猶太人口開始撤回以色列,大量來自阿拉伯國家的猶太人難民使得以色列的人口劇增了兩倍。在接下來幾年里將近八十五萬名猶太人從阿拉伯國家逃離或遭驅(qū)逐,其中約有六十萬人遷移至以色列,其他的人則移民至歐洲和美國。
奧地利海軍軍服
表明宗教信仰,并不是愛因斯坦獲準(zhǔn)進(jìn)入布拉格德國大學(xué)執(zhí)教所必備的正式申請(qǐng)手續(xù)之一。另外有一項(xiàng)要求,使這位憎恨戰(zhàn)爭的科學(xué)家深感震驚,且視之為最愚蠢的做法,那就是要求他購買一件制服。這種制服跟奧地利海軍軍官的制服十分相似——三角型的羽毛帽、飾以穗帶的外套和長褲,以及一把長劍。跟所有奧地利教授一樣,愛因斯坦被要求穿上這件華麗的制服,宣誓效忠,然后才獲準(zhǔn)開始在大學(xué)執(zhí)教。當(dāng)然,他以后再也不曾穿過那件制服。但他的大兒子漢斯卻非常喜歡他的那套制服。
“爸爸,”他請(qǐng)求說,“在你賣掉或送走那件可愛的制服之前,我希望你把它穿起來,佩上你的劍,然后帶我出去走一走。我希望我的所有朋友都能看到你穿上這件制服?!?/p>
“好的,沒問題。”他的父親笑道,“他們會(huì)以為我是巴西海軍上將呢?!?/p>
愛因斯坦認(rèn)為十分愚蠢的另一項(xiàng)布拉格風(fēng)俗,是新進(jìn)的教授必須去拜訪與他在同一學(xué)校任教的每一位教授。愛因斯坦感嘆地說,老天爺!要連續(xù)去拜訪四十個(gè)人,多么討厭呀!另一方面,他也在心里愉快地想,在從事這種令人厭煩的拜訪時(shí),可以順便欣賞一下布拉格各區(qū)不同的景象,也是挺不錯(cuò)的。因此,他開始愉快地展開漫長的拜訪活動(dòng),他總是挑選可以供他散步而且是他所急于去看看的區(qū)域。當(dāng)這些“觀光活動(dòng)”結(jié)束后,愛因斯坦立即把訪問名單撕掉,不再繼續(xù)這種正式的訪問。他未去訪問的那些教授們自覺受到了侮辱,可是他們?cè)鯐?huì)知道,愛因斯坦博士之所以不去拜訪他們,只不過是因?yàn)樗麄兯〉牡貐^(qū)引不起愛因斯坦的興趣而已。
布拉格也有一些人,經(jīng)常受到愛因斯坦的一再拜訪,這些人都是科學(xué)家,他可以和他們交換意見,再不然就是同樣有著音樂嗜好的好朋友們,尤其是后者他更喜歡和他們接近。愛因斯坦曾接受邀請(qǐng),加入了一個(gè)由極有天分的業(yè)余音樂家所組成的四重奏小組。
愛因斯坦(右)和友人在漫步
愛因斯坦住在布拉格期間,繼續(xù)進(jìn)行研究工作。他不僅在書房內(nèi)研究,而且在曲折蜿蜒的街道上散步時(shí),或漫步在可愛的小山丘時(shí),他的頭腦也在不停地思索著新的問題。他有一次告訴與他共同工作的一位物理學(xué)家說:“我所從事的工作,在任何地方都能進(jìn)行?!?/p>
愛因斯坦在布拉格定居后不久,他的母校(蘇黎世工技學(xué)院)卻在這時(shí)請(qǐng)他回去擔(dān)任教授?;叵脒^去,他未能通過工技學(xué)院的入學(xué)考試,后來這家學(xué)校的部分教授又不愿推薦他擔(dān)任最卑微的教職。如果愛因斯坦的天性中存有一絲一毫的偏狹,就一定會(huì)對(duì)這項(xiàng)勝利抱著驕矜自喜的心理,但愛因斯坦并沒有這樣想。
他一直懷念那個(gè)可愛的瑞士城市,他在當(dāng)?shù)赜性S多朋友和同事。而且米列娃在布拉格始終覺得不很愉快,當(dāng)愛因斯坦正在猶疑不決之時(shí),她主動(dòng)說服他回到那個(gè)她深深喜愛的城市。于是愛因斯坦教授在1912年離開布拉格,接受蘇黎世的教職及研究工作。
幾年以前,杰出的德國物理學(xué)家馬克斯·普朗克曾這樣說:“如果愛因斯坦的理論被證明為正確的話,他將被推崇為20世紀(jì)的哥白尼。”雖然愛因斯坦只是三十出頭,但他的聲譽(yù)卻與日俱增。由于他的新理論引起全球科學(xué)家的最大興趣,于是獲得了每位科學(xué)家終生追求的最高榮譽(yù)——應(yīng)邀前往布魯塞爾舉行的世界著名物理學(xué)家大會(huì)索維爾會(huì)議上發(fā)表演說。
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索爾維會(huì)議
20世紀(jì)初,一位比利時(shí)的實(shí)業(yè)家歐內(nèi)斯特·索爾維創(chuàng)立了索爾維會(huì)議。1911年,第一屆索爾維會(huì)議在布魯塞爾召開,每三年舉行一屆。
1927年,第五屆索爾維會(huì)議在比利時(shí)布魯塞爾召開了,因?yàn)榘l(fā)軔于這次會(huì)議的愛因斯坦與玻爾兩人的大辯論,這次索爾維峰會(huì)被冠之以“最著名”的稱號(hào)。一張匯集了物理學(xué)界智慧之腦的“明星照”則成了這次會(huì)議的見證,十?dāng)?shù)個(gè)涵蓋了眾多分支的物理學(xué)家都留下了他們的身影,愛因斯坦、玻爾更是照片的靈魂人物。
第五屆索爾維會(huì)議討論的核心是有關(guān)量子力學(xué)的,而追溯量子力學(xué)就不得不提及一個(gè)人,那便是馬克斯·普朗克,德國物理學(xué)家,“量子力學(xué)之父”。參加這屆索爾維會(huì)議時(shí)他已經(jīng)六十九歲,德高望重,是當(dāng)然的前輩。
1927年索爾維會(huì)議合影
該屆索爾維會(huì)議上有三大陣營。以玻爾為中心的便是哥本哈根學(xué)派,年輕、激情是他們的標(biāo)簽,因而被稱為反叛的一群。其中有尼爾斯·玻爾(中排右一)、馬克斯·玻恩(中排右二)、海森堡(后排右三)、沃爾夫?qū)づ堇ê笈庞宜模┑取?/p>
盡管哥本哈根學(xué)派所提出的量子力學(xué)有無窮的魅力,但愛因斯坦(前排正中)、薛定諤(后排右六)、德布羅意(中排右三)等人還是對(duì)此提出了質(zhì)疑,這些質(zhì)疑同樣促進(jìn)了量子力學(xué)的發(fā)展。
照片中,除以愛因斯坦和玻爾為軸心人物的兩大陣營外,還有另一派,那是只關(guān)心實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)派,包括布拉格和康普敦(中排右四)。
此外,這些物理界的明星人物中,有一人還對(duì)中國物理學(xué)會(huì)的成立起過積極的作用,那便是保羅·朗之萬(前排右四),以及兩次獲得過諾貝爾獎(jiǎng)的居里夫人(前排左三)。
1922年,普朗克教授前往瑞士蘇黎世拜訪愛因斯坦博士。這兩位物理學(xué)家早在幾年前就已經(jīng)是好朋友,當(dāng)時(shí)普朗克教授已經(jīng)成名,對(duì)于比較年輕且默默無聞的愛因斯坦曾加以鼓勵(lì)。他們的友誼維持了很久,不過,除了他們兩人同樣具有科學(xué)天分及對(duì)古典音樂的喜愛之外,還有很多顯著的不同。
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普朗克
馬克斯·普朗克1858年4月23日生于德國基爾。1867年,其父民法學(xué)教授普朗克應(yīng)慕尼黑大學(xué)的聘請(qǐng)任教,從而舉家遷往慕尼黑。普朗克在慕尼黑度過了少年時(shí)期,1874年入慕尼黑大學(xué)。1877~1878年間,去柏林大學(xué)聽過數(shù)學(xué)家外爾斯特拉斯和物理學(xué)家海姆霍茲和基爾霍夫的講課。
著名物理學(xué)家馬克斯·普朗克
(1858~1947)
1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后,先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。1888年基爾霍夫逝世后,柏林大學(xué)任命他為基爾霍夫的繼任人(先任副教授,1892年后任教授)和理論物理學(xué)研究所主任。1900年,他在黑體輻射研究中引入能量量子。由于這一發(fā)現(xiàn)對(duì)物理學(xué)的發(fā)展做出的貢獻(xiàn),他獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
自20世紀(jì)20年代以來,普朗克成了德國科學(xué)界的中心人物,與當(dāng)時(shí)德國及國外的知名物理學(xué)家都有著密切聯(lián)系。1918年被選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,1930~1937年他擔(dān)任威廉皇帝協(xié)會(huì)會(huì)長。
在那一時(shí)期,柏林、哥廷根、慕尼黑、萊比錫等大學(xué)成為世界科學(xué)的中心,是同普朗克、能斯脫、索末菲等人的努力分不開的。在納粹攫取德國政權(quán)后,以一個(gè)科學(xué)家對(duì)科學(xué)、對(duì)祖國的滿腔熱情與納粹分子展開了為捍衛(wèi)科學(xué)的尊嚴(yán)而進(jìn)行的斗爭。
1947年10月3日,普朗克在哥廷根病逝,終年八十九歲。德國政府為了紀(jì)念這位偉大的物理學(xué)家,把威廉皇家研究所改名叫普朗克研究所。
普朗克的偉大成就,就是創(chuàng)立了量子理論,這是物理學(xué)史上的一次巨大變革,它結(jié)束了經(jīng)典物理學(xué)一統(tǒng)天下的局面。
1900年,普朗克拋棄了能量是連續(xù)的傳統(tǒng)經(jīng)典物理觀念,導(dǎo)出了與實(shí)驗(yàn)完全符合的黑體輻射經(jīng)驗(yàn)公式。在理論上導(dǎo)出這個(gè)公式,必須假設(shè)物質(zhì)輻射的能量是不連續(xù)的,只能是某一個(gè)最小能量的整數(shù)倍。普朗克把這一最小能量單位稱為“能量子”。普朗克的假設(shè)解決了黑體輻射的理論困難。普朗克還進(jìn)一步提出了能量子與頻率成正比的觀點(diǎn),并引入了普朗克常數(shù)h。量子理論現(xiàn)已成為現(xiàn)代理論和實(shí)驗(yàn)不可缺少的基本理論。普朗克由于創(chuàng)立了量子理論而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。普朗克出身于一個(gè)政府高級(jí)官員家庭;愛因斯坦只是一位小商人的兒子。普朗克個(gè)子很高,舉止優(yōu)雅,他的衣服燙得筆挺;愛因斯坦則略微矮瘦,不拘小節(jié),甚至在社交場合中的穿著也很隨便。普朗克是天生的行政高手,他喜歡主持委員會(huì),或是擔(dān)任某項(xiàng)會(huì)議的主席;愛因斯坦則拒絕出席任何會(huì)議,除非是他極感興趣的。一個(gè)是貴族化的普魯士人;一個(gè)則是來自德國南部的猶太人,并且不喜歡德國北部的寒冷及禮儀。
但是,由于普朗克博士仰慕愛因斯坦的成就,他在見到愛因斯坦時(shí),立即提出一項(xiàng)特別禮遇的邀請(qǐng)。他邀請(qǐng)愛因斯坦接受柏林的三個(gè)職位。注意!是三個(gè)而不是一個(gè)。若是換作一位年紀(jì)較大且資格較老的教授或是研究人員,一定會(huì)把其中任何一個(gè)職位當(dāng)作是終生事業(yè),而當(dāng)時(shí)愛因斯坦只有三十四歲。
普朗克所提出的第一個(gè)職位是柏林普魯士科學(xué)院的教授??茖W(xué)院創(chuàng)始于1700年,是德意志帝國當(dāng)時(shí)最古老及最杰出的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)。該院的正院士只限七十人,另外有二百名通訊院士。普魯士科學(xué)院的主要任務(wù)不是教學(xué),而是從事科學(xué)研究。普朗克相信,像愛因斯坦這樣已經(jīng)在科學(xué)研究方面擁有極高聲望的科學(xué)家,必將增加科學(xué)院的聲譽(yù)。
20世紀(jì)初的柏林大學(xué)
第二個(gè)職位是柏林大學(xué)的教授。愛因斯坦在柏林大學(xué)不必從事他所痛恨的“馬戲表演”式的授課,他可以隨自己的意思安排講學(xué),大部分時(shí)間可用來從事研究工作。
第三個(gè)邀請(qǐng)來自柏林的凱瑟·威爾姆研究所。這家研究所是和美國洛克菲勒基金會(huì)合作創(chuàng)立的,從事多方面的研究工作。這家研究所尚未單獨(dú)成立物理研究所,準(zhǔn)備設(shè)立物理研究所后,由愛因斯坦擔(dān)任該研究所的所長。同時(shí),他也將在其他研究所中擔(dān)任顧問。
愛因斯坦年輕時(shí)在德國生活得并不愉快,他一再尋思,是否有必要再回去,成為那個(gè)僵化的、由政府控制的教育制度中的一分子?在充滿好戰(zhàn)氣氛的德國首都,可能自由呼吸嗎?
他再度決定不受高薪或重要職位的吸引,但他又為了能有機(jī)會(huì)和努恩斯特、哈伯及普朗克這些世界上最著名的化學(xué)家及物理學(xué)家一起進(jìn)行研究工作而動(dòng)心。普朗克向他保證,不會(huì)讓他擔(dān)任任何行政工作,可以有充分的時(shí)間進(jìn)行他的研究。于是愛因斯坦決定前往柏林。在蘇黎世及布拉格擔(dān)任短時(shí)期的教職之后,愛因斯坦終于接受了后來他一連擔(dān)任長達(dá)二十年的教學(xué)工作,而且表現(xiàn)杰出。
第一次婚姻的破裂
1914年春天,愛因斯坦在柏林過著寂寞但又相當(dāng)繁忙的生活,他的妻子和孩子并未跟他同住。在這時(shí)候,米列娃和愛因斯坦兩人一致認(rèn)為,他們的婚姻失敗了。米列娃拒絕住在瑞士以外的任何地方,因?yàn)樗焉钌類凵夏堑胤健km然后來他們終于離婚,但他們兩人仍然維持很好的友誼。愛因斯坦經(jīng)?;氐饺鹗刻酵暮⒆?,而漢斯和愛都華在放假時(shí)也到德國和父親生活一段時(shí)間。
愛因斯坦博士此時(shí)已把柏林當(dāng)作是他的家,但對(duì)于一個(gè)熟知德國南部溫暖的氣候及風(fēng)俗的人來說,柏林則顯得有點(diǎn)兒陌生和冰冷。在這個(gè)德國最進(jìn)步的城市中,發(fā)展出“鐵血宰相”俾斯麥執(zhí)政時(shí)期所講究的高度效率。好戰(zhàn)的德國皇帝威廉二世所領(lǐng)導(dǎo)的政權(quán),頗能合乎俾斯麥的理想。僵直有如槍管的軍官們走在寬闊的街道上,街道兩旁則排列著壯觀的建筑物及英雄雕像。如果人行道上很擁擠,平民行人立即走到街道上,讓軍官們大步經(jīng)過。從政府官員一直到小孩子,每個(gè)柏林人都按照正確的步伐踏步前進(jìn)。小孩子們很小就知道,在公園里丟一張紙屑是最嚴(yán)重的罪過。
德皇威廉二世和他的夫人
在大學(xué)圈子里,愛因斯坦處處遭遇到繁文縟節(jié)。他憎恨一定要對(duì)他人稱呼正確的頭銜,不可以把教授的太太稱作某某夫人,一定要稱她為某某教授夫人,若是稱呼別的,將會(huì)被當(dāng)作是對(duì)她的一種侮辱。一位正牌教授必須擁有好幾套服裝,比方說,講課時(shí)穿什么衣服,或是什么時(shí)候需要換上晨裝或正式外出服。雖然愛因斯坦以前在瑞士當(dāng)窮學(xué)生時(shí)只能穿破衣服的時(shí)代已經(jīng)過去,但愛因斯坦仍然覺得如果把領(lǐng)子放松,并使褲子寬松自然,就會(huì)感到更為舒服。已經(jīng)有人在他背后指指點(diǎn)點(diǎn),說他的皮鞋從來不擦。
愛因斯坦一向不理會(huì)這些批評(píng)。事實(shí)上,他向來拒絕順從他不同意的世俗想法。例如,參加大學(xué)宴會(huì)及定期擦皮鞋,這些小事情他一向不放在心上。他的一位同事把愛因斯坦形容得相當(dāng)好:“在柏林,只有兩種物理學(xué)家,一種是愛因斯坦,另一種則是其他所有的物理學(xué)家?!?/p>
不過,這么一來,愛因斯坦總算能夠把大部分時(shí)間都用來研究他的理論物理學(xué)。這位科學(xué)家遵循兩種方法來研究及追尋真理。他的工作分屬于大家所知的“純科學(xué)”和“應(yīng)用科學(xué)”。在純科學(xué)方面,我們可以發(fā)現(xiàn),像愛因斯坦這類理論科學(xué)家,多年來一直努力提供一項(xiàng)新的理論給全世界,他們所使用的只有鉛筆和紙張,沒有任何工具。在純科學(xué)中,我們也可以發(fā)現(xiàn)像麥克森及摩雷這類實(shí)驗(yàn)室的工作人員,這些科學(xué)家負(fù)責(zé)證實(shí)新理論的正確與否,他們的方式是在實(shí)驗(yàn)室中從事實(shí)驗(yàn)。
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應(yīng)用科學(xué)
廣義的應(yīng)用科學(xué)是指把基礎(chǔ)理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際運(yùn)用的科學(xué)。它研究的方向性強(qiáng),目的性明確,與實(shí)踐活動(dòng)的關(guān)系密切,且直接體現(xiàn)著人的需求。
狹義的應(yīng)用科學(xué)以自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)為基礎(chǔ),是直接應(yīng)用于物質(zhì)生產(chǎn)中的技術(shù)、工藝性質(zhì)的科學(xué),與技術(shù)科學(xué)之間沒有絕對(duì)的界限。
一般認(rèn)為,技術(shù)有三種形態(tài):一是抽象形態(tài)的技術(shù),即技術(shù)科學(xué);二是物化形態(tài)的技術(shù),即人所創(chuàng)造的工具、設(shè)備、儀器等;三是功能形態(tài)的技術(shù),指對(duì)客體的加工、改造方法。
狹義應(yīng)用科學(xué)是對(duì)第三種技術(shù)形態(tài)的概括和總結(jié),技術(shù)科學(xué)所具有的特征它也都有,此外,它更明顯地體現(xiàn)著心理學(xué)、生態(tài)學(xué)、美學(xué)的內(nèi)容。工程設(shè)計(jì)程序、勞動(dòng)對(duì)象成型方法、對(duì)工藝可靠性的評(píng)估方法、保障優(yōu)化生產(chǎn)的方法、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)約材料的方法等,構(gòu)成了狹義應(yīng)用科學(xué)的基本內(nèi)容。
廣義應(yīng)用科學(xué)包括對(duì)社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)以及橫向科學(xué)的實(shí)際運(yùn)用的研究。如應(yīng)用社會(huì)學(xué)、科學(xué)管理學(xué)、科學(xué)政策學(xué)、決策方法論、價(jià)值分析方法等。當(dāng)代,應(yīng)用科學(xué)正獲得越來越豐富的內(nèi)容,各種應(yīng)用學(xué)科不斷涌現(xiàn),為基礎(chǔ)理論的運(yùn)用開辟著越來越廣闊的空間。
愛因斯坦在柏林初期,仍然繼續(xù)研究他在1905年提出的相對(duì)論理論。當(dāng)時(shí),他的這項(xiàng)理論曾引起全世界的轟動(dòng),現(xiàn)在他則忙于撰寫一篇聲明,這篇聲明將使他的早期學(xué)說的范圍擴(kuò)大,且更為普遍化。他高興于可以不必定期講課。當(dāng)他在向他的同事或是比較優(yōu)秀的研究生談話時(shí),他可以講得十分精彩,因?yàn)檫@些人可以輕易理解他所說的話。但是在講授一連串事先仔細(xì)計(jì)劃好的課程時(shí),由于所講授的項(xiàng)目經(jīng)常不是他當(dāng)時(shí)特別感興趣的,所以他經(jīng)常講得不好。
他對(duì)大學(xué)部的學(xué)生十分友善,經(jīng)常抽空幫助他們解決問題。有一次他告訴一位害羞的學(xué)生說:“不會(huì)的,你絕不會(huì)打擾到我。”但是,站在教室講臺(tái)上講授校方所規(guī)定的學(xué)術(shù)知識(shí),對(duì)他而言卻總是一項(xiàng)很討厭的任務(wù)。愛因斯坦在柏林的這段期間,很高興能節(jié)省他的精力及時(shí)間,用以從事嚴(yán)密的研究工作。他已不必再向參加聽課的每一個(gè)學(xué)生收取費(fèi)用了。事實(shí)上,由于他生活簡單,沒有任何嗜好,有時(shí)候甚至不知道該如何花掉他所獲得的大量薪水。
和艾莎表妹結(jié)為伉儷
愛因斯坦的父親已經(jīng)去世,母親現(xiàn)在和他的妹妹住在一起。他的一位舅舅也住在柏林,艾莎表妹(現(xiàn)在是一位寡婦)則住在這位舅舅家里。起初,他根本認(rèn)不出這位優(yōu)雅、端莊的婦人就是他妹妹當(dāng)年那位喜歡玩鬧的小玩伴,她現(xiàn)在已經(jīng)是兩個(gè)女兒的母親了。
中年的愛因斯坦
愛因斯坦很喜歡小孩子,他很高興地帶著艾莎的兩個(gè)小女孩愛兒絲和瑪嘉特出外散步,這兩位小女孩也非常歡迎他的來訪。在晚餐桌上,她們發(fā)現(xiàn),母親和這位年輕的教授高興地談著當(dāng)年慕尼黑的童年生活?,F(xiàn)在身為普魯士科學(xué)院院士的愛因斯坦博士,當(dāng)鄉(xiāng)竟是一位羞怯而說話結(jié)巴的小男孩,這可能嗎?她們?nèi)滩蛔√岢鲆恍﹩栴}。
愛兒絲問:“你為什么老是避開媽媽,躲到你的‘洞穴’中去?”
“因?yàn)槲耶?dāng)時(shí)很笨,”愛因斯坦回答說,“現(xiàn)在不會(huì)這樣做了?!彼l(fā)現(xiàn)表妹在倒咖啡時(shí),臉都紅了,不禁十分高興。
“媽媽說,你跟她同樣喜愛音樂?!爆敿翁匾沧分鴨枺澳敲茨銥槭裁床痪毩?xí)你的曲子呢?”
“我說過了,我是一個(gè)笨男孩?!睈垡蛩固箤?duì)她說。
瑪嘉特纏著他說:“能否請(qǐng)你在吃完晚餐后,為我們演奏小提琴?”
“求之不得?!睈垡蛩固菇淌诨卮鹫f,“如果你們的母親能夠以鋼琴和我合奏,我想我們一定可以演奏得很好?!?/p>
從此以后,愛因斯坦在他舅舅家中度過了很多個(gè)愉快的夜晚。吃完晚餐后,通常來一次音樂會(huì)。然后,兩位小女孩上床睡覺,愛因斯坦坐在他最喜愛的椅子上,抽著他的煙斗,艾莎則忙著家事或縫縫補(bǔ)補(bǔ)。如果這位客人愿意談?wù)勊麆倓傊v授過的課程,或是他在實(shí)驗(yàn)室中未曾解決的問題,艾莎就會(huì)全神專注地聆聽著,彷佛已經(jīng)忘了她明天還要預(yù)備三餐,或是還要替瑪嘉特設(shè)計(jì)一件新的宴會(huì)禮服。當(dāng)她的客人陷于沉思中時(shí),她知道最好不要說話。如果時(shí)間已經(jīng)很晚,她就會(huì)沖杯咖啡,并且送上一塊剛烤好的蛋糕。
“除了我母親外,沒有人烤過這么美味的蛋糕!”愛因斯坦高興地說。
艾莎笑了答,回答說:“如果我能拿到波林姑媽的食譜,那就更好了?!?/p>
當(dāng)他伸手去拿帽子時(shí),她說:“等一下,你剛才進(jìn)屋來的時(shí)候,我就已經(jīng)注意到你的帽子需要刷一刷。還有,站著不要?jiǎng)?,我?guī)湍闩妙I(lǐng)子?!?/p>
愛因斯坦笑一笑,交出帽子。他說,這真有點(diǎn)像當(dāng)年在慕尼黑的情形,他的母親總是堅(jiān)持在他出門上學(xué)之前,把他打扮得干干凈凈,使他有個(gè)“受人尊敬”的外表。