购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

第一百二十二回
爱因斯坦相对论,
万物皆有一杆秤

在科学界,对普通百姓来说,最熟悉也最陌生的人物,可能当数本回主角了。因为,一提起爱因斯坦,几乎无人不知,无人不晓,关于他的各种生平事迹更是铺天盖地,可能许多人对他已熟悉得不能再熟悉了。但是,一提起他的科学成就特别是他那“莫名其妙”的相对论,那像我这样的圈外人就只好环顾左右而言他了。哪怕是100多年后的今天,哪怕是想破了脑袋,我也仍搞不懂他在说啥,除了玄妙还是玄妙。比如,油条弯曲谁都见过,但时空弯曲到底是啥东西呢?莫非因为俺脑筋不会转弯才不懂时空转弯!当然,伙计,我坚信你一定能明白相对论,没准儿今后还会成为相关科学家呢。幸好,全球还有一大批绝顶聪明的物理学家,他们不但完整而准确地理解了相对论,更用各种奇特实验验证了爱因斯坦的魔幻预言。爱因斯坦已被公认为“继伽利略、牛顿以来,最伟大的物理学家”,还被评为“世纪伟人”。至于获得诺贝尔奖等,对他来说那就只算小菜一碟了。所以,下面我们就不再费口舌去介绍他是多么伟大,而只重点关注他是怎样变得如此伟大的。不过,本回只是爱因斯坦的科学家传记,而对他的其他方面就尽量简化了,毕竟篇幅有限嘛。

爱因斯坦于1879年3月14日上午11时30分,以老大的身份诞生在德国乌尔姆市的一个犹太人家庭。他祖上从16世纪就游荡到这里,世代做着小买卖,也偶尔开设几家手工作坊。经过300多年的融合,无论是生活习惯还是语言思维等,他的家族都已完全本地化了。他爸爸本有相当高的数学天赋,可惜家里太穷,没钱读书,只好弃学经商,在家门口摆了一个小摊。也许财运不佳,也许不善经营,老爸始终都没赚到钱。不过,老爸的桃花运倒不错,竟阴差阳错地娶回了一个漂亮的、颇具音乐天赋的富家女。所以,爱因斯坦实际上是数学与音乐的爱情结晶。

小家伙出世后,父母很高兴,爱因斯坦的外公更高兴,大手一挥就给了女婿一笔创业资金。于是,爱因斯坦的父亲就撂下小摊,带领全家迁往慕尼黑郊外,又是盖房又是建厂,很快就办起了一家高科技企业,开始生产弧光灯。可是,还没来得及笑出声时,愁云就挂在了父母脸上。因为,一来,生意照例不景气;二来,更让父母揪心的是,儿子已快4岁了,却还不会说话,偶尔吐出几个字来也只是结结巴巴。儿子还忒不合群,不愿与其他小朋友一起跑跳打闹,只喜欢独自躲一边悄悄玩积木。“上帝保佑,儿子千万别是傻瓜呀!”父母心中随时都在祷告。

后来,妈妈生了一个小妹妹,爱因斯坦才总算有了称心的玩伴。于是,他经常带着妹妹享受大自然的馈赠:一会儿摘片树叶,细心观察其脉纹;一会儿观看阳光射线,看看它们如何穿透林间;一会儿又蹲在湖边,痴痴观望微波起伏的水面。若偶有蚂蚁搬家路过身旁,那更是一场不容错过的好戏,此时即使妈妈呼叫吃饭,他也全然充耳不闻。所以,爱因斯坦终生都酷爱乡村小镇,喜欢居住在海岛或岸边;甚至,有一次他与居里夫妇一起度假时,还对居里夫人开玩笑说:“真难相信,夫人您竟从未聆听过小鸟唱歌!”

再后来,从生理角度看,爱因斯坦总算能说话了。但从社会角度看,他好像一辈子都不会说话,因为他说话从不拐弯抹角,也不管听者是否受得了,只顾直来直去,所以经常因不会说话而得罪人。

在爱因斯坦的早期成长过程中,对他影响最大的人物主要有3位。

第一位,自然是妈妈。为了让孤僻的儿子快乐起来,从他6岁起,妈妈便开始指导爱因斯坦学音乐,教他拉小提琴。起初,当然是被迫,但很快他就被音乐所征服,不但学得专心致志,甚至还入了迷,以至音乐几乎成了他的“第二职业”。每当工作疲倦时,他便拉起小提琴,使内心平静下来。不管旅行到哪儿,他都带上小提琴,以便闲暇时拉几段莫扎特,自我陶醉一番。若遇普朗克、玻尔等音乐迷,那就更得一起把海登(又译作海顿)和巴赫等的代表作痛痛快快地合奏一遍。至于各种慈善募捐等场地,当然也是他献艺的重要舞台。回溯爱因斯坦的人生,不难发现,音乐对他的成功起到了关键作用:首先,音乐改变了他的性格,增强了他的自信心,甚至使他整个人都变得振奋,生命也变得迷人和生动;其次,音乐给了他许多科研灵感;最后,音乐更是他思考问题的方法论,他经常一边拉琴一边思考,直到突然顿悟,就好像那答案是通过音乐传给他的一样。总之,用爱因斯坦自己的话来说,他对小提琴的爱也许早就融入了血液。小提琴对他而言,绝不只是消遣,更为他的生命增添了无数惊喜和浪漫。

第二位,是爸爸。爸爸的影响还有点偶然。大约7岁时,爱因斯坦病了,爸爸就送来一个小罗盘,以让儿子在病床上不觉得寂寞。可哪知此举在无意间激起了他强烈的求知欲,而且该求知欲一直延续终生,甚至在某种意义上改变了他的世界观。因为,他惊讶地发现,无论怎么晃动罗盘,其指针总会指向一个固定方向,好像虚空中有一种力量在强迫着指针做特定的运动。这种怪现象一直让爱因斯坦迷惑不解,以至长大后,他虽懂了罗盘的磁场原理,但仍觉不过瘾,所以就花了大量时间和精力去研究“场”的特性和空间问题,直到创立了广义相对论才最终找到了满意答案。

第三位,也许是影响更直接、更全面的一位,是舅舅。

由于爱因斯坦发育较晚,所以直到9岁后才开始上学,故常受同学歧视,甚至被嘲笑为“傻大个”。

又由于他性格孤僻,故很难被大家喜欢,甚至有位老师当面对他说:“假若你不在这里,也许我们会快活一些。”比如,老师向他提问时,他好像根本听不见,总陷在自己的深思中,当然就会被老师呵斥。

再由于他生性耿直,故经常让老师下不了台。比如,在一次工艺课上,老师从学生的作品中挑出了最差的一张木凳,批评道:“也许没有比这更糟的凳子了!”可哪知,迎着大家的哄笑,不谙人情的爱因斯坦红着脸站起来说:“有的!”说着,他便拿出两个更差的凳子,并补充道:“这是我前两次的废品!”此言一出,教室里只剩目瞪口呆了。

还由于不喜欢死记硬背,因此他常以消极怠工来抗议:能逃学时就逃学,能迟到时就迟到,能早退时就早退,当然也就经常不及格了。总之,大家都认定他是“笨学生”。比如,上下课时,班长喊“起立”和“坐下”,而他故意反应迟钝,因此常被罚站,甚至被指着鼻子骂为“笨家伙,啥都差”。当爱因斯坦的父亲询问校长自己的儿子将来该干啥时,校长竟直言道:“干啥都一样,反正都没出息。”

当然,事实表明,爱因斯坦被视为“笨学生”,其实该归咎于呆板的教育制度。后来,针对这一点,爱因斯坦还批评说:“若以恫吓和人为权威来教学的话,那学生就太惨了:自信心被摧残,灵感被践踏,诚恳与正直被破坏。”其实,爱因斯坦一直就是被忽略的天才,他有着超强的自学能力。比如,10岁时,他就开始阅读科普和哲学著作;12岁时,他自学了欧几里得几何,并自证了勾股定理,从此疯狂爱上了数学;13岁时,他开始阅读康德的名著《纯粹理性批判》,还读完了12卷本的《自然科学通俗读本》,从此明白了“哦,原来自然现象也有规律”;15岁时,他开始自学微积分,此时父亲的生意又遭失败,全家被迫迁居苏黎世;16岁时,他在上大学前,就已学会了解析几何,甚至还发表了首篇学术论文。总之,他已远远超过了其他“优秀学生”。

一直被嘲笑为“笨学生”的爱因斯坦,为啥会有如此出人意料的另一面呢?嘿嘿,秘密就藏在舅舅身上!原来,舅舅本是数学迷,不但对数学有深刻研究,还特能将高深的知识讲得生动有趣,更会激发听者的学习热情,故深得外甥喜欢。比如,舅舅在讲到某个函数f(x)的极限为a时,他说:“正如猫抓老鼠一样,那只老鼠a藏在草里一动不动,然后,函数f(x)就是那只猫,它一步一步地悄悄逼近老鼠,直到把它逮住!”从此,极限的真谛便深深印在了爱因斯坦的脑海中。更重要的是,舅舅就这样训练出了外甥的一项特别本领—他能将每个抽象公式都想象成一幅活泼的画面,所以,爱因斯坦头脑中的数学推导过程一点也不枯燥,而是一部精彩的动画片。

在舅舅的巧妙辅导下,爱因斯坦不仅掌握了许多知识,还开始大胆思考“高大上”问题。比如,16岁左右,当他知道了“光是以很快速度传播的电磁波”后,竟问舅舅:“若我以光速与光一起并肩前行,那我能看到空间里振动着的电磁波吗?”舅舅当时就傻眼了,不知如何回答,只是用异样的目光盯着外甥看了半天,心里既赞许也担忧。此后,爱因斯坦就一直被这个问题折磨,并最终引发了相对论研究。后来,爱因斯坦也将该问题称为“狭义相对论的首个思想实验”。再比如,有一次,爱因斯坦从高处摔下,他顾不上叫痛,反而突然问道:“为啥会笔直掉下来呢?”经过认真思考后,他答道:“哦,物体会沿阻力最小的路径运动!”伙计,别小看了这个结论,它其实极大地启发了爱因斯坦后来提出广义相对论。

17岁时,爱因斯坦总算勉强考入了位于瑞士的苏黎世联邦理工学院。考大学虽不易,但读大学更难,他不但经常逃课,还严重偏科,把大部分精力都花在了物理、课外阅读和实验室方面,所以被数学老师、著名数学家闵可夫斯基臭骂为“懒鬼”。总之,若从考试角度看,在整个大学期间,爱因斯坦确实乏善可陈,但其实他有两大重要收获:其一,他集中精力,思考了一些颇具颠覆性的问题,为毕业后创立相对论打下了坚实基础;其二,他竟以穷小子身份,赢得了班上物理“学霸”、唯一的女生米列娃的芳心,并在婚前就生下了一女儿,后来他们终于结婚了,又生了俩孩子。可惜,事实证明,这是一桩失败的婚姻,双方特别是女方为此付出了沉重代价。实际上,米列娃在爱因斯坦一生中扮演了无数角色,她曾是他的灵感源泉、同伴、恋人、妻子、对手及最后的厌恶对象等。在这场婚姻中,爱因斯坦也因其言行,受到了众多长期指责。有关他的情史还很多,此后就不再提及了。

21岁时,爱因斯坦以很一般的成绩从大学毕业了。他本以为从此便可找到“铁饭碗”,然后安心做自己的科研,可哪知刚好赶上世界经济危机,再加上他是受歧视的犹太人,所以只好失业在家,依靠做各种临时工挣点稀饭钱:今天当家庭教师,明天任代课老师,后天又帮别人跑点腿。光阴似箭,两年一晃就过去了,一事无成的爱因斯坦一边不断努力找工作以解决长期吃饭问题,一边积极想办法解决短期饿肚子问题。1902年2月,爱因斯坦咬牙花钱在当地报纸上登了一则招生广告:“本人愿为所有学生提供数学和物理补习,保证效果良好,收费便宜。名额有限,欲来从速。”广告一出,经过几天的门可罗雀后,哇,还真是“名额有限”了,最终只招来了区区两位学生。而且,更奇葩的是,这两位学生压根就不是来“补习数学或物理”的,而是来找爱因斯坦讨论“高大上”问题的。于是,他们三人一不做二不休,干脆挂出吓人的招牌:奥林匹亚科学院!爱因斯坦任“院长”,另两位学生任“院士”,接着他们便开始了没日没夜的、天马行空式的“头脑风暴”。他们的话题横跨马赫、休谟、安培等全球古今名人的代表作;他们的思想不受任何羁绊,彼此完全沉浸在学术交流的兴奋中,经常为某一页、某一言争论不休,持续到深夜,甚至数天。就这样,零成本的“奥林匹亚科学院”竟运行了整整3年,直到两位“院士”毕业为止。千万别小看了这个名不正言不顺的“奥林匹亚科学院”,它其实是爱因斯坦心中最理想的教学模式,他后来的许多独创思想都来自这个阶段的“头脑风暴”。直到逝世前两年,他还对“奥林匹亚科学院”念念不忘呢。

就在创立“奥林匹亚科学院”的同一年,也就是1902年的7月,爱因斯坦终于找到了一份工作—伯尔尼专利局审查员,并在这里工作了整整7年。这7年,也是爱因斯坦最幸福、最多产的7年。其间,他的工资虽不高,但相当稳定,至少不必再为生活操心了,而且,专利局的时间很自由,甚至上班时间也可思考物理问题,这也是“奥林匹亚科学院”之所以能维持3年不倒的另一重要原因。

至此,万事俱备的爱因斯坦开始摩拳擦掌,要从“珠峰大本营”出发向科学顶峰冲刺了!同时,时间也一分一秒地向1905年这个神奇的科学之年,或者说“爱因斯坦奇迹年”逼近。“3,2,1”,“啪”一声枪响后,再看那26岁的爱因斯坦,他早已像离弦的利箭,瞬间就消失在了观众的视线之中。只见他轻轻一跳就跃上了原子论的巅峰,用一篇名为《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》的文章证实了原子的存在,给出了测定分子体积的方法,甚至还能数出分子个数,让古老的原子学说从此站稳了脚跟。当观众的掌声还来不及响起时,爱因斯坦已左腿一跨,就又站上了光学理论的巅峰,用一篇名为《关于光的产生和转化的一个启发性观点》的文章完美解释了光电效应并提出了光量子理论,为原子物理学奠定了坚实的基础。紧接着,他又是一番闪转腾挪,这次他干脆整个人影都消失了,正当观众目瞪口呆时,却见在已有的物理最高峰上“嗖嗖嗖”又长出了另一个直逼蓝天的新高峰—狭义相对论,峰侧清晰标着爱因斯坦的两篇著名论文《论动体的电动力学》和《物体的惯性同它所含的能量有关吗》,而爱因斯坦则巍然屹立在峰尖,那个著名的质能转换方程则正在爱因斯坦掌中闪闪发着金光。哇,一时间,全球物理学家惊呆啦!大家都不敢相信自己的眼睛,更不相信这位“民间科学家”天方夜谭般的成果,所以,爱因斯坦依然过着平静的专利局审查员生活,并按部就班地于1906年由最低的三级审查员晋升为二级审查员;1907年,再晋升为一级审查员;然后,于1908年10月,在29岁时才被伯尔尼大学勉强聘为编外讲师。

就在爱因斯坦即将被埋没时,只听一声惊雷,“伯乐”终于出现了!他就是著名的物理学家普朗克。果然,普朗克慧眼识珠,很快意识到“爱因斯坦的成就可与哥白尼相媲美”。正是在普朗克的积极推动下,相对论很快就成为全球物理界的热门课题,爱因斯坦也才受到了普遍关注。于是,他于1909年当上了副教授;1912年,又升为教授;1913年,应普朗克之邀,终于成了威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授;1915年,他再接再厉,创立了广义相对论,并成功解释了水星近日点进动现象;1916年,他提出了受激辐射理论。至此,爱因斯坦终于攀上了自己的科研高峰。

随后,两次世界大战接连爆发,已是最著名科学家的爱因斯坦身不由己地卷入了许多政治、军事、哲学、宗教等重大事项中,做科研的时间因而越来越少。不过,在他中年时,还是出现了科研成果的第二次小高潮:43岁时,开始研究统一场论;45岁时,取得最后一个重大科学发现,即论证了波和物质缔合的独立性等。此后的爱因斯坦生平事迹就不再是重点了。整体看来,他的后半生依然相当成功。

说起成功,爱因斯坦总结了自己的秘诀。他说:“学习时间虽为常数,但效率是变数,只追求学习时间是不明智的,其实提高学习效率才更重要,其办法就是,通过文体活动获得充沛精力,以保持清醒头脑。”爱因斯坦还根据亲身经历,总结了一个公式:成功=正确方法+努力工作+少说废话。真心希望他的这个秘诀能帮助各位走向成功,帮助各位成为科学家。

1955年4月18日,爱因斯坦安然离世,享年76岁。遵其遗嘱,未举办丧礼,也无坟墓,更没立碑,遗体火化后,骨灰也撒在了永远保密之处。不过,后人为感激他的巨大贡献,将第99号元素用他的名字命名为“锿”,将第2001号小行星命名为“爱因斯坦星”。 MC5MxNrRZpHiBA8zl4+pX+6wcUfyTlYIoz0t12a0Ptf/P+xlVI7vdJqzffBqPTvz

点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×