阿尔伯特·爱因斯坦—

阿尔伯特·爱因斯坦1879—1955

相对论的创始人

“所有事物都是相对的”，大部分人一般只会记得爱因斯坦伸出舌头的怪相和E=mmc2这个公式。爱因斯坦是为数不多能让公众记住自己的少数科学家之一，人们给了他“世纪天才”或“宇宙工程师”这样的美誉。尽管外行们很难理解他在物理学上所做出的巨大贡献，但却几乎人人都能说出他的名字。“为什么没人理解我却又人人喜欢我呢？”爱因斯坦自己就提出过这样的问题。除了他在物理学方面的才华以外，他那倔强的脾气、世界国籍（他一生中拥有德国、瑞士和美国三个国籍）以及不修边幅的随意打扮在某种程度上都提高了他在公众中的知名度。在外观仪表方面，他那凌乱的发型自然令人过目不忘，而且他那毫无特色的衣着也会给人留下深刻的印象。有人曾说爱因斯坦在用水和肥皂方面特别吝啬，而受其影响的首当其冲肯定是他的几位夫人，不但如此，爱因斯坦似乎还是一位自私自利的帕夏（帕夏原指历史上土耳其和埃及等国的高级军官和官吏，这里比喻为歧视妇女又让妇女伺候自己的自私男子）。公众社会对爱因斯坦的称颂主要在于他是一位物理界的奇才，他的这种奇才主要表现在他对物理学所做出的多方面的划时代贡献。而最为人们所熟悉的是他提出的相对论，相对论在科技界引起了两次革命，第一次是在1905年。

■阿尔伯特·爱因斯坦，1931年。当有人问他的聪明才智是从哪儿来时，他回答道：“我并没有特殊的天赋，只是充满好奇。”

不知名的前辈

与爱因斯坦留给公众的印象相反，爱因斯坦并不是伯尔尼专利局的孤军奋战者，他并不是在与世隔绝中重新发展了物理，特别是在相对论方面。他不但有前辈可以借鉴，而且还有志同道合者，例如法国数学家朱尔·亨利·彭加勒（1854—1912） 、奥地利物理学家和哲学家欧内斯特·马赫（1838—1916）和荷兰物理学家亨德里克·安东·洛伦兹（1853—1928） 。

“一个男人与一位美丽的姑娘在一起坐一个小时，他只觉得才过了一分钟，但要是让这个男人在灼热的火炉上坐一分钟，他就会觉得比一个小时还要长，这就是相对论。”

——阿尔伯特·爱因斯坦

20世纪初，物理学在巨大的矛盾中缓慢前行。矛盾在科学史上本来并不是什么新鲜事，今天矛盾已属于科技进步的一部分，物理解释或理论在不同的物理分支里都可以自圆其说，但如果把相应的分支学科放在一起来讨论，就会发现它们往往相互排斥。比如今天人们所知道的量子理论和广义相对论，这两种理论都是十分成功的理论。量子理论的成功主要表现在分子质点和原子的微观世界，它可以用来解释芯片及量子计算机等技术产品的特性；广义相对论则在天体物理学领域大放异彩，可用来解释天体现象，让我们更好地了解神秘的宇宙。但这两个相互矛盾的理论怎么可能都是正确的呢？最起码在交叉重叠的应用领域它们不可能同时正确有效，比如在宇宙大爆炸理论或黑洞理论方面，所有的物理学家都知道这种矛盾，少数物理学家在狂热地研究寻找揭开这种矛盾和谜团的答案，大部分物理学家则表现得无所谓。

■爱因斯坦第一次解释相对论的手稿片段

100年前，物理学界境况与今天颇为相似。麦克斯韦的电磁理论能完美地解释所有电动现象，而本质上可追溯到伽利略的牛顿运动法则又可以解释所有机械运动现象，可惜的是这两种理论相互矛盾，根本无法捏合在一起。经典力学告诉人们，两个运动着的物体在相互接近时，其速度必须相加，根据牛顿和伽利略的理论，如果谁想知道骑士射出的箭有多快，就必须把骑士胯下骏马的速度和箭本身的发射速度加起来。今天，每个车祸鉴定专家在计算两辆汽车相撞的速度时都利用这个法则，而麦克斯韦的理论则完全不同，麦克斯韦方程与速度相加的法则简直是水火不相容。所以说，物理学家们30多年来一直受到这一问题的困扰，到底谁有理呢？是麦克斯韦还是伽利略？当时，大部分人对这个问题都抱无所谓的态度，但也有人为此而绞尽脑汁。阿尔伯特·爱因斯坦自1902年开始在瑞士伯尔尼的专利局工作，他利用工作之余对这个问题进行了深入的研究，1905年他在《论动体的电动力学》一文中对此给出了明确的答案：伽利略是错误的。他认为伽利略的加法法则太简单了，这种直觉性法则有很大误差，只是人们在日常生活中不易觉察而已，因为只有在接近光速（每秒约30万公里）的运动时人们才能觉察出这种误差。爱因斯坦的这一论断以“狭义相对论”闻名于世，虽然它并没有改变人们的日常生活，但却给物理学概念带来了极其深远的影响。比如，按照这一理论，相互靠近的两个不同物质的同时性就失去了意义。在同一系统（例如一辆行驶着的列车）中同时发生的事对于站台上的人来讲是有时间差异的。假设列车前部的一位乘客和列车后部的一位乘客同时打开打火机，打火机的光不会同时进入站台上的人的视野，而是先后进入他的眼帘，也就是说，同时性不是绝对的，而取决于观察者和被

观察目标的运动状态。1905年以后，时间就成了一个相对的概念。

■退休后的爱因斯坦仍是一位出色的小提琴演奏者。1931年他在驶离纽约的贝尔根兰号邮轮上进行了一次彩排，在参加美国科学院的会议时，他总带着他那心爱的乐器，巴赫和莫扎特是他最喜爱的音乐家

■阿尔伯特·爱因斯坦参加在柏林举行的反战示威游行1923年

爱因斯坦与原子弹

尽管爱因斯坦写信表示支持研制原子弹，但他一生都是个和平主义者。他与匈牙利物理学家列奥·西拉德和尤金·威格纳联名签署的支持原子弹研制的信所产生的影响被夸大了，实际上，在这封信转到美国总统手里的1939年，美国政府用于铀研究的拨款只有6000美元。爱因斯坦本人从未参与原子弹的研制工作，但他还是被美国联邦调查局列为安全隐患，并由于他的和平主义态度指控他有“反美行为”。在临终前，爱因斯坦还签署了一份由科学家发起的反对一切核武器的倡议书。

就在同一年，之前几乎不为人知的爱因斯坦接连发表了六篇文章，其中一篇是《论动体的电动力学》一文的补遗文章，在这篇文章中，爱因斯坦提出了今天被有些人印在T恤衫上的质能关系式E=mc2。在爱因斯坦的这个质能关系式中指出，释放能量（E）的物体将失去质量（m），反之也一样，c2表示光速的平方，是个巨大的数字，只要质量有些微变化，就会导致能量的大量释放。观察原子弹爆炸时的威力，你就会体会到质能关系的含义了。当然，爱因斯坦在发表他的质能公式时根本就不可能想到原子弹，因为30年后人们才第一次知道核裂变。

1921年，爱因斯坦获得了诺贝尔物理学奖，这主要归功于他在1905年的另一项杰出贡献。那一年，他重新研究起被人们争论了近百年的问题，即光是由波还是由粒子组成的。爱因斯坦发现，只要把光看作是能量子流，马克斯·普朗克五年前提出的量子理论就可以完美地解释以前一直纠缠不清的物理现象。爱因斯坦以此推动了量子理论的发展，实际上起到了帮助颠覆了经典物理学传统观念的作用，尽管他本意并不想参与这场物理学领域的革命，也绝不会赞成量子理论关于世界上偶然性和不确定性起主导作用的观点，事实上他一直坚持“上帝不会掷骰子”的观点。

■在行驶的列车上用摆锤演示广义相对论。广义相对论颠覆了“绝对的时空观”，如果时间和空间是绝对的，就相当于可以去除所有的星辰、原子和质子，也就是说去除宇宙中的所有物质。爱因斯坦认为正好相反，空间和时间是由宇宙中的物质来决定和定形的，时间和空间可以被弯曲和变形，就像放在床垫上的物体的重力使床垫弯曲变形一样。光线在大物质（如太阳）的附近时可看到明显的弯曲，钟表在较强的引力场走得比平时要慢，在宇宙的尺度里，所有这一切都可得到验证，但对人们的日常生活却无关紧要。对于人们的日常生活来讲，牛顿和伽利略对自然的“错误的”经典描述就足够了

任何一位普通的物理学家如果能取得爱因斯坦在1905年所获得的成就，都可能会受用一辈子，但爱因斯坦却并不如此，在接下来的10年中，他进一步研究并提出了广义相对论，把相对运动的理论带进了充满引力的现实世界，广义相对论为人们带来了对时间和空间的崭新认识。

1921年爱因斯坦获得的诺贝尔物理奖，诺贝尔奖评奖委员会评判的依据并不是他在相对论上的杰出贡献，而是他1905年在量子物理学领域所作出的重大贡献。原因是诺贝尔奖创始人阿尔弗雷德·诺贝尔设立此奖的目的是要表彰“给人类带来最大好处”的杰出成就，毫无疑问，诺贝尔奖评奖委员会当时更看重的是爱因斯坦给人类带来的实用价值，而不是他的相对论理论。

阿尔伯特·爱因斯坦

生平与学术生涯

阿尔伯特·爱因斯坦于1879年3月14日出生在德国的乌尔姆市，父母为犹太人，经营着一家电器商店。阿尔伯特出生后不久，父母就搬到了慕尼黑，父亲赫尔曼和叔叔雅各布在慕尼黑开办了一家电器厂。除了数学和物理以外，阿尔伯特·爱因斯坦在学校时并不引人注目，十五岁中学毕业时，他请求自己的数学老师为他写了评语，在瑞士阿劳州立学校他获得了大学入学资格，后来进入了苏黎世工业大学学习，1900年获得“数学和物理专业教师”文凭，同年申请加入瑞士国籍。他很想在大学教书，但没有争取到大学助教的职位，1901年，他的女友米列娃·玛丽奇（当时大学里唯一的一位女物理学生）怀上了他的孩子，他们的第一个爱情结晶估计送给了他人。1903年爱因斯坦与玛丽奇结婚，并生下两个儿子。1902年爱因斯坦在瑞士伯尔尼专利局获得了一个职位，他在伯尔尼一直待到1909年。这一时期，爱因斯坦完成了著名的光量子和狭义相对论等论文。1908年他在伯尔尼获得了大学授课资格，1909年在苏黎世成为副教授，1911年在布拉格担任理论物理学正教授，1914年被任命为柏林威廉皇家学会物理所所长，此后他一直生活在德国，直到1933年被迫流亡美国。在美国，爱因斯坦作为普林斯顿大学理论物理教授一直工作到1945年。1919年爱因斯坦与玛丽奇离婚，并与玛丽奇的表妹艾尔沙·罗温塔尔结婚，1921年他获得诺贝尔物理奖，诺贝尔物理奖并不是为了表彰他在这期间完成的狭义相对论和广义相对论，而是为了表彰他在1905年提出的光量子假说。1945年开始，爱因斯坦开始研究自然现象的统一场理论，但未取得任何成果。1955年4月18日，阿尔伯特·爱因斯坦在普林斯顿与世长辞。

相关知识

奇迹年

1905年被人们称为奇迹年，在这一年里，爱因斯坦在物理学的不同领域取得了一系列划时代的成就。根据不同的专业划分，爱因斯坦在1905年取得了三个或六个革命性成果，首先他用马克斯，普朗克的量子理论解释了光电效应，认为光不是波，而是离散的连续不断的能量流，即光量子；爱因斯坦的第二个重大贡献是研究热力学的布朗运动，为确定原子和分子的存在和大小提供了操作依据；爱因斯坦在这一年的第三个贡献是用狭义相对论推翻了经典物理学的时空观念，提出了质量和能量的关系公式（E=mc2 ）

推荐

阅读：

《爱因斯坦文集》（三卷），爱因斯坦著，许良英等编译，商务印书馆1976—1979

《爱因斯坦全集》（已出五卷），爱因斯坦著，湖南科学技术出版社1999—2002

《爱因斯坦传》， Abraham Pais著，方在庆、李勇等译，商务印书馆2004

《一个真实的爱因斯坦》（画传），方在庆编，北京大学出版社2006

视听：

《尊敬的在座和缺席的各位》，爱因斯坦，1921—1951年的原声录音CD盘，Köln 2003

参观：

柏林附近的阿尔伯特·爱因斯坦夏季住宅

点评

荣誉也是相对的。但爱因斯坦的荣誉一直持续了一百多年，尽管使他闻名于世的最重要成果（相对论）与人们的日常生活并无直接关系，但也许正因为如此。