爱因斯坦留给后人的一道数学题(简明科学史16)
爱因斯坦留给后人的一道数学题(简明科学史16)小提琴:成年后,就在他整日为广义相对论绞尽脑汁的那段时间,他常常拿起它即兴创作旋律,他曾说灵感总是通过音乐传给了他。小时候的爱因斯坦是个安静的孩子,他从不参与其他孩子的嬉戏打闹,而是专注于解答智力难题或者玩复杂的拼搭玩具。在他四五岁时,他的父母送了他两件礼物,这两件礼物将伴随他一生:罗盘和小提琴。罗盘:幼年爱因斯坦被它上面的那根小磁针深深吸引,而他将终身致力于用场论来描述自然。
犹太家庭·绰号“笨蛋”?1879年3月14日,阿尔伯特·爱因斯坦在德国的一个犹太家庭出生。
他很晚才学会说话,直到两岁多时才好不容易能断断续续说出些单词,因为这他父母还曾找过医生。他在语言学习方面很吃力,家里的女佣甚至还给他取了个绰号叫“笨蛋”。
不仅如此,在学校里他还是个问题学生,他不服从权威,喜欢顶撞老师,以至于曾经有的老师预言他长大后不会有出息,还有的老师让他收拾东西走人。
虽然爱因斯坦是个问题学生,但这一点也不耽误他的成绩,上小学时,他就是班上的前几名,数学更是学得相当好,远远超出了学校的要求,他十五岁之前就掌握了微积分。
小时候的爱因斯坦是个安静的孩子,他从不参与其他孩子的嬉戏打闹,而是专注于解答智力难题或者玩复杂的拼搭玩具。
在他四五岁时,他的父母送了他两件礼物,这两件礼物将伴随他一生:罗盘和小提琴。
罗盘:幼年爱因斯坦被它上面的那根小磁针深深吸引,而他将终身致力于用场论来描述自然。
小提琴:成年后,就在他整日为广义相对论绞尽脑汁的那段时间,他常常拿起它即兴创作旋律,他曾说灵感总是通过音乐传给了他。
17岁时,爱因斯坦考入了苏黎世联邦工学院,尽管论文分数很低,但他还是顺利从该校毕业了。
这时,爱因斯坦一生中第一件令人惊奇的事情发生了:毕业后他居然难于获得一个教职,只能通过做零星的家教来糊口。
毕业两年多,爱因斯坦才终于等到了朋友给他介绍的工作:苏黎世专利局的一个小职位,并在这里度过了他一生中最具创造性的七年,虽然他仅在闲暇时间搞点物理研究。
1905年,爱因斯坦发表了三篇论文,从此声名远扬。
第一篇论文:1905年3月,他通过一系列才华横溢的演算,证明光是由离散的粒子或能量包构成,这些粒子聚在一起是波,但在运动的时候独来独往。他的理论引出了可以得到实验证明的光电效应定律。
物理学家们目瞪口呆,因为他们始终相信光是连续的波动,现在居然有一个在专利局打工的无名小辈说光是粒子。
第二篇论文:1905年6月,他的这篇论文内容同样石破天惊——狭义相对论。他简明扼要得指出:时间本身只能通过同时发生的事件来定义,并不存在所谓的绝对同时性和绝对时间,而如果时间是相对的,那么空间和距离也是相对的。
爱因斯坦强调,时间是现实的重要维度。从此以后,物理学家们不能只考虑熟悉的三维空间了:长度、宽度和高度,时间也必须考虑在内。
第三篇论文:1905年9月,著名等式:E=mc²横空出世,他把质量与能量连在了一起,能量等于质量乘以光速的平方。光速是一个很大的数值,它的平方更大,这也就是为什么质量非常小的物质,如果全部转换成能量也会大得吓人。
在接下来的几年,爱因斯坦拓展了他的思路,并于1916年形成了他宽泛的宇宙观,即“广义相对论”。
他通过广义相对论表述了时空弯曲的概念,证明了引力完全和加速度相对应,这样物理学家们百思不得其解的问题便迎刃而解了。他提出光遇到庞大物体会发生弯曲,日食是最好的证明,他还解释了水星围绕太阳转的神秘轨迹,这是牛顿的万有引力都望尘莫及的。他证明了宇宙间还有更多牛爵爷没有考虑到的事情。
爱因斯坦对为何偏偏是他发现相对论曾作出这样的解释:
“我并没有什么特别的天赋,只是极为好奇罢了。成年人从不为时间和空间问题操心,但我发育迟缓,直到长大后才开始对时间和空间感到好奇,所以我对这个问题的思考要比别人深入。”
对于普通成年人懒得思考的问题,他却总是怀着孩子般的惊奇,如:追赶一束光会是什么样子?我们能不能像甲虫爬过弯曲的树叶一样穿过弯曲的空间?
他认为:自由是创造性的源泉,而好奇心之所以存在,是为了让人们拥有希望探索未知的心灵。
爱因斯坦一生中第二件令人惊奇的事情是:他荣获了1921年诺贝尔奖,是“为了表彰他对理论物理学的贡献,特别是因为他发现来光电效应定律。”他因为相对论提名多次诺贝尔奖,最后却是以光电效应获奖。
1932年,为了躲避纳粹政府的迫害,爱因斯坦和他的妻子离开德国前往美国。
1939年,物理学家西拉德听说德国科学家成功完成了核裂变实验后,立刻找到爱因斯坦,并决定由爱因斯坦致信给美国总统小罗斯福,提出美国必须尽全力赶在德国之前制造出这种新型武器。
1940年,得知原子弹工程进展缓慢的西拉德再次找到爱因斯坦,他们写下了给小罗斯福的第二封信,再次提醒事件的紧迫性。
1941年12月,美国启动了绝密的“曼哈顿计划”,该计划集中了众多大师级物理学家,但爱因斯坦并未参与,也没有被正式告知此事。
1945年8月6日,一枚被称为“小男孩”的原子弹被投在了日本广岛,那天下午,正在喝茶的爱因斯坦听到了这个消息。
“哦,我的上帝!”
这是他得知消息后说的唯一一句话。
爱因斯坦和玻尔,这两位二十世纪最伟大的科学家,自从相识就展开了持续一生的论战。
爱因斯坦虽然推翻了牛顿的绝对时空观,但他一直坚信宇宙(包括原子、电子和其他粒子)遵循自己的规律,这也就是“上帝不掷骰子”,意思是万物皆有规律,且可以被预测。
玻尔成立的哥本哈根学派中的著名人物海森堡提出“不确定性原理”,即粒子在时空中的位置永远不能被准确地测量,这就是玻尔反驳的“爱因斯坦,不要告诉上帝怎么做。”
尽管爱因斯坦一直在尝试驳倒玻尔,但玻尔的理论却始终占上风,找不到证据的爱因斯坦最终只能承认:我们对微观世界的了解是有限的。
左一玻尔,右二爱因斯坦