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爱因斯坦传-第1部分
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爱因斯坦生平
爱因斯坦是当代最伟大的物理学家。他热爱物理学,把毕生献给了物理学的理论研究。人们称他为20世纪的哥白尼、20世纪的牛顿。
爱因斯坦生长在物理学急剧变革的时期,通过以他为代表的一代物理学家的努力,物理学的发展进入了一个新的历史时期。由伽利略和牛顿建立的古典物理学理论体系,经历了将近200年的发展,到19世纪中叶,由于能量守恒和转化定律的发现,热力学和统计物理学的建立,特别是由于法拉第和麦克斯韦在电磁学上的发现,取得了辉煌的成就。这些成就,使得当时不少物理学家认为,物理学领域中原则性的理论问题都已经解决了,留给后人的,只是在细节方面的补充和发展。可是,历史的进程恰恰相反,接踵而来的却是一系列古典物理学无法解释的新现象:以太漂移实验、元素的放射性、电子运动、黑体辐射、光电效应等等。在这个新形势面前,物理学家一般企图以在旧理论框架内部进行修补的办法来解决矛盾,但是,年轻的爱因斯坦则不为旧传统所束缚,在洛伦兹等人研究工作的基础上,对空间和时间这样一些基本概念作了本质上的变革。这一理论上的根本性突破,开辟了物理学的新纪元。
爱因斯坦一生中最重要的贡献是相对论。1905年他发表了题为《论动体的电动力学》的论文,提出了狭义相对性原理和光速不变原理,建立了狭义相对论。这一理论把牛顿力学作为低速运动理论的特殊情形包括在内。它揭示了作为物质存在形式的空间和时间在本质上的统一性,深刻揭露了力学运动和电磁运动在运动学上的统一性,而且还进一步揭示了物质和运动的统一性(质量和能量的相当性),发展了物质和运动不可分割原理,并且为原子能的利用奠定了理论基础。随后,经过多年的艰苦努力,1915年他又建立了广义相对论,进一步揭示了四维空时同物质的统一关系,指出空时不可能离开物质而独立存在,空间的结构和性质取决于物质的分布,它并不是平坦的欧几里得空间,而是弯曲的黎曼空间。根据广义相对论的引力论,他推断光在引力场中不沿着直线而会沿着曲线传播。这一理论预见,在1919年由英国天文学家在日蚀观察中得到证实,当时全世界都为之轰动。1938年,他在广义相对论的运动问题上取得重大进展,即从场方程推导出物体运动方程,由此更深一步地揭示了空时、物质、运动和引力之间的统一性。广义相对论和引力论的研究,60年代以来,由于实验技术和天文学的巨大发展受到重视。
另外,爱因斯坦对宇宙学、用引力和电磁的统一场论、量子论的研究都为物理学的发展作出了贡献。
爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家,一个富有哲学探索精神的杰出的思想家,同时又是一个有高度社会责任感的正直的人。他先后生活在西方政治漩涡中心的德国和美国,经历过两次世界大战。他深刻体会到一个科学工作者的劳动成果对社会会产生怎样的影响,一个知识分子要对社会负怎样的责任。
爱因斯坦一心希望科学造福于人类,但他却目睹了科学技术在两次世界大战中所造成的巨大破坏,因此,他认为战争与和平的问题是当代的首要问题,他一生中发表得最多的也是这方面的言论。他对政治问题第一次公开表态,就是1914年签署的一个反对第一次世界大战的声明。他对政治问题的最后一次发言,即1955年4月签署的“罗素—爱因斯坦宣言”,也仍然是呼吁人们团结起来,防止新的世界大战的爆发。
在20世纪思想家的画廊中,爱因斯坦,就是公正、善良、真理的化身。他的品格与天地日月相争辉,他的科学贡献,人类将万世景仰。
本书不仅以翔实的史实勾勒出爱因斯坦伟大的一生,而且也从人类文化的源头上探寻着爱因斯坦思想、人格的精神底蕴。在书中,玄奥的物理学理论、传奇般的故事,在读者理喻20世纪历史文化进程的视野中,或许会形成一个既有深度、又有趣味的立体画面。同时,我们将在历史氛围中去理解爱因斯坦,也将在现实情境中去悄然接受爱因斯坦的精神感召。
爱因斯坦曾以理性之剑为当代物理学辟出一条新路,也曾以理性之剑挥斩人间的妖魔鬼怪,而今天,这把理性之剑在哪里?我们是否该去寻找这把理性之剑?
这是爱因斯坦留下的一个硕大问号。每一个走向21世纪的人都该在这个问号面前沉思默想,都应该接过爱因斯坦的理性之剑,为和谐、公正的21世纪而努力
一 慕尼黑
★音乐的魅力
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
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