【内容提要】1955年4月18日凌晨1点15分,距今整整50年,76岁的爱因斯坦在普林斯顿一间小小的医院里去世,还没有人知道这个消息。90分钟后,尸体火化,骨灰撒去一个无名的地方。没有仪仗,没有花圈,没有乐队,没有悼词,没有演讲,只有几个最好的朋友送行。直到几个小时之后,消息传遍整个世界,人们才刚刚开腔慨叹巨星陨落,爱因斯坦的葬礼已经悄然收场。
■你喜欢科学,或者不喜欢,这都不要紧,但希望你总还有点热情和好奇心。
■弄懂你不熟悉的领域的最快捷方式是用想像力。
■你可能和爱因斯坦不熟,其实我们也一样。
■如果还想了解更多,请去图书馆或者使用网络搜索引擎。
■即使有点不切实际,我们仍然由衷希望将来在你们或你们的后代们中会冒出一个半个爱因斯坦第二,那将是给我们的诺贝尔奖。
这里的事情我都做完了,请不要怀念
爱因斯坦深深地呼吸了最后一口气,不再有任何动静,他躺在病床上,身体略微蜷缩着,像是熟睡中的孩子。护士们推开门挤进来,看着这个已经被动脉瘤折腾得骨瘦如柴的老人。三天前他还问过这群年轻的姑娘:"请告诉我,死亡的过程可怕吗?"而现在,他已经不再需要任何人的说明。
1955年4 月18日凌晨1点15分,距今整整50年,76岁的爱因斯坦在普林斯顿一间小小的医院里去世。还没有人知道这个消息,联邦调查局探员对他家的监视仍在继续,玻尔刚刚完成了抨击相对论的最新论文准备上床休息,伦敦的朝阳已经升起来了,罗素正在书房里边打哈欠边忙着修改与爱因斯坦联名发表的反核宣言,苏黎世一家荒僻的精神病院中,爱因斯坦的小儿子犹犹豫豫地起床去参加例行的晨练,他竟然梦见了已经失散35年的父亲,而梦究竟是怎样结局的,醒后却怎么也想不起来。
直到几个小时之后,消息传遍整个世界,人们才刚刚开腔慨叹巨星陨落,爱因斯坦的葬礼已经悄然收场。没有仪仗,没有花圈,没有乐队,没有悼词,没有演讲,只有几个最好的朋友送行。90分钟后,尸体火化,骨灰撒去一个无名的地方。"亲爱的,这里的事情我都做完了,请不要怀念",昏迷前爱因斯坦这样对亲人说。
也许爱因斯坦已经忘了,年轻时的他也曾说过同样的话。那是在又整整50年前的1905年,爱因斯坦的"奇迹之年",这个专利局里的三级技术员,有三篇重量级的物理学论文连续发表在《物理学纪事》上,其中一篇正式提出了相对论的概念。"亲爱的,事情我都做完了!"爱因斯坦手舞足蹈地抓着杂志,跑进门紧紧抱住自己的妻子,全因为自己的辛苦终于得到了认可。当时的他又怎么会想到这一年竟然就这样因为自己的一篇文章,成为了人类历史上重塑时空概念的起点。
50年后,年轻人最终老去然后消失,100年里,他的理论被更年轻的人发展然后颠覆。即便如此,他仍被视为最伟大的科学家,因为在时下这个一篇关于离子加速器实验的论文作者会多达500人的所谓高科技时代里,我们越来越难想像100年前单枪匹马的爱因斯坦,一张桌子一支钢笔一叠白纸,就能拍拍脑袋与全世界单挑的景象。
"别难过,人总有一天要死的。除了我的科学理想和社会理想,我的一切都将随我一起死去",这是爱因斯坦最终的遗言,老人睿智地给我们留下了最宝贵的东西:理想、视野,和改变世界的勇气,而不是什么尖酸难懂的数学疑题。毕竟,演出总有一天将会落幕,而欣赏却可以一直进行,值得我们纪念的不是一个正在慢慢过时的科学家,而应该是在绝大多数人还在埋头修理地球时,敢于抬头告诉上帝应该怎样做事的,一个超越了时代视野的拓荒者,一个宏观意义上的文化偶像。
所以,请体谅大家说爱因斯坦就说相对论,说相对论就说爱因斯坦,到头来却仍然没几个人真正了解这个怪里怪气的老爷爷,更没有谁能说得清相对论。这并不奇怪,虽然科学和科学家对大多数人都不是地狱,对少数人来说却会是天堂。当然,这更不会妨碍每家父母都在拼命把孩子向爱因斯坦二世、下一个绝顶天才的方向培养———不过很可惜,绝顶天才照样会有瑕庇,爱因斯坦,作为人类历史上最伟大的科学家,其实真的很固执,固执到让人无法理喻。
爱因斯坦的梦:时间就此改变
这是美国麻省理工学院物理教授阿兰·莱特曼创作的一部小说,篇幅不长,却字字珠玑。小说以1905年的瑞士伯尔尼市镇生活为背景,虚构出了若干爱因斯坦的梦:或悲悯尘世哀凉,或唏嘘爱情飘忽,一字一句如明月松间,清泉石上,体现了对生命的俯就与关怀......
在书中,时间一改往日的刻板与僵硬,时而像一个圆圈,可以弯转过来首尾相接,于是世界在轮回中不断重复着自己,无休无止;时而像一条大河,偶尔会将落入河汊的人们带回到过去;时而忽进忽止,弄得未来乍隐乍现。时间会在时间的中心停止,将一切凝固为永恒;时间截止于现在,世界便没有了未来......
该书被国外评论界誉为可以与卡尔维诺的《隐形的城市》、博尔赫斯的《迷宫》相媲美的美国当代文学精品,并已被美国众多大学列为公共必修读物。
1905年4月14日
设想时间是一个圆圈,弯转过来首尾相接。世界重复着自己,无休无止,不差毫厘。
人们大都不知道,活过的日子还会从头再来。商人不知道同一桩买卖要一做再做;政治家不知道在时间的轮回中,他们还要在同一讲台上叫嚷无数遍;父母将儿女的第一声笑珍藏在心,好像再也不会听到;头回做爱的恋人怯生生除却衣裳,对软腿酥胸叹为观止,他们哪里晓得那眉目之意、肌肤之亲都将一而再、再而三,一成不变。
马克街上也是如此。那儿的店老板哪里知道,他们出手的每件手编毛衣、每条绣花手绢、每块巧克力糖、每只精巧的手表和罗盘,都还将回到他们手上。日落黄昏,老板们有的回家享天伦,有的下酒馆,冲着外边廊巷呼朋唤友,他们把每寸时光像待销的绿宝石一样抓紧把玩。他们哪里知道,天底下没有过客,一切都将重来,就像水晶吊灯边沿上爬行的蚂蚁,当然不会知道它正返回起步的地方。
盖勃胡同的医院里,一个妇人在向丈夫道别。他躺在床上,茫然地望着她。过去两个月里,他的喉癌扩散到了肝、胰和大脑。两个年幼的孩子坐在屋角的椅子上,不敢看那老人般塌陷的面颊、皱缩的皮肤。妻子来到床前,轻轻吻过丈夫的额头,低声说了"再见",带着孩子匆匆离去。她肯定这是最后一吻。她哪里知道一切将周而复始,她还要出生,还要上中学,还要在苏黎世的画廊举办画展,还要在弗里堡的小图书馆遇见他,还要同他在暖洋洋的7月去图恩湖荡舟,还要生儿育女,丈夫还要在药房干上八年,然后一夕归来喉咙长了瘤子,还要呕吐,还要衰竭,还要在这个钟点、这家医院、这间病房、这张床上奄然化去。她怎么会知道呢?
在时间为圆的世界里,每次握手、每次亲吻、每回生产、每个字眼都将毫不走样的重复。朋友闹翻。龃龊生于琴瑟,亲情毁在金钱,上司嫉妒给小鞋穿,许了的愿不算......这一切都将重演。
正如一切都将重复下去,一切都已发生万遍。每个城市里都有个别人,会在睡梦里隐约觉出所有事都曾发生在从前。这些人趑趄蹭蹬,而且意识到自己前世即已想错做错、多灾多难。倒霉人与床单鏖战于死一样的夜晚。既已明白前世覆辙来世还要重蹈,每个举动都无法改变,他又怎么能够安生?这些两头落难的人说明了时间是个圆。每个城市后半夜的空街与阳台,都被他们的唉声叹气填满。
1905年5月18日
世界将在1907年9月26日结束。这个人人都清楚。
伯尔尼的情形和所有的城镇一样。末日的前一年,学校都关了门。既然来日无多,干吗还要为来日学习?孩子们终于永远地做完了作业,在克拉姆街的拱廊里玩捉迷藏,到阿勒街上疯跑,往河里扔石子,用硬币买了薄荷甘草糖。家长们随他们爱干什么就干什么。
末日前一个月,四行八作都关了张。议会大厦里再没什么可议的,斯帕雪街的电报大楼无声无响,劳蓬大街上的表厂、努代克桥那边的面粉厂也都没了动静。就剩那么一点儿时间,还要什么工商业?
阿姆特豪斯街的露天咖啡馆,人们坐在那儿抿着咖啡,轻松随意地谈论生活,空气里充满了解放。例如,此刻有位棕色眼睛的女人正跟她妈说,小时候妈妈给人当裁缝没时间跟她在一起,母女俩计划着到卢塞恩一游。她们要把两条生命往余下的一点儿时间里妥善安排。另一张桌上,有个男子告诉他的朋友,混账上司时常下班以后在办公室的更衣间搞他老婆,而且威胁他们夫妇俩要是找麻烦就滚蛋。现在还有什么好顾虑的?他把老板收拾了,夫妻也言归于好。心事总算了却,于是他伸展腿脚,让眼睛随阿尔卑斯山东游西逛。
马克特街面包铺里的师傅手指粗粗的,哼着小曲把面团放进炉里。这些日子大家来买面包全都那么客气。一个个笑容可掬,掏钱麻利,因为钱正变得不值钱。他们聊弗里堡的野餐,聊孩子讲给他们的可爱故事,聊下午遛的长长的弯儿。他们好像不在乎世界完不完结,反正大家同命运,只剩一个月的世界是个平等的世界。
末日的前一天,街上一片欢声笑语。从说话的邻居互致朋友般的问候,宽衣解带到喷泉里洗澡,还有人往阿勒河里扎猛子,游到筋疲力尽,便躺在河边厚厚的草上吟诗诵赋。素昧平生的高等法院律师和邮局小职员笑谈着艺术和色彩,手挽手漫步在植物园的姹紫嫣红里。从前的职位高低还有什么关系?在只剩一天的世界里,他俩站着一般高,坐着一般齐。
从阿勒拜尔街拐下来的一条小街的暗处,一男一女倚着墙喝啤酒吃熏肉。然后她把他带回自己的公寓。她是有夫之妇,但多年来一直恋着这个男人,她要在世界的末日一了自己的心愿。
个别家伙在街上跑来跑去做着好人好事,以弥补从前的过夫。只是他们笑得不大自然。
结束前一分钟,所有人都集合在博物馆的空地上。男人、女人、孩子围成大圈,拉起手。没有人动,没有人说话,绝对的寂静,以至能听见左右人的心跳,这是世界的最后一分钟。在这绝对的寂静中,花园里一束紫龙胆花底一闪,熠熠生辉,旋即隐没在众芳之中。博物馆后,一棵落叶松的针叶在微风中瑟瑟。后面的树林透出阿勒河面上的万点碎日。东面圣文森大教堂红楼危耸,那纤细的石头构造像叶脉一样。高高在上的阿尔卑斯山满头飞雪,紫白交映,广大肃穆。一片云在飘,一只燕在飞。没有人说话。
最后几秒钟,大家仿佛是手拉着手跳下了托帕兹峰。世界就像落地一样落幕。寒气驰过,身体没有了重量。静静的地平线张大口。茫茫白毯越逼越近,终于将这团粉红、这团生命席卷了去。
1905年6月17日
伯尔尼的星期二早晨,马克特街上手指粗大的面包师正挥舞着手臂,冲上次没付款的女人嚷嚷。那女人将新买的面包装进袋里,默默无言。面包铺外面,一个滑旱冰的孩子正朝一楼窗子扔出的球追去,轮子在石路上嘎吱作响。马克特街东头与克拉姆街相交处,一双男女在街廊的影子里挨得很近。两个男人夹着报纸走过,往南三百米,阿勒河上一只鸣禽悠悠飞翔。
世界停住了。
面包师话到中途张口结舌,孩子半脚蹬出没了着落,小球在空中悬着。廊下的男女变成雕像。夹着报纸的男从也变成雕像,谈话顿止,仿佛唱针离开了唱片。飞鸟固定在河的上空,好像舞台上的布景。
过了一微妙,世界重新启动。
面包师仍是喋喋不休,好像什么也没发生。孩子依然追赶着球。那对男女贴得更紧,两个男子继续争论牛肉的涨价。鸟儿拍打翅膀,在阿勒河上划出弧线。
过了一刻,世界再停住,再启动。停住,启动。
这是什么世界?在这个世界里,时间并不连贯,在这个世界里,时间断断续续,时间是一根神经纤维:好像整个相连,其实节节断开,隔着微小的空隙,神经活动流过一段时间,突然停住,跃过真空,又在下一段时间流淌。
时间的间隙微乎其微,微小得要把一秒钟放大后分割成千段,每段再分割为千节才能看到。它如此之小,以致无从察觉。时间重新启动后,新旧世界没什么区别。云的行止,鸟的踪迹,谈些什么,想些什么,和从前几乎一样。
寻找小爱因斯坦
4月19日,全球10万名青少年将共同参与一项前无古人的"光接力"!
为了纪念爱因斯坦逝世50周年以及相对论诞生100周年,美国新泽西州当地时间晚8:30分,一束光信号将从爱因斯坦工作过的普林斯顿大学发出,通过大洋光缆在24小时内周游地球,最后返回美国。而上海将是这个名为"物理照耀世界"光束传递活动中国区的首站。
发起者希望以此唤起公众的物理意识。"我们要通过这活动,激活孩子们的心。"事实上,全球的青少年也一直在用自己的聪明才智进行着科学探索和发明创造。
如果一个孩子说他要当下一个爱因斯坦,你又会怎么回答他呢?
来自大洋彼岸的光束
北京时间2005年4月19日晚7点,在崇明海缆登陆局和上海电信大楼两大会场,上海数百名青少年将一起等待国际信号的到来。全中国的青少年和物理学家也会把目光锁定在这里。
作为中国区首站,崇明海缆登陆局到时候将准时收到一个"看不见"的光电信号。随后,由美国普林斯顿大学发来的E-mail会同步显示在两大会场的大屏幕上,内容是带有爱因斯坦头像的国际物理年宣传画。5分钟后,上海的学生将把这封邮件分别传递给杭州和青岛。为了这次的国际物理年,中国物理学会的科学家们特别提出了若干适合于中学物理研究的课题,作为邮件的附件。这些课题也会跟随邮件在全国传递,供青少年进行科学研究。
据上海市科协普及部副部长陈红介绍,通过网上报名和学校选拔,上海将有数百名青少年参加这次光传递活动。
在光传递的行程表上,北京时间当晚7:00至9:30被定为"中国时间"。从上海传出的信号将分两条线路,每隔5分钟由一城市传递到另一城市。信号途经全国31个省(市、自治区),共33个城市,最后同时汇聚到北京,再分别传送到俄罗斯和印度。
"每个城市的科协和物理学会都会根据当地的特点,以不同的形式迎接‘光束'的到来。比如河北省在接到信号后,就会在长城山海关进行可见光的传递。"中国科协青少年工作部项目处副处长彭希告诉记者。"为此,我们特别制作了笔式手电筒,发放到各地,供青少年在城市里进行区域性光束传递。"
在那一天,为之兴奋的不仅仅是中国的青少年。从普林斯顿发出的光信号将依网状的主要路线连接北美、欧洲及亚洲,次要路线则形成球状分散至世界各国。24小时之内,全球各地都将陆续亮起纪念爱因斯坦的点点"灯火"。
奥地利格拉茨大学的两位教授MaxE.Lippitsch和SonjaDraxler是这个现代版"烽火传书"活动的发起人。他们期待着物理成为连接世界上所有国家的纽带;期待着科学像体育、音乐一样,成为一种"国际性的语言";更期待着全球60亿人中,能再出现一个爱因斯坦。
"爱因斯坦太猛了"
4月19日,我们用"光束"纪念爱因斯坦。不仅因为他在物理学上创造的奇迹,也因为他在我们心里种下了"科技之光"。从小听着爱因斯坦故事长大的青少年们,从来没有停止过创造发明方面的探索。
让残疾人通过眼球的转动控制轮椅前进、后退、向左转、向右转和停止,别以为这是只有霍金才能享受到的待遇。上海中学的周辰、刘景云、陶毅杰设计了一套" 人眼视觉控制行走辅助系统",让普通人使用这种"神奇"的轮椅成为了可能。系统用普通的针孔摄像机对准乘坐者的一只眼睛,每秒拍摄一幅图,通过软件分析眼球在画面上的部位,将图像信息转换成命令———眼睛向左看就是向左转,向上看就是前进,向下看就是后退,闭上眼睛就是停止———控制相连小车的运行情况。如果把这套装置连接到有制动系统的轮椅上,眼睛只要转动几下,轮椅就能把你带到你想去的地方。这个属于机器人一类的项目不仅获得了前不久举办的英特尔上海市青少年科技创新大赛创造发明类一等奖;还获得了英特尔(产品)有限公司"英才奖"以及美国耶鲁大学科学与工程学会"最佳项目奖"。
目前为止,这种类型的机器人在国内还是绝无仅有的。而它的诞生也颇费了一番周折。
虽然去年十月,周辰和刘景云对这个机器人就有了比较成熟的构想,但由于难点太多,直到学期末,项目还基本处于停滞状态。寒假里,周辰专门学习了相关知识,攻克了其中的关键问题;陶毅杰也在这个时候加入了进来。
开学后,比赛在即,但程序与程序间的连接、转换,数据的调节等细节问题还是常常困扰他们。他们分工合作,争分夺秒,直到比赛前一天才把机器人基本搭建出来。比赛当天,在评委走过来看他们展示之前,他们还在进行紧张地调试。
幸运的是,展示得非常成功。可三个大奖没有让周辰特别惊喜,他说当时看了别人的作品,就觉得他们自己的应该会拿奖。刘景云说没有送去全国参赛挺遗憾的,自己快高三了,不能继续进行研究,但他们两个"应该会"继续下去。周辰则在旁边说:"是一定会!"
如果问小朋友,特别是男孩,"长大后你想做什么?"十个里面有八个会告诉你想做科学家。这三位少年"英才"也从小就对科学怀有浓厚的兴趣。随着慢慢长大,逐渐有了动手能力,他们把兴趣付诸于实践。其中,周辰和陶毅杰从初中时就开始接触机器人。对于周辰来说,它不单单是一种兴趣爱好。"那么多寒假暑假没日没夜地扑在对机器人相关知识的学习上,已经有感情了。现在让我不去关注这方面的信息都不可能了。"
提到爱因斯坦,三个人不约而同地表示了敬佩,认为物理领域几千年了,而相对论就他想到了,是个天才。用陶毅杰的话说:"他太猛了。"不过,他们已经没有了年幼时想当科学家的"轻狂"。他们说爱因斯坦的脑子实在太好了,对知识的驾驭能力是一般人达不到的。
发明与创意
上海中学机器人项目的指导老师杨新毅告诉记者,在机器人的创意上,他们尽量会选择一些人性化的设计,力求对日常生活有所帮助。在这一点上,国内外的发明创造可谓是"英雄所见略同"。
美国保罗中学(JohnBurroughsSchool)的学生们发明了一种变色手套,当它碰到O157:H7型大肠杆菌时———哪怕只是一两个——— 会迅速变颜色。O157:H7型大肠杆菌是一种非常危险的细菌,即使食物只被几个细菌污染,也可能危及人体健康。在此之前,虽然也有一些检测方法,但往往要用数小时才能检测出肉类里是否含有此类大肠杆菌,而且那些药剂都非常昂贵。现在有了这副造价合理的变色手套,肉类加工厂和饭店的工作人员在加工肉类时马上就能了解其是否含有O157:H7型,保证了食品安全。这项发明获得了去年美国东芝"展望未来"大奖赛(Toshiba/NSTAExploraVISIONAward)的一等奖。
发明创造并不是大孩子的"专利",即使是知识系统还不完备的小学生们也有不少"金点子"。
蜡笔总是容易折断,折断后的"蜡笔头"很难握住再用来画画。孩子们往往会由于缺少一种颜色的蜡笔,不得不再去买一整盒。11岁的卡斯迪就有一堆不能用的 "蜡笔头"。她很想找个办法将她的那堆"蜡笔头"加以利用,毕竟把它们扔了太可惜了。于是,她设计了一种可以套在各种粗细蜡笔上的塑料管。蜡笔套上这种塑料管后,大大增加了使用率。现在,小发明家的这一发明已经投入了美国市场。
你家的猫咪们常常为了一碗猫食争得不可开交吗?麦克格拉斯小学的一个五年级学生发明了一个"宠物卫士"。他在一个中等大小的金属罐上挖了一个口,高度正好和猫咪的头差不多,并在缺口这里包上了塑料膜,防止把猫咪刮伤。要给猫咪喂食的时候就把小碗放在罐子中间。给每个猫咪都准备一个这样的罐子让它们分开"用餐",就不用担心你们家那只小白猫老受身强力壮的大花猫排挤吃不到东西了。
也许,下一个爱因斯坦什么时候出现、到底谁是下一个爱因斯坦并不重要。重要的是他给我们带来了对科学的兴趣以及孜孜不倦的探索精神,而我们能用它来点亮生活。
他们眼中的爱因斯坦
而他的内心世界———精彩、超凡自信、绝对诚实、聪慧而固执———所有这一切,注定他是孤独的。
———阿兰·莱特曼
尽管如此,爱因斯坦的成就充分展示了人类智慧的自由创造,他的伟大是不容置疑的,他仍然是有史以类最著名、最伟大的科学家之一。
———蔡天新
大概天才之得以成全,有如东坡之来去这个世界,连草木的生命也要夺去。
———童元方
天纵奇才的科学家
■童元方
我喜欢爱因斯坦,在波士顿时翻译了阿兰·莱特曼教授所写的一本小说《爱因斯坦的梦》,也因此认识了麻省理工学院的莱特曼教授。
在香港,我又翻译了一本与爱因斯坦有关的书《情书:爱因斯坦与米列娃》,也就是爱因斯坦与米列娃所写的那五十几封情书,是波士顿大学的舒曼教授编纂的。我一边翻译,一边欣赏爱因斯坦的顽皮。他怎样气他妈妈,或挖苦他妈妈,都是空前的创作,却都写在情书之中。这个青少年的淘气言行,令人又好气又好笑,表面上云淡风清,其实蓄满了待发的风雷;既令人惊、又令人惧。由这些信中看得出,他对米列娃当时确是倾心爱慕、努力追求,但后面的几封信已渐渐看出他的勉强与不耐了。我的看法是:爱因斯坦想找一位在智力上与他比肩,可以听他谈话的对象,在情书中,他说过:"等我们结婚以后,一起努力搞物理。"米列娃与这位天纵奇才的科学家共同生活,要不疯也很难,最后无可避免地成为不可收拾的惨剧。大概天才之得以成全,有如东坡之来去这个世界,连草木的生命也要夺去。我译完这本书后,徒觉怅然与茫然。
我很爱读陀思妥也夫斯基的小说,也非常欣赏莫扎特。在翻译《爱因斯坦的梦》时,整本书的序曲是这样结束的:" 年轻人在椅子里荡来荡去,等待着打字员来上班,随即轻轻地哼起了贝多芬的《月光奏鸣曲》。"我就不能同意莱特曼的看法,怎么可能是贝多芬而不是莫扎特?虽然莱特曼写的是小说,可以随意任想像奔驰,但我还是觉得不能接受,贝多芬对爱因斯坦而言是太强太重了。
这期间,莱特曼在《纽约书评》上,写了一篇文章,即弗尔森的德文原著、由奥瑟斯英译的《爱因斯坦传》书后。这本书的特色,由莱特曼所用的书后标题就可看出来———"矛盾的天才",其他传记可以说只是谈爱因斯坦的长处,几乎将他神化了,而弗尔森谈及爱氏的弱点,也就是爱氏自相矛盾的地方,所以弗氏的结论是:"爱因斯坦既是一个有崇高原则的人,又是一个机会主义者;既是独行客,又是激进派;是自由主义论,又是精英崇尚论;是大理论家,又是审查专利的实践者......"这堆结论全是反面的。我认为凡是反面的立论,总不免强辞夺理,流于苛刻。比如弗尔森所说而莱特曼引述的爱因斯坦计较小钱,但议论起来,他们又认为钱袋是不屑一顾的,二者岂非矛盾?
我有一次看刘半农女儿的思父回忆录《父亲刘半农的最后岁月》,她写上世纪三十年代初开始的德国通胀的情形,比如1922年那一年美元与马克之比是以百计,1923年就得以亿计了。这时爱氏要由德国起程作东亚之行,他是挣马克的,怎么能不斤斤计较呢?蔡元培与他约好来中国,结果因酬劳上说不拢,就只去日本,不来中国了。我记得台湾有本《科学月刊》说,爱因斯坦之不来中国是因为爱小钱。不看全局,只看片面,就变成弗尔森所说的爱氏小气了。我怎么能同意弗氏的说法?
童元方台湾大学文学学士、美国俄勒冈大学艺术史硕士、东亚研究硕士、哈佛大学哲学博士。曾任教哈佛大学,现为香港中文大学翻译系副教授。中文著作有《一样花开———哈佛十年散记》,译作有《爱因斯坦的梦》、《情书:爱因斯坦与米列娃》与《风雨弦歌:黄丽松回忆录》。
孤独的天才
■阿兰·莱特曼
已经长到7、8岁了,每当别人问爱因斯坦问题,他总是慢悠悠地、试探性地先对自己说一遍答案,然后才大声地把自己想好的回答说出来。他这种先思考再说出来的习惯让周围的人们以为他说话总要说两遍。他的父母于是去咨询一个医生,而他们家的管家则称他"蠢才"!
几十年后,爱因斯坦的妹妹Maja把哥哥幼年这种奇怪的习惯归结为"他总是投入地思考"。无论如何,说话重复这个习惯,是爱因斯坦从小就深深陷入自己内心世界的征兆。而他的内心世界———精彩、超凡自信、绝对诚实、聪慧而固执———所有这一切,注定他是孤独的。
阿兰·莱特曼
美国著名小说家、散文作家与物理学家。1948年生于美国孟斐斯。普林斯顿大学物理学士,加州理工学院物理博士。著有《古代的光》、《星辰时间》等有关物理的书,《爱因斯坦的梦》是他第一部小说。他现为麻省理工学院物理与写作教授。
谁是20世纪最伟大的科学家
■蔡天新
谁是二十世纪最伟大的科学家?这个问题如果现在提出来,人们的答案可能会非常一致,那便是在德国出生长大、拥有瑞士和美国双重国籍的物理学家爱因斯坦,今年刚好是他发表狭义相对论一百周年,也是这位科学巨匠逝世五十周年。但在这里,我想推荐另外一个极具竞争力的人选。为此,我们先来谈谈一门比物理学出现晚得多的科学分支———生物学。
一般认为,生物学是研究生物体及其生命过程的科学。在十七世纪显微镜发明以前,生物学主要研究完整的生命个体(就像毕达哥拉斯时代的数学家只对整数感兴趣一样)。不过现在,物理学和生物学已经是自然科学(数学不属于这个范畴)中两个最重要的分支,也是两个对称的学科。前者主要探讨宏观的世界(原子内部结构的重要性在于核聚变和裂变的巨大能量),后者侧重研究微观的事物(细胞和基因)。
十九世纪中叶,英国生物学家达尔文(恰好与美国前总统林肯同一天出生)奠定了生物进化学说,在他那部划时代的巨著《物种起源》里,提出了生物进化过程中的自然选择原理,不仅提供了大量有说服力的证据,还发明了诸如"生存竞争"、"适者生存"等流传后世的术语。在另一部著作《人类的由来及性选择》里,他则断言,"人是由类人猿进化而成"。
尽管达尔文并没有发现生命的本质和起源,但是他的学说带来了生物学领域的革命,正如伽利略的发现颠覆了物理学和天文学的基本理论。从某种意义上讲,伽利略的"自由落体运动定律"和"惯性定律"主要表现了物体运动的外在规律,而牛顿的"三大运动定律"尤其是 "万有引力定律"则发现了物体乃至宇宙运动的内在规律和原因。也就是说,牛顿揭示了"运动的奥秘"。
那么,生物学界的牛顿是谁呢?至少在我看来,这个人物已经出现,那就是尚且健在的美国生物学家沃森。1953年,他在英国物理学家克里克的帮助下,提出了化学物质DNA(脱氧核糖核酸)的双螺旋结构,并以此来解释基因的多种特征,从而揭示出了"生命的秘密"。十二年以后,随着他的教科书《基因分子生物学》的出版,生物学真正具备了牢固的基础和完善的理论。
今天,生物学与物理学一样,已成为中学的一门必修课程,大学里生物系比物理系更为热门。人们已经意识到,21世纪是生物学的世纪。既然不在古希腊"四艺"之列的物理学可以超越天文学,成为自然科学的中坚学科,生物学也完全可能在不久的将来超越物理学。可是至少目前,生物学界的爱因斯坦尚未出现,他或她可能诞生在未来。但是,比较爱因斯坦和牛顿的成就和影响力,以及绝对空间和相对空间对人类的重要性以后,在历史的长河中,牛顿的科学地位无疑要高出爱因斯坦。这样一来,沃森的重要性就不言自明了。
另一方面,还有两个原因要降低爱因斯坦的科学成就:第一,他只是一个理论家,而不是实验家,他的理论要由他人来验证;第二,他不像牛顿那样为自己的理论创造了需要的数学(微积分),而是直接套用现成的数学成果。事实上,广义相对论直接建立在非欧几何学的理论基础之上,是大学时代的数学老师闵可夫斯基教会了爱因斯坦四维几何学,"从此以后,所有的理论物理学家每天都在使用它"。说这话的可是爱因斯坦的同事、诺贝尔物理学奖得主玻恩。
也正因为如此,我注意到了,在与爱因斯坦同时代的所有顶尖数学家中,没有一个为爱因斯坦的成就鼓掌欢呼,包括他的德国同胞。即便是比他晚几辈的华裔数学家陈省身先生,生前在私下里也曾多次谈到,爱因斯坦的地位和名望高出了他的成就,原因在于他是遭受法西斯迫害的犹太人(以及他参与了众多的国际政治事务和他的个人魅力)。尽管如此,爱因斯坦的成就充分展示了人类智慧的自由创造,他的伟大是不容置疑的,他仍然是有史以来最著名、最伟大的科学家之一。
蔡天新浙江大学数学系教授、博士生导师,诗人。主要文学作品有诗集《彼岸》、《梦想活在世上》,散文集《横越大陆的旅行》,传记《与伊丽莎白·毕晓普同行》,随笔集《数字和玫瑰》。
爱因斯坦:慵懒的智者
爱因斯坦曾说:"星座学是一门启迪自我的科学,由于它,我学到了不少东西,获益非浅。"人认知自我就像认知宇宙一样,没有穷尽。每一种方式都是一种自我探索的途径,帮我们来洞悉自己的奥秘。
光华四射
从爱因斯坦的生辰天宫图来看,他有着巨大的事业心和成功的渴望。他的生命能量成凝聚,且从中天喷薄而出的状态。他的行星中有6颗之多聚集在中天和第十宫。看到他心理的这股力量,我们似乎就比较容易理解,他为什么面对那么多怀疑和打击,依然有那么强烈的趋力来探询真理。从小,因为说话晚,被父母担心有智力障碍。到了学校,曾不止一次地被老师伤害。教他希腊文和拉丁文的老师很讨厌他,曾公开骂他:"爱因斯坦,你长大后肯定不会成器。"而且因为怕他在课堂上影响其他学生,竟想把他赶出校门。除了数学,其他功课平平,又不被老师、同学喜欢,要是一般人早就厌学得一塌糊涂了。
大学毕业后,爱因斯坦处于失业状态,两年后才在瑞士伯尔尼市专利局找到一份低职位的工作。虽然生活十分贫困,但他依旧很自信、很执著地追求他的理想。这股内在的力量引导着爱因斯坦,不会被环境的风浪湮灭。
也许天才就是这样,自有上天赋予他凌驾于世俗之上的力量与使命。也因为他的大部分星位在天顶附近,才使他成为人类历史上最耀眼的星星之一。就像他的朋友在他葬礼上所说的那样:"他像行将陨灭的彗星,光华四射,把无限的光芒同他的光芒永相结合"。
散发慵懒气息的智者
爱因斯坦的太阳在双鱼座,双鱼座最典型的特质之一就是有一种慵懒的气质。看爱因斯坦的"标准照",他有些梦幻的眼神、好象从来不梳理的头发,加上他喜欢穿拖鞋的习惯就是这种气质的最好注解。爱因斯坦小时候就不喜欢运动,孩子们喜欢的剧烈的游戏他都不喜欢,他觉得这样动来动去很累。他情愿沉浸在音乐里、或者自己的遐思里。喜欢音乐、喜欢幻想、直觉性很强,很有悟性也是双鱼座的显著特征,这些在爱因斯坦身上表现得也很充分,他的相对论是"想"出来的,而不是像居里夫人、爱迪生那样实验出来的。这种身体慵懒而直觉与想象可以无所不及的天赋是双鱼座人特有的与世界互动的方式。
一个美国记者问爱因斯坦关于他成功的秘决。他回答:"我还是二十二岁的青年时我已经发现了成功的公式。那就是A=X+Y+Z。A就是成功,X就是努力工作,Y是懂得休息, Z是少说废话!"我想也只有双鱼座的人会把休息加进成功公式,而不是1分天才+99分勤奋;或者"我把别人喝咖啡的时间都用来工作"。
超强的意志力
很多聪明而极有天赋的双鱼并不成功,主要原因是他们太懒了。在爱因斯坦的星座里,我们看到很多意志力的分量。首先火星在魔羯座。火星主导的是人的行动能力。火星位于魔羯座会为个人带来充沛的活力,并转化为职业上的雄心。他们具有高度的自制力及自律性。做事很有目标和动力、最主要的是可以贯彻到底。同样是双鱼座,周恩来的火星也在魔羯座。火星在魔羯座成就了很多事业有成的人。
其次,太阳和火星、冥王星的6分相位。天空图中太阳的位置对一个人性格影响很重要。原本有些懒散的太阳因为有火星和冥王星积极的影响,在爱因斯坦身上形成了很强的意志力。太阳与火星6分相的人通常有特别的能力可以开创一番事业。他们有顽强的意志力,凡是值得做的事,他们总是精力充沛,坚持到底。对他们而言,没有所谓的阻力存在。
而太阳与冥王星呈六分相可以带给人意志方面无穷的力量,这种力量源源不断地涌出、非常细密。它赋予人连绵不断的精力。这使得他们有着常人所没有的耐力。正是靠这股强大的意志力,爱因斯坦才能有如此巨大的颠覆性力量,从时代中脱颖而出。
强烈的正义感
双鱼座是个很赋有人道主义精神的星座,他们同情弱者、爱好和平,很有博爱与奉献精神。而掌管爱因斯坦潜意识的月亮座也落在很有正义感的射手座。所以爱因斯坦是个很有正义感的人,这种正义感使他在人类历史上的价值不仅局限在真理的领域。爱因斯坦不光有正义感、同情心,最重要的是他有勇气、有站出来伸张正义、申讨邪恶的勇气。第二次世界大战时,他公开谴责德国法西斯的暴行,因此成为德国纳粹分子追捕的对象。爱因斯坦还谴责日本对中国的侵略。晚年,他主张禁用核武器,反对核军备竞赛。双鱼座不是一个很有勇气的星座,反而会因为太善解人意而显得没有原则,伦为好好先生。爱因斯坦的勇气一部分来自他射手座的月亮。还有很大一部分是因为他的性格里受白羊座的影响也比较大。他的天宫图中有三个行星还有中天都在白羊座,这使得他的性格里有了白羊座的色彩。白羊座最大的特点就是勇气、不服输,是以一个战士的姿态生活的。
在科学领域,19世纪末、20世纪初,自然科学正面临着重大的突破。正是在这个时期,年轻的爱因斯坦以旧科学理论"叛逆者"的姿态,登上了自然科学舞台。
那么爱好和平的双鱼座,也会积极投入到核武器、隐型武器的研究中,这于白羊座对他的影响不无关系。虽然酷爱和平,但爱因斯坦是以和平斗士自居。二战期间,他明确表示:"当法律和人类尊严必需保卫时,我们一定要战斗。"
一生未溟的童心
月亮在射手座,可以最好地解释爱因斯坦一直不曾磨灭的童心。不管他的成就、威望、不管他的爱情如何如火如荼,他的那颗童心始终散发着金子般的光芒。而对人潜意识影响很深的月亮位于好奇心强、孩子气的射手座。月亮所在的位置,意味着每个人私底下、把所有光环、伪装都拿掉的样子。把天才、伟大的科学家、时代重要人物等等光环瞥在一边,爱因斯坦就是一个射手座男孩,充满生气、有着很强的好奇心、浑身散发着令人愉快的气息。在四、五岁时,父亲送给他一个罗盘。当他发现指南针不断地指着固定的方向时,感到非常惊奇,觉得一定有什么东西隐藏在这现象后面。他一连几天很高兴的玩这罗盘,还纠缠着父亲和叔叔问问题。尽管他连"磁"都说不好,但他却很执著地想要知道指南针为什么能指南。这种深刻的印象,爱因斯坦直到六十七岁还能清晰地回忆出来。射手座是个有双重性格的星座,是小丑与哲学家的混合体。爱因斯坦在十三岁就能看懂康德的《纯理性批判》,这是一本对许多成人来说枯燥艰深的书。此外,我们看爱因斯坦的样子,总有一种忍俊不禁的感觉。也只有这样的爱因斯坦,才会长期教邻居小女孩学算术,报酬是分享她的糖果。
爱因斯坦Q&A
如果你是"爱因斯坦迷",那就要做做下面的考题,别那么自信,想要全答对绝没那么简单。
如果你对他还所知甚少,也可以对着答案看看考题,它们谈不上八卦但至少有趣,对于我们这样的普通人,一个名人的边边角角可能比他的丰功伟绩更有意义。
第一部分:问答题
1.爱因斯坦在哪所大学获得的博士学位?2.爱因斯坦和他的第一任妻子米列娃生了几个孩子?3.爱因斯坦喜欢弹奏哪两种乐器?4.1905年,爱因斯坦发表的第一篇关于狭义相对论的论文中引用了多少参考资料?5.爱因斯坦逝世后,他遗体哪一部分没有被火化?6.哪所大学现在拥有爱因斯坦的论文?
第二部分:选择题
1.谁对爱因斯坦说过:"请停止告诉上帝应该做些什么"?
A.玻尔(NielsBohr)B.保罗·狄拉克(PaulDirac)C.海森堡(WernerHeisenberg)2.有人问一个科学家:"世界上只有三个人懂得相对论,爱因斯坦是一个,您是一个......",他沉默了半天,别人说:"您不必这么谦虚吧?"他摇摇头回答:"我是在想那第三个人是谁。"请问这个人是?(详见解题参考一"非洲观日")A.爱丁顿(ArthurEddington)
B.爱德温·哈勃(EdwinHubble)C.马克斯·普朗克(MaxPlanck)3.谁在一个关于爱因斯坦的研讨会上说:"你知道,爱因斯坦先生说的并没有那么愚蠢!"A.埃伦费斯特(PaulEhrenfest)B.沃尔夫刚·泡利(WolfgangPauli)C.薛定谔(ErwinSchringer)4. 当爱因斯坦刚刚被物理学界认识的时候,是谁说了"我只希望名誉不会对他的为人产生不好的影响"?
A.他的朋友米歇尔·贝索(MicheleBesso)B.他的妹妹玛雅(Maja)C.他的第一任妻子米列娃5.1966年,是谁说爱因斯坦"超凡脱俗,毫不强词夺理"的?A. 罗伯特·欧本海默(RobertOppenheimer)B.拉比(Rabi)C.维克多·韦斯考普夫(VictorWeisskopf)
6.是谁说爱因斯坦的广义相对论是"人类思想史上最伟大的成就之一———也许就是最伟大的成就"的?A.W.H.布拉格(WHBragg)B.卢瑟福(ErnestRutherford)C.J.J.汤姆逊(JJThomson)
第三部分:配对题
以下一些爱因斯坦所说的话是针对谁的?
1."他是我所知道的最好的人之一......但他真的不懂物理。"
2."(他)是个可悲的哲学家,但也是一个优秀的力学学者。"
3."她有着过人的智慧,但她除了热情的天性以外,不足以给任何人带来危险。"4."他确实是一个天才,我相信他考虑问题的方式......但上帝是不掷骰子的。"(详见解题参考二"上帝到底掷不掷骰子?")5."她是一个很不友善,毫无幽默感的生物--只要她在,就会拼命破坏别人快乐的生活。"6." 他是我最亲爱的朋友,充满才干,是一个真正的圣人。"
A.玻尔(NielsBohr)B.居里夫人(MarieCurie)C.保罗·朗之万(PaulLangevin)D.恩斯特·马赫(ErnstMach)E.米勒瓦(MilevaMaric)
F.马克斯·普朗克(MaxPlanck)
第四部分:判断题
1.FBI保存着爱因斯坦的档案(详见解题参考三"‘曼哈顿工程'和‘X档案'")2.爱因斯坦是左撇子。3.爱因斯坦是一个素食者。4.爱因斯坦在瑞士的专利局工作时,批准了三角巧克力(theTobleronechocolatebar)的专利。5.爱因斯坦因狭义相对论而获得了诺贝尔奖。6.爱因斯坦参加了美国制造原子弹的"曼哈顿工程"。
解题参考
一.非洲观日
夜晚的普林西比岛特别静谧,只能听见波涛拍打海岸的声音,偶尔吹来一股咸湿的海风。长长的金色海滩在夜光下闪着白光,四周还有高耸的海岬和褐色的大山。然而,爱丁顿无暇顾及身边的景色。他的双眼紧张地盯着远处的星光,看它是不是会像爱因斯坦说的那样被太阳偏折。那个晚上,爱丁顿彻夜未眠,而爱因斯坦则正在家里做着香甜的美梦。
当时,初出茅庐的爱因斯坦在相对论中做出了一个有悖于物理学常识的预言:光线在通过恒星(即太阳)的引力场时会产生轻微弯曲。颇有威望的英国科学家爱丁顿对此相当感兴趣,特地带领了观测队远赴非洲几内亚湾的普林西比岛,赶在1919年5月29日发生日全食的时候进行光线弯曲的检测。因为在通常情况下,太阳的强光会遮盖掉白天的星光。只有在日食的时候,才可以观测到星光从太阳近旁经过。
爱丁顿的运气比较差,日全食发生时普林西比的气象条件并不好,他带回来的归算结果中测量误差很大,与相对论的符合甚至更应该说是一个巧合。不过英国人还是宣布了光线按照爱因斯坦所预料的方式发生偏折,这让天马行空的相对论在经历了漫长的14年质疑之后,第一次得到了事实的印证,爱因斯坦一跃成为了科学界最耀眼的一颗明星。
二.上帝到底掷不掷骰子?
爱因斯坦曾说:"上帝是不掷骰子的。"因为在他看来,这个世界中的一切事物都必须严格遵守因果律和自然法则。
但是在二战之后,以玻尔为首的年轻科学家们提出了与爱因斯坦意见相左的"量子论",他们认为,宇宙中并没有绝对的事,人类对任何事物都只能用概率也就是发生的可能性来描述。就像是说一个足球在某时某刻处于某个位置上的概率会是多少,但并不能提前预测出确切的时间与空间描述。量子论的"测不准"理论,直接冲击了将全宇宙置于一个庞大物理模型之内进行描述的相对论,这是爱因斯坦所无法接受的,他至死都认为"量子论""根本无法描述实在状态,而只是描述实在状态的一种不完备的知识"。
自从1920年爱因斯坦和玻尔第一次会面起,两人便展开了争论,并在1927年达到高潮。爱因斯坦不断提出新的实验设计,试图揭示量子力学内在的不完备。而玻尔同样天才地进行反驳,迫使爱因斯坦不得不寻求对实验的改进。这场在他与玻尔之间旷日持久的"论战",耗时35年,一直到他去世的那天。
1935年,爱因斯坦直截了当地用"物理实在的量子力学描述能不能被认为是完备的?"作为标题发表了一篇文章,对量子力学进行了终极拷问,并与两个同事联名提出了他认为最终可以说明量子力学的不完备性的理想实验———EPR。但是,当EPR在现代科学条件下得以实现时,结果对于爱因斯坦来说有些残忍:玻尔是对的,爱因斯坦错了。
三."曼哈顿工程"和"X档案"
1939年,爱因斯坦给当时的美国总统罗斯福写信警告说,原子弹这种武器的确有可能制造出来,而且德国也许正在研制。在这封信的催促下,美国启动了制造原子弹的"曼哈顿工程"。
不过,令世人不解的是:美国为了先于纳粹制造出原子弹,为该工程集中了当时世界上最优秀的核物理科学家,但名单里却唯独没有爱因斯坦。
这其实是美国联邦调查局(FBI)搞的鬼。美国军方最初向FBI递交的拟参与原子弹研制的科学家名单中,爱因斯坦是榜上有名的。但后来他被刷了下来,是因为时任FBI局长的胡佛担忧爱因斯坦的反战立场和左派倾向。
事实上,胡佛手中有一份长达1400多页的有关爱因斯坦的"X档案"。当时FBI一直怀疑他是苏联派到柏林的间谍,而爱因斯坦对人权运动以及和平主义者还有共产主义者的支持,都让FBI感到非常不安。
二战后,FBI正式将爱因斯坦列为监视对象,暗中窥视他的一举一动,长期检查爱因斯坦的日用垃圾、监视监听他的邮件和电话。
虽然直到爱因斯坦去世,FBI也没有得到能证实爱因斯坦是间谍的确切证据,但胡佛对爱因斯坦的兴趣却一直不减。爱因斯坦逝世后数日,胡佛便封存了爱因斯坦的相关档案,直到1983年才被允许部分披露。
20分钟内告别"相对论"白痴
你读中学的时候便听说过"相对论"这回事,
但到现在还说不出个所以然;
你生活在牛顿的平直时空里,相信时间不可逆转,
而事实上,在100年前一位名叫爱因斯坦的伟大科学家便已经打破了这一定论。
你可以不懂高等数学,但读过这篇文章之后,便可以丢下"相对论"白痴的帽子。
科学就是这样,一切从兴趣开始。
5分钟:从笑话开始
曾经有人说:"全世界只有十二个人懂相对论",还有人说:"不对,全世界只有两个半人懂相对论"。
不要被这样的理论吓倒,说话的人往往就是个门外汉。
对于"相对论",爱因斯坦曾生动而幽默地打了一个比方:"当你和一个美丽的姑娘坐上两个小时,你会感到好象坐了一分钟;但要是在炽热的火炉边,哪怕只坐上一分钟,你却感到好象是坐了两小时。这就是相对论。"
看,不复杂对吗?
在第一个5分钟里,先要给各位介绍一位上海的小伙子,他叫"街舞小子",住在上海科技馆的"相对论"剧场。他最擅长给你讲"相对论"的故事,因为他的梦想就是打破牛顿的时间观念———比如乘着接近光速的飞船遨游太空,回到百年前看见自己爷爷的爷爷,在他的脑袋中,时间和空间都是个相对的概念!
"街舞小子"是个20多岁的上海青年,他的朋友都知道,这小子走路都喜欢把
HIP-HOP的音乐放在耳边,一身红T恤,肥大的牛仔裤。"街舞小子"最近有点奇怪,因为他开始认真的研究起爱因斯坦的相对论来,"我多希望能看到我的爷爷,还有我爷爷的爷爷啊。"他说。朋友们不懂,他是不是科幻片看多了的缘故?!
在上海科技馆二期工程"相对论"剧场中,"街舞小子"实现了自己的梦想。这是一个模拟科学剧场,中间是一个大舞台,两边是爱因斯坦和牛顿的头像,他们可以通过对话来辩论。科技馆研究设计院院长梁兆正教授表示,以中学生的知识水平,就能看懂他们所精心演绎的"相对论"。
"街舞小子"的祖籍在浙江绍兴,他的祖辈是个读书人,他的爷爷是个爱国青年。按照牛顿的绝对时空理论,"空间是由长、宽、高组成,是可以固定不变的。而当时间在同一个空间里流逝,便发生不同的事情了"。在祖辈的那间大屋里,太爷爷长大,变老;爷爷也长大,变老,如果没什么意外,每个人的人生都是这么过。相隔几代的人,是无法交流的。
"但是,时间真是均匀不变的吗?""街舞小子"思索着。爱因斯坦说"火炉与姑娘"的声音在他耳边回响起来。
你是不是也有点眉目了?
好的,记住时间是个相对的概念,让我们进入第二个五分钟。
10分钟:天上一日,地上十年
现在,让我们听一段爱因斯坦的话。
100年前,通过严密的数学计算和深刻的思索后,爱因斯坦提出了革命性的观点———"当物体以接近光速做高速运动时,时空不再是脱离物体之外而独立存在,而是和物体的运动状态紧密相连,时间也不再是均匀的流逝"。
这便是狭义相对论的一个重要理论。
请把上面的话重复读两遍,慢慢理解。你现在需要做的是:打破装在脑袋里的原有观念,尝试想象这句话———在高速运动下,时间不是固定不变的,它可以被缩短,甚至被逆转。
举个例子你就会明白。
如果"街舞小子"有个孪生兄弟,有一天"街舞小子"坐着接近光速的宇宙飞船去星际旅行,而兄弟则继续留在地球上生活,6天过去后,当"街舞小子"回到地球上时,会看到惊奇的一幕———孪生兄弟已变成像爷爷一样白发苍苍的老人,而兄弟却依然年轻。
这是为何?
"天上一日,地上十年"古人的幻想竟然能成现实?
是的,从理论上计算,这是完全可以实现的事情。爱因斯坦解释说:"当物体做接近光速的高速运动时,沿着物体运动方向的空间距离会缩短,在高速运动物体上记录的时间会变慢,这就是时间的相对性。"
对此,中学生还模仿爱因斯坦制造出了不少关于"相对论"的笑话———"如果你呆在电视机前,一个小时就相当于一分钟;但你坐在教室里,一分钟则相当于一个小时"。
听过爱因斯坦的话之后,你也许已经在偷偷地想,是不是能制造出一架光速飞船飞到太空上而长生不老呢?没有人阻拦你。请准备好充足的水和食物,因为那里没有汉堡店。
15分钟:否定牛顿
看到这,你可能会想了,既然时间都可以压缩,那么还有什么不可能?爱因斯坦100年前就知道的东西,我现在才晓得,真是白痴透顶。
但是你知道吗?当年在爱因斯坦发表相对论的时候,没几个人同意他。
好了,现在我们来总结一下这个老头的观点吧。
通过时间的相对性,爱因斯坦揭示了时空的相对性,创立了狭义相对论,这比牛顿的绝对时空理论,更具普遍意义。人们对客观世界的认识水平,也从物体低速运动规律,上升到所有的物体匀速运动规律。当然,现在人类还未能制造出一台接近光速的"运输工具",人类还不能进行超越时空的旅行。但"街舞小子"说:"假使有一天他能找到一种超越光速的‘飞船',那他便可让‘时间倒流',真的见到爷爷的爷爷了。"
"爱因斯坦的伟大,起始于他的智慧,也源自于他100年前超越前人的想象力"。不久后,因狭义相对论和量子物理学的成功结合,人类在20世纪找到了煤炭之外的新能源———核能。
20分钟:加餐
恭喜你,你已经明白了狭义相对论,如果还觉得不过瘾,那么让我们挑战下自己,来份加餐吧———"广义相对论"一样可以理解。
我们都记得牛顿发现地球引力的传说吧。
一天,牛顿坐在一棵苹果树下遐想。"铛!"一颗苹果掉下来,砸到了他的脑袋上。于是,他便思考起来,为什么苹果不往天上掉,而是往地上掉呢?结果,牛顿发现了万有引力。
对于爱因斯坦来说,他也承认物体间有相互作用的引力,但是他在广义相对论中,提出了自己不同的看法。很简单,拿出一只碗,在碗口放一个乒乓球,小球倏地顺着碗壁滑到了碗底,小球的运动路线跟着碗壁的曲线形状走,而不是直直地掉到了碗底,这是由碗的形状所决定的。对于苹果也是如此。爱因斯坦认为,"不仅时间是不均匀的,空间也是不均匀的。空间里只要有引力的存在,就不再平坦,就会发生弯曲。引力越大,空间弯曲地就越厉害"。
苹果从树上掉到地上,我们的肉眼看到它走了一个直线的过程,实际上并不见得如此,苹果的运动轨迹受周围空间的形状所决定。就好比一只蚂蚁在一个地球仪上爬了一整圈,它从自己的视角来看,完全走了直线,但我们可以看见,它明明走了个曲线,因为地球仪的形状是圆的。
爱因斯坦创建了四维时空观,时间、空间、运动、物体,这四个要素是一个不可分割的完整体系。根据牛顿的引力公式,不管苹果和地球相距多远,它们之间都会有引力。而实际情况是,目前任何物体的运动都无法超越光速,所以一切相互作用都不能是超距作用。
爱因斯坦的广义相对论,帮助我们认识了一个真实的宇宙。当星球之间的距离远大于一棵树的高度时,传统世界里的物理常识可能会发生极大的偏差。
比如,光具有能量,通过质能关系式,能量可以等效成一定的质量,所以说光具有一定的等效质量。我们选择太阳的引力场来进行计算,太阳的质量已足够引起时空弯曲。如果远处从一颗恒星射来一道光线,经过太阳表面时,由于太阳附近的强引力场引起时空的弯曲,光线也必然被弯曲,一定会发生偏转。
那就是说,我们现在从地球上所看到的这颗恒星,很可能仅仅是它的"虚像"而已,因为我们一直认为,光走的是直线。
如果你我之间有个巨大的引力场,那么你现在看到的我,会不会也只是个虚像呢?
20分钟之外
相对论的诞生
早在16岁时,爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波,他便产生了一个想法,如果一个人以光的速度运动,他将看到一幅什么样的世界景象呢?他将看不到前进的光,只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场。这种事可能发生吗?
19世纪末,科学家马赫在所著的《发展中的力学》中,批判了牛顿的绝对时空观,这给爱因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天,爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题,贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法,两人讨论了很久。突然,爱因斯坦领悟到了什么,回到家经过反复思考,终于想明白了问题。第二天,他又来到贝索家,说:"谢谢你,我的问题解决了。"原来爱因斯坦想清楚了一件事:"时间没有绝对的定义,时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。"他找到了开锁的钥匙,经过五个星期的努力工作,爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。
1905年6月30日,德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》,在同年9月的该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章,它包含了狭义相对论的基本思想和基本内容。狭义相对论所根据的是两条原理:相对性原理和光速不变原理。爱因斯坦解决问题的出发点,是他坚信相对性原理。
作业
现在,你的脑袋里已经有了相对论的观点了,这很好。也许,现在的你也能像爱因斯坦一样,以下面两个笑话为范例,发明些"相对论"的笑话了。
一甲:"这个世界上的一切都是相对的。"
乙:"你如何得出这个结论的?"
甲:"我妻子不知道的一百元钱,对我来说比她知道的一千元钱更为宝贵。"
二一对恋人在公园。男:(无限感慨地)"我终于懂得了爱因斯坦的相对论了。"
女:"真不简单啊!给我讲一讲。"
男:"相对论就是相对而言。比如,我在公园等你时,时间变得特别长;而你一到,时间又变得特别短了。"
一切灵感,皆出于他———和爱因斯坦有关的书籍
———和爱因斯坦有关的书籍
一般人印象中的爱因斯坦,是披散一头苍白的短发,拿着粉笔在黑板上簌簌写下方程式,一派天生我才的模样。但你知道吗,爱因斯坦的小学老师怀疑他是智障儿,中学老师说他难成气候、应该滚出学校,大学教授骂他懒狗。毕业后,爱因斯坦谋职一直不顺遂,曾开过家教班,几乎饿死,后来才在朋友帮忙下,于瑞士专利局栖身。他的第一次婚姻,闹成家庭革命;第二次婚姻,险些众叛亲离。一九一○年起,他九度被提名角逐诺贝尔物理奖,一九二一年才获奖。
但是不管命运如何多舛,爱因斯坦依然"一箪食,一瓢饮,居陋巷",不改其穷究物理之乐。有人问他实验室到底在哪里?他只是举起自己的钢笔。
......
这一趟人生之路,真是耐人寻味,至今为止,全球以爱因斯坦及其研究工作为主题的书已多达四百多种,他逝世50年,还是不断有人尝试从各种不同角度阐释这名天才......无论后人的褒贬抑扬,一切的灵感,皆出于他。
《爱因斯坦传》(全二册)(美)亚伯拉罕·派斯商务印书馆2004年4月出版
本书作者亚伯拉罕·派斯教授是国际知名的科学史家和物理学家,生前曾与爱因斯坦共事,本书是他在普林斯顿爱因斯坦档案馆多年工作的成果。本书初版于 1982年,1983年即获美国国家图书奖。同年还获美国物理学会、钢铁基金会物理学和天文学著作奖。著名物理学家杨振宁教授曾荐过本书。"这可能是爱因斯坦本人最喜爱的关于自己的传记。"
与一些其他的传记作者不同,派斯并不是随意地称赞和批评爱因斯坦,他的每一论证都是建立在广泛而又坚实的资料基础上。他并不忌讳在一些非常基本的问题,比如对量子力学的解释上与爱因斯坦不一致,但他清楚地表明,爱因斯坦的观点并不是不正当的,而只是基于对物理学的未来发展的一个完全不同的看法。
《纽约时报》的书评这样写道:"它是科学家传记文体的里程碑......精确、诙谐、如溪水一样明晰。它成了衡量未来的科学家传记的标准。任何对爱因斯坦有兴趣的人都应该读一下这本书。"
《谁坏了你的大脑:爱因斯坦的天才思考方法》(美)索普·斯科特南海出版公司2002年版
究竟是什么扼杀了我们的想像与创造的生命力?答案大多归结于教育。然而,美国人斯科特·索普给予我们另一种启示。
对爱因斯坦的思考方法做过深入研究的斯科特·索普指出,从1905年大学毕业开始,爱因斯坦有一段长时间的真正的革命性思考。有将近20年的时间,他在科学方面取得了长足的进步。影响最为深远的突破出现在他职业生涯刚开始的那一年。不过,爱因斯坦解决问题的能力到晚年已在走下坡路。虽然他物理学与数学方面的知识更渊博了,他可以不受干扰地长期工作,也可以与全世界最伟大的智者通力合作。但他没有再解决任何重要的科学问题。
爱因斯坦曾说:"惟一会妨碍我学习的,是我所受到的教育。"的确,"循规蹈矩"式的教育令孩子想像的天赋萎缩。但这种教育的本质,是维护权威的工具。权威的力量扼杀了想像与创造的生命力。成名后的爱因斯坦幽了自己一默:"命运为了惩罚我蔑视权威,于是使我自己也成了一个权威。"
《世界人物画传———爱因斯坦(英汉对照)》(英)施瓦茨麦吉尼斯外语教学与研究出版社2000年1月版
本书介绍了爱因斯坦的童年、少年的生活,家庭背景以及他的相对论的形成及其对物理界乃至整个世界的影响。该书最大的特点和优点在于深入浅出、图文并茂。生动有趣的插图配上浅显易懂的地道英文、忠实的中文对译以及简明扼要的注释会大大提高读者学习英语的兴趣。
《恋爱中的爱因斯坦:科学罗曼史》
(美)奥弗比·丹尼斯上海科技教育出版社2003年12月
《纽约时报》的科学编辑、著名科普作家丹尼斯·奥弗比在本书中,从1896年在苏黎世求学的17岁少年爱因斯坦开始,一直写到1920年早期因广义相对论光线弯曲的预言得到所谓的验证之后已经名声大振的爱因斯坦。本书在新发现大量史料基础上写成,力图对青年爱因斯坦进行完整的阐述,不但探索他科学发现的神圣一面,同时也描述爱因斯坦风流倜傥和他的情感世界,是一部融科学界和个人情感于一体的独特作品。
书中直接描绘了爱因斯坦与他的初恋情人玛丽、他的第一任妻子米列娃、他的堂姐即第二任妻子以及堂姐的大女儿之间的感情纠葛。在感情有所寄托的情况下,婚姻在爱因斯坦看来是一种责任,而性则可以用其他方式解决。所以尽管在情书中爱因斯坦也写热烈的语句,但他似乎把他内心的真正的感情全倾注到了物理学上了,他说过:"科学是情感上的而非逻辑上的一种感召,是一种情人般的追求"———这可以看做是对本书副标题"科学罗曼史"的一种理解。
就象爱因斯坦自己发现光具有粒子性和波动性、并试图调和两者而不能够一样,爱因斯坦身上也完全可以具有类似的"二象性"。但毕竟,爱因斯坦是怎样一个人只是对很少数一些人才重要,而他的理论才是在我们这个宇宙尺度上都很重要的东西。
《爱因斯坦·毕加索:空间、时间和动人心魄之美》(美)米勒·阿瑟·I上海科技教育出版社2003年8月版
这是一个听起来就有些古灵精怪的书名。作者试图揭示的是这样一个问题:"当所有的事情碰在一起产生不可思议的洞见时,我们会感到惊讶。这是如何发生的?"当爱因斯坦与毕加索"相遇",当两条平行线"相交",这一切又是如何发生的?
在《爱因斯坦·毕加索》中,作者想要探索的并不是科学与艺术如何相互影响,而是二者在上个世纪初的相互平行的发展,并由此揭示科学中的创造性与艺术中的创造性之间的关系。这种关系体现在爱因斯坦和毕加索在各自钟爱的领域中大致相似的对于古典主义的美学追求。对于爱因斯坦来说,这便是将空间和时间统一在单一框架里面的极简主义的美学原则,正是这一追求使他能够"飞越无关紧要的细节,径直看到问题的核心",这与他在音乐中对于古典纯粹性的偏好如出一辙。而对于毕加索而言,这种追求便是将所有的形式简化为几何。
《爱因斯坦全集》爱因斯坦湖南科学技术出版社2002年版
由美国普林斯顿大学出版社出版的《爱因斯坦全集》是有史以来科学史研究方面最为重要的文献之一,自1987年开始,已陆续出版8卷,随着资料的不断收集,全集出齐将超过40卷。湖南科技出版社已推出《爱因斯坦全集》中文版前5卷。全集后续卷将跟随美国的进度陆续出版。
《世纪之争:关于爱因斯坦与玻尔争论的对话》靳锐敏大象出版社2000年12月版
本书回顾了20世纪爱因斯坦与玻尔关于物理学基本问题的论争,讨论双方分歧的焦点及深层次的问题,包括量子力学与相对论两者方法的一致性和物理图象潜在的矛盾。
爱因斯坦和玻尔之间的著名争论,长期以来一直是学术界关心的热门话题,一些人把年轻的爱因斯坦与年老的爱因斯坦迥然对立起来,尤其是因为爱因斯坦对玻尔的互补描述所持的批评态度,就认为年轻的爱因斯坦思想开放,善于吸收新思想,而年老的爱因斯坦思想保守、僵化,死抱住自己年轻时的思想原则不放。另一些人则认为从长远的观点看,情形可能恰好相反。
科学家派斯把两者的争论看成是不同竞技规则之争。在派斯看来,爱因斯坦与玻尔都非常严肃地对待科学,对他们来说,科学从根本上说是一种竞技活动,爱因斯坦对量子力学的哥本哈根解释持批判态度,完全是基于方法论上的考虑;他的批评意见从各方面都促进了量子力学的发展。
《爱因斯坦的冰箱》
(美)西尔维曼·史蒂夫南海出版公司2003年3月版
美国高中教师写的《爱因斯坦的冰箱》是一本奇闻逸事集,书中包括的全是离奇、有趣却又真实的故事,引起了极其热烈的反响,成为美国中学生最喜爱的课外读物。
全书共有三十一篇令人"难以想像的蠢事、莫名其妙的怪事、无法解释的奇事、不可思议的时事......",例如无头鸡到处乱跑,还能活着到处表演;储存罐爆炸,引发2500万加仑的糖蜜"海潮";手机的发明者竟然是一位美艳绝伦的好莱坞明星;美国医生想以蝙蝠炸弹来取代原子弹;爱因斯坦也曾经研发电冰箱......这些事件光看标题,就让人产生很大的兴趣;看完之后,更让人频频点头,暗赞"原来如此",或啧啧称奇,心想"竟然如此"!
《情书———爱因斯坦与米列娃》爱因斯坦米列娃著台湾天下书坊2000年出版
一头乱发、纯真笑容、加上心思无时不漫游的神情,闻名于世的物理学家爱因斯坦,以相对论揭开宇宙奥秘,在1905~1925年这段青年时期,他就创造了 20世纪最重要的物理基础概念与理论结构。18岁的年少痴狂除了表现在科学上,更同样表现在他对同班的女同学米列娃的热情里,他迫切地要和她分享心中涌动的灵感。
爱因斯坦开始写信给米列娃,在信中,米列娃分享了爱因斯坦对科学的兴趣,以及由书本所激励、触发出来的自由奔放的科学观念。
这些信件,一封封地、绵密密地,串起了爱因斯坦与米列娃的姻缘人生,尽管这段婚姻只勉强地维系了十年,他的科学生涯却就此开启,并且爆发惊人的杰作......