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发布时间:2020-09-27 10:15:11

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作者:学习小组

出版社:吉林大学出版社

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爱因斯坦传

爱因斯坦传试读:

序言

语文新课标指定了中小学生的阅读书目,对阅读的数量、内容、质量以及速度都提出了明确的要求,这对于提高广大学生的阅读写作能力,培养语文素养,促进终身学习等具有深远的意义。

现代中、小学生不能只局限于校园和课本,应该广开视野,广长见识,广泛了解博大的世界和社会,不断增加丰富的现代社会知识和世界信息,才有所精神准备,才能迅速地长大,将来才能够自由地翱翔于世界蓝天。否则,我们将永远是妈妈怀抱中的乖宝宝,将永远是温室里面的豆芽菜,那么,我们将怎样走向社会、走向世界呢?

世界文学名著是世界各国社会和生活的结晶,是高度艺术化的精神产品,具有永久的闪光魅力,非常集中、非常形象,是中、小学生了解世界和社会的窗口,是走向世界、观摩社会的最佳捷径。这些世界文学名著,伴随着世界各国一代又一代的青少年茁壮成长,具有广泛而深远的影响。我们青少年只要带着有趣的欣赏的心态阅读这些美丽的世界名著,非常有利于培养积极的和健康向上的心理、性格、思维和修养,有利于了解世界各国的社会和生活,并不断提高语言表达和社会交往的才能。

由于许多世界文学名著卷帙浩繁,而广大中、小学生时间又有限,我们便在参考和借鉴以前译本许多优点和长处的基础上,在忠实原著的基础上进行了高度浓缩,保持了原著的梗概和精华,使之便于我们全面而轻松地阅读。

为了全面提高广大中小学生的知识基础,培养阅读的兴趣和爱好,这套课外读物还收编了大家喜闻乐见的广博知识,把阅读名著与掌握知识结合起来,扩大阅读的深度和范围,这正是设计本套读物的最大特色。因此,本套课外读物有着极强的广泛性、知识性、阅读性、趣味性和基础性,是广大中小学生阅读和收藏的最佳版本。

好奇的孩子

阿尔伯特·爱因斯坦1879年3月14日生于德国慕尼黑附近一个著名的小城镇乌尔姆,他的父亲在那里拥有一家电气工厂。他出生一年后,父亲的工厂倒闭了,举家迁到了慕尼黑。在亲戚的帮助下,他的父亲又重新办起了工厂。在这座德国南方的第一大城市,爱因斯坦全家度过了苦涩而艰难的14年。爱因斯坦的祖辈是犹太人,到他父母这一代已经定居德国,除保留了本民族的一定宗教习惯外,实际上已经成为地道的德国人,把德国作为自己的祖国,把自己视为理所当然的德国人。

爱因斯坦的父亲赫尔曼·爱因斯坦并不像人们想像的那样善于经商,所以只能勉强维持生活。但他是一个诚实厚道的乐天派,对德意志民族那种追求崇高人格、自由精神的文化传统如痴如醉。由于父母没钱供他上大学,所以他不得不弃学经商。但是每天晚上,他总是沉醉于诗人席勒、海涅的作品中。爱因斯坦的母亲波林·科克贤慧能干。她的家境比较优裕,受过良好的教育,她喜爱文学,更热爱音乐。爱因斯坦夫妇志趣高雅,相敬如宾,他们为小爱因斯坦的成长提供了品味极高的文化氛围。

慕尼黑是德国的第三大城市,也是巴伐利亚州首府,历来被认为是欧洲最美的城市之一。伊萨尔河从市中心穿过。

慕尼黑在德语中的意思是“明光”,即为“僧侣之乡”。大约在750年建立了隐修院,它标志着城市的开端。12世纪下半叶,僧侣获准在当地运盐商路与河流汇合处建立市场,以后又建起了桥梁要塞。选帝侯马克西米连统治时期,兴建了许多具有文艺复兴时期特点的建筑,风格多样,景色迷人。爱因斯坦一家居住在慕尼黑郊区的林德林地区,那里绿树成阴、鸟语花香。优美的生活环境在爱因斯坦幼小的心灵中播撒下了自由自在、不拘一格的种子。

童年时代的爱因斯坦似乎是个迟钝的孩子,学会说话比一般孩子晚得多。他独来独往,时常故意躲开小伙伴,即使同亲人在一起,他也只是一个沉默的听众。谁要是破坏了他独处的心境,一向沉静的他会突然爆发出激烈的情绪。他喜欢一个人默默地做那些需要耐心的游戏,比如用薄薄的纸片搭房子,不成功绝不罢休。他少言寡语,可他那双明亮的棕色大眼睛却闪烁着聪明智慧的光辉。他从小就习惯于用一种沉默的独立思维去面对周围的世界。

在小学里,爱因斯坦除了喜欢空想外,并没有表现出什么特殊的才能。他念的中学是慕尼黑一所古典式预科学校,学校里那种呆板机械的教学方式完全不合他的口味。古典教育变成了死记硬背拉丁语和希腊语语法,而历史变成了枯燥乏味的大事记。教师们仿效军官的样子,而学生们看起来像士兵。爱因斯坦后来在回忆这段生活时说:“对我来说,小学老师好像是士官,而中学老师好像是尉官。”学校教条式的教育抑制了他才能发挥。那些死记硬背的功课,全都引不起他的兴趣。他的成绩不好,老师们责备他“不守纪律,心不在焉,想入非非”。一位教师说:“爱因斯坦,你永远不会有什么出息。”而另一位教师干脆建议爱因斯坦离开学校,因为他出现在教室里有损学生的尊严。

爱因斯坦早就不满这种专横、强制的教育了,独立的个性促使他很早就开始了自己的探索知识的历程。

爱因斯坦四五岁的时候,有一天父亲拿来一个小罗盘给他玩。他将罗盘拿在手中,不管怎样转,那根细细的红色磁针一直指着北边。他感到从未有过的惊奇。他想,一定有什么东西深深地隐藏在这件奇异的事物的后面。这给爱因斯坦幼小的心灵留下了一个极为深刻而持久的印象,唤起了他强烈的探索自然奥秘的好奇心:“爸爸,这个圆盘里还藏着什么东西吗?”

爸爸用手翻转罗盘,让爱因斯坦前前后后看清楚:“你自己看见的,这罗盘里除了这根指针,什么也没有。”“那么是什么东西使它永远都指着同一个方向呢?”“那是磁力,是地球的磁力使它永远指向北方。”“磁力?磁力又是什么?它究竟藏在哪里?我既看不见它,也摸不着它。它能使磁针转动,为什么我就感受不到周围有它的存在呢?”

爱因斯坦在他67岁时写的一篇《自述》中说:“当我还是一个四五岁的小孩,在父亲给我看一个罗盘的时候,我经历过这种惊奇。罗盘以如此确定的方式行动,根本不符合那些在无意识的概念世界中能找到位置的事物的本性。我现在还记得,至少相信我还记得,这种经验给我一个深刻而持久的印象,我想一定有什么东西深深地隐藏在事情后面。凡是人从小就看到的事情,不会引起这种反应:他对于物体下落,对于风和雨,对于月亮不会从天上掉下来,对于生物和非生物之间的区别等等,都不会感到惊奇。”

但是爱因斯坦并没有因为这个谜无法解开就轻易放弃。以后一连许多天,他的家人见他每天都拿着这个小小的罗盘,一次又一次重复地摆动、翻转、思索、摇头……就像入了魔似的。

后来,爱因斯坦表面上好像已经放下了这个关于磁力的问题,他的家人以为他已从这个古怪的罗盘问题上摆脱出来了,忘记了它。其实,他根本就没有放下更没有忘记这个关于磁力的问题。甚至可以说,他的一生几乎都在不断地思索它以及与它有关的问题。

正是由于小小的罗盘里面那根按照一定规律行动的磁针,唤起了这位未来的科学巨匠的好奇心——探索事物的本质。这一点对科学而言是至关重要的。尽管爱因斯坦从儿童时代“罗盘经历”中感受到的困惑与日后相对论的研究对象有一定的共同性,但是这种共同性毕竟有着本质上的差异:前者无非是一个孩子对自然现象的惊奇感;而后者则是对宇宙规律的无限探索。小爱因斯坦的确是一个早熟的、聪慧的孩子。当同龄的孩子们还在盲目地认可一切他们可感知的对象时,他却能感受到一种无法看见的力量。而真正促使爱因斯坦对超感官世界发生浓厚兴趣的是数学。

中学二年级时,雅客布叔叔告诉爱因斯坦:代数是一门有趣的科学,解代数题就好像一场狩猎活动。就是要捕获的猎物,无论它如何深藏不露,猎人也有办法通过各种已知的条件和线索,一步一步将它搜寻出来。

爱因斯坦很快迷上了这门有趣的狩猎游戏。他经常撇开常用的方法,发挥自己的想像力,找到更简便、更新奇的途径,把猎物更快地捕捉到手。

雅客布叔叔还经常拿出一些更奇妙、更难解的题目来试图难倒他。每逢爱因斯坦经过深思苦想终于把狡猾的猎物寻找出来的时候,他都会感到一种莫大的快乐。

爱因斯坦升入三年级,快要开始学习几何学这门新课了。雅客布叔叔又拿起几何课本对他说:“比起代数来,几何是一门更高智慧的学问,是一种对人的智力的更大考验。”

雅客布叔叔随手扯过来一张稿纸,在纸上刷刷几笔,画下了一个直角三角形,然后在三角形的三个顶角上标上了A、B、C三个字母。他问爱因斯坦:“你仔细看看,这个直角三角形的三条边相互之间有什么关系?”爱因斯坦看了半天,觉得这三条边好像差不多长,看不出它们之间有什么关系。

雅客布叔叔又在那张纸上写下了一个公式,然后他对爱因斯坦说:“这个公式的意思就是说:直角三角形的两个直角边的平方和,等于斜边的平方。”爱因斯坦对这个三角形看来看去,觉得对这个公式有些怀疑。这三条边明明差不多长嘛,怎么会有这样的关系呢?他又用手指当尺,在图上量来量去。

雅客布叔叔笑着说:“孩子,不用这么去量了。这个公式对所有的直角三角形都适用,无论它们的形状、大小如何变化,这三条边的关系都不会变。这个公式已经经过了严密的证明,是绝对不会错的。这就是几何学上有名的毕达哥拉斯定理,也正是这本教科书里的定理之一。毕达哥拉斯是生活在2000多年前古希腊的一位大数学家,这个定理是他第一个证明出来的。孩子,既然2000多年前的古人都能证明这个定理,你为什么不也试一试呢?”

叔叔的这个建议大大激发了他的好奇心和好胜心,他果真决心要来试一试。

爱因斯坦真的来证明毕达哥拉斯定理了。一连几个星期,他完全沉浸在这个他过去从未接触过的几何学迷宫之中。最后,他终于看出了:对直角三角形的三条边的关系起主要作用的是其中的一个锐角。他自己做了一些合理的假设,到底把这个定理证明出来了。

当他把自己的证明拿给雅客布叔叔看时,雅客布叔叔喜出望外,他从来没有想到过,这个12岁的孩子会真的把著名的毕达哥拉斯定理独立地证明出来。

几天以后,雅客布叔叔把自己珍藏了多年的《欧几里德平面几何学》送给了爱因斯坦。

雅客布叔叔告诉爱因斯坦,这是平面几何学的创始人、古希腊的大数学家欧几里德写的第一本平面几何学书,这是一本人类的智慧之书。

爱因斯坦捧着这本书,跑回他自己的小屋里,如饥似渴地阅读了起来。

读完这本小册子,他的灵魂仿佛经历了一场地震:欧几里德平面几何学就建立在几条简单得不能再简单、明白得不能再明白的人所共知的“公理”上:

※两点之间直线最短。

※两条平行线永远不会相交。

※从一条直线外的一点,只能引一条垂直线与它相交。

※三角形三个内角之和,等于180度。

而就从这些简单的公理出发,发展出一个又一个新的推论,推导并证明出一个又一个新的定理。从新的定理再推导出新的定理,一层又一层,就如同一个倒置的金字塔,从一个点出发,发展成一整座宏伟的欧几里德几何学大厦。

书中精彩的推论和定理比比皆是。

这些推论和定理,当然并不是显而易见的,但却可以非常明确地把它们证明出来。对于每一条推论和定理,书中都提供了几种不同的证明过程。无论哪一种,都那么严密、精确,不容人产生丝毫怀疑。

这里面当然也包含爱因斯坦证明过的著名的毕达哥拉斯定理。爱因斯坦从来没有想到:他们在纯粹思维中竟能达到如此可靠而又单纯的程度!他从来没有想到过:人的逻辑推理能够如此的简单,如此的明晰,又如此的有力。

爱因斯坦在《自述》中说:“12岁那年,我又经历了另一种性质完全不同的惊奇:这是在一个学年刚刚开始的时候,我得到一本关于欧几里德平面几何的小书。这本书里有许多断言,比如说,三角形的三个高交于一点,它们本身虽然并不是那么显而易见的,但是却可以很可靠地加以证明,以至任何怀疑似乎都不可能。这种明晰性和可靠性,给我留下了一种难以形容的印象,至于说不用证明就得承认的公理。这件事并没有想像中的那样使我不安。如果我能依据一些在我看来是无庸置疑的命题来加以证明,那么我就完全心满意足了。我记得,在这本神圣的几何学小书到我手中以前,曾经有位叔叔把毕达哥拉斯定理告诉我。经过艰巨的努力之后,我根据三角形的相似性成功地‘证明了’这条定理;当时我觉得,直角三角形各边的关系,‘显然’完全决定于它的一个锐角。在我看来,只有在类似方式中不是表现得很‘显然’的东西,才会需要证明。而且,由于几何学研究的对象,同那些‘能被看到和摸到的’感官知觉对象,似乎是同一类型的东西。这种原始观念的根源,自然是由于不知不觉存在着几何概念同直接经验对象的关系,这种原始观念大概也就是康德所提出的那个著名的关于‘先验综合判断可能性问题的根据’。”带领爱因斯坦步入自然科学领域的有两个人,他们就是爱因斯坦的叔叔雅客布·爱因斯坦和来自俄国的大学生塔尔梅。雅客布·爱因斯坦是一个工程师,他和赫尔曼都爱好数学。在工厂里,他负责管技术;在家里,他则是小爱因斯坦入学前的数学启蒙者。爱因斯坦上学以后,雅客布叔叔就常常给小爱因斯坦出一些数学题让他解答。1888年10月,爱因斯坦从慕尼黑国民学校进入路易波尔德中学学习,一直读到15岁。这期间,来自俄国的大学生塔尔梅成了爱因斯坦家里的常客。塔尔梅每到星期四就到爱因斯坦家里来吃晚饭,这是慕尼黑犹太人帮助外国来的穷苦犹太学生的一种慈善行动。

塔尔梅虽然是学医的,但他对各种自然科学知识以及哲学均有浓厚的兴趣。他对小爱因斯坦的超常求知欲及学习能力非常惊叹。一开始,塔尔梅总是和爱因斯坦谈论一些数学上的问题,引起了爱因斯坦对数学的浓厚兴趣。厌倦学校枯燥的教学方式的爱因斯坦干脆自学起微积分。他所提出的数学问题,经常弄得中学数学老师张口结舌,不知如何回答。所以尽管爱因斯坦的数学成绩永远第一,但老师并不喜欢他。

爱因斯坦超常的数学能力,确实会让一个普通的中学教师感到难堪,产生一种无法言说的心理压力。不过塔尔梅和这位教师不同,虽然不久后他也不是爱因斯坦数学上的对手了,但他依然热情地为爱因斯坦介绍当时流行的种种自然科学书籍,以及康德的哲学著作,特别是布赫纳的《力和物质》、伯恩斯坦的《自然科学通俗读本》,这些作品给爱因斯坦留下极深刻的印象。

叫人头疼的学生

1894年6月,爱因斯坦一家除了爱因斯坦以外都已迁居到意大利。赫尔曼·爱因斯坦先生在慕尼黑的工厂举步维艰,一个名叫加罗尼的意大利人建议赫尔曼把工厂搬到意大利去。爱因斯坦的叔叔雅客布对此完全赞成,并以他的热情带动了赫尔曼。留在慕尼黑的爱因斯坦暂时住在一位老太太的家里。父亲要求儿子一定要读完高中,并取得毕业文凭。

有了文凭,才能进大学,获得电机工程师的资格。这是父亲为儿子谋划的人生道路。爱因斯坦独自一人在慕尼黑,本来就生性孤僻的他更是意志消沉,心神不定。美丽的慕尼黑给了他清新宁静的自然风情,给了他美妙动听的音乐,也给了他真挚的宗教情感;但在路易波尔德中学的6年生活,却是他一生中最痛苦的回忆。那时的路易波尔德中学已经完全像一座“兵营”了,这座“兵营”能教给爱因斯坦什么知识呢?那种德国军国主义的专横、强制、丑恶的特点,在爱因斯坦中学时代,就已经从教育思想上体现出来并落实到了日常的教学活动中。爱因斯坦不能接受,他也无法忍受,他在学校内外判若两人。在校外,爱因斯坦虽然不爱说话,但他的心灵是恬静自由的。当他的同学在学校学习平面几何时,他却利用课余时间畅游在微积分的大海里。他整日与音乐为伴,以儿时宗教般的狂热做着理想和希望的梦。爱因斯坦的思维,与学校教育格格不入,注定了他只能孤独地走着自己的路。

在校内,除了数学外,他几乎就没有什么好分数。老师们嫌他“生性孤僻、智力迟钝”,责备他“不守纪律,心不在焉,想入非非”;同学们大都视他为陌生人,从不跟他来往。

1895年,爱因斯坦已经16岁了。根据当时德国的法律,男孩只有在17岁以前离开德国才可以不必服兵役。出于对军国主义的深恶痛绝,加之对军营般的路易波尔德学校的生活早已忍无可忍,爱因斯坦没有同父母商量就想离开德国,去意大利与父母团聚。

但是,怎么才能提前离开路易波尔德中学呢?经过冥思苦想,他终于想到办法:先请求学校的医生给他开一张诊断书,证明该生因为神经衰弱,需要离校前往意大利父母处休养。做到这一点并不困难,因为他平时行为古怪,学校的老师和同学都认为他神经上有一些毛病,再说他平时也经常因为神经衰弱而请假,不去上让他头疼的课。然后他再去找自己的数学老师,请他给自己写一封证明信,证明本校学生爱因斯坦已经具备充分的高等数学知识,不需要大学预科文凭也可以进大学学习。做到这一点也不困难,因为他确实已经在老师面前表现出了自己的数学能力,而且还经常在课堂上提出一些问题将老师难倒。只要老师不记恨,是会给他写这封证明信的,而且说不定老师还会因为这个学生总给他惹麻烦而愿意他早些离开呢。

说也凑巧,这时候发生了一件意外的事,使他的愿望提前变成了现实。一天,学校的训导主任把爱因斯坦叫到了办公室,十分严肃地对他说:“爱因斯坦先生,如果你想离开这所学校的话,将会受到欢迎的。”

爱因斯坦反应过来这话究竟是什么意思时,便问:“训导主任先生,您的意思是说,我已经被学校勒令退学了?”“一点不错,据好几位任课老师反映:由于你的存在,破坏了学生对老师的尊敬!你带坏了班级的风气。”

爱因斯坦明白了,心里长长地松了一口气:“这样也好!想不到事情这么容易就解决了。”

他心里感到高兴,因为这样一来,在父亲面前也好交待了。不然,他私自退学,父亲肯定不会同意,说不定还会强迫他重新回来完成学业。而现在情况就不同了,是学校方面勒令他退学,父亲也没有办法,最多不过是狠狠地责怪他一番罢了。

然而被学校勒令退学,对16岁的爱因斯坦毕竟还是一次很大的伤害,他觉得自己的自尊心受到侮辱,尽管他自己原来就是想离开这里的。他是带着一颗受伤的心离开学校的。

1936年10月,爱因斯坦在美国纽约州立大学举行的“美国高等教育300周年纪念会”上,发表了题为《论教育》的讲话,其中的一段话显然是针对他自己这段经历而讲的。他说:“我以为,最坏的事是,主要靠恐吓、暴力和人为的权威这些办法来进行工作,这种做法摧残学生健康的感情、诚实和自信;它制造出来的是顺从的人。这样的学校,在德国和俄国已经成为司空见惯的事,那是没有什么可奇怪的。”

当南下的火车载着爱因斯坦,穿过阿尔卑斯山谷的时候,一股清新自由的空气迎面扑来。

前面就是他日夜向往的意大利,就是他的父母、他的妹妹、他的新家。

意大利是一个迷人的地方。古罗马的教堂、博物馆、绘画陈列馆、宫殿以及风景如画的农舍……人们愉快、好客,举止无拘无束,到处都可以听见音乐、歌声和生气勃勃的谈吐。这与德国的军国主义气氛是根本不同的!父亲整天不停地唠叨:“把你哲学上的胡思乱想统统扔掉吧!想办法学一点实实在在的东西,将来当个机电工程师吧!”最终他不得不接受了家人的忠告,于1895年秋天坐上了开往苏黎世的列车。通过他母亲的关系,爱因斯坦获准参加瑞士著名的联邦工业大学的入学考试。然而他的成绩实在不够理想,只有数学和物理考得十分出色,引起了学校教授和校长的关注,这给了他一线希望。

校长十分欣赏他非凡的数学能力以及渊博的数学知识,他给爱因斯坦提出了一个善意的忠告:应当先在瑞士的一所中学毕业后,再来投考联邦工业大学。校长还亲自推荐了阿劳小镇上的州立中学,这所学校无论在教学方法还是在师资的组成上都是当时苏黎世最先进的。

爱因斯坦来到了离苏黎世不远的阿劳小镇上,这依山傍水的小镇,美丽如画的景色,却一点也引不起他的兴致。

当踏进州立阿劳中学大门时,他的心情很沉闷。他寄住在温特勒先生的家中。温特勒先生是州立阿劳中学的教师,他不仅知识渊博,而且擅长教育心理学。他带着爱因斯坦在学校里到处参观散心,并让自己的妻子和7个孩子都与爱因斯坦交上了朋友。很快,爱因斯坦就在温特勒先生家里找到了温暖,摆脱了抑郁的心情。

爱因斯坦后来在他的《自述》中,很有感慨地回忆起了他在阿劳中学的这一年的时光:“这个学校的自由精神和那些毫不依赖外界权威的老师们的淳朴热情给我留下了难忘的印象。同我在一个处处使人感到受权威指导的路易波尔德中学的6年学习相比,我深切地感到:自由行动和自我负责的教育,比起那种依赖训练、外界权威和追求名利的教育来,是多么的优越呀!真正的民主决不是虚幻的空想……人不是机器,要是周围环境不允许襟怀坦白、畅所欲言的话,人就不会生气勃勃了。”

从现在保存下来的一篇爱因斯坦当时在阿劳中学写的《我的未来计划》的短文中,可以充分看出爱因斯坦当时的精神状况是何等的昂扬自信:“幸福的人对现状太满足了,所以不太会去想到未来。

另一方面,青年人则爱构想一些大胆的计划。而严肃认真的青年人自然想要做到使自己寻求的目标概念尽可能明确。“若有幸考取,我就会到苏黎世的瑞士联邦工业大学去读书。我会在那里呆上4年,学习数学和物理。我想像自己成了自然科学中这些部门的教师,我选择了自然科学的理论部分。“下面就是使我做出此项计划的理由。最重要的是:我倾向于做抽象的和数学的思考,而缺乏想像力和实际工作的能力。我的愿望也在我心中激发了这样的决心。这是很自然的事,人们总是喜欢去做自己有能力去做的事情。何况,科学事业还有某些独立性,那正是我喜欢的。”

阿劳中学规模虽然不算太大,但却拥有完备的实验室和实验设施,学生们可以在物理实验室或化学实验室里独立操作。在学校的动物馆里,学生们还可以使用显微镜和手术刀,完全自由地研究自己感兴趣的题目。这种学习和实验的方式,完全符合也适应了爱因斯坦进行科学研究和科学思考的习惯,从而又重新激发了他对数学、物理学的探索与思考。因此,短暂的阿劳中学的学习生活,也成了爱因斯坦进行他的物理学研究的一个新的起点。

正是在这一年中,他又重新拾起了对光线和以太的探爱因斯坦索性思考。关于这一点他写道:“在阿劳这一年中,我想到这样一个问题:倘使一个人以光速跟着光波跑,那么他就处在一个不随时间而改变的波场之中。但看来不会有这种事情,这是同狭义相对论有关的第一个朴素的理想实验。狭义相对论的发现决不是逻辑思维的成就,尽管最终的结果同逻辑形式有关。”

温特勒先生在阿劳中学教德文和历史。他淳朴热情,学识渊博,采集鸟类标本是他的业余爱好。

他常带着学生到山里去远足,采集动植物标本。爱因斯坦与温特勒先生朝夕相处,最后他们成了好朋友。就是在这样的环境下,爱因斯坦对学校的印象开始有所改变。爱因斯坦有生以来第一次喜欢学校了。这里的老师对学生很亲切,学生可以自由地提问、讨论问题。他第一次享受到这种民主和自由,他开始热爱自己的生活,一股青春的朝气和活力迸发出来了。过去路易波尔德中学里那个胆小敏感、沉默寡言的少年,现在变成了一个笑声爽朗、步伐坚定、情绪饱满的年轻人。他浓密的黑色卷发下面,一双棕色的大眼睛里,时常带着嘲笑的神色,而早年的那种腼腆已经不见了。有一位同班同学后来还回想起他那有力而又自信的步伐,脸上那微带嘲讽意味的表情,以及他的“不顾是否会冒犯到别人而敢于表达自己意见的大无畏作风”。

在阿劳中学的生活更坚定了爱因斯坦的一个决心,那就是不再做德国人。在慕尼黑的时候他就曾向父亲提出过,他要放弃德国国籍。一个孩子,居然要放弃自己祖国的国籍,这是多么不可思议的事情。1896年10月29日,他作为一个无国籍的大学生,顺利地考入了瑞士联邦工业大学。从1896年10月到1900年8月,爱因斯坦在联邦工业大学度过了4年大学生活。在大学里,他选修了数学、物理以及哲学、历史、经济和文学方面的一些专门课程,但却很少去听物理和数学的主要讲课。杰出电工学家韦伯所讲授的物理课的内容他早已熟悉,他宁可自己直接去攻读物理学大师麦克斯韦、基尔霍夫、波尔茨曼和赫兹的著作。数学虽是由胡尔维茨、闵可夫斯基这样一些杰出的研究者讲授的,但同样未能引起他的兴趣,原因是他已逐渐改变了对数学的看法。他觉得数学分支太多、太细,每一个分支都能吮吸掉一个人的全部时间和精力。他担心自己永远也不会有眼光去判定哪一个分支是最基础的。那时他会处于布里丹驴子的境地:因为无法决定吃面前的哪一捆干草而饿死。而闵可夫斯基,这位未来的相对论数学工具的创立者,在自己的课堂上并没有看出相对论的未来创造者的才能。在相对论出现的时候,闵可夫斯基才发现,这个相对论的创立者,竟是那位经常无故旷课的学生。然而物理学不同,尽管物理学也分为若干领域,其中每一个领域也都能吞噬掉一个人短暂的一生,可是在这个领域里,他认为自己很快就学会了识别出那种能导致深邃知识的东西,而把许多充塞脑袋,并使它偏离主要目标的东西撇开不管。可在物理学中,特别是在理论物理学中,很容易找到本质的东西。你只要钻进去,再钻进去,自然的奥秘就呈现在你的眼前。这才是让人最为激动的事情。学生时代的爱因斯坦还不清楚,在物理学中,通向更深入的基本知识的道路是同最精密的数学方法联系着的。

爱因斯坦很快发现,在大学里要做一名优秀的学生,必须要集中精力学好所有的课程,必须要遵守秩序、循规蹈矩、有条有理地记好笔记,并且自觉地做好作业。而他感觉到,这些特性正是他最为欠缺的,他不愿意为此多花精力,他要把时间集中用到学习那些适合于自己的求知欲和感兴趣的东西上。于是他抱着某种负疚的心情,满足于做一个中等成绩的学生。他“刷掉了”很多课程,而以极大的热忱在家里向理论物理学的大师们学习。因此他除了数学和物理学之外,其他功课的成绩平平。好在按瑞士的教育制度大学只有两次考试。更为幸运的是,爱因斯坦有位最要好的同学马尔塞罗·格罗斯曼,他正好具备爱因斯坦所欠缺的那些品质,并且慷慨地同这位桀骜不驯的同伴分享他那细微而条理分明的笔记。所以爱因斯坦能够坦然地按照自己的路子走下去,并且从格罗斯曼的笔记里适当地往脑子里填塞一些东西而顺利地通过考试。

对于守旧的教授们而言,爱因斯坦对科学研究的理解被视为离经叛道、胡思乱想。在他们眼里,爱因斯坦是个成绩糟糕又叫人头疼的学生,简直就是一个坏学生,将来能否毕业都会成问题呢!有一次上实验课,教授照例发给每个学生一张纸条,上面把操作步骤写得一清二楚。爱因斯坦却把纸条捏做一团,放进裤子口袋。过了一会,这张纸条就被扔进了废纸篓里,原来他有自己的一套操作步骤。他低头看看玻璃管里跳动的火花,可头脑却进入了遥远的抽象思维世界,突然,“轰”的一声,把他震回到现实世界中来。他觉得自己的右手火辣辣的,低头看到鲜血往外直涌。同学、助教、教授都围了上来。教授问明情况后,就愤愤地走了。教授向系里报告,坚决要求处分这个胆大包天、完全不守规矩的学生。加上前不久,因为爱因斯坦不去上他的课,他已经要求系里警告爱因斯坦了。这一次,未来的物理学大师果真受了处分,一个不听老师话的学生能成才吗?十几天以后,爱因斯坦看到教授迎面走来,他想躲,已经来不及了。教授走到他面前,目光很自然地落到他包着绷带的右手上,叹了口气,心里又同情又遗憾地说:“唉,你为什么非要学物理学呢?你为什么不去学医学、法律或语言呢?”教授认为,一个不循规蹈矩的人是进不了物理学殿堂的,不过爱因斯坦并未意识到教授的话中有话。诚实的爱因斯坦还是老老实实地回答了教授:“我热爱物理学,我认为自己具有研究物理学的才能。”

在大学中,他当然算不上是模范学生,但也绝对不是一个低等学生。他平时生活上有些散漫,常常不去上课,做实验时粗心大意,有时出点小事故,在课堂上有时对老师不够尊敬,可是他博览群书,有自己独立的见解。

工作与生活之余

1900年秋,爱因斯坦通过了毕业考试,拿到了文凭。

爱因斯坦的成绩如下:理论物理5分;物理实验5分;函数论5.5分;天文学5分;毕业论文4.5分;平均4.91分。虽然分数已经相当不错了,而且还有优秀研究者的名声,但爱因斯坦未被留在工大,他的朋友们却留下了。从此,爱因斯坦开始了漫长的求职道路。为了寻求一份固定的工作,他不得不考虑加入瑞士国籍,以取得合法身份。最后,1901年2月,他花掉了自己的全部积蓄,回答了有关祖辈们健康和性格的问题,并向当局保证不酗酒之后,才获得了瑞士国籍。幸运的是,这个公民没有被召征入伍,参加瑞士的联邦军队,因为军队发现,他是平足,并且还有静脉曲张,不适合当兵。

经过3个月的时间,终于在5月份,爱因斯坦得到了一份工作,到温特图尔城的职业技术学校当几个月的教师。为此他特地给苏黎世的一位教授去信说:“我接到了一个建议:从5月15日到7月15日,去温特图尔技术学校工作——负责教数学,因为常任教员要去服兵役。我今天得到了通知书后简直喜出望外。我不清楚哪位仁慈的人推荐我到那里:因为我原先的教授中没有一个曾认为我是好样的,同时我并没有申请就得到了这个职位。我还有希望以后得到瑞士联邦专利局的固定工作……应当补充一句:我是一只快活的小鸟,决不会沉湎于郁郁不乐之中,如果我没有肠胃失调或其他类似病痛的话……最近我将沿施普留根徒步而行,以便把接受令人高兴的职务和娱乐结合起来。”爱因斯坦有一种容易忍受不快的豁达的天性,微不足道的成功足以使他欢喜雀跃。因为只有摆脱了日常的忧虑和痛苦,才能够更自由地徜徉在物理学的天地里,但这种幸福没有太久。1901年秋天,爱因斯坦又失业了。

不过爱因斯坦很快就找到了下一个短暂的栖身之处,是夏富豪森——莱茵河畔的一座小镇,这里以吸引过许多旅游者的瀑布而闻名。爱因斯坦在联邦工业大学学习时结识的哈比希特的家就住在这里。经过哈比希特的推荐,爱因斯坦进入一所私立的寄宿制中学,找到了一个补习教师的职位。

他的职责是把学生们教好,以便应付毕业考试。

但是他和雇用他的老板雅科巴·纽易莎对教学的观点和目的不一致。这个补习老师所表现出来的判断的独立性和自主性使得纽易莎非常不满,于是他很快就被解雇了。

爱因斯坦在《自述》中说:“马尔塞罗·格罗斯曼作为我的朋友给我最大的帮助是这样一件事:在我毕业后大约一年左右,他通过他的父亲把我介绍给瑞士专利局(当时又叫‘精神财产局’)局长弗里德里希·哈勒。经过一次详尽的口试之后,哈勒先生把我安置在那里了。这样,在我最富于创造性的1902~1909年这几年中,我就不用为生计而操心了。

即使完全不提这一点,明确规定技术专利权的工作,对我来说也是一种真正的幸福。它迫使你进行多方面的思考,对物理的思索也有重大的激励作用。总之,对我这样的人,一种实际工作的职业就是一种绝大的幸福。因为学院生活会把一个年轻人置于这样一种被动的地位:不得不去写大量科学论文,结果是趋于浅薄,这只有那些具有坚强意志的人才能顶得住。我感谢马尔塞罗·格罗斯曼帮我找到这么幸运的职位。”从此,爱因斯坦搬到了伯尔尼一幢破旧的小房子里住了下来。哈勒先生已经通知他,专利局一有空缺,他就可以正式上班。在待职期间,他暂时做物理学方面的家庭教师。

爱因斯坦是在1902年6月16日正式聘用到伯尔尼专利局工作的,任命他为三级专家,实际上就是技术审查员,年薪3500法郎。他终于有了固定的职业,不必再为生活操心了。他可以在工作之余,专心致志地研究心爱的物理学了,他很满意。很快他就赢得了大家的喜爱,一个同事问他:“怎样才能做一个好公务员?”

他微笑着看了这位同事一眼,慢吞吞地说:“这里有一个公式:A=X+Y+Z,在这个公式中,A是成功,X是干活,Y是游戏,Z是沉默。”

这位喜欢幽默、说话诙谐的三级专家,坐在四楼86号办公室里,审查一份份专利申请。他必须像局长严格要求的那样,提出一针见血的意见,并且写出精确的鉴定书。他带着怀疑的眼光审视这些五花八门的新发明。敏锐的直觉,使他很快就从复杂的图纸中抓到了本质的东西。他把错误的、荒唐的、异想天开的往边上一推;把有价值和新颖有趣的新发明、新创造,分别写出鉴定书,并归档。

一天的工作,往往不到半天就做完了。这时,他就可以拿出小纸片来,做自己的物理学研究了。原来,这就是他那个公式中的游戏Y!一行行数字,一个个公式,很快就写满了一张,一张张纸片很快变成了一叠。他眼睛盯在纸上,耳朵听着门外,一有脚步声,就赶紧把纸片放到抽屉里去。因为局长规定,上班时间不准做私事。

八小时之后,他回到家里,又继续他那发现自然规律的工作,至于什么时候结束,那谁也不知道了。上班是有时间限制的,下班以后,他常常沉浸在物理推论中忘了回家。

有了固定职业后,爱因斯坦在克拉姆胡同49号租下一套便宜的住房,他可以考虑成家了。在定居伯尔尼之前,他就已有了和大学期间的女朋友米列娃结婚的打算,但他的双亲极力反对这门婚事。1902年,他还为此事与母亲产生了暂时的不和。他的母亲不仅当时而且后来一直都不喜欢米列娃。1902年,父亲患心脏病,他回到米兰父亲身边,父亲终于在临终之前同意了儿子的婚事。1902年10月10日,赫尔曼·爱因斯坦逝世,葬于米兰。

1903年1月6日,爱因斯坦和米列娃结婚了,婚礼十分简单,证婚人是索洛文和哈比希特。喜庆宴席结束之后,爱因斯坦带着新娘回克拉姆胡同,走到房门口,却发现又忘了带钥匙!新娘只好站在新房门口等新郎去找钥匙,她知道这是爱因斯坦的老毛病了。在苏黎世上大学的时候,他的邻居就经常听见他半夜三更站在大门口,压低了嗓音向着门缝里叫:“房东太太!我是——爱因斯坦!对不起,我又忘了带钥匙了!”一年以后,米列娃生下了一个儿子,起名叫汉斯·阿尔伯特。儿子的出生给爱因斯坦带来了快乐,也带来了沉重的负担。他本来已经拉着专利局和物理学研究这两部沉重的车,现在又套上了家庭这部车。

这个年轻的父亲,左手抱着儿子,右手做着计算。孩子的啼哭和哄孩子的声音交织在一起,奏出了不和谐的交响曲。他有一种奇妙的自我孤立的本领,现在他的世界里只有自己一个人,那里的声音是分子、原子、光量子、空间、时间和以太!这个年轻人有才能,有决心,他要解决物理学中最困难的“以太之谜”。这个难解的谜,困惑了多少物理学家!现在,这个年仅26岁的小公务员冲击这一高峰,他要来解开这个谜了!爱因斯坦在心头思考这个问题已有10年之久。多少次,眼前似乎闪现出亮光,再转个弯,该就是光明境地了。可是,忽然又跌入黑暗之中。又有多少次,他似乎已经走近成功的大门,钥匙也拿在手上了。可一个不眠之夜后,他又会悄悄走到好朋友贝索那里,轻声告诉他,手上的钥匙开不了那扇大门。再说,大门里面又究竟是什么东西呢?夜深了,爱因斯坦躺在床上,他哪里睡得着!那个谜还在折磨他。没有一丝希望,没有一线光明。但是突然,在笼罩着一切的漆黑的天幕背后,似乎有什么东西要破云而出。黑暗裂开了,出现了一线亮光。一下子,那淡青色的、杏黄色的、血红色的、绛紫色的千万道光芒全部冲了出来。太阳升起来了,他心里的太阳升起来了,爱因斯坦立即翻身起床。他看了一眼正在酣睡的米列娃和小汉斯,悄悄地走到外面的屋子,点上煤油灯,开始写……

大放异彩的1905年

爱因斯坦在伯尔尼专利局工作的那些年,正是他思想活跃的年代。物理学历史的发展正经历着一个令人困惑同时也预示着一场伟大的革命即将到来的时期。当历史的需要呼唤一位伟人出现时,他以矫健的步伐走向了历史舞台。

五个星期之内,他完成了《论动体的电动力学》这篇论文。虽然只有短短的3000字,一个划时代的理论——相对论诞生了。为了这篇3000字的论文,他苦思冥想了将近10年。

1905年6月,他将这篇论文寄给了当时世界物理学界最权威的杂志——莱比锡《物理学年鉴》。

早在1905年的3月和5月,爱因斯坦还曾将他当时新完成的另外两篇论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》和《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》,先后寄给了《物理学年鉴》。这篇相对论论文已经是他爱因斯坦当年寄去的第三篇论文了。

同时,他还将自己4月份完成的一篇关于分子运动理论的论文《分子大小的新测定法》寄给了母校苏黎世联邦工业大学,作为申请博士学位的论文。这篇论文爱因斯坦自己认为分量比那三篇要轻得多,因此未寄往《物理学年鉴》。

他又为《论动体的电动力学》这篇重要论文写了一篇补充性论文《物体的惯性同它所包含的能量有关吗》,这两篇论文同时成为开创相对论的重要论文。论文完成后,爱因斯坦也将它寄给了《物理学年鉴》。

他先后寄到《物理学年鉴》去的三篇论文,竟同时在1905年9月该杂志的第十七卷上发表了出来。后寄去的一篇,也在随后的第十八卷上发表了。

而另外那篇寄到苏黎世联邦工业大学去的论文,则为论文的作者轻松地摘下了博士的桂冠,并且当年就在伯尔尼发行了单行本。后来爱因斯坦又将它寄给了《物理学年鉴》,发表在1906年第十九卷上。

当时像《物理学年鉴》这样著名的权威科学刊物,谁能在它上面发表一篇论文就是一件很了不起的事,而爱因斯坦的这五篇论文,竟全部都是在它上面发表的,而且其中三篇还发表在同一期上。在同一期刊物上发表同一位作者的三篇论文,这在《物理学年鉴》的历史上从未有过,更不用说这三篇论文还同时在20世纪物理学新开辟、新发展起来的三个主要的未知领域里——相对论、量子论和分子运动理论都取得了重大的突破:其中一篇为走入迷宫的分子运动新理论开辟了新的研究方向;另一篇为作者赢得了诺贝尔奖金;而最后一篇则不但是开创了物理学的一个新理论,而且也开创了物理学的一个新世纪。说它们是在三个未知领域里取得了重大的突破也是远远不够的,其中两篇论文,更是构成20世纪辉煌的物理学新大厦的两根最主要的支柱——相对论和量子论的奠基性作品。

德国伟大的物理学家、1954年诺贝尔物理学奖获得者波恩,在庆祝爱因斯坦70岁寿辰的文章中建议,将1905年的《物理学年鉴》定为人类全部科学文献之中最卓越的卷册,他写道:“依我之见,全部科学文献之中最卓越的卷册,就要数莱比锡《物理学年鉴》1905年第十七卷了。这一卷里登载着爱因斯坦的三篇论文,其中每一篇论及一个不同的主题,而且每一篇现在都被公认是杰作,是物理学一个新的分支的起源。”由于这5篇论文的发表,1905年被看成是物理学创造奇迹的一年,《物理学年鉴》被看成是创造了奇迹的期刊,而爱因斯坦本人则被看成是创造了奇迹的人。

而当人们发现这位创造了奇迹的人,不是什么著名的学者和教授,竟是一个专利局的普通小职员的时候,这个奇迹就变得更加神奇了。

一个26岁的青年——伯尔尼专利局里默默无闻的小职员——利用业余时间进行科学研究,在物理学三个未知领域里,齐头并进,同时取得巨大的成果。这在科学史上,不能不说是一个奇迹。也许只有1665~1666年可以和1905年相媲美。当时瘟疫席卷英国,剑桥大学被迫关闭,23岁的牛顿回到故乡乌尔索普村。他在乡居期间,发明了微积分,发现了白光的组成,并且开始研究引力问题。

爱因斯坦对为他写传记的作家说:“我没有什么特别的才能,不过喜欢刨根问底罢了。”他也对一位物理学界的同行说过:“空间时间是什么,别人在很小的时候就已经搞清楚了,我智力发育迟,长大了还没有搞清楚,于是一直在揣摩这个问题,结果也就比别人钻研的深一些。”但不管怎么说,爱因斯坦是物理学史上继牛顿之后的又一座高峰,一位科学的革命者。

1905年快过去100年了,人们即将跨越一个新的世纪。回首这要过去的一个世纪,物理学取得了惊人的进展,这些进展是与一个伟大的名字爱因斯坦分不开的。1949年获得诺贝尔奖的法国物理学家戴布劳格利说过一段话:“20世纪上半叶取得了物理学上最惊人的突破,这成为科学史上辉煌的一章。就在这短短的几十年中,物理学中耸立起两座丰碑,它们在今后几个世纪中将一直巍然屹立着,这就是相对论和量子理论。相对论是阿尔伯特·爱因斯坦富有创造力的思想的成果。量子理论的首块基石由普朗克奠定,但量子理论中的最重要的进展也应归功于爱因斯坦。”而爱因斯坦在这两个伟大理论中的贡献,正是发端于他在1905年所写的论文。

在1905年短短的几个月中,爱因斯坦创造了如此丰富的科学研究成果,确实是科学史上的奇迹。更令人钦佩的是,所有这些贡献竟是一个在学术机构大门以外默默无闻工作于伯尔尼专利局的年轻小职员做的。他在完成本职工作的前提下,完全靠利用业余时间自己摸索,没有任何的学术联系,甚至和这一行的前辈也基本上没有接触,更没有名师指导。若干年以后,他在与自己的学生利奥波特·英费尔德谈起自己的科学经历时说,一直到30岁左右,他还从来没有见到过一位真正的理论物理学家。英费尔德曾风趣地补充说:“除非是在镜子里。”然而爱因斯坦成功了。这需要多么大的毅力!他付出了多么大的代价!正如爱因斯坦自己在1933年所写的那样:“一旦这种想法的正确性得到了承认,最后成果就水到渠成了。任何聪明的大学生理解这些成果都不会有什么困难。但是,在一个人茅塞顿开、恍然大悟之前,在黑暗中探索能感受到但又表达不出的真理的那些年代里,那种强烈的求知欲望,那种时而有信心时而又产生疑虑的心理变化,只有亲身经历的人才能知道是什么滋味。”

揭示分子与光量子之谜

爱因斯坦相信世界是物质的,相信原子和由原子组成的分子是存在的。但是,怎样才能用最有力的证据证明原子和分子的存在呢?在他从联邦工业大学毕业以后那些失业的日子里,他就开始思索这一问题了。以前在工业大学的物理实验室里,爱因斯坦也曾经在显微镜下观察过布朗运动。已经过了多年,但是那种奇妙的现象——粒子不规则的、永不止息的运动——仿佛仍在眼前。怎样解释这种神奇的现象呢?他对热力学规律与分子力学的不可分割性有强烈的印象,在他的心目中,热力学并不否定粒子的运动,而且热力学是间接地运用和确证物质的原子和分子运动规律的广阔领域。他想,按照原子论,一定会有一种可以观察到的悬浮微粒的运动,这就是布朗运动。他进一步分析,如果分子运动论原则上是正确的,这一点他毫不怀疑,那么,那些可以看得见的粒子的悬浮液就一定也像分子溶液一样,具有能满足气体定律的渗透压。按照热力学的气体动力学理论,这种渗透压与分子的实际数量有关,亦即同一克当量中的分子个数有关。如果悬浮液的密度并不均匀,那么这种渗透压也会因此而在空间各处有所不同,从而引起一种趋向均匀的扩散运动,而这种扩散运动可以从已知的粒子迁移率计算出来。

另一方面,这种扩散过程也可以看做是悬浮粒子因热骚动而引起的不知大小的无规则位移的结果。通过把这两种考虑所得出的扩散通量的数值等同起来,他想,就一定可以得到这种位移的统计定律即布朗运动定律。于是,他用自己独立发展的将统计和力学结合起来的新的统计力学的方法,深入研究悬浮粒子在流体中的运动,分析原子和分子的运动及其与热之间的关系,计算出布朗运动的规律,得到了关于布朗运动的精确的数学理论。1905年4月和5月,他把这一研究成果写成两篇论文:《分子大小的新测定法》和《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》。在这两篇论文中,爱因斯坦从理论上科学地阐明了布朗运动产生的原因,并从悬浮粒子位移的平均值推算出单位体积中流体的分子数目,提出了一种通过观察布朗运动测定分子实际大小的新方法。爱因斯坦在第二篇论文的最后,向实验物理学家呼吁,希望他们能用实验证实他的这一理论。

法国物理学家佩兰做出了响应。3年后,他用极精细的实验证实了爱因斯坦的理论,计算了分子的大小。由于这项工作,佩兰荣获了1926年的诺贝尔奖。

铁的事实,迫使最顽固的原子论反对者奥斯特瓦尔德和马赫也不得不服输,声称“改信原子学说”了。一时甚嚣尘上的反原子论终于宣告彻底破产,爱因斯坦成功了。

1905年,爱因斯坦的第一篇著作《关于光的产生和转化的一个启发性观点》问世了。在以后的几年中,他还发表了几篇有关量子物理学的论文。在光的新理论中,爱因斯坦以普朗克1900年提出的假设为基础,认为在热辐射过程中能量的放出和吸收都是以不连续方式进行;能量的最小数值叫量子;它的数值取决于基本作用量九——“普朗克常数”。每次放出和吸收的辐射能都是这个数值的整数倍。普朗克的这一发现,与当时普遍认为正确的光的波动理论是不相容的。爱因斯坦用下面的比喻解释过光子假说和普朗克理论的相互关系:“如果啤酒总是装在可容一品脱的瓶子里出售,由此完全得不出啤酒是由等于一品脱的不可分割的部分所组成的结论。”为了检验小桶里的啤酒是否由不可再分割的部分所组成,我们可以把小桶里的啤酒分别倒进一定数量的容器里,比方说10个容器中。我们用完全任意的方式将啤酒分份,听任偶然去确定,每一个容器中倒进多少。我们测量一下在每一个容器中啤酒有多少,然后再把啤酒倒回小桶里。

我们多次重复这种操作。如果啤酒不是由不可分割的部分所组成的,那么再将每个容器中啤酒的平均分量和所有这些容器的平均分量将是同样的。如果啤酒是由不可分割的部分组成的,那么在各容器之间就会出现不同的啤酒的平均分量。

设想一种极端的情况,小桶里只能容纳一份不可分割的啤酒。这时,整个一份啤酒每一次只能倒进一个容器,在这些容器里面所装的东西之间的区别就十分巨大了:一个容器中装了小桶里所有的啤酒,剩下的容器将空无一物,如果小桶由2份、3份……这种不再分割的份额组成的,那么偏离平均分量将越来越小。因此,按照偏离平均分量的大小,即按照起伏的大小,可以判断啤酒的不可分割的份额的大小。

我们转回来研究电磁波。让电磁波占满一个被限定的“筒”壁——由许多单个胞格所组成的某个空间容积。是否可以把这些波的能量分为随便多大数量的部分,或许我们将碰到不可进一步分割的“份额”,并且,如果辐射的电磁场是间断的,那么它的最小“份额”的大小又是怎样的呢?测量一下胞格中能量的分量对于平均分量的偏离——这个分量在由一个胞格转到另一个胞格时的变化,就可以解答这些问题。

如果最小“份额”大,那么这种变化就大;如果“份额”小,那么变化也小。

爱因斯坦的光量子学说,以最简练的方式阐明了“光电效应”,这种效应的基础是光与电子之间进行能量交换。这样便解释了光束打到金属上时,能把电子从其表面拉出来。这些电子在脱离金属表面之后的动能,与光源的强度无关,而完全取决于其颜色。在紫外光的情况下,电子的动能最大。1886年,赫兹发现了这个现象,尽管许多物理学家对此进行进一步的深入研究,但是运用光的波动学说无论如何也解释不清。然而,借助爱因斯坦的“光量子理论”却可以把光电效应阐述得很清楚。紫外光是由能量高的光子,也就是冲击力大的光粒子构成,而红光是由能量较低的光量子构成,所以紫外光打出的电子比红光打出的电子的动能更大。

10年之后,美国实验物理学家密利根的研究证明,爱因斯坦对于光电效应的解释是正确的。“康普顿效应”是以发现者的名字命名的一种散射现象,这是波长极短的射线跟原子中结合得很松散的电子发生作用时产生的一种现象。1923年,这一效应证实了光子的实在性,给人的印象极为深刻,从此以后光量子学说成为现代物理学必不可少的组成部分。

爱因斯坦关于光的新理论,究竟超过他同时代自然科学家的思想有多远,这从1913年柏林第一流的物理学家们的评论中可以一目了然。爱因斯坦被任命为柏林科学院院士时,他们在赞扬了他在科学上的多方面成就后,要大家特别重视他的光量子假说:“他在探索过程中,往往会超出预想目标,比如在光量子假说方面就是这样,因而对他做出评价不会太困难;在精密自然科学中,一次冒险也不做,便不会有真正的创新。”

光量子假说在学术上具有划时代的意义,它是整个原子物理学进一步发展的基础。不论是1913年波尔提出的著名的原子模型,还是20年代初期法国物理学家德布洛伊天才的“物质波”假说,如果没有光量子假说,都是难以出现的。

狭义相对论

爱因斯坦是相对论的创始人,相对论无疑是他最重要的成就。与其他研究工作相比,相对论对自然科学思想体系产生了更深远的影响,它的作用远远超出哲学思想的范畴。

它引起了一场最激烈的争论,也正是通过这场争论及以后的实践,让全世界的人都了解到了爱因斯坦的伟大。

1905年,爱因斯坦在《物理学年鉴》上发表了长达30页的论文《论动体的电动力学》。这篇文章宣告了相对论的创立。1905年,还在这一杂志上,他以题为《物体的惯性同它所包含的能量有关吗》一文又作了重要补充。这两篇论文都收集在1913年相对论重要的历史文献《相对论原理》一书中,与读者再次见面。对于爱因斯坦在相对论中研究的问题,当时物理界的看法是不同的。

19世纪,先是光学的机械理论居于统治地位。这种理论认为,光是一种称之为“光以太”或简称“以太”的弹性介质的波动。以太能穿透一切物体,而又不影响物体的运动。但是,事实上,光学研究的新成果愈来愈难以符合机械以太假说。于是,物理学家断言,可以把光看做是以太的一种特殊“状态”。这种状态被看成是电磁力场,法拉第把它抽象地引进自然科学领域,而后又被麦克斯韦用抽象得出奇的数学公式进行概括。

光以太学说与牛顿力学所引出的“绝对空间”理论紧密相连。牛顿认为:“绝对空间由于它的本性以及它同外界事物的无关;它永远是同一的和不动的。”

于是,牛顿认为可以把以太看做是绝对参考体系,它决定了世界上一切运动的永恒的绝对状态。

牛顿进而认为,也存在着“绝对时间”。他说:“绝对的、真正的数学时间自身在流逝着,它的本性是均匀的,它的流逝同任何外界事物无关。”

这种观点认为,时间在均匀地流逝,并且想像在宇宙中有一种“标准钟”,人们可以从放在任意地方的这种钟上读出“绝对时间”。后来,牛顿又谈到了“绝对运动”,这是由“绝对空间”和“绝对时间”联想到的。他给“绝对运动”下定义,亦即“物体从一绝对地点转移到另一绝对地点”。

绝对时间和绝对空间是牛顿力学的根基。然而牛顿的绝对时间和绝对空间两者之间有明显的毛病:既然绝对时间和绝对空间同任何外界事物都没有关系,那么怎样才能知道它们存在呢?这个问题,牛顿没办法回答。他只能说,绝对时间和绝对空间是上帝的创造。后来,康德又把绝对时间和绝对空间说成是先验的。先验的意思就是先于经验,人一生下来就有的。这样,牛顿和康德把绝对时间和绝对空间捧上了先验的王国,不许有人对它们加以怀疑。

到了19世纪,马赫又对牛顿的时空概念作了有力的批判,但还是没有推翻。这是因为要改变时间和空间的概念,客观条件还没有成熟。此外,实验物理学也使人们对牛顿关于时空和运动的教条产生极大的怀疑。地球以每秒30公里的速度在其轨道上绕着太阳转动。我们的太阳系以每秒20公里的速度在宇宙中飞驰,最后是我们的银河系,它与其他遥远的银河系相比,以相当高的速度不停地在运动。那么,要是光以太是静止存在于“绝对空间”之中,并且天体穿过它运行,这种运行的结果对于光以太来说必然是显著的,而且使用精密的光学仪器也一定能够验证“以太风”。

美国物理学家麦克尔逊做了第一个实验。他出生于波兰,1881年曾在柏林和波斯坦做过亥姆霍兹奖学金的研究生。他的实验由于实验装置不够齐全,结果说服力不够强。6年以后,麦克尔逊在美国使用亲自设计的高精度镜式干涉仪,同莫勒合作重复了他以前的实验。这台新式测试仪是如此的精确,以致于仪器本身受“以太风”的影响都能清晰地显示出来。但是这次实验以后的多次反复实验,都没有看到那种现象。这个实验证明光速完全是恒定的,与光源和观察者的运动都无关。“麦克尔逊实验”是物理学史上最著名的实验之一,也是相对论的基本实验。爱因斯坦十分钦佩麦克尔逊的实验技巧。

麦克尔逊的实验得到的结果,彻底否定了光以太的存在。此后还有人想使虚构的以太假说与光速恒定的事实一致起来,从而来“拯救”以太假说。1895年,荷兰物理学家洛伦兹假定,快速运动物体在运动方向上会产生机构收缩(“洛伦兹收缩”),为的是用这种方法在机械世界观范畴内把麦克尔逊实验结果跟光以太和绝对空间捏合起来。这种设想尽管十分巧妙,但这种人为的假想,不仅明显带有目的性假说的性质,而且从长远看来不会使理论物理学家满意。

麦克尔逊的实验结果使理论物理学家陷入难以自拔的思维困境,又像是一个系在人们心头达10年之久的、无法解开的死结,但它被年轻的爱因斯坦解开了。

1905年,爱因斯坦提出了相对论,他把作为光波载体的以太,从物理学世界中清除出去了。他认为,光以太原本只是物理学界的一个“幽灵”,他把独立的物理实体——电磁场请出来,坐在以太的位置上,这也是崭新的、勇敢的行动。尽管法国物理学家彭加勒在他之前就曾提过应该抛弃以太假说,但是他没能把这种想法变成新的自然观的基础。“无以太物理学”是爱因斯坦思想的重要成果之一。

爱因斯坦狭义相对论思想的产生,最早源于16岁时一直困扰着他的一个问题。在1895年进入阿劳中学上学时,他已比同龄的中学生掌握了更多的物理方面的知识。他对探索自然奥秘有着无比浓厚的兴趣,时常一个人静静地思考一些科学特别是物理学方面的问题。一天,他突然想到这样一个问题:假如一个人以光速跟着光波跑,那么他就处在一个不随时间而改变的波场之中。也就是说,应该看到这条光线就好像一个在空间振荡而停滞不前的电磁场。然而看来不会有这种事情。这个问题他一直想搞清楚,并为此沉思了10年。

1896年爱因斯坦进入苏黎世联邦工业大学以后,继续思考着关于运动物体的光学特性的问题。对于当时物理学中流行的光是通过以太这种特殊的介质来传播的观点,一开始他也是毫不怀疑的。但他想,光通过以太的海洋传播,那么地球也应是在以太中运动的,反过来说,以太应有相对于地球的运动。这应该可以通过实验来加以验证。因此他就去查阅有关这方面的资料。可是他查遍了所能找到的物理学文献,都没有找到关于以太的明确的实验证据。于是他想亲自来验证一下。为此,他设计了一个使用两个热电偶的实验:用几面镜子,把来自同一个光源的光反射到两个不同的方向,一个与地球运动方向平行,另一个则方向相反。如果假设在两条光束之间存在能量差,那么就能用两个热电偶测出所产生的热量的差别,从而检测出地球相对于以太运动而引起的光速的变化。可是他的老师不支持他,他也没有机会和能力建造这种设备,事情就这样不了了之。后来,当他正在学校思考以太流的问题的时候知道了麦克尔逊实验的“零”结果。

他很快意识到,如果承认麦克尔逊实验的“零”结果符合事实的话,那么认为地球相对于以太运动的想法就是不正确的,应该抛弃以太这个顽结。但是,如果没有以太充满整个宇宙空间,也就不可能有什么绝对的静止和绝对的运动了,因为物体不可能相对于虚无运动。所以他认为,只能是谈一个物体相对于另一个物体,或者一个参照系相对于另一个参照系的相对运动。处于这两个参照系中的观察者都有同等的权利说:“我是静止的,对方在运动。”如果没有宇宙以太作为物体在空间中运动的公共参照系,我们就无法探测到这一运动。所以麦克尔逊的实验没有探测到地球相对于以太的运动,也就不足为奇了。

数学家闵可夫斯基曾是爱因斯坦在联邦工业大学上学时的老师。当年爱因斯坦经常逃课,闵可夫斯基骂他“懒胚”。当爱因斯坦《论动体的电动力学》发表以后,闵可夫斯基很快理解了,并看到了这篇论文的深刻意义。他实在没有想到,曾被他骂为“懒胚”的学生,现在竟写出了如此深刻的论文。闵可夫斯基是搞数学的,他从数学的角度认真地思考了爱因斯坦的理论,结果得到一种非常美妙的描述狭义相对论的数学方法。

闵可夫斯基的论文在1907年发表。第二年夏天,在科隆举行的“德国自然科学家和医生协会”第80届年会上,他做了一个报告,宣传相对论的思想,题目是“空间和时间”,其中有一段著名的话:“先生们!我要向诸位介绍的空间和时间的观念,是从实验物理学的土壤中生长起来的,这就是它们力量的所在。

这些观念是带有革命性的。从现在起,空间自身和时间自身消失在阴影之中了,现实中存在的只有空间和时间的统一体。”闵可夫斯基的报告引起了与会者的巨大反响。可惜3个多月后,疾病就夺去了他年仅44岁的生命。去世前,他万分遗憾地说:“在发展相对论的年代里死掉,真是太可惜了。”

闵可夫斯基所提出的思想是将时间作为三个空间坐标之外的第四个坐标,这样,一个系统相对于另一个系统的运动,可以看成是这个四维坐标架的转动。由此就可以很清晰地刻画狭义相对论的原理和相对论效应。

爱因斯坦的狭义相对论把长度缩短看做是观察者从一个运动的系统去观察物体时所看到的一种表观的空间收缩。

空间的收缩和时间的膨胀对于两个处于相对运动状态的系统来说是对称的。空间距离一缩短,时间间隔就加长。

要使一种变革传统观念的新思想或新理论为人们普遍所接受,往往需要一个相当长的过程,这在科学史上是不乏其例的。爱因斯坦的论文发表以后,大约经过了4年光景才开始较多地引起人们的关注。然而,《论动体的电动力学》这篇论文的理论并不深奥,数学运算也极为简单,以致德国著名数学家希尔伯特说:“在我们数学的哥廷根大街上任何一个男童的四维几何知识都比爱因斯坦多。尽管如此,在这方面成绩卓著的却是爱因斯坦,而不是数学家。”问题就在于,爱因斯坦具有超人的对自然奥秘的深刻洞察力,敢于冲破传统的创造精神和深信宇宙完美和谐的坚定信念。

这里介绍一下相对论的两条基本原理:相对性原理与光速不变原理。

所谓相对性原理:在两个相互做匀速直线运动的参照系中,一切自然定律都是相同的。

什么叫做“参照系”呢?我们说,火车向前行驶了多少公里,这是相对于地面来讲的。研究火车在地面上的运动,是以地面为参照物的。研究乘客在火车上的运动,就是以火车为参照物的。在参照物上安放一个可以量度运动物体位置的假想的坐标系之后,就叫做参照系。

现在假定有一列火车沿着直线轨道匀速行驶,车厢里有一位乘客向上抛出一个小球,那么这位乘客所看到的小球的运动情况,和他在地面上向上抛出一个小球后所看到的情况是完全一样的。这是因为他的火车参照系相对于地面参照系在做匀速直线运动。“在两个相互做匀速直线运动的参照系中,力学定律是相同的。”这是伽利略早在17世纪就已经提出来的相对性原理。爱因斯坦把伽利略的相对性原理推展为:“在两个相互做匀速直线运动的参照系中,一切自然定律都是相同的。”

把一个力学定律推展为一切自然定律,这是一个巨大的飞跃,为了实现这个飞跃,整整用了200年。

这200年正是牛顿机械物理学统治的200年。这样,不单是力学实验,连光学实验、电磁学实验,以至任何其他一切实验,都不能测出绝对运动来。一切都是相对的,因此也就否定了绝对空间、绝对时间、绝对运动和光以太的存在。

所谓光速不变原理是指:光在真空中的传播速度是一个不变的常数,它和光源的运动速度没有关系,和观察者的运动速度也没有关系(指的都是匀速直线运动)。

经典物理学对粒子的运动(如炮弹)和波的运动(如声音)都进行了长期的周密的研究,这两种运动的本质是完全不同的。粒子运动是粒子本身在运动,如炮弹;波的运动必须靠介质来传播,如声波是靠空气来传播的。

那么光的传播是属于哪一种运动呢?首先,光在真空中的传播和声音在空气中的传播是不一样的,因为光没有介质。旧物理学原来一直认为光是波的传播方式,介质就是以太。但是麦克尔逊1897年进行的地球在以太中的漂移速度实验已经彻底否定了以太的存在。

那么光是不是像粒子那样靠放射传播的呢?我们来进行一个实验:假如有一艘炮舰,首尾各有一门相同的大炮,发射出的炮弹速度是W,当炮舰以V的匀速向前行驶时,舰首大炮炮弹的速度是W+V,舰尾大炮炮弹的速度是W-V,这就是粒子的速度合成定理。但是光的运动服不服从速度合成定理呢?1054年天文学上发生过一次著名的超新星爆发,残骸就是现在金牛星座中的蟹状星云,如果光线服从速度合成定理,这颗超新星爆发时向着地球方向飞来的物质A发出的光,速度将是光速C加上飞散物质的速度V,而背离地球方向飞去的物质B发出的光,速度将是C-V,那么地球上将先看到A发来的光,按照计算,得等几十年后才能看到B发出来的光。这样,在地球上几年中都能看到这颗遥远的超新星爆发时所发出的强光。然而实际情况却是:这颗超新星爆发时发出的强光,只过了一年多就消失了,就像我国《宋史》上记载的那样:“年余稍没。”这就说明A和B发出的光都是以C的光速向着地球传来的。

光在真空中传递,既不像波,也不像粒子,它只遵循一条特殊的规律:光速不变原理(科学史上第一个想要测定光速的人是伽利略,他和他的助手各举一盏灯站在两个山头上,由于光速太快,和它相比两个山头之间的距离实在太小了,这个测量当然失败了。第一个测定光速获得成功的是1676年丹麦的天文学家罗迈,他通过观测木星和它的卫星这样的天文规模的距离,第一次测出了光的速度,但由于当时仪器不够精密,测得的数值为225000公里/秒。直到1899年,美国科学家麦克尔逊才用他改进了的精密光学仪器测得了光速的最精确值:299796公里/秒。在不用于精确计算时,经常只说它的近似值:每秒30万公里)。

这两条基本原理和经典物理学都是势不两立的,特别是光速不变原理,它和牛顿的绝对时间和绝对空间更是水火不容。假若有一条平直的铁路穿过车站,站台两边A、B两点各立有一根柱子,一个手拿信号灯的工人站在A、B的中点C发出一个信号,他将看到:信号以相同速度C通过相同距离同时到达A、B两点。如果在他发出信号的同时,正好有一列火车从他身旁经过,车上坐着的一位乘客将看到:这个信号以C的光速离开自己向火车两头A、B两点飞去,由于火车是向着A点奔去,所以对于他来说,信号到达A点走过的距离短,到达B点的距离长,他将看到信号先到达A点,然后到达B点。

信号到达A和B是不同的两件事,在以地面为参照系的工人看来,这两件事是同时发生的;在以火车为参照系的乘客看来,它们却不是同时发生的。这只是一种纯理论设想,在实际生活中,工人、乘客都不可能用肉眼观察到信号到达A、B两点的时间。而且光速是那样快,对于相距不远的两个目标来说,也根本无法量出信号到达的先后。一个同时,一个不同时,到底哪个对,在经典物理学看来,事物的是非只有一个绝对标准,要么就是对,要么就是错。那么对于这个问题如何判断呢?经典物理学回答不上来了。

爱因斯坦也为这个问题进行了长期的思索。1905年的一天,他终于想通了,他解决了这个既同时又不同时的问题,因此也创立了相对论。

要解决这个问题,爱因斯坦认为首先要解决“什么是同时性”的问题。

如果两件事发生在同一个地点,还容易比较,如果两件事是发生在两个地方呢?不能只是想当然,必须给予严格的定义,赋予它以物理意义。爱因斯坦是这样给同时性下定义的:还是以火车通过车站为例,如果这时突然雷电大作,两个雷电一个击中车头A',一个击中车尾B'。车头A'遭受雷击时,正好经过站台A点,所以A点的柱子也同时遭受了雷击。车尾B',遭受雷击时正好经过站台B点,所以B点的柱子也同时遭受了雷击。我们把车头A'和柱子A遭受雷击称为事件Ⅰ,把车尾B'和柱子B遭受雷击称为事件Ⅱ。那么就可以得出定义:“如果柱子A和柱子B遭受雷击时发出的闪光信号同时达到AB的中点C,我们就说,事件Ⅰ和事件Ⅱ对于地面参照系来说是同时发生的。同样,如果这两个闪光信号同时达到A'B'的中点C',可以说事件Ⅰ和事件Ⅱ对于火车参照系是同时发生的。”

什么是同时性?这就是爱因斯坦在相对论运动学部分第一个小节中解决的问题。

下面再回答既同时又不同时的问题。对于牛顿经典力学是无法回答这个问题的,在爱因斯坦相对论里却成了最基本的原理,那就是:“在两个相互做匀速直线运动的参照系里,对一个参照系同时,对另一个参照系就必然不同时。”地面上C点的铁路工人和火车中C'点的乘客是分别在两个相对做匀速直线运动的不同的参照系中,如果地面上C点铁路工人,看到事件Ⅰ的光信号和事件Ⅱ的光信号同时到达,那么对于行进中的火车中央C'点的乘客来说,因为火车运动是向着A点,离开B点的,事件Ⅰ的光信号到他那里走过的距离近,事件Ⅱ的光信号到他那里走过的距离远,而光速又是不变的,所以他看到事件Ⅰ的光信号比事件Ⅱ的光信号先到达,两者必然是不同时的。

原来,在相对论里,两个地方遭受雷击这两件事,在以地面为参照系的C点上看是同时的,在以火车为参照系的C'点上看就必然不同时,这根本不是什么自相矛盾,而是千真万确的真理。所以爱因斯坦说:“两个地方发生的两件事情没有绝对的同时性。同时性是相对的。”这正是他在相对论运动学第二小节中解决的问题。

同时性是相对的,多么简单的一句话,但这是多么革命的思想,和我们的经验相距多么远,需要多么丰富的想像力!时空观念从此和牛顿的绝对时间和绝对空间决裂了。新的相对论的时空观念建立起来了。

按照牛顿的说法,全宇宙只有一个时钟,它指示的时间就是绝对时间。如果绝对时间是8点钟,那么宇宙间任何地方,无论是在地面上、火车上,还是在其他星球上,通通都是8点钟(这里不考虑地球上经度造成的时间差,绝对时间就是8点,可能在A地8点是在早上,B地8点是在下午)。既然时间是绝对的,同时性当然也是绝对的。如果两件事都发生在8点钟,不管它们是不是发生在同一地点,也不管我们是在地面上看,还是在火车上看,它们通通都是同时的。如果两件事发生在不同的时间,不论它们发生在什么地方,也不管我们是在哪里进行观察,它们通通都是不同时的。这就是牛顿的绝对时间概念,也是几千年来人们所习惯了的、从现实生活中直接获得的关于时间的概念。直到今天,在爱因斯坦的相对论已经发表了99年(还差一年就是100年)之后,可以这样说:地球上大多数没有学过相对论的人,在时间概念上依旧停留在牛顿时代。即使有些已经学过了或者知道了相对论的人,自己也认为已经打破了牛顿的绝对时间概念,但是往往在碰到一些具体问题时,又会糊涂起来,在自觉或不自觉中又回到了牛顿的绝对时间里去。举一个最普通、最简单的看法:一个时钟,不管你把它放在中国还是美国,也不管把它放在火车上还是飞机上,它所显示的时间不都是相同的吗?时间和地点无关,和参照系的运动也无关,这不是明明白白的吗?这不正是牛顿的绝对时间吗?有这个看法是很正常的,它确实是从我们生活经验和实践中产生出来的,但是我们拥有的只是低速运动状态下的经验和实践。牛顿力学也是从低速运动中总结出来的,它的运动三大定律对于低速运动世界确实是有效的,是接近真理的科学定律;但是在高速运动状态下它就成为谬误了。我们坐过每小时100多公里的特快列车,磁悬浮列车最高时速现在也只能达到500多公里;我们坐过每小时1000多公里的超音速飞机,最快的航天飞机速度也不过每小时20000公里,相当于每秒5000多米。可是你坐过每秒钟行驶近30万公里的火车或飞机吗?当然不可能。但是,如果你想像真的坐在了这样一列飞驰的火车上,那么你就会看到:这列火车上的时钟所指示的时间和地面上的时钟所指示的时间会有明显的不同。地面上的人会看到火车乘客手上的表比自己手上的表慢了许多(当然也只能是在想像中)。

正是在、也只有在高速运动状态下,才可以明白无误地证实时间是相对的:每一个参照系里有它自己的时间标准;两个地点发生的两件事情的同时性也是相对的,每一个参照系里有它自己的同时性标准。

名传世界

1907年,苏黎世联邦工业大学的克莱纳教授写信给爱因斯坦,建议他向伯尔尼大学申请“编外讲师”的职位,然后再申请苏黎世联邦工业大学的教授职位。因为按当时的规定,先要当一段时间没有薪水的“编外讲师”,才能被任命为教授。所谓编外讲师不是教师职位,大学或其他任何官方机关不发给薪金。爱因斯坦决定,在专利局工作的同时,提出到大学任教的申请。6月17日,他寄了一封信给伯尔尼州当局,内附他的博士论文以及已经发表的十七篇论文的副本、所学的全部课程简介。果然,在1908年2月28日,爱因斯坦收到一封信,通知他的申请被伯尔尼大学接受了,并给予他授课的权利。爱因斯坦终于成了学术界的一员。

1909年7月,爱因斯坦第一次获得学术荣誉——日内瓦大学名誉博士,并应邀出席建校350周年的庆祝会。庆祝盛典的莅临者们后来回忆起,爱因斯坦的礼帽和普通的西服在法兰西科学院院士的绣花燕尾服、英国绅士的中世纪长袍以及来自全球200多名代表的各式各样的名贵装束中,显得太普通了。9月,他又到萨尔斯堡参加“德国自然科学家和医生协会”第81届年会。这是他第一次应邀做学术报告。这是爱因斯坦第一次同物理学界的同行们相会,大家已把他列入巨人之列。他在巨人中寻找普朗克。

他把双手向普朗克伸去,创立量子论和创立相对论的两双巨手紧紧地握在了一起。

10月,从萨尔斯堡回来后,爱因斯坦辞别了贝索,辞别了哈勒局长和专利局的同事们——苏黎世联邦工业大学终于向他敞开了大门,推选他为副教授。10月22日,爱因斯坦带领全家迁往苏黎世穆桑街12号。爱因斯坦当时并不知道,这一切来之不易。克莱纳极力向学校建议道:“现在,爱因斯坦置身于最重要的理论物理学家之列,已经得到认可,由于他的相对论原理……不同凡响的鲜明概念和对思想的追求……明晰精细的作风……”

克莱纳明智的判断、全力的推荐终于打消了学校教委会的疑惑:爱因斯坦是个犹太人!爱因斯坦终于作为一个学者站在大学讲台上开始授课了。爱因斯坦就是爱因斯坦,他的独特个性并没有被装腔作势的学者风范所感染。

汉斯·坦奈在这期间听过爱因斯坦的讲课,他回忆说:“当爱因斯坦身着半旧上衣,下穿过分短的长裤登上讲坛的时候,当我们发现他胸前挂着一条铁制表链的时候,我们对新教授都不免心存怀疑。但他一开口讲话,就以独特的讲授方法征服了我们变冷的心。爱因斯坦讲课时用的手稿是一个如名片大小的笔记本,上面写明他在课上想要阐明叙述的各种问题。可见爱因斯坦讲课的内容都是来自个人的脑海,我们也就成了思维活动的目击者。像这样的方法对大学生来说更有吸引力;虽然我们习惯于风格严谨、四平八稳的讲课,这些讲课刚开始也吸引过我们,但在老师和同学之间却留下了一种隔阂感。而在这里,我们亲自看到科学的成果是通过什么样的独创方法产生的。课后我们觉得,我们自己似乎也能讲课了。”

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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