爱因斯坦是否在世

意大利北部的科莫市(Como)是一个美丽的小城,北临风景胜地科莫湖,与米兰相去不远。它市中心那几座著名的教堂洋溢着哥特式风格以及文艺复兴时代的气息,折射出这个古城自罗马时代以来那悠远的历史和丰富的文化沉淀。自中世纪以来,这里曾走出过许许多多伟大的建筑师,统称为“科莫地方大师”(Maestri Comacini),而新时代的天才特拉尼(Giuseppe Terragni)也即将在这个地方留下他那些名垂青史的建筑作品。除了艺术家之外,在科莫的地方志中我们还可以轻易地找到许多政治家、哲学家和历史学家的名字,甚至还包括一位教皇(英诺森十一世),可谓是人杰地灵了。

不过,科莫市最著名的人物,当然还是1745年出生于此的大科学家,亚里山德罗·伏打(Alessandro Volta)。他在电学方面的成就如此伟大,以致人们用他的名字来作为电压的单位:伏特(volt)。伏打于1827年9月去世,被他的家乡视为永远的光荣和骄傲。他出世的地方被命名为伏打广场,他的雕像自1839年起耸立于此。他的名字被用来命名教堂和科莫湖畔的灯塔,在每个夜晚照耀这个城镇,全世界都感受到他的万丈光辉。

斗转星移,眨眼间已是1927年,科学巨人已离开我们整整100周年。一向安静宁谧的科莫忽然又热闹起来,新时代的科学大师们又聚集于此,在纪念先人的同时探讨物理学的最新进展。科莫会议邀请了当时几乎所有的最杰出的物理学家,洵为盛会。赴会者包括玻尔、海森堡、普朗克、泡利、波恩、洛伦兹、德布罗意、费米、克莱默、劳厄(Max von Laue)、康普顿、维格纳、索末菲、德拜、冯诺依曼(当然严格说来此人是数学家)……遗憾的是,爱因斯坦和薛定谔都别有要务,未能出席。这两位哥本哈根派主要敌手的缺席使得论战的火花向后推迟了几个月。

同样没能赶到科莫的还有狄拉克和玻色。其中玻色的case(情况)颇为离奇:大会本来是邀请了他的,但是邀请信发给了“加尔各答大学物理系的玻色教授”。显然这封信是寄给著名的S.N.玻色,也就是创立了玻色-爱因斯坦统计的那个玻色。不过在1927年,玻色早就离开了加尔各答去了达卡大学,但无巧不成书,加尔各答还有一个D.M.玻色。那时通信还不像现在这样发达,欧洲和印度之间交流极为不便,因此阴差阳错,这个名不见经传的“玻色”就糊里糊涂,莫名其妙地参加了众星云集的科莫会议,也算是饭后的一大谈资吧。

在准备科莫会议讲稿的过程中,互补原理的思想进一步在玻尔脑中成型。他决定在这个会议上把这一大胆的思想披露出来。在准备讲稿的同时,他还给Nature杂志写短文以介绍这个发现,事情太多而时间仓促,最后搞得他手忙脚乱。在出发前的一刹那,他竟然找不到他的护照——这耽误了几个小时的火车。

但是,不管怎么样,玻尔最后还是完成那长达8页的讲稿,并在大会上成功地作了发言。这个演讲名为《量子公设和原子论的最近发展》,在其中玻尔第一次描述了波-粒的二象性,用互补原理详尽地阐明我们对待原子尺度世界的态度。他强调了观测的重要性,声称完全独立和绝对的测量是不存在的。当然互补原理本身在这个时候还没有完全定型,一直要到后来的索尔维会议它才算最终完成,不过这一思想现在已经引起了人们的注意。

波恩赞扬了玻尔“中肯”的观点,同时又强调了量子论的不确定性。他特别举了波函数“坍缩”的例子,来说明这一点。这种“坍缩”显然引起了冯诺依曼的兴趣,他以后会证明关于它的一些有趣的性质。海森堡、费米和克喇默斯等人也都作了评论。

当然我们也要指出的是,许多不属于“哥本哈根派”的人物,对玻尔等人的想法和工作一点都不熟悉,这种互补原理对他们来说令人迷惑不解。许多人都以为这不过是一种文字游戏,是对大家都了解的情况“换一种说法”罢了。正如罗森菲尔德(Léon Rosenfeld)后来在访谈节目中评论的:“这个互补原理只是对各人所清楚的情况的一种说明……科莫会议并没有明确论据,关于概念的定义要到后来才作出。”维格纳(Eugene Wigner)总结道:“……(大家都觉得,玻尔的演讲)没能改变任何人关于量子论的理解方式。”

但科莫会议的历史作用仍然不容低估,互补原理第一次公开亮相,标志着哥本哈根解释迈出了关键的一步。不久出版了玻尔的讲稿,内容已经有所改进,距离这个解释的最终成熟只差最后一步了。在玻尔的魔力号召下,量子的终极幽灵应运而生,徘徊在科莫湖畔的卡尔杜齐学院(玻尔演讲的地方)上空,不断地吟唱着诗人笔下那激越的诗句:

啊各族人民,呼啸而过的

然而,在哥本哈根派聚集力量的同时,他们的反对派也开始为最后的决战做好准备。对于爱因斯坦来说,一个没有严格因果律的物理世界是不可想象的。物理规律应该统治一切,物理学应该简单明确:A导致了B,B导致了C,C导致了D。环环相扣,每一个事件都有来龙去脉,原因结果,而不依赖于什么“随机性”。至于抛弃客观实在,更是不可思议的事情。这些思想从他当年对待玻尔的电子跃迁的看法中,已经初露端倪。1924年他在写给波恩的信中坚称:“我决不愿意被迫放弃严格的因果性,并将对其进行强有力的辩护。我觉得完全不能容忍这样的想法,即认为电子受到辐射的照射,不仅它的跃迁时刻,而且它的跃迁方向,都由它自己的‘自由意志’来选择。”

旧量子论已经让爱因斯坦无法认同,那么更加“疯狂”的新量子论就更使他忍无可忍了。虽然爱因斯坦本人曾经提出了光量子假设,在量子论的发展历程中作出过不可磨灭的贡献,但现在他却完全转向了这个新生理论的对立面。爱因斯坦坚信,量子论的基础大有毛病,从中必能挑出点刺来,迫使人们回到一个严格的,富有因果性的理论中来。玻尔后来回忆说:“爱因斯坦最善于不抛弃连续性和因果性来标示表面上矛盾着的经验,他比别人更不愿意放弃这些概念。”

面对量子精灵的进逼,爱因斯坦也在修炼他的魔杖。他已在心中暗暗立下誓言,定要恢复旧世界的光荣秩序,让黄金时代的古典法律再一次获得应有的尊严。

两大巨头虽未能在科莫会议上碰面,然而低头不见抬头见,命运已经在冥冥中安排了这样的相遇不可避免。仅仅一个多月后,另一个历史性的时刻到来了,第五届索尔维会议在比利时布鲁塞尔召开。这一次,各路冤家对头终于聚首一堂,就量子论的问题作一个大决战。从黄金年代走来的老人,在革命浪潮中成长起来的反叛青年,经典体系的庄严守护上帝掷骰子吗?者,新时代的冒险家,这次终于都要作一个最终了断。世纪大辩论的序幕即将拉开,像一场熊熊的大火燃烧不已,而量子论也将在这大火中接受最严苛的洗礼,煅烧出更加璀璨的光芒来。

青山依旧,几度夕阳,同样的布鲁塞尔,一转眼竟已是16个春秋。1911年的第一届索尔维会议,也就是那个传说中的“巫师会议”似乎已经在人们的脑海中慢慢消逝。16年间发生了太多的事情,世界大战的爆发迫使这科学界的巅峰聚会不得不暂时中断,虽然从1921年起又重新恢复,但来自德国的科学家们却都因为战争的原因而连续两次被排除在外。失去了这个星球上最好的几个头脑,第三第四届会议便未免显得有些索然无味,而这也就更加凸显了1927年第五届索尔维会议的历史地位。后来的发展证明,它毫无疑问是有史以来最著名的一次索尔维会议。

这次会议弥补了科莫的遗憾,爱因斯坦、薛定谔等人都如约而至。物理学的大师们聚首一堂,在会场合影,流传下了那张令多少后人欷歔不已的“物理学全明星梦之队”的世纪照片。当然世事无完美,硬要挑点缺陷,那就是索末菲和约尔当不在其中,不过我们要求不能太高了,人生不如意者还是十有八九的。会议从10月24日到29日,为期6天。主题是“电子和光子”(我们还记得,“光子-photon”是个新名词,它刚刚在1926年由美国人刘易斯所提出),其议程如下:首先劳伦斯·布拉格作关于X射线的实验报告,然后康普顿报告康普顿实验以及其和经典电磁理论的不一致。接下来,德布罗意作量子新力学的演讲,主要是关于粒子的德布罗意波。随后波恩和海森堡介绍量子力学的矩阵理论,而薛定谔介绍波动力学。最后,玻尔在科莫演讲的基础上再次做那个关于量子公设和原子新理论的报告,进一步总结互补原理,给量子论打下整个哲学基础。这个议程本身简直就是量子论的一部微缩史,从中可以明显地分成三派:只关心实验结果的实验派:布拉格和康普顿;哥本哈根派:玻尔、波恩和海森堡;还有哥本哈根派的死敌:德布罗意,薛定谔,以及坐在台下的爱因斯坦。

会议的气氛从一开始便是火热的。像拳王争霸赛一样,重头戏到来之前先有一系列的垫赛:大家先就康普顿的实验做了探讨,然后各人随即分成了泾渭分明的阵营,互相炮轰。德布罗意一马当先做了发言,他试图把粒子融合到波的图像里去,提出了一种“导波”(pilotwave)的理论,认为粒子是波动方程的一个奇点,它必须受波的控制和引导。泡利站起来狠狠地批评这个理论,他首先不能容忍历史车轮倒转,回到一种传统图像中,然后他引了一系列实验结果来反驳德布罗意。众所周知,泡利是世界第一狙击手,谁要是被他盯上了多半是没有好下场的,德布罗意最后不得不公开声明放弃他的观点。幸好薛定谔大举来援,不过他还是坚持一个非常传统的解释,这连盟军德布罗意也觉得不大满意,泡利早就嘲笑薛定谔为“幼稚”。波恩和海森堡躲在哥本哈根掩体后面对其开火,他们在报告最后说:“我们主张,量子力学是一种完备的理论,它的基本物理假说和数学假设是不能进一步修改的。”他们也集中火力猛烈攻击了薛定谔的“电子云”,后者认为电子的确在空间中实际地如波般扩散开去。海森堡评论说:“我从薛定谔的计算中看不到任何东西可以证明事实如同他所希望的那样。”薛定谔承认他的计算确实还不太令人满意,不过他依然坚持,谈论电子的轨道是“胡扯”(应该是波本征态的叠加)。波恩回敬道:“不,一点都不是胡扯。”在一片硝烟中,会议的组织者,老资格的洛伦兹也发表了一些保守的观点……

爱因斯坦一开始按兵不动,保持着可怕的沉默,不过当波恩提到他的名字后,他终于忍不住出击了。他提出了一个模型:一个电子通过一个小孔得到衍射图像。爱因斯坦指出,目前存在着两种观点,第一是说这里没有“一个电子”,只有“一团电子云”,它是一个空间中的实在,为德布罗意-薛定谔波所描述。第二是说的确有一个电子,而ψ是它的“几率分布”,电子本身不扩散到空中,而是它的几率波。爱因斯坦承认,观点Ⅱ是比观点I更加完备的,因为它整个包含了观点I。尽管如此,爱因斯坦仍然说,他不得不反对观点Ⅱ,因为这种随机性表明,同一个过程会产生许多不同的结果,而且这样一来,感应屏上的许多区域就要同时对电子的观测作出反应,这似乎暗示了一种超距作用,从而违背相对论。爱因斯坦话音刚落,在会场的另一边,玻尔也开始摇头。

风云变幻,龙虎交济,现在两大阵营的幕后主将终于都走到台前,开始进行一场决定命运的单挑。可惜的是,玻尔等人的原始讨论记录没有官方资料保存下来,对当时情景的重建主要依靠几位当事人的回忆。这其中有玻尔本人1949年为庆祝爱因斯坦70岁生日而应邀撰写的《就原子物理学中的认识论问题与爱因斯坦进行的商榷》长文,有海森堡、德布罗意和埃仑费斯特的回忆和信件等。当时那一场激战,直打得天昏地暗,讨论的问题中有我们已经描述过的那个电子在双缝前的困境,以及许许多多别的思维实验。埃仑费斯特在写给他那些留守在莱登的弟子们(乌仑贝特和古兹密特等)的信中描述说:爱因斯坦像一个弹簧玩偶,每天早上都带着新的主意从盒子里弹出来,而玻尔则从云雾缭绕的哲学中找到工具,把对方所有的论据都一一碾碎。

海森堡1967年的回忆则说:

“讨论很快就变成了一场爱因斯坦和玻尔之间的决斗:当时的原子理论在多大程度上可以看成是讨论了几十年的那些难题的最终答案呢?我们一般在旅馆用早餐时就见面了,于是爱因斯坦就描绘一个思维实验,他认为从中可以清楚地看出哥本哈根解释的内部矛盾。然后爱因斯坦,玻尔和我便一起走去会场,我就可以现场聆听这两个哲学态度迥异的人的讨论,我自己也常常在数学表达结构方面插几句话。在会议中间,尤其是会间休息的时候,我们这些年轻人——大多数是我和泡利——就试着分析爱因斯坦的实验,而在吃午饭的时候讨论又在玻尔和别的来自哥本哈根的人之间进行。一般来说玻尔在傍晚的时候就对这些理想实验完全心中有数了,他会在晚餐时把它们分析给爱因斯坦听。爱因斯坦对这些分析提不出反驳,但在心里他是不服气的。”

爱因斯坦当然是不服气的,他如此虔诚地信仰因果律,以致决不能相信哥本哈根那种愤世嫉俗的概率解释。玻尔后来回忆说,爱因斯坦有一次嘲弄般地问他,难道亲爱的上帝真的掷骰子不成(obder liebe Gott würfelt)?

上帝不掷骰子!这已经不是爱因斯坦第一次说这话了。早在1926年写给波恩的信里,他就说:“量子力学令人印象深刻,但是一种内在的声音告诉我它并不是真实的。这个理论产生了许多好的结果,可它并没有使我们更接近‘老头子’的奥秘。我毫无保留地相信,‘老头子’是不掷骰子的。”

“老头子”是爱因斯坦对上帝的昵称。

然而,1927年这场华山论剑,爱因斯坦终究输了一招。并非剑术不精,实乃内力不足。面对浩浩荡荡的历史潮流,他顽强地逆流而上,结果被冲刷得站立不稳,苦苦支撑。1927年,量子革命的大爆发已经进入第三年,到了一个收官的阶段。当年种下的种子如今开花结果,革命的思潮已经席卷整个物理界,毫无保留地指明了未来的方向。越来越多的人终究领悟到了哥本哈根解释的核心奥义,并诚心皈依,都投在量子门下。爱因斯坦非但没能说服玻尔,反而常常被反驳得说不出话来,而且他这个“反动”态度引得许多人扼腕叹息。遥想当年,1905,爱因斯坦横空出世,一年之内六次出手,每一役都打得天摇地动,惊世骇俗,独自创下了一番轰轰烈烈的事业。当时少年意气,睥睨群雄,扬鞭策马,笑傲江湖,这一幅传奇画面在多少人心目中留下了永恒的神往!可是,当年那个最反叛,最革命,最不拘礼法,最蔑视权威的爱因斯坦,如今竟然站在新生量子论的对立面!波恩哀叹说:“我们失去了我们的领袖。”

埃仑费斯特气得对爱因斯坦说:“爱因斯坦,我为你感到脸红!你把自己放到了和那些徒劳地想推翻相对论的人一样的位置上了。”

爱因斯坦这一仗输得狼狈。玻尔看上去沉默驽钝,可是重剑无锋,大巧不工,在他一生中几乎没有输过哪一场认真的辩论。哥本哈根派和它对量子论的解释大获全胜,海森堡在写给家里的信中说:“我对结果感到非常满意,玻尔和我的观点被广泛接受了,至少没人提得出严格的反驳,即使爱因斯坦和薛定谔也不行。”多年后他又总结道:“刚开始(持有这种观点的)主要是玻尔,泡利和我,大概也只有我们三个,不过它很快就扩散开去了。”

但是爱因斯坦不是那种容易被打败的人,他逆风而立,一头乱发掩不住眼中的坚决。他身后还站着两位,一个是德布罗意,一个是薛定谔。三人吴带凌风,衣袂飘飘,在量子时代到来的曙光中,大有长铗寒瑟,易水萧萧,誓与经典理论共存亡的悲壮气概。

时光荏苒,一弹指又是三年,各方俊杰又重聚布鲁塞尔,会面于第六届索尔维会议。三年前那一战已成往事,这第二次华山论剑,又不知谁胜谁负?

花开花落,黄叶飘零,又是深秋季节,第六届索尔维会议在布鲁塞尔召开了。玻尔来到会场时心中惴惴,看爱因斯坦表情似笑非笑,吃不准他三年间练成了什么新招,不知到了一个什么境界。不过玻尔倒也不是太过担心,量子论的兴起已经是板上钉钉的事实,现在整个体系早就站稳脚跟,枝繁叶茂地生长起来。爱因斯坦再厉害,凭一人之力也难以撼动它的根基。玻尔当年的弟子们,海森堡,泡利等,如今也都是独当一面的大宗师了,哥本哈根派名震整个物理界,玻尔自信吃不了大亏。

爱因斯坦则在盘算另一件事:量子论方兴未艾,当其之强,要打败它的确太难了。可是难道因果律和经典理论就这么完了不成?不可能,量子论一定是错的!嗯,想来想去,要破量子论,只有釜底抽薪,击溃它的基础才行。爱因斯坦凭着和玻尔交手的经验知道,在细节问题上是争不出个什么所以然的,量子论就像神话中那个九头怪蛇海德拉(Hydra),你砍掉它一个头马上会再生一个出来,必须得瞄准最关键的那一个头才行。这个头就是其精髓所在——不确定性原理!

爱因斯坦站起来发话了:

想象一个箱子,上面有一个小孔,并有一道可以控制其开闭的快门,箱子里面有若干个光子。好,假设快门可以控制得足够好,它每次打开的时间是如此之短,以至于每次只允许一个光子从箱子里飞到外面。因为时间极短,△t是足够小的。那么现在箱子里少了一个光子,它轻了那么一点点,这可以用一个理想的弹簧秤测量出来。假如轻了△m吧,那么就是说飞出去的光子重m,根据相对论的质能方程E=mc2,可以精确地算出箱子内部减少的能量△E。

那么,△E和△t都很确定,海森堡的公式△E×△t>h也就不成立。所以整个量子论是错误的!

这可以说是爱因斯坦凝聚了毕生功夫的一击,其中还包含了他的成名绝技相对论。这一招如白虹贯日,直中要害,沉稳老辣,干净漂亮。玻尔对此毫无思想准备,他大吃一惊,一时想不出任何反击的办法。据目击者说,他变得脸如死灰,呆若木鸡,张口结舌地说不出话来。一整个晚上他都闷闷不乐,搜肠刮肚,苦思冥想。

罗森菲尔德后来描述说:

“(玻尔)极力游说每一个人,试图使他们相信爱因斯坦说的不可能是真的,不然那就是物理学的末日了,但是他想不出任何反驳来。我永远不会忘记两个对手离开会场时的情景:爱因斯坦的身影高大庄严,带着一丝嘲讽的笑容,静悄悄地走了出去。玻尔跟在后面一路小跑,他激动不已,词不达意地辩解说要是爱因斯坦的装置真的管用,物理学就完蛋了。”

这一招当真如此淳厚完美,无懈可击?玻尔在这关键时刻力挽沧海,方显英雄本色。他经过一夜苦思,终于想出了破解此招的方法,一个更加妙到巅毫的巧招。

“第二天早上,玻尔的胜利便到来了。物理学也得救了。”

玻尔指出:好,一个光子跑了,箱子轻了△m。我们怎么测量这个△m呢?用一个弹簧秤,设置一个零点,然后看箱子位移了多少。假设位移为△q吧,这样箱子就在引力场中移动了△q的距离,但根据广义相对论的红移效应,这样的话时间的快慢也要随之改变相应的△T。可以根据公式计算出:△T>h/△mc2。再代以质能公式△E=△mc2,则得到最终的结果,这结果是如此眼熟:△T△E>hh,正是海森堡测不准关系!

我们可以不理会数学推导,关键是爱因斯坦忽略了广义相对论的红移效应!引力场可以使原子频率变低,也就是红移,等效于时间变慢。当我们测量一个很准确的△m时,我们在很大程度上改变了箱子里的时钟,造成了一个很大的不确定的△T。也就是说,在爱因斯坦的装置里,假如我们准确地测量△m,或者△E时,我们就根本没法控制光子逃出的时间T!

广义相对论本是爱因斯坦的独门绝技,玻尔这一招“以彼之道,还施彼身”不但封挡住了爱因斯坦那雷霆万钧的一击,更把这诸般招数都回加到了他自己身上。两人的这次论战招数精奇,才华横溢,教人击节叹服,大开眼界。觉得见证两大纵世奇才出全力相拼,实在不虚此行。

现在轮到爱因斯坦自己说不出话来了。难道量子论当真天命所归,严格的因果性当真已经迟迟老去,不再属于这个叛逆的新时代?玻尔是最坚决的革命派,他的思想闳廓深远,穷幽极渺,却又如大江奔流,浩浩荡荡,翻腾不息。物理学的未来只有靠量子,这个古怪却又强大的精灵去开拓。新世界不再有因果性,不再有实在性,可能让人觉得不太安全,但它却是那样胸怀博大,气势磅礴,到处都有珍贵的宝藏和激动人心的秘密等待着人们去发掘。狄拉克后来有一次说,自海森堡取得突破以来,理论物理进入了前所未有的黄金年代,任何一个二流的学生都可能在其中作出一流的发现。是的,人们应当毫不畏惧地走进这样一个生机勃勃的,充满了艰险、挑战和无上光荣的新时代中来,把过时的因果性做成一个纪念物,装饰在泛黄的老照片上去回味旧日的似水年华。

革命!前进!玻尔在大会上又开始显得精神抖擞,豪气万丈。爱因斯坦的这个光箱实验非但没能击倒量子论,反而成了它最好的证明,给它的光辉又添上了浓重的一笔。现在没什么好怀疑的了,绝对的因果性是不存在的,哥本哈根解释如野火一般在人们的思想中蔓延开来。玻尔是这场革命的旗手,他慷慨陈词,就像当年在议会前的罗伯斯庇尔,要是可能的话,他大概真想来上这么一句:因果性必须死,因为物理学需要生!

停止争论吧,上帝真的掷骰子!随机性是世界的基石,当电子出现在这里时,它是一个随机的过程,并不需要有谁给它加上难以忍受的条条框框。全世界的粒子和波现在都得到了解放,从牛顿和麦克斯韦写好的剧本中挣扎出来,大口地呼吸自由空气。它们和观测者玩捉迷藏,在他们背后融化成概率波弥散开去,神秘地互相渗透和干涉。当观测者回过头去寻找它们,它们又快乐地现出原形,呈现出一个面貌等候在那里。这种游戏不至于过火,因为还有波动方程和不确定性原理在起着规则的作用。而统计规律则把微观上的无法无天抹平成为宏观上的井井有条。

爱因斯坦失望地看着这个场面,发展到如此地步实在让他始料不及。失去了严格的因果性,一片混乱……恐怕约翰·弥尔顿描绘的那个“群魔殿”(Pandemonium)就是这个样子吧?爱因斯坦对玻尔已经两战两败,他现在知道量子论的根基比想象的要牢固得多。看起来,量子论不太可能是错误的,或者自相矛盾的。

但爱因斯坦也决不会相信它代表了真相。好吧,量子论内部是没有矛盾的,但它并不是一幅“完整”的图像。我们看到的量子论,可能只是管中窥豹,虽然看到了真实的一部分,但仍然有更多的“真实”未能发现。一定有一些其他的因素,它们虽然不为我们所见,但无疑对电子的行为有着影响,从而严格地决定了它们的行为。量子论不能说是错吧,至少是“不完备”的,它不可能代表了深层次的规律,而只是一种肤浅的表现而已!

不管怎么说,因果关系不能抛弃!爱因斯坦的信念到此时几乎变成一种信仰了,他已决定终生为经典理论而战。这不知算是科学的悲剧还是收获,一方面,那个大无畏的领路人,那个激情无限的开拓者永远地从历史上消失了。亚伯拉罕·派斯(Abraham Pais)在《爱因斯坦曾住在这里》一书中说,就算1925年后,爱因斯坦改行钓鱼以度过余生,这对科学来说也没什么损失。但另一方面,爱因斯坦对量子论的批评和诘问也确实使它时时三省吾身,冷静地审视和思考自己存在的意义,并不断地在斗争中完善自己,大概可算一种反面的激励吧!

反正他不久又要提出一个新的实验,作为对量子论的进一步考验。可怜的玻尔得第三次接招了。

爱因斯坦没有出席1933年第七届索尔维会议。那一年的1月30日,兴登堡把德国总理一职委任给了一个叫做阿道夫·希特勒的奥地利人,从此纳粹党的恐怖阴影开始笼罩整个西方世界。爱因斯坦横眉冷对这个邪恶政权,最后终于第二次放弃了国籍,不得不流落他乡,忧郁地思索起欧洲那悲惨的未来。话又说回来,这届索尔维会议的议题也早就不是量子论本身,而换成了另一个激动人心的话题:爆炸般发展的原子物理。不过这个领域里的成就当然也是在量子论的基础上取得的,而量子力学的基本形式已经确定下来,成为物理学的基础。似乎是尘埃落定,没什么人再会怀疑它的力量和正确性了。

在人们的一片乐观情绪中,爱因斯坦和薛定谔等寥寥几人愈加显得孤独起来。薛定谔和德布罗意参加了1933年索尔维会议,却都没有发言,也许是他们对这一领域不太熟悉的缘故吧。新新人类们在激动地探讨物质的产生和湮灭、正电子、重水、中子……那样多的新发现让人眼花缭乱,根本忙不过来。而爱因斯坦他们现在还能做什么呢?难道他们的思想真的已经如此过时,以致跟不上新时代那飞一般的步伐了吗?

1933年9月25日,埃仑费斯特在荷兰莱登枪杀了他那患有智力障碍的儿子,然后自杀了。他在留给爱因斯坦、玻尔等好友的信中说:“这几年我越来越难以理解物理学的飞速发展,我努力尝试,却更为绝望和撕心裂肺,我终于决定放弃一切。我的生活令人极度厌倦……我仅仅是为了孩子们的经济来源而活着,这使我感到罪恶。我试过别的方法但是收效甚微,因此越来越多地去考虑自杀的种种细节,除此之外我没有第二条路走了……原谅我吧。”

在爱因斯坦看来,埃仑费斯特的悲剧无疑是一个时代的悲剧。两代物理学家的思想猛烈冲突和撞击,在一个天翻地覆的飘摇乱世,带给整个物理学以强烈的阵痛。埃仑费斯特虽然从理智上支持玻尔,但当一个文化衰落之时,曾经为此文化所感之人必感到强烈的痛苦。昔日黄金时代的黯淡老去,代以雨后春笋般兴起的新思潮,从量子到量子场论,原子中各种新粒子层出不穷,稀奇古怪的概念统治整个世界。爱因斯坦的心中何曾没有埃仑费斯特那样难以名状的巨大忧伤?爱因斯坦远远地,孤独地站在鸿沟的另一边,看着年轻人们义无反顾地高唱着向远方进军,每一个人都对他说他站错了地方。这种感觉是那样奇怪,似乎世界都显得朦胧而不真实。难怪曾经有人叹息说,宁愿早死几年,也不愿看到现代物理这样一幅令人难以接受的画面。不过,爱因斯坦却仍然没有倒下,虽然他身在异乡,他的第二个妻子又重病缠身,不久将与他生离死别,可这一切都不能使爱因斯坦放弃内心那个坚强的信仰,那个对于坚固的因果关系,对于一个宇宙和谐秩序的痴痴信仰。爱因斯坦仍然选择战斗,他的身影在斜阳下拉得那样长,似乎是勇敢的老战士为一个消逝的王国做最后的悲壮抗争。

这一次他争取到了两个同盟军,分别是他的两个同事波多尔斯基(Boris Podolsky)和罗森(Nathan Rosen)。1935年3月,三人共同在《物理评论》(Physics Review)杂志上发表了一篇论文,名字叫《量子力学对物理实在的描述可能是完备的吗?》,再一次对量子论的基础发起攻击。当然他们改变策略,不再说量子论是自相矛盾,或者错误的,而改说它是“不完备”的。具体来说,三人争辩量子论的那种对于观察和波函数的解释是不对的。

我们用一个稍稍简化了的实验来描述他们的主要论据。我们已经知道,量子论认为在我们没有观察之前,一个粒子的状态是不确定的,它的波函数弥散开来,代表它的概率。但当我们探测以后,波函数坍缩,粒子随机地取一个确定值出现在我们面前。

现在让我们想象一个大粒子,它本身自旋为0。但它是不稳定的,很快就会衰变成两个小粒子,向相反的两个方向飞开去。我们假设这两个小粒子有两种可能的自旋,分别叫“左”和“右”,那么如果粒子A的自旋为“左”,粒子B的自旋便一定是“右”,以保持总体守恒,反之亦然。好,现在大粒子分裂了,两个小粒子相对飞了出去。但是要记住,在我们没有观察其中任何一个之前,它们的状态都是不确定的,只有一个波函数可以描绘它们。只要我们不去探测,每个粒子的自旋便都处在一种左/右可能性叠加的混合状态,为了方便我们假定两种概率对半分,各50%。

现在我们观察粒子A,于是它的波函数一瞬间坍缩了,随机地选择了一种状态,比如说是“左”旋。但是因为我们知道两个粒子总体要守恒,那么现在粒子B肯定就是“右”旋了。问题是,在这之前,粒子A和粒子B之间可能已经相隔非常遥远的距离,比如说几万光年好了。它们怎么能够做到及时地互相通信,使得在粒子A坍缩成左的一刹那,粒子B一定会坍缩成右呢?

量子论的概率解释告诉我们,粒子A选择“左”,那是一个完全随机的决定,两个粒子并没有事先商量好,说粒子A一定会选择左。事实上,这种选择是它被观测的那一刹那才做出的,并没有先兆。关键在于,当A随机地作出一个选择时,远在天边的B便一定要根据它的决定而作出相应的坍缩,变成与A不同的状态以保持总体守恒。那么,B是如何得知这一遥远的信息的呢?难道有超过光速的信号来回于它们之间?

假设有两个观察者在宇宙的两端守株待兔,在某个时刻t,他们同时进行了观测:一个观测A,另一个同时观测B。那么,这两个粒子会不会因为距离过于遥远,一时无法对上口径而在仓促间做出手忙脚乱的选择,比如两个同时变成了“左”,或者“右”?显然是不太可能的,不然就违反了守恒定律。那么是什么让它们之间保持着心有灵犀的默契,当你是“左”的时候,我一定是“右”?

爱因斯坦等人认为,既然不可能有超过光速的信号传播,那么说粒子A和B在观测前是“不确定的幽灵”显然是难以自圆其说的。唯一的可能是两个粒子从分离的一刹那开始,其状态已经客观地确定了,后来人们的观测只不过是得到了这种状态的信息而已,就像经典世界中所描绘的那样。粒子在观测时才变成真实的说法显然违背了相对论的原理,它其中涉及到瞬间传播的信号。这个诘难以三位发起者的首字母命名,称为“EPR佯谬”。

玻尔在得到这个消息后大吃一惊,他马上放下手头的其他工作,来全神贯注地对付爱因斯坦的这次挑战。这套潜心演练的新阵法看起来气势汹汹,宏大堂皇,颇能夺人心魄,但玻尔也算是爱因斯坦的老对手了。他睡了一觉后,马上发现了其中的破绽所在,原来这看上去让人眼花缭乱的一次攻击却是个完完全全的虚招,并无实质力量。玻尔不禁得意地唱起一支小调,调侃了波多尔斯基一下。

原来爱因斯坦和玻尔根本没有个共同的基础。在爱因斯坦的潜意识里,一直有个经典的“实在”影像。他不言而喻地假定,EPR实验中的两个粒子在观察之前,分别都有个“客观”的自旋状态存在,就算是概率混合吧,但粒子客观地存在于那里。但玻尔的意思是,在观测之前,没有一个什么粒子的“自旋”!因为你没有定义观测方式,那时候谈论自旋的粒子是无意义的,它根本不是物理实在的一部分,这不能用经典语言来表达,只有波函数可以描述。因此在观察之前,两个粒子——无论相隔多远都好——仍然是一个互相关联的整体!它们仍然必须被看做母粒子分裂时的一个全部,直到观察以前,这两个独立的粒子都是不存在的,更谈不上客观的自旋状态!

这是爱因斯坦和玻尔思想基础的尖锐冲突。玻尔认为,当没有观测的时候,不存在一个客观独立的世界,所谓“实在”只有和观测手段连起来讲才有意义。在观测之前,并没有“两个粒子”,而只有“一个粒子”。A和B“本来”没有什么自旋,直到我们采用某种方式观测了它们之后,所谓的“自旋”才具有物理意义,两个粒子才变成真实,变成客观独立的存在。但在那以前,它们仍然是互相联系的一个虚无整体,对于其中任一个的观察必定扰动了另一个的状态。并不存在什么超光速的信号,两个遥远的,具有相反自旋的粒子本是协调的一体,之间无须传递什么信号。其实是这个系统没有实在性(reality),而不是没有定域性(locality)。

EPR佯谬其实根本不是什么佯谬,它最多表明了,在“经典实在观”看来,量子论是不完备的,这简直是废话。但是在玻尔那种“量子实在观”看来,它是非常完备和逻辑自洽的。

既生爱,何生玻。两人的世纪争论进入了尾声。在哲学基础上的不同使得两人间的意见分歧直到最后也没能调和。这两位20世纪最伟大的科学巨人,他们的世界观是如此地截然对立,以致每一次见面都仍然要为此而争执。派斯后来回忆说,玻尔有一次到普林斯顿访问,结果又和爱因斯坦徒劳地争论了半天。爱因斯坦的绝不妥协使得玻尔失望透顶,他冲进派斯的办公室,不停地喃喃自语:“我对自己烦透了!”

可惜的是,一直到爱因斯坦去世,玻尔也未能说服他,让他认为量子论的解释是正确而完备的,这一定是玻尔人生中最为遗憾和念念不忘的一件事。玻尔本人也一直在同爱因斯坦的思想作斗争,每当他有了一个新想法,他首先就会问自己:如果爱因斯坦尚在,他会对此发表什么意见?1962年,就在玻尔去世的前一天,他还在黑板上画了当年爱因斯坦光箱实验的草图,解释给前来的采访者听。这幅图成了玻尔留下的最后手迹。

两位科学巨人都为各自的信念而奋斗了毕生,然而,别的科学家已经甚少关心这种争执。在量子论的引导下,科学显得如此朝气蓬勃,它的各个分支以火箭般的速度发展,给人类社会带来了伟大的技术革命。从半导体到核能,从激光到电子显微镜,从集成电路到分子生物学,量子论把它的光辉播撒到人类社会的每一个角落,成为有史以来在实用中最成功的物理理论。许多人觉得,争论量子论到底对不对简直太可笑了,只要转过头,看看身边发生的一切,看看社会的日新月异,目光所及,无不是量子论的最好证明。

如果说EPR最大的价值所在,那就是它和别的奇想空谈不同。只要稍微改装一下,EPR是可以为实践所检验的!我们的史话在以后会谈到,人们是如何在实验室里用实践裁决了爱因斯坦和玻尔的争论,经典实在的概念无可奈何花落去,只留下一个苍凉的背影和深沉的叹息。

但量子论仍然困扰着我们。它的内在意义是如此扑朔迷离,使得对它的诠释依旧众说纷纭。量子论取得的成就是无可怀疑的,但人们一直无法确认它的真实面目所在,这争论一直持续到今天。它将把一些让物理学家们毛骨悚然的概念带入物理中,令人一想来就不禁倒吸一口凉气。而反对派那里还有一个薛定谔,他要放出一只可怕的怪兽,撕咬人们的理智和神经,这就是叫许多人闻之色变的“薛定谔的猫”。

即使摆脱了爱因斯坦,量子论也没有多少轻松。关于测量的难题总是困扰着多数物理学家,只不过他们通常乐得不去想它。不管它有多奇怪,太阳还是每天升起,不是吗?周末仍然有联赛,那个足球还是硬邦邦的。你的工资不会因为不确定性而有奇妙的增长。考试交白卷而依然拿到学分的机会仍旧是没有的。你化成一团概率波,像崂山道士那样直接穿过墙壁而走到房子外面,怎么说呢,不是完全不可能的,但机会是如此之低,以致你数尽了恒河沙,轮回了亿万世,宇宙入灭而又涅槃了无数回,还是难得见到这种景象。

确实是这样,电子是个幽灵就让它去好了。只要我们日常所见的那个世界实实在在,这也就不会增添乐观的世人太多的烦恼。可是薛定谔不这么想,如果世界是建立在幽灵的基础上,谁说世界本身不就是个幽灵呢?量子论玩的这种瞒天过海的把戏,是别想逃过他的眼睛的。

EPR出台的时候,薛定谔大为高兴,称赞爱因斯坦“抓住了量子论的小辫子”。受此启发,他在1935年也发表了一篇论文,题为《量子力学的现状》,文中的口气非常讽刺。总而言之,是和哥本哈根派誓不两立的了。

在论文的第5节,薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验。好,哥本哈根派说,没有测量之前,一个粒子的状态模糊不清,处于各种可能性的混合叠加,是吧?比如一个放射性原子,它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察,它便处于衰变/不衰变的叠加状态中,只有确实地测量了,它才随机选择一种状态而出现。

好得很,那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。现在薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置,每当原子衰变而放出一个中子,它就激发一连串连锁反应,最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶,而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显:如果原子衰变了,那么毒气瓶就被打破,猫就被毒死。要是原子没有衰变,那么猫就好好地活着。

自然的推论:当它们都被锁在箱子里时,因为我们没有观察,所以那个原子处在衰变/不衰变的叠加状态。因为原子的状态不确定,所以猫的状态也不确定,只有当我们打开箱子察看,事情才最终定论:要么猫四脚朝天躺在箱子里死掉了,要么它活蹦乱跳地“喵喵”直叫。问题是,当我们没有打开箱子之前,这只猫处在什么状态?似乎唯一的可能就是,它和我们的原子一样处在叠加态,这只猫当时陷于一种死/活的混合。

现在就不光光是原子是否幽灵的问题了,现在猫也变成了幽灵。一只猫同时又是死的又是活的?它处在不死不活的叠加态?这未免和常识太过冲突,同时在生物学角度来讲也是奇谈怪论。如果打开箱子出来一只活猫,那么要是它能说话,它会不会描述那种死/活叠加的奇异感受?恐怕不太可能。

薛定谔的实验把量子效应放大到了我们的日常世界,现在量子的奇特性质牵涉到我们的日常生活了,牵涉到我们心爱的宠物猫究竟是死还是活的问题。这个实验虽然简单,却比EPR要辛辣许多,这一次扎得哥本哈根派够疼的。他们不得不退一步以咽下这杯苦酒:是的,当我们没有观察的时候,那只猫的确是又死又活的。

不仅仅是猫,一切的一切,当我们不去观察的时候,都是处在不确定的叠加状态的,因为世间万物也都是由服从不确定性原理的原子组成,所以一切都不能免俗。量子派后来有一个被哄传得很广的论调说:“当我们不观察时,月亮是不存在的”。这稍稍偏离了本意,准确来说,因为月亮也是由不确定的粒子组成的,所以如果我们转过头不去看月亮,那一大堆粒子就开始按照波函数弥散开去。于是乎,月亮的边缘开始显得模糊而不确定,它逐渐“融化”,变成概率波扩散到周围的空间里去。当然这么大一个月亮完全融化成空间中的概率是需要很长时间的,不过问题的实质是:要是不观察月亮,它就从确定的状态变成无数不确定的叠加。不观察它时,一个确定的,客观的月亮是不存在的。但只要一回头,一轮明月便又高悬空中,似乎什么事也没发生过一样。

不能不承认,这听起来很有强烈的主观唯心论的味道,虽然它其实和我们通常理解的那种哲学理论有大大的区别。不过讲到这里,许多人大概都会自然而然地想起贝克莱(George Berkeley)主教的那句名言:“存在就是被感知”(Esse Est Percipi)。这句话要是稍微改一改讲成“存在就是被测量”,那就和哥本哈根派的意思差不离了。贝克莱在哲学史上的地位无疑是重要的,但人们通常乐于批判他,我们的哥本哈根派是否比他走得更远呢?好歹贝克莱还认为事物是连续客观地存在的,因为总有“上帝”在不停地看着一切。而量子论?“陛下,我不需要上帝这个假设!”

与贝克莱互相辉映的东方代表大概要算王阳明。他在《传习录·下》中也说过一句有名的话:“你未看此花时,此花与汝同归于寂;你来看此花时,则此花颜色一时明白起来……”如果王阳明懂量子论,他多半会说:“你未观测此花时,此花并未实在地存在,按波函数而归于寂;你来观测此花时,则此花波函数发生坍缩,它的颜色一时变成明白的实在……”测量即是理,测量外无理。

当然,我们无意把这篇史话变成纯粹的乏味的哲学探讨,经验往往表明,这类空洞的议论最终会变成毫无意义,让人昏昏欲睡的鸡肋文字。我们还是回到具体的问题上来,当我们不去观察箱子内的情况的时候,那只猫真的“又是活的又是死的”?

这的确是一个让人尴尬和难以想象的问题。霍金曾说过:“当我听说薛定谔的猫的时候,我就跑去拿枪。”薛定谔本人在论文里把它描述成一个“恶魔般的装置”(diabolische,英文diabolical,玩Diablo的人大概能更好地理解它的意思)。我们已经见识到了量子论那种种令人惊异甚至瞠目结舌的古怪性质,但那只是在我们根本不熟悉也没有太大兴趣了解的微观世界而已,可现在它突然要开始影响我们周围的一切了?一个人或许能接受电子处在叠加状态的事实,但一旦谈论起宏观的事物,比如我们的猫也处在某种“叠加”状态,任谁都要感到一点畏首畏尾。不过,对于这个问题,我们现在已经知道许多,特别是近十年来有着许多杰出的实验来证实它的一些奇特的性质。但我们还是按着我们史话的步伐,一步步地来探究这个饶有趣味的话题,还是从哥本哈根解释说起吧。

猫处于死/活的叠加态?人们无法接受这一点,最关键的地方就在于:经验告诉我们这种奇异的二重状态似乎是不太可能被一个宏观的生物(比如猫或者我们自己)所感受到的。还是那句话:如果猫能说话,它会描述这种二象性的感觉吗?如果它侥幸幸存,它会不会说:“是的,我当时变成了一缕概率波,我感到自己弥漫在空间里,一半已经死去了,而另一半还活着。这真是令人飘飘然的感觉,你也来试试看?”这恐怕没人相信。好,我们退一步,猫不会说话,那么我们把一个会说话的人放入箱子里面去。当然,这听起来有点残忍,似乎是纳粹的毒气集中营,不过我们只是在想象中进行而已。这个人如果能生还,他会那样说吗?显然不会,他肯定无比坚定地宣称,自己从头到尾都活得好好的,根本没有什么半生半死的状态出现。可是,这次不同了,因为他自己已经是一个观察者了啊!他在箱子里不断观察自己的状态,从而不停地触动自己的波函数坍缩,我们把一个观测者放进了箱子里!

可是,奇怪,为什么我们对猫就不能这样说呢?猫也在不停观察着自己啊。猫和人有什么不同呢?难道区别就在于一个可以出来愤怒地反驳量子论的论调,一个只能“喵喵”叫吗?令我们吃惊的是,这的确可能是至关重要的区别!人可以感觉到自己的存活,而猫不能,换句话说,人有能力“测量”自己活着与否,而猫不能!人有一样猫所没有的东西,那就是“意识”!因此,人能够测量自己的波函数使其坍缩,而猫无能为力,只能停留在死/活叠加任其发展的波函数中。

意识!这个字眼出现在物理学中真是难以想象。如果它还出自一位诺贝尔物理学奖得主之口,是不是令人晕眩不已?难道,这世界真的已经改变了么?

半死半活的“薛定谔的猫”是科学史上著名的怪异形象之一,和它同列名人堂的也许还有芝诺的那只永远追不上的乌龟,拉普拉斯的那位无所不知从而预言一切的老智者,麦克斯韦的那个机智地控制出入口,以致快慢分子逐渐分离,系统熵为之倒流的妖精,被相对论搞得头昏脑涨,分不清谁是哥哥谁是弟弟的那对双生子,等等,等等。薛定谔的猫在大众中也十分受欢迎,常常出现在剧本,漫画和音乐中,虽然比不上同胞Garfield(加菲猫)或者Tom(汤姆),也算是有点人气。有意思的是,它常常和“巴甫洛夫的狗”作为搭档一唱一和出现。它最长脸的一次大概是被“恐惧之泪”(Tears for Fears),这个在20世纪80年代红极一时的乐队作为一首歌的标题演唱,虽然歌词是“薛定谔的猫死在了这个世界”。

来源=《上帝掷骰子吗》


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阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein,1879年3月14日—1955年4月18日),出生于德国符腾堡王国乌尔姆市,毕业于苏黎世联邦理工学院,犹太裔物理学家。

爱因斯坦于1879年出生于德国乌尔姆市的一个犹太人家庭(父母均为犹太人),1900年毕业于苏黎世联邦理工学院,入瑞士国籍。1905年,获苏黎世大学哲学博士学位,爱因斯坦提出光子假设,成功解释了光电效应,因此获得1921年诺贝尔物理奖,1905年创立狭义相对论。1915年创立广义相对论。1955年4月18日去世,享年76岁。

爱因斯坦为核能开发奠定了理论基础,开创了现代科学技术新纪元,被公认为是继伽利略、牛顿以来最伟大的物理学家。1999年12月26日,爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。

  • 中文名:阿尔伯特·爱因斯坦
  • 国籍:德国→瑞士→美国
  • 出生地:德国符腾堡王国乌尔姆市
  • 出生日期:1879年3月14日
  • 逝世日期:1955年4月18日
  • 职业:科学家、物理学家
  • 毕业院校:苏黎世联邦理工学院、苏黎世大学
  • 主要成就:提出光量子假说,解决了光电效应问题
    创立了狭义相对论、广义相对论等
    被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”
  • 代表作品:《非欧几里德几何和物理学》《统一场论》《我的世界观》等

人物经历,读书时期,毕业以后,柏林岁月,物理巨匠,参与反战,移民美国,世界享誉,晚年患病,主要成就,相对论,光电效应,能量守恒,宇宙常数,人物评价,人物轶事,慧眼识才,世界公民,淡泊名利,不拘小节,成功秘诀,热爱运动,中国情缘,不信宗教,亲属成员,人物纪念,

1879年3月14日上午11时30分,爱因斯坦出生在德国乌尔姆市(Ulm,Kingdom of Württemberg,German Empire)班霍夫街135号。父母都是犹太人。1888年(9岁),阿尔伯特·爱因斯坦入路易波尔德高级中学学习。在学校受宗教教育,接受受戒仪式,弗里德曼是指导老师。 1889年(10岁),在医科大学生塔尔梅引导下,读通俗科学读物和哲学著作。1891年(12岁),爱因斯坦自学欧几里德几何,对数学感到狂热的喜爱,同时开始自学高等数学。 1892年(13岁),爱因斯坦开始读康德的著作。 1894年(15岁),爱因斯坦一家人移居义大利。 1895年(16岁),爱因斯坦自学完微积分。同年,爱因斯坦在瑞士理工学院的入学考试失败。爱因斯坦开始思考当一个人以光速运动时会看到什么现象。对经典理论的内在矛盾产生困惑。 1896年(17岁),爱因斯坦获阿劳中学毕业证书。10月29日,爱因斯坦迁居苏黎世并在瑞士联邦理工学院就读。 1899年10月19日(20岁),爱因斯坦正式申请瑞士公民权。 1900年8月(21岁),爱因斯坦毕业于苏黎世联邦工业大学;12月完成论文《由毛细管现象得到的推论》,次年发表在莱比锡《物理学杂志》上并加入瑞士国籍。 1901年3月21日(22岁),爱因斯坦正式取得瑞士国籍。在这一年5到7月完成电势差的热力学理论的论文。

1902年6月16日(23岁),爱因斯坦被瑞士伯尔尼专利局雇佣。1903年(24岁),他与大学同学米列娃·玛丽克结婚。他们结婚前就已经有了第一个孩子。 1904年(25岁)9月,爱因斯坦由专利局的试用人员转为正式三级技术员。 1905年(26岁)3月,爱因斯坦发表“量子论”,提出光量子假说,解决了光电效应问题。4月向苏黎世大学提出论文《分子大小的新测定法》,取得博士学位。5月完成论文《论动体的电动力学》,独立而完整地提出狭义相对性原理,开创物理学的新纪元。这一年因此被称为“爱因斯坦奇蹟年”。 1906年(27岁)4月,爱因斯坦晋升为专利局二级技术员。11月完成固体比热的论文,这是关于固体的量子论的第一篇论文。 1907年(28岁)升职为专利局一级技术员。1908年(29岁)10月,爱因斯坦兼任伯尔尼大学编外讲师。 1909年(30岁)10月,爱因斯坦离开伯尔尼专利局,任理论物理学副教授。1910年(31岁)10月,爱因斯坦完成关于临界乳光的论文。 1911年(32岁),爱因斯坦从瑞士迁居到布拉格。1912年(33岁),爱因斯坦提出“光化当量”定律。 1913年(34岁),爱因斯坦重返德国,任柏林威廉皇帝物理研究所长和柏林洪堡大学教授,并当选为普鲁士科学院院士。

1914年(35岁)4月,爱因斯坦接受德国科学界的邀请。迁居到柏林。8月,即爆发了第一次世界大战。他虽身居战争的发源地。生活在战争鼓吹者的包围之中,却坚决地表明了自己的反战态度。9月,爱因斯坦参与发起反战团体“新祖国同盟”,在这个组织被宣布为非法、成员大批遭受逮捕和迫害而转入地下的情况下,爱因斯坦仍坚决参加这个组织的秘密活动。10月,德国的科学界和文化界在军国主义分子的操纵和煽动下,发表了“文明世界的宣言”,为德国发动的侵略战争辩护,鼓吹德国高于一切,全世界都应该接受“真正德国精神”。在“宣言”上签名的有九十三人,都是当时德国有声望的科学家、艺术家和牧师等。就连能斯脱、伦琴、奥斯特瓦尔德、普朗克等都在上面签了字。当征求爱因斯坦签名时,他断然拒绝了,而同时他却毅然在反战的《告欧洲人书》上签上自己的名字。 爱因斯坦和他的妻子和儿子 1915年(36岁)11月,爱因斯坦提出广义相对论引力方程的完整形式,并且成功地解释了水星近日点运动。 1916年(37岁)3月,爱因斯坦完成总结性论文《广义相对论的基础》。5月,爱因斯坦又提出宇宙空间有限无界的假说。8月,完成《关于辐射的量子理论》,总结量子论的发展,提出受激辐射理论。 1917年(38岁),列宁领导的苏联社会主义革命胜利后,爱因斯坦非常支持这个伟大的革命,赞扬这是一次对全世界将有决定性意义的、伟大的社会实践,并表示:“我尊敬列宁,因为他是一位有完全自我牺牲精神,全心全意为实现社会正义而献身的人。我并不认为他的方法是切合实际的,但有一点可以肯定:像他这种类型的人,是人类良心的维护者和再造者。”1919年(40岁),爱因斯坦与米列娃离婚,同年,与表姐爱尔莎结婚。

1921年(42岁),爱因斯坦因光电效应研究而获得诺贝尔物理学奖,他的研究推动了量子力学的发展。1月,访问布拉格和维也纳。同年1月27日在普鲁士科学院作《几何学和经验》的报告。2月,去阿姆斯特丹参加国际工联会议。4月5日至5月30日,为了给耶路撒冷的希伯莱大学的创建筹集资金,同魏茨曼一起首次访问美国。在哥伦比亚大学获巴纳德勋章。在白宫受哈丁总统接见。在访问芝加哥、波士顿和普林斯顿期间,就相对论进行了4次讲学。6月,访问英国,拜谒了牛顿墓地。 1921年爱因斯坦访问纽约 1922年(43岁)1月,完成关于统一场论的第一篇论文。3—4月访问法国,努力促使法德关系正常化。发表批判马赫哲学的谈话。4月,参加国际联盟知识界合作委员会。7月,受到被谋杀的威胁,暂离柏林。沿途访问科伦坡、新加坡、香港和上海。 1922年11月9日,在去日本到上海的途中,爱因斯坦通过电报知道被授予1921年诺贝尔物理学奖。1923年(44岁)2月2日,爱因斯坦从日本返回途中,到巴勒斯坦访问,逗留12天。 1923年2月8日,成为特拉维夫市的第一个名誉公民。从巴勒斯坦返回德国途中,访问了西班牙。3月,爱因斯坦对国联的能力大失所望,向国联提出辞职。6—7月,帮助创建“新俄朋友协会”,并成为其执行委员会委员。7月,到哥德堡接受1921年度诺贝尔奖金。并讲演相对论,作为对得到诺贝尔奖金的感谢。发现了康普顿效应,解决了光子概念中长期存在的矛盾。12月,第一次推测量子效应可能来自过度约束的广义相对论场方程。

1924年(45岁),爱因斯坦加入柏林的犹太组织,并成为缴纳会费的会员。6月,重新考虑加入国联。12月,取得最后一个重大发现,从统计涨落的分析中得出一个波和物质缔合的独立的论证。此时,还发现了玻色—爱因斯坦凝聚态。 1925年(46岁),爱因斯坦受聘为德苏合作团体“东方文化技术协会”理事。5月到6月,爱因斯坦去南美洲访问。与甘地和其他人一道,在拒绝服兵役的声明上签字。接受科普列奖章。为希伯莱大学的董事会工作。发表《非欧几里德几何和物理学》。 1926年(47岁),爱因斯坦同海森堡讨论关于量子力学的哲学问题。接受“皇家天文学家”的金质奖章。接受为苏联科学院院士。 1927年(48岁)2月,爱因斯坦在巴比塞起草的反法西斯宣言上签名。参加国际反帝大同盟,被选为名誉主席。10月参加第五届布鲁塞尔索尔维物理讨论会,开始同哥本哈根学派就量子力学的解释问题进行激烈论战。发表《牛顿力学及其对理论物理学发展的影响》。 1927年爱因斯坦等参加第五届索尔维会议 1928年(49岁)1月,被选为“德国人权同盟”(前身为德国“新祖国同盟”)理事。春,由于身体过度劳累,健康欠佳,到瑞士达伏斯疗养,并为疗养青年讲学。发表《物理学的基本概念至其最近的变化》。4月,海伦·杜卡斯开始到爱因斯坦家担任终生的私人秘书。 1929年(50岁)2月,发表《统一场论》。3月,爱因斯坦度过了50岁的生日,躲到郊外以避免生日庆祝会。第一次访问比利时皇室,与伊莉莎白女皇结下友谊,直到去世之前一直与比利时女皇通信。普朗克奖章。9月,爱因斯坦同法国数学家阿达马进行关于战争与和平问题的争论,坚持无条件地反对一切战争。 1930年(51岁),爱因斯坦因不满国际联盟在改善国际关系上的无所作为,提出辞职。5月,在“国际妇女和平与自由同盟”的世界裁军声明上签字。7月,同泰戈尔争论真理的客观性问题。12月11日到次年3月4日,爱因斯坦第一次到美国访问,主要在加州理工学院。12月13日,沃克市长向爱因斯坦赠送纽约市的金钥匙。12月19日到20日,爱因斯坦访问古巴。发表《我的世界观》、《宗教和科学》等文章。 1931年(52岁)3月,爱因斯坦从美国回柏林。5月,爱因斯坦访问英国,在牛津大学讲学。11月,号召各国对日本经济封锁,以制止其对中国的军事侵略。12月,爱因斯坦再度去加利福尼亚讲学。为参加1932年国际裁军会议,特地发表了一系列文章和演讲。发表《麦克斯韦对物理实在观念发展的影响》。

1932年(53岁)2月,对于德国和平主义者奥西茨基被定为叛国罪,爱因斯坦在帕莎第纳提出抗议。3月,爱因斯坦从美国回柏林。5月,爱因斯坦去英国剑桥大学和牛津大学讲学,后赶到日内瓦列席裁军会议,感到极端失望。6月,爱因斯坦同墨菲作关于因果性问题的谈话。7月,爱因斯坦同大心理学家弗洛伊德通信,讨论战争的心理问题。号召德国人民起来保卫魏玛共和国,全力反对法西斯。12月10日,爱因斯坦和妻子离开德国去美国。原来打算访问美国,然而,他们从此再也没有踏上德国的领土。 1933年(54岁),德国纳粹政府查抄他在柏林的寓所,焚毁其书籍,没收其财产,并悬赏十万马克索取他的人头。爱因斯坦当时在普林斯顿大学任客座教授,得知讯息后便加入美国国籍。 1934年(55岁),爱因斯坦文集《我的世界观》由其继女婿鲁道夫·凯泽尔编辑出版。1935年5月到百慕达作短期旅行。在百慕达正式申请永远在美国居住。这也是他最后一次离开美国。获富兰克林奖章。同波多耳斯基和罗森合作,发表向哥本哈根学派挑战的论文,宣称量子力学对实在的描述是不完备的。为使诺贝尔和平奖赠予关在纳粹集中营中的奥西茨基而奔走。 1936年(57岁)爱因斯坦开始同英费尔德和霍夫曼合作研究广义相对论的运动问题。12月20日,妻艾尔莎病故。发表《物理学和实在》、《论教育》。 1937年(58岁)3月—9月,爱因斯坦参加由英费尔德执笔的通俗册子《物理学的进化》的编写工作。3月,声援中国“七君子”。6月,同英费尔德和霍夫曼合作完成论文《引力方程和运动问题》,从广义相对论的场方程推导出运动方程。 1938年(59岁)爱因斯坦同柏格曼合写论文《卡鲁查电学理论的推广》。

1939年(60岁)8月2日,爱因斯坦在西拉德推动下,上书罗斯福总统,建议美国抓紧原子能研究,防止德国抢先掌握核子弹。妹妹玛雅从欧洲来美,在爱因斯坦家长期住下来。 1940年(61岁)5月15日,爱因斯坦发表《关于理论物理学基础的考查》。5月22日,致电罗斯福,反对美国的中立政策。10月1日,取得美国国籍。同年爱因斯坦写了一篇著名论文,为他的这一命题进行辩护,即“我不信仰一个人格化的神”。 1940年取得美国国籍 1941年(62岁)爱因斯坦发表《科学和宗教》等文章。1942年(63岁)10月,爱因斯坦在犹太人援苏集会上热烈赞扬苏联各方面的成就。 1943年(64岁)5月,爱因斯坦作为科学顾问参与美国海军部工作。 1944年(65岁)为支持反法西斯战争,爱因斯坦以600万美元拍卖1905年狭义相对论论文手稿。发表对罗素的认识论的评论。12月,同斯特恩、玻尔讨论原子武器和战后和平问题,听从玻尔劝告,暂时保持沉默。 1945年(66岁)3月,爱因斯坦同利奥·西拉德讨论原子军备的危险性,写信介绍西拉德去见罗斯福,未果。4月,从高等学术研究院退休(事实上依然继续照常工作)。9月,连续发表一系列关于原子战争和世界政府的言论。 1946年(67岁)5月,爱因斯坦发起组织“原子科学家非常委员会”,担任主席。5月,接受黑人林肯大学名誉博士学位。写长篇《自述》,回顾一生在科学上探索的道路。5月,妹妹玛雅因中风而瘫痪,以后每夜念书给她听。10月,给联合国大会写公开信,敦促建立世界政府。 1947年(68岁),爱因斯坦继续发表大量关于世界政府的言论。9月,爱因斯坦发表公开信,建议把联合国改组为世界政府。 1948年(69岁)4月,爱因斯坦同天文学家夏普林利合作,全力反对美国准备对苏联进行“预防性战争”。抗议美国进行普遍军事训练。发表《量子力学和实在》。前妻米列娃在苏黎世病故。12月,作剖腹手术,在腹部主动脉里发现一个大动脉瘤。 1949年(70岁)1月13日,爱因斯坦出院。1月,写《对批评的回答》,对哥本哈根学派在文集《阿尔伯特·爱因斯坦:哲学家—科学家》中的批判进行反批判。11月,“原子科学家非常委员会”停止活动。 1950年(71岁)2月13日,发表电视演讲,反对美国制造氢弹。4月,发表《关于广义引力论》。《晚年集》出版。3月18日,在遗嘱上签字盖章。内森博士被指名为唯一的遗嘱执行人。遗产由内森博士和杜卡斯共同托管。信件和手稿的最终贮藏所是希伯莱大学。其他条款当中还有:小提琴赠给孙子伯恩哈德·凯撒。 1950年的爱因斯坦与奥本海默 1951年(72岁),爱因斯坦连续发表文章和信件,指出美国的扩军备战政策是世界和平的严重障碍。6月,爱因斯坦的妹妹玛雅在长期瘫痪后去世。9月,“原子能科学家非常委员会”解散。 刚过完72岁生日宴的爱因斯坦(吐舌照同一时刻) 1952年(73岁),爱因斯坦发表《相对论和空间问题》、《关于一些基本概论的绪论》。11月,以色列第1任总统哈伊姆·魏茨曼死后,以色列政府请他担任第2任总统,被拒绝。 1953年(74岁)4月3日,爱因斯坦给伯尔尼时代的旧友写《奥林匹亚科学院颂词》,缅怀青年时代的生活。5月16日,给受迫害的教师弗劳恩格拉斯写回信,号召美国知识分子起来坚决抵抗法西斯迫害,引起巨大反响。为纪念玻恩退休,发表关于量子力学解释的论文,由此引起两人之间的激烈争论。发表《〈空间概念〉序》。

1954年(75岁)3月,爱因斯坦过了75岁的生日,通过“争取公民自由非常委员会”,号召美国人民起来同法西斯势力作斗争。3月,爱因斯坦被美国参议员麦卡锡公开斥责为“美国的敌人”。5月,爱因斯坦发表声明,抗议对奥本海默的政治迫害。秋因患溶血性贫血症卧床数日。11月18日,爱因斯坦在《记者》杂志上发表声明,不愿在美国做科学家,而宁愿做一个工匠或小贩并完成了《非对称的相对论性理论》。 1955年(76岁)2月,爱因斯坦同社会学家罗素通信讨论和平宣言问题。3月,爱因斯坦著述《自述片断》,回忆青年时代的学习和科学探索的道路。4月3日,爱因斯坦同科恩谈论关于科学史等问题。4月5日,驳斥美国法西斯分子给他扣上“颠覆分子”帽子。4月11日,在宣言上签名。4月13日,在草拟一篇电视讲话稿时发生严重腹痛,后诊断为动脉出血。4月15日进普林斯顿医院。 4月18日,爱因斯坦被诊断出患有主动脉瘤,18日午夜在睡梦中感到呼吸困难,主动脉瘤破裂导致大脑溢血破裂,而逝世于普林斯顿。一位名叫托马斯·哈维的医生借解剖爱因斯坦遗体的机会,背着爱因斯坦的家人“悄悄”地取走了爱因斯坦的大脑。这位病理医生希望未来神经科学界能够研究爱因斯坦的大脑,以发现爱因斯坦聪明的原因。为遵照爱因斯坦的遗嘱,他死后并没有举行任何丧礼,也不筑坟墓,不立纪念碑,遗体便依照遗嘱被火化了,骨灰撒在永远保密的地方,目的是不会令埋葬他的地方成为圣地。

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,与此相联系,他非常想探讨与光波有关的所谓以太的问题。以太这个名词源于希腊,用以代表组成天上物体的基本元素。17世纪的笛卡尔和其后的克里斯蒂安·惠更斯首创并发展了以太学说,认为以太就是光波传播的媒介,它充满了包括真空在内的全部空间,并能渗透到物质中。与以太说不同,牛顿提出了光的微粒说。牛顿认为,发光体发射出的是以直线运动的微粒粒子流,粒子流冲击视网膜就引起视觉。18世纪牛顿的微粒说占了上风,19世纪,却是波动说占了绝对优势。以太的学说也大大发展:波的传播需要媒质,光在真空中传播的媒质就是以太,也叫光以太。与此同时,电磁学得到了蓬勃发展,经过麦克斯韦、赫兹等人的努力,形成了成熟的电磁现象的动力学理论——电动力学,并从理论与实践上证明光就是一定频率范围内的电磁波,从而统一了光的波动理论与电磁理论。以太不仅是光波的载体,也成了电磁场的载体。直到19世纪末,人们企图寻找以太,然而从未在实验中发现以太,相反,迈克耳逊莫雷实验却发现以太不太可能存在。 电磁学的发展最初也是纳入牛顿力学的框架,但在解释运动物体的电磁过程时却发现,与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。按照麦克斯韦理论,真空中电磁波的速度,也就是光的速度是一个恒量;然而按照牛顿力学的速度加法原理,不同惯性系的光速不同。例如,两辆汽车,一辆向你驶近,一辆驶离。你看到前一辆车的灯向你靠近,后一辆车的灯远离。根据伽利略理论,向你驶来的车将发出速度大于c(真空光速3.0x10^8m/s)的光,即前车发出的光的速度=光速+车速;而驶离车发出的光的速度小于c,即后车发出的光的速度=光速-车速。但按照麦克斯韦理论,这两种光的速度相同,因为在麦克斯韦的理论中,车的速度有无并不影响光的传播,说白了不管车子怎样,光速等于c。麦克斯韦与伽利略关于速度的说法明显相悖! 爱因斯坦似乎就是那个将构建崭新的物理学大厦的人。爱因斯坦认真研究了麦克斯韦电磁理论,特别是经过赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的,但是有一个问题使他不安,这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现,所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究爱因斯坦发现,除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外,以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。 爱因斯坦喜欢阅读哲学著作,并从哲学中吸收思想营养,他相信世界的统一性和逻辑的一致性。在“奥林匹亚科学院”时期大卫·休谟(David Hume)对因果律的普遍有效性产生的怀疑,对爱因斯坦产生了影响。相对性原理已经在力学中被广泛证明,却在电动力学中却无法成立,对于物理学这两个理论体系在逻辑上的不一致,爱因斯坦提出了怀疑。他认为,相对性原理应该普遍成立,因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的形式,但在这里出现了光速的问题。光速是不变的量还是可变的量,成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。当时的物理学家一般都相信以太,也就是相信存在着绝对参照系,这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。19世纪末,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。伽利略最早阐明过相对性原理的思想,但他没有对时间和空间给出过明确的定义。牛顿建立力学体系时也讲了相对性思想,但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动,在这个问题上他是矛盾的。而爱因斯坦大大发展了相对性原理,在他看来,根本不存在绝对静止的空间,同样不存在绝对同一的时间,所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。对于任何一个参照系和坐标系,都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。对于一切惯性系,运用该参照系的空间和时间所表达的物理规律,它们的形式都是相同的,这就是相对性原理,严格地说是狭义的相对性原理。在这篇文章中,爱因斯坦没有讨论将光速不变作为基本原理的根据,他提出光速不变是一个大胆的假设,是从电磁理论和相对性原理的要求而提出来的。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的结果,他从同时的相对性这一点作为突破口,建立了全新的时间和空间理论,并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式,以太不再是必要的,以太漂流是不存在的。 世界著名的物理学家爱因斯坦 什么是同时性的相对性?不同地方的两个事件我们何以知道它是同时发生的呢?一般来说,我们会通过信号来确认。为了得知异地事件的同时性我们就得知道信号的传递速度,但如何测出这一速度呢?我们必须测出两地的空间距离以及信号传递所需的时间,空间距离的测量很简单,麻烦在于测量时间,我们必须假定两地各有一只已经对好了的钟,从两个钟的读数可以知道信号传播的时间。但我们如何知道异地的钟对好了呢?答案是还需要一种信号。这个信号能否将钟对好?如果按照先前的思路,它又需要一种新信号,这样无穷后退,异地的同时性实际上无法确认。不过有一点是明确的,同时性必与一种信号相联系,否则我们说这两件事同时发生是无意义的。 光信号可能是用来对时钟最合适的信号,但光速非无限大,这样就产生一个新奇的结论,对于静止的观察者同时的两件事,对于运动的观察者就不是同时的。我们构想一个高速运行的列车,它的速度接近光速。列车通过站台时,甲站在站台上,有两道闪电在甲眼前闪过,一道在火车前端,一道在后端,并在火车两端及平台的相应部位留下痕迹,通过测量,甲与列车两端的间距相等,得出的结论是,甲是同时看到两道闪电的。因此对甲来说,收到的两个光信号在同一时间间隔内传播同样的距离,并同时到达他所在位置,这两起事件必然在同一时间发生,它们是同时的。但对于在列车内部正中央的乙,情况则不同,因为乙与高速运行的列车一同运动,因此他会先截取向着他传播的前端信号,然后收到从后端传来的光信号。对乙来说,这两起事件是不同时的。也就是说,同时性不是绝对的,而取决于观察者的运动状态。这一结论否定了牛顿力学中引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。 相对论认为,光速在所有惯性参考系中不变,它是物体运动的最大速度。由于相对论效应,运动物体的长度会变短,运动物体的时间膨胀。但由于日常生活中所遇到的问题,运动速度都是很低的(与光速相比),看不出相对论效应。 爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学,指出质量随着速度的增加而增加,当速度接近光速时,质量趋于无穷大。他并且给出了著名的质能关系式:E=mc^2,质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。 广义相对论的建立: 1905年,爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后(即《论动体的电动力学》),并没有立即引起很大的反响。但是德国物理学的权威人士普朗克注意到了他的文章,认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美,正是由于普朗克的推动,相对论很快成为人们研究和讨论的课题,爱因斯坦也受到了学术界的注意。 亚瑟·爱丁顿拍摄到的1919年5月29日日食 1907年,爱因斯坦听从友人的建议,提交了那篇著名的论文申请联邦工业大学的编外讲师职位,但得到的答复是论文无法理解。虽然在德国物理学界爱因斯坦已经很有名气,但在瑞士,他却得不到一个大学的教职,许多有名望的人开始为他鸣不平,1908年,爱因斯坦终于得到了编外讲师的职位,并在第二年当上了副教授。1912年,爱因斯坦当上了教授,1913年,应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。 在此期间,爱因斯坦在考虑将已经建立的相对论推广,对于他来说,有两个问题使他不安。第一个是引力问题,狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的物理规律是正确的,但是它不能解释引力问题。牛顿的引力理论是超距的,两个物体之间的引力作用在瞬间传递,即以无穷大的速度传递,这与相对论依据的场的观点和极限的光速冲突。第二个是非惯性系问题,狭义相对论与以前的物理学规律一样,都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的惯性系。从逻辑上说,一切自然规律不应该局限于惯性系,必须考虑非惯性系。狭义相对论很难解释所谓的双生子佯谬,该佯谬说的是,有一对孪生兄弟,哥在宇宙飞船上以接近光速的速度做宇宙航行,根据相对论效应,高速运动的时钟变慢,等哥哥回来,弟弟已经变得很老了,因为地球上已经经历了几十年。而按照相对性原理,飞船相对于地球高速运动,地球相对于飞船也高速运动,弟弟看哥哥变年轻了,哥哥看弟弟也应该年轻了。这个问题简直没法回答。实际上,狭义相对论只处理匀速直线运动,而哥哥要回来必须经过一个变速运动过程,这是相对论无法处理的。正在人们忙于理解相对狭义相对论时,爱因斯坦正在继续完成广义相对论。 1907年,爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》,在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理,此后,爱因斯坦关于等效原理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据,提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。爱因斯坦并且提出了封闭箱的说法:在一封闭箱中的观察者,不管用什么方法也无法确定他究竟是静止于一个引力场中,还是处在没有引力场却在作加速运动的空间中,这是解释等效原理最常用的说法,而惯性质量与引力质量相等是等效原理一个自然的推论。 1915年11月,爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交了四篇论文,在这四篇论文中,他提出了新的看法,证明了水星近日点的进动,并给出了正确的引力场方程。至此,广义相对论的基本问题都解决了,广义相对论诞生了。 1916年,爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》,在这篇文章中,爱因斯坦首先将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论,将只对于惯性系物理规律同样成立的原理称为狭义相对性原理,并进一步表述了广义相对性原理:物理学的定律必须对于无论哪种方式运动着的参照系都成立。 爱因斯坦的广义相对论认为,由于有物质的存在,空间和时间会发生弯曲,而引力场实际上是一个弯曲的时空。爱因斯坦用太阳引力使空间弯曲的理论,很好地解释了水星近日点进动中一直无法解释的43秒。广义相对论的第二大预言是引力红移,即在强引力场中光谱向红端移动,20年代,天文学家在天文观测中证实了这一点。广义相对论的第三大预言是引力场使光线偏转,最靠近地球的大引力场是太阳引力场,爱因斯坦预言,遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生一点七秒的偏转。 1919年,在英国天文学家爱丁顿的鼓动下,英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食,经过认真的研究得出最后的结论是:星光在太阳附近的确发生了一点七秒的偏转。英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测报告,确认广义相对论的结论是正确的。会上,著名物理学家、皇家学会会长汤姆孙说:“这是自从牛顿时代以来所取得的关于万有引力理论的最重大的成果”,“爱因斯坦的相对论是人类思想最伟大的成果之一”。爱因斯坦成了新闻人物,他在1916年写了一本通俗介绍相对论的书《狭义与广义相对论浅说》,到1922年已经再版了40次,还被译成了十几种文字,广为流传。 狭义相对论和广义相对论建立以来,已经过去了很长时间,它经受住了实践和历史的考验,是人们普遍承认的真理。相对论对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都有巨大的影响。相对论从逻辑思想上统一了经典物理学,使经典物理学成为一个完美的科学体系。狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系,指出它们都服从狭义相对性原理,都是对洛伦兹变换协变的,牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。广义相对论又在广义协变的基础上,通过等效原理,建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系,得到了所有物理规律的广义协变形式,并建立了广义协变的引力理论,而牛顿引力理论只是它的一级近似。这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系的问题,从逻辑上得到了合理的安排。相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念,给出了科学而系统的时空观和物质观,从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。 狭义相对论给出了物体在高速运动下的运动规律,并提示了质量与能量相当,给出了质能关系式。这两项成果对低速运动的巨观物体并不明显,但在研究微观粒子时却显示了极端的重要性。因为微观粒子的运动速度一般都比较快,有的接近甚至达到光速,所以粒子的物理学离不开相对论。质能关系式不仅为量子理论的建立和发展创造了必要的条件,而且为原子核物理学的发展和套用提供了根据。 对于爱因斯坦引入的这些全新的概念,当时地球上大部分物理学家,其中包括相对论变换关系的奠基人洛仑兹,都觉得难以接受。甚至有人说“当时全世界只有两个半人懂相对论”。旧的思想方法的障碍,使这一新的物理理论直到一代人之后才为广大物理学家所熟悉,就连瑞典皇家科学院,1922年把诺贝尔物理学奖授予爱因斯坦时,也只是说“由于他对理论物理学的贡献,更由于他发现了光电效应的定律。”对爱因斯坦的诺贝尔物理学奖颁奖辞中竟然对于爱因斯坦的相对论只字未提。(注:相对论没有获诺贝尔奖,一个重要原因就是还缺乏大量事实验证。)

1905年,爱因斯坦提出光子假设,成功解释了光电效应,因此获得1921年诺贝尔物理奖。 爱因斯坦“达达主义”照 光照射到金属上,引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。 光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。 赫兹于1887年发现光电效应,爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应(金属表面在光辐照作用下发射电子的效应,发射出来的电子叫做光电子)。光波长小于某一临界值时方能发射电子,即极限波长,对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关,这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,光子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。 光电效应里,电子的射出方向不是完全定向的,只是大部分都垂直于金属表面射出,与光照方向无关,光是电磁波,但是光是高频震荡的正交电磁场,振幅很小,不会对电子射出方向产生影响。

E=mc 2,物质不灭定律,说的是物质的质量不灭;能量守恒定律,说的是物质的能量守恒。 爱因斯坦书写质能方程 虽然这两条伟大的定律相继被人们发现了,但是人们以为这是两个风马牛不相关的定律,各自说明了不同的自然规律。甚至有人以为,物质不灭定律是一条化学定律,能量守恒定律是一条物理定律,它们分属于不同的科学范畴。 爱因斯坦认为,物质的质量是惯性的量度,能量是运动的量度;能量与质量并不是彼此孤立的,而是互相联系的,不可分割的。物体质量的改变,会使能量发生相应的改变;而物体能量的改变,也会使质量发生相应的改变。 在狭义相对论中,爱因斯坦提出了著名的质能公式:E=mc^2(这里的E代表能量,m代表多少质量,c代表光的速度,近似值为3×10^8m/s,这说明能量可以用减少质量的方法创造)。 爱因斯坦的质能关系公式,正确地解释了各种原子核反应:就拿氦4(He4)来说,它的原子核是由2个质子和2个中子组成的。照理,氦4原子核的质量就等于2个质子和2个中子质量之和。实际上,这样的算术并不成立,氦核的质量比2个质子、2个中子质量之和少了0.0302u(原子质量单位)!这是为什么呢?因为当2个氘[dāo]核(每个氘核都含有1个质子、1个中子)聚合成1个氦4原子核时,释放出大量的原子能。生成1克氦4原子时,大约放出2.7×10^12焦耳的原子能。正因为这样,氦4原子核的质量减少了。 这个例子生动地说明:在2个氘原子核聚合成1个氦4原子核时,似乎质量并不守恒,也就是氦4原子核的质量并不等于2个氘核质量之和。然而,用质能关系公式计算,氦4原子核失去的质量,恰巧等于因反应时释放出原子能而减少的质量。 爱因斯坦从更新的高度,阐明了物质不灭定律和能量守恒定律的实质,指出了两条定律之间的密切关系,使人类对大自然的认识又深了一步。

爱因斯坦在提出相对论的时候,曾将宇宙常数(为了解释物质密度不为零的静态宇宙的存在,他在引力场方程中引进一个与度规张量成比例的项,用符号Λ表示。该比例常数很小,在银河系尺度范围可忽略不计。只在宇宙尺度下,Λ才可能有意义,所以叫作宇宙常数。即所谓的反引力的固定数值)代入他的方程。他认为,有一种反引力,能与引力平衡,促使宇宙有限而静态。当哈勃将膨胀宇宙的天文观测结果展示给爱因斯坦看时,爱因斯坦说:“这是我一生所犯下的最大错误。” 宇宙是膨胀著的。哈勃等认为,反引力是不存在的,由于星系间的引力,促使膨胀速度越来越慢。星系间有一种扭旋的力,促使宇宙不断膨胀,即暗能量。70亿年前,它们“战胜”了暗物质,成为宇宙的主宰。最新研究表明,按质量成份(只算实质量,不算虚物质)计算,暗物质和暗能量约占宇宙96%。看来,宇宙将不断加速膨胀,直至解体死亡。(也有其它说法,争议不休)。宇宙常数虽存在,但反引力的值远超过引力。林德饶有风趣的说:“我终于明白,为什么他(爱因斯坦)这么喜欢这个理论,多年后依然研究宇宙常数,宇宙常数依然是当今物理学最大的疑问之一。”

爱因斯坦常常被称为一个孤独的人。数学想像的领域有助于把精神从纷繁的俗物中解脱出来,就这个意义而言,我认为他确实是一个孤独的人。他的哲学可以叫做一种超验的唯物论,这种哲学达到了形上学的前沿,那里可以完全割断对自我世界的纠缠。对我来说,科学和艺术都是我们天性的表现,它们高出我们的生物学需要之上而具有终极价值。( 泰戈尔评价爱因斯坦 爱因斯坦的理论,最初受到许多人的反对,就连当时一些著名物理学家也对这位年青人的论文表示怀疑。然而,随着科学的发展,大量的科学实验证明爱因斯坦的理论是正确的,爱因斯坦才一跃而成为世界著名的科学家,成为20世纪世界最伟大的科学家。( 新华网评价) 爱因斯坦的生前不要虚荣,死后更不要哀荣。他留下遗嘱,要求不发讣告,不举行葬礼。他把自己的脑供给医学研究,身体火葬焚化,骨灰秘密的撒在不让人知道的河里,不要有坟墓也不想立碑。在把他的遗体送到火葬场火化的时候,随行的只有他最亲近的12个人,而其他人对于火化的时间和地点都不知道。( 新华网评价) 爱因斯坦厉害的地方是,一方面,他知道一些数学,对于数学中很妙的地方有直觉的欣赏的能力;另一方面,他对物理中的现象也有他的近距离的了解。他跟所有人都不同的地方就在于,他既能近看,又能远看。这就好像电影中既有近距离的镜头,又有远距离的镜头;能从近处又能从远处自由地切换,那就很厉害了。大多数人都只有一个镜头,或只能从近处看,或只能从远距离看,不会自由切换。(

爱因斯坦十六岁时报考瑞士苏黎世的联邦工业大学工程系,可是入学考试却告以失败。看过他的数学和物理考卷的该校物理学家韦伯先生却慧眼识英才,称赞他:“你是个很聪明的孩子,爱因斯坦,一个非常聪明的孩子,但是你有一个很大的缺点:就是你不想表现自己。” 爱因斯坦罕见少年旧照 爱因斯坦在数学方面可以说是“天才”,他在12岁到16岁时就已经自学学会了解析几何和微积分。而对于不想表现自己这个“缺点”,他也是“死不悔改”。他晚年写给朋友的信中说:“我年轻时对生活的需要和期望是能在一个角落安静地做我的研究,公众人士不会对我完全注意,可是现在却不能了。”

在爱因斯坦小的时候,有一天德皇军队通过慕尼黑的市街。好奇的人们都涌向窗前喝彩助兴,小孩子们则为士兵发亮的头盔和整齐的脚步而向往。但爱因斯坦却恐惧得躲了起来,他既瞧不起又害怕这些“打仗的妖怪”,并要求他的母亲把他带到自己永远也不会变成这种妖怪的国土去。 中学时爱因斯坦放弃了德国国籍,可他并不申请加入义大利国籍。他要做一个不要任何依附的世界公民,大战过后,爱因斯坦试图在现实的基础上建立他的世界和平的梦想,并且在“敌国”里作了一连串“和平”演说。德国右翼刺客们的黑名单上也出现了阿尔伯特·爱因斯坦的名字,希特勒悬赏两万马克要他的人头。为了使自己与这个世界保持“和谐”,爱因斯坦不得不从义大利迁到荷兰。又从荷兰迁居美国,而且加入了美国国籍。他认为,在美国这个国度里,各阶级的人们都能在勉强过得去的友谊中生存下去。

1948年5月14日,以色列国诞生,但不久以色列与周围阿拉伯国家的战争便爆发了。已经定居在美国十多年的爱因斯坦立即向媒体宣称:“现在,以色列人再不能后退了,我们应该战斗。犹太人只有依靠自己,才能在一个对他们存有敌对情绪的世界上生存下去。” 1952年11月9日,爱因斯坦的老朋友以色列首任总统魏茨曼逝世。在此前一天,就有以色列驻美国大使向爱因斯坦转达了以色列总理戴维·本-古里安的信,正式提请爱因斯坦为以色列共和国总统候选人。当日晚,一位记者给爱因斯坦的住所打来电话,询问爱因斯坦是否会担任以色列总统,“不,我干不了。”爱因斯坦否定了这个提议。刚放下电话,电话铃又响了。这次是驻华盛顿的以色列大使打来的。大使说:“教授先生,我是奉以色列共和国总理本·古里安的指示,想请问一下,如果提名您当总统候选人,您愿意接受吗?”爱因斯坦被同胞们的好意感动了,但他想的更多的是如何委婉地拒绝大使和以色列政府,而不使他们失望,不让他们窘迫。不久,爱因斯坦在报上发表声明,正式谢绝出任以色列总统。在爱因斯坦看来,“当总统可不是一件容易的事。”同时,他还再次引用他自己的话:“方程对我更重要些,因为政治是为当前,而方程却是一种永恒的东西。”

有一次,他要把墙上的一幅旧画换下来,就搬来一架梯子,一步一步爬上去。突然,他又想起一个问题,沉思起来,忘记自己在做什么了,猛地从梯子上摔下来。摔到地上以后,他顾不得疼痛,马上想到:人为什么会笔直地掉下来呢?看来物体总是沿着阻力最小的线路运动的。爱因斯坦想到这里便马上站立起来,一瘸一拐地走到桌边,提笔把自己的这个想法记了下来。这对他正在研究的问题——相对论有很大的启发。 爱因斯坦和他的一个朋友 1930年,德国出版了一本批判相对论的书,书名叫做《一百位教授出面证明爱因斯坦错了》。爱因斯坦闻讯后,仅仅耸耸肩道:“100位实在太多了,只要能证明我真的错了,哪怕是一个人出面也足够了。”有一次,爱因斯坦走在纽约的大街上。他最好的朋友遇见了他。并对他说:“爱因斯坦,你该买件新衣服了。看看你的衣服多旧啊!”但是爱因斯坦却回答说:“没关系的,这里没有人认识我。”几年以后,爱因斯坦成为世界著名的科学家,但是他仍然穿着那件衣服。那位朋友再次遇见他,告诉他去买件新衣服。但是爱因斯坦说:“我不需要买新衣服了,这里每个人都认识我。”

爱因斯坦常对人说:学习时间是个常数,它的效率却是个变数,单独追求学习时间是不明智的,最重要的是提高学习效率。他认为必须通过文体活动,才能获得充沛的精力,保持清醒的头脑,爱因斯坦还根据自己的亲身体会,总结出一个公式,即A=X+Y+Z。A代表成功,X代表正确的方法,Y代表努力工作,Z代表少说废话。他把这个公式的内容,概括成两句话:工作和休息是走向成功之路的阶梯,珍惜时间是有所建树的重要条件。

爱因斯坦从小喜欢运动,一生坚持不懈,直到老年,人们尊重地称他“老年运动家”。他在学习或工作十分紧张的情况下,仍抽空参加多种文体活动,尤其喜欢爬山、骑车、赛艇、散步等体育活动。有人形容他工作时的劲头简直象个疯子,似乎有使不完的精力。 爱因斯坦在瑞士苏黎世工业大学就读时,尽管每天学习任务紧张,仍抽出一定时间散步,节假日还要出外旅游或划船。爱因斯坦的这种爱好,不但是从兴趣出发,而且为了提高学习效率。 爱因斯坦晚年时,还坚持劳动坚持锻炼,他经常从事一些家务劳动和栽花、浇水、剪枝,还经常邀请朋友去爬山,有意识地磨炼意志,锻炼身体。有一次爱因斯坦和居里夫人及其两个女儿,兴致勃勃地攀登瑞士东部的安加丁冰川。他们按照登山运动员的要求,身背干粮袋,手持木拐杖,顺着山迳往上爬。在旅途中,爱因斯坦谈笑风生,十分活跃,好像年轻人一样。从此,人们赠给他一个光荣的称号:老年运动家。

早在1919年,爱因斯坦的相对论就已经传播到中国,特别是通过1920年英国哲学家罗素来华讲学,给中国学术界留下了深刻的印象。 1920年,中国现代大学之父蔡元培与爱因斯坦接触,希望他可以到北京大学讲学。在梁启超的资助下,蔡元培接受了爱因斯坦所需的报酬。并约定,爱因斯坦于1922年12月中旬来华,然而直到12月30日,爱因斯坦才从日本到达上海,但是在上海逗留两天,直接乘船去了新加坡,没有前往北京。蔡元培一直等不到爱因斯坦的讯息,就写了一封诚挚的信去催问,并重申了以前谈妥的条件。爱因斯坦回信:说上海有一个叫斐司德博士的人,受了蔡元培的全权委托,向爱因斯坦又提出了违背以前约定的要求,因此他不准备来了。如今接到蔡元培的亲笔信,才知道是误会,但他已经不能追改旅程计画,希望原谅。多年后人们重提这件令人遗憾的旧事,觉得这个莫名其妙的“斐司德博士”,疑似是日本有人作梗;也有人分析说问题的根本在于爱因斯坦在日本看到中国的状况,产生了退意:当时中国军阀混战,财政困难。感到北大能否兑现约定是未知数。 1922年冬天,他应邀到日本讲学,往返途中,两次经过上海,一共停留了三天,亲眼看到了处于苦难中的中国,并寄予深切的同情。他在旅行日记中记下“悲惨的图象”和他的感慨:“在外表上,中国人受人注意的是他们的勤劳,是他们对生活方式和儿童福利的要求的低微。他们要比印度人更乐观,也更天真。但他们大多数是负担沉重的:男男女女为每日五分钱的工资天天在敲石子。他们似乎鲁钝得不理解他们命运的可怕。”“爱因斯坦看到这个在劳动着,在呻吟著,并且是顽强的民族,他的社会同情心再度被唤醒了。他认为,这是地球上最贫困的民族,他们被残酷地虐待着,他们所受的待遇比牛马还不如。”(许良英等编译《爱因斯坦文集》,商务印书馆1979年版,20、21页) 1931年“九一八”事变发生,当时的国际社会却表现出无奈和无能,当年11月17日,爱因斯坦公开谴责日本侵略东三省的行径,呼吁各国联合起来对日本进行经济制裁,可惜回音空荡。1932年10月,中国共产党的创始人陈独秀在上海被捕,爱因斯坦和罗素、杜威等具有国际声望的知识分子联名致电蒋介石,要求释放。 1934年,爱因斯坦的文集《我的世界观》在欧洲出版,留学法国的物理学教授叶蕴理根据法文译本转译,1937年抗战前夕由于国难当头,这本书并没有引起多少反响,但读过的人无不深受启发,开始严肃地思考人生的意义、人与国家的关系等问题。 1936年,爱因斯坦在美国普林斯顿大学与前来年进修的周培源第一次个别交谈时说:“中国人民是苦难的人民。”他的同情是真挚的、发自内心的,不是挂在嘴上,而是付诸行动的。 1937年3月,主张抗日的沈钧儒、章乃器、王造时、史良等“七君子”被捕入狱后,他又联合杜威、孟禄等著名知识分子通电援救,向国民党当局施加道义的压力。 1938年6月,为了帮助中国的抗日战争,他还和罗斯福总统的长子一同发起“援助中国委员会”,在美国2000个城镇开展援华募捐活动。爱因斯坦是真正的世界公民,他的爱是没有国界的,他对中国的感情没有任何功利色彩,完全建立在人类的同情心和强烈的人道主义情怀之上。 1955年,爱因斯坦去世后,许良英和周培源都曾发表长篇悼念文章。不幸的是1968年到1976年的8年间,爱因斯坦在中国竟成了“本世纪以来自然科学领域中最大的资产阶级反动学术权威”,“四人帮”掀起了一场荒诞的批评爱因斯坦运动,好在多数科学家不予理睬,实际上进行了抵制。1979年,北京隆重举行了爱因斯坦诞辰100周年的纪念大会。

爱因斯坦:“我信仰斯宾诺莎的那个存在于事物有秩序的和谐中并显示出来的 上帝,而不信那个同人类的命运和行为有牵累的上帝。 2012年,爱因斯坦的一封亲笔信在网上拍出了300万零100美元的高价。在信中,爱因斯坦称自己并不信仰圣经或基督教教义中的上帝。 这封私人信件是写给犹太哲学家葛金(Eric Gutkind)的,言语直接犀利。爱因斯坦写道:“对我来说,‘上帝’一词不过是人类自身脆弱性的表现和产物,圣经不过是一本可敬但仍然幼稚的原始传说集。没有任何一种解读,不管它多么奥妙,能改变这一点……” 爱因斯坦在去世之前,把他在普林斯顿默谢雨街112号的房子留给跟他工作了几十年的秘书杜卡斯小姐,并且强调:“不许把这房子变成博物馆。”他不希望把默谢雨街变成一个朝圣地。他一生不崇拜人格化的神,也不希望以后的人把他当作神来崇拜。《上帝的迷思》一书就是记录他这种嘲笑了一个人格化神的想法的信仰。以下就是这书的摘要。 自从爱因斯坦逝世以后,越来越多的宗教辩护者出于可以理解的目的,试图宣称爱因斯坦是他们中的一员。但与爱因斯坦同时代的宗教徒却不这样看。1940年,爱因斯坦写了一篇著名论文,为他的这一命题进行辩护,即“我不信仰一个人格化的神”。这个以及其他类似的声明激起暴风雨般愤怒的来信,它们都来自正统保守的宗教人士,许多人还含沙射影地提到爱因斯坦的犹太人血统。 之后一个服务于全球基督教联盟的美国罗马天主教律师写信给爱因斯坦: 我们对你所做的声明深感遗憾……你在声明中嘲笑了一个人格化神的想法。在过去的10年间,令人意想不到的是,希特勒竟有某种理由将犹太人驱逐出德国;同样令人意想不到的是,你竟会发表这样的声明。即使承认你拥有言论自由的权利,但是,我仍然想说,你的声明使你成为在美国制造冲突事端的最主要导火线之一。 以下的引文摘自马克斯·雅默(Max Jammer)的一本书《爱因斯坦与宗教》(该书也是我引用爱因斯坦本人关于宗教问题看法的主要来源)。美国堪萨斯城的罗马天主教主教说:“令人悲哀的是,一个来自《旧约》及其教义所提到的那个种族的人,却否认那个种族的伟大传统。”其他天主教神职人员也纷纷附和:“除了一个人格化的神,决不存在其他任何神……爱因斯坦不知道自己正在谈论什么。他全错了。有些人觉得,因为自己在某个领域已经达到很高的学术成就,所以,就有资格在所有的领域表达看法了。 爱因斯坦:“我信仰史宾诺莎,他以宇宙的秩序与和谐来示现,而不是那个会干涉人类命运和行为的上帝。”
爱因斯坦:“这种信仰在我12岁那年就突然中止了。出于读了通俗的科学书籍,我很快就相信,《圣经》里的故事有许多不可能是真实的。

父亲:Hermann Einstein(赫尔曼·爱因斯坦)生日1847年8月30日,爱因斯坦出生时32岁; 爱因斯坦的第一任妻子米列娃 母亲:Pauline Koch(保玲·科赫)生日1858年2月8日,爱因斯坦出生时21岁。 1881年11月18日,爱因斯坦的妹妹玛雅在慕尼黑出生。 爱因斯坦与前妻米列娃有一个未婚私生女丽瑟尔(1902年(壬寅年)—1963年),不过在1903年到1919年爱因斯坦娶了米列娃,后来米列娃为爱因斯坦生了两个儿子汉斯·爱因斯坦和爱德华·爱因斯坦。 爱因斯坦的第二任妻子爱尔莎是他的表姐,也是他的堂姐,因为他们的母亲是亲姐妹,他们的曾祖父都是鲁普特·爱因斯坦。这个婚姻从1919年到1936年爱尔莎逝世。爱因斯坦的二儿子爱德华受米列娃家庭遗传的影响患有精神分裂症,一生未娶。大儿子汉斯·爱因斯坦是美国伯克利加州大学的水利工程教授,有三个孩子,大儿子伯恩哈德·凯撒·爱因斯坦是一名物理学家,二儿子Klaus Martin(1932—1938年),以及养女。伯恩哈德·凯撒·爱因斯坦有五个孩子,其中最小的孩子托马斯·爱因斯坦成为了一名医生,保罗·爱因斯坦是小提琴家。 爱因斯坦和他第二任妻子艾尔莎 爱因斯坦孙子伯尔尼哈德·凯撒·爱因斯坦的书信记录爷爷爱因斯坦最珍爱的物品是小提琴和菸斗。

阿尔伯特·爱因斯坦奖是一个理论物理学的奖项,1951年首次由普林斯顿高等研究院颁发,奖金15,000美元。后来奖金降至5,000美元。爱因斯坦曾经做过该奖评审。 爱因斯坦在伯尔尼的旧居 1955年8月,在爱因斯坦去世四个月之后,第99号元素被命名为“鑀”(Einsteinium),以纪念爱因斯坦的贡献。 1965年到1978年,美国邮局曾发行一套“著名美国人”系列邮票,其中包括爱因斯坦,面值8美分。 1973年3月5日发现的小行星2001被命名为爱因斯坦。 阿尔伯特·爱因斯坦奖牌由瑞士波恩的阿尔伯特·爱因斯坦学会设立并颁发,1979年首次颁发,奖励那些在与爱因斯坦有关的事物上作出杰出贡献的人。 爱因斯坦卫星是哈佛-史密松天体物理中心和美国宇航局联合制造的X射线观测卫星,于1978年11月13日发射升空。其原名为HEAO-2,为纪念爱因斯坦诞辰100周年而用他的名字命名。 阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖由世界文化委员会设立,1984年首次颁发。其宗旨在于激励科学研究和技术研发,奖金为10,000美元。 1990年,爱因斯坦的名字被镌刻在沃尔哈拉德国名人纪念堂。这个纪念堂位于德国巴伐利亚州的雷根斯堡(Regensburg)。同年《时代》杂志将爱因斯坦评选为20世纪风云人物。 国际纯粹和套用物理联合会把2005年定为国际物理年,以纪念爱因斯坦的“奇蹟之年”100周年。 2008年,爱因斯坦进入美国新泽西州名人堂。 爱因斯坦十字和爱因斯坦环是引力透镜效应的产物,曾被广义相对论所预言。 德国波茨坦有一座阿尔伯特·爱因斯坦科学公园。公园中的爱因斯坦大厦是一座天文观测台。 美国首都华盛顿DC有一座爱因斯坦的青铜雕像。这座雕像位于美国国家科学院(National Academy of Sciences)西南角的宪法大道上。 阿尔伯特·爱因斯坦和平奖由位于芝加哥的阿尔伯特·爱因斯坦和平基金会设立,奖金为50,000美元。

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