愛因斯坦的奇迹年1905

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【大紀元5月7日訊】(大紀元記者杜宇塵編譯報道)1905年被稱爲愛因斯坦的“奇迹之年”,那一年他連續發表了五篇科學論文,從根本上改變了我們對空間、時間、光與物質的認識。十年後,他又提出了廣義相對論,幷因此聞名于世,使“愛因斯坦”和“相對論”成了家喻戶曉的名詞。現在,全世界的大學和學術機構都在慶祝那“奇迹之年”的100周年。

美聯社報道,愛因斯坦生于一個以馬作運輸工具的時代,但他的思想所帶來的技術革命使人類一個世紀的變化比過去的2000年還多。“我們與上一個世紀以前的人是不同的民族”,美國自然歷史博物館的天體物理學家邁克爾-沙若(Michael Shara)說,“完全徹底的不同,就是因爲愛因斯坦。”

計算機、人造衛星、電訊、激光、電視和原子能的發現和發明,都應歸功于愛因斯坦。他爲我們剝開了這個可見世界下麵陌生的、更複雜的、真實存在的世界的謎障,幷且,他提出了一個智慧的課題,幷在追尋,那就是一個支配宇宙的統一力量,據他自己表示,這個尚未問世的統一場理論可以讓我們可以“讀出上帝的心意”。

愛因斯坦去世50年後,他那蓬亂的白髮和無精打采的鬍子仍舊是天才的象徵。這除了艾爾博特-愛因斯坦還會是誰?愛因斯坦仍舊是現代最偉大的科學家,向後追溯2400年,只有牛頓、伽利略和亞裏斯多德可與其比肩。

然而還有更多,他逃出希特勒統治下的德國,把餘生奉獻給人道與和平事業,他所作出的貢獻是今天任何科學家,甚至大多數政治家和宗教領袖都沒做到的。他用他的聲名大聲疾呼,反對法西斯主義,種族偏見和麥卡錫主義。他在聯邦調查局的文件有1400頁之多。這就是爲什麽愛因斯坦不僅僅是天才還是我們文化的先驅。

他的書信揭示了他喧囂的個人生活—兩次結婚,鑽研物理時顧不上孩子,賦詩和帆船游玩迷倒了情人和崇拜者。朋友和鄰居非常保護他的隱私。

然而,是的,他是古怪的人。有象他那樣的頭髮,怎麽可能不是古怪的人呢?漫畫家喜歡他,他出名的一幅畫是伸出長長的舌頭。

他從來不學開車,他會從普林斯頓大學的辦公室走回家,用手中的傘從鐵栅欄的每個齒上挨個掃過去,如果漏掉一個齒則從頭再掃一遍。不可避免地,他會被過路的人或校長打擾,請他解釋宇宙的問題,那對他是一種解救。

今天,我們可以看到愛因斯坦的雕像,其中最有名的是在華盛頓國家科學研究院的一座12英尺的銅像,雕刻的是這位滿臉皺紋的年老智者注視著他著名的公式E=mc2。旅游者爬上他的膝蓋照相。羅夫-辛克萊(Rolf Sinclair)不滿意這座雕像,他是國家科學基金會物理計劃的退休官員,“這是最差的公共雕塑之一,讓他看起來象小丑在占星。”

辛克萊和其他人更喜歡的是1905年的愛因斯坦,那時他26歲,正要使全世界震驚。

白天,他在伯爾尼(Bern)的瑞士專利辦公室工作,他稱之爲“補鞋匠的工作”。在七年的時間裏,他分析了一串有關保持火車准點的發明和其它的東西。下班後,他則會做他的“思想試驗”,那些試驗超越已有物理學範圍之外。

愛因斯坦說,“想像力比知識更重要,最重要的是不要停止問問題。”

充滿奇迹的1905年

1905年,他發表了五篇里程碑式的論文,沒有任何脚注或引用。標志著他20年無人可敵的智力爆發的開始。這是他奇迹年的時間簡表:

1,1905年3月:傳統物理認爲光就是波,不能解釋爲什麽光可以從金屬上敲離電子。愛因斯坦則解釋光也是由小的能量粒子(量子)組成的,幷且量子可以象單個的粒子那樣運動。愛因斯坦對“光電效應”的解釋使他贏得了1921年的諾貝爾物理獎,同時奠定了現代量子理論的基礎。

2,4月:根據在咖啡館裏關于茶的討論,愛因斯坦寫出一篇論文,論證可以根據糖在液體中的擴散速度來計算糖分子的大小。

3,5月:愛因斯坦解釋了花粉在水裏的運動,其實是由于混沌運動的水分子的碰撞,這就是布朗運動。愛因斯坦的計算確認了原子的存在及化學元素的結構。

4,6月:愛因斯坦的論文“狹義相對論”把他與主流物理學分開。牛頓認爲重力-物物相吸是絕對的,因此氣體、灰塵和碎塊構成了星辰。但愛因斯坦嘗試解釋這個規則中的异常現象,在那之前,科學家們已經得出這樣一個結論, 認爲光只是電磁波的一種,在一種他們稱爲以太的不可見媒介中運動,光速是恒定的。愛因斯坦想起了一個少年與光賽跑的白日夢,根據那時的物理學,如果少年與光跑得一樣快,則會發現光綫是靜止不動的。愛因斯坦說光速恒定在186,282公里每秒,但會根據你所處的地點和你的移動速度的不同而呈現出不同。例如,時鐘在人造衛星的軌道上走得稍慢,因爲人造衛星的運行速度是17,000公里每小時,它們有專門的程序使時鐘與地球上的時鐘相吻合。或者假設你目睹了一個星體的爆炸,這個爆炸發生在幾千年前,却花費了那麽長的時間才將光傳送到你這裏。

5,11月:發表了延伸自狹義相對論的質能轉換論,認爲“物體的質量可以度量其能量”。1907年他把它簡化爲科學界最著名的公式:E=MC2,能量等于物質質量乘以光速的平方。由于光速(C)很大,因此即使是很小的物質也包含有很大的能量。這成爲原子爆炸及原子能的理論基礎。

“每一篇論文都是物理學上的一個里程碑”,馬裏蘭大學的物理學家詹姆斯-蓋特斯(S. James Gates)說,“然而,所有他在1905年所做的工作都是他最偉大的理論—廣義相對論的前奏。”

狹義相對論不完整是因爲它沒有涉及重力的問題。對牛頓來說,重力是恒定的、絕對的力量。蘋果會落地。恒星圍著軌道運動是因爲太陽對行星的重力。

在愛因斯坦的相對世界中,物質會扭曲周圍的時間和空間場,因此,太陽的質量使其周圍的時空結構凹陷、變形。他推斷光粒子,即使質量很小,也會受此影響。

1919年,天文學家在觀察一次日食時,測量到來自一顆遙遠星體的光被變暗太陽的質量偏移了幾百分之一毫米。

廣義相對論爲各類的發現奠定了基礎,如大爆炸、宇宙膨脹和黑洞等。

相對論是如此深奧和令人迷惑的,以致其他的物理學家都難以掌握它的細微差別。

愛因斯坦用這種方式描述相對論,“將你的手放在一個熱爐上一分鐘,那會宛如一個小時一樣長,但與一個漂亮的女孩坐一個小時,你會覺得像一分鐘一樣短。那就是相對論。”

物理學家的愛情

難以想像,與好萊塢巨星魯道夫-範倫鐵諾和克拉克-蓋博同時代的愛因斯坦,蓬亂的頭髮、皺巴巴的衣服,却是一個有女人緣的人。

他充滿熱情的個性吸引崇拜者,但是物理總是他的最愛,也是他的麻煩。

年輕愛因斯坦的冷漠甚至是無情的個性,明顯的表現在他與第一個妻子的關係上。蜜莉芃-馬裏克(Mileva Maric)是他在瑞士國家技術學院的同學,他們在1902年結婚,育有二子,1914 年離异。

在他們尚未結婚時,蜜莉芃在匈牙利,她父母的家裏生了一個女孩兒,然而這女孩兒死了或者被別人收養,愛因斯坦從沒見過她。這件事影響了蜜莉芃的事業,使之尚未開始就已經結束了。她看起來是在愛因斯坦身邊協助他,但歷史學家懷疑她實際上是一個合作者。

他們在1902年結婚,隨著愛因斯坦的聲譽越來越大,他們之間的熱情却變質了,他抱怨沒有時間照顧婚姻。“你要保證……我在房間裏收到我的一日三餐,”他寫下冷酷的條件,“你不要期望有任何親昵或者以任何方式責備我。”

1914年他們離异了。但八年後,他還是從他得到的諾貝爾物理獎的獎金中分出三萬二千美元給了蜜莉芃。

愛因斯坦曾和他的德國表妹艾爾莎-羅文斯爾(Elsa Lowenthal)有過戀情。1917年,當愛因斯坦因精神緊張疲勞而崩潰時,艾爾莎細心照料直到他回復健康,兩年後他倆結婚了。但不久她發現她要容忍愛因斯坦的异性朋友。後來他們移居普林斯頓,直到1936年她辭世。

愛因斯坦的親戚和秘書在莫瑟街112號他的家裏照顧他,一直到1955年4月18日他撒手人寰。

愛因斯坦還和幾個女人保持著親密的關係,他曾向一位女友吐露他的哀愁,“物理學家說我是數學家,數學家說我是物理學家。我是一個全然孤獨的人,雖然每個人都認得我,但很少有人真正瞭解我。”
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