阿尔伯特·爱因斯坦:物理探索者与和平卫士
2022-03-25杨维格
杨维格
正在讲课的爱因斯坦。
1879年3月14日,阿尔伯特·爱因斯坦出生在德国乌尔姆。这位被后人誉为“天才”的人物在16岁写出了第一篇理论物理学论文,题为《磁场中的以太状态研究》。他试图设想,追着一束光跑会出现什么情况。这个思想实验,让爱因斯坦思考了一生。他由此获得的巨大成就,如今依然深刻影响着世界的各个领域。
爱因斯坦父辈均为犹太商贩,他们思想开明且重视教育。爱因斯坦小时候就显示出与众不同的气质——喜欢专注于更安静的事情。解智力难题、用拼装玩具搭复杂的建筑结构、摆弄叔叔送给他的蒸汽机车等。
四五岁时,爱因斯坦经历了一次刻骨铭心的体验。那一天他卧病在床,父亲赫尔曼给了他一个罗盘。与平日里通过接触而起作用的力学方法完全不同,小磁针被某种神秘的力场牵引着。他后来回忆说,那种神秘的力量使他激动得浑身颤抖。
差不多在同一时间,在钢琴演奏方面颇有造诣的妈妈也送给了他一件礼物——小提琴。这件礼物同样伴随他终生。对爱因斯坦来说,音乐绝不仅仅是消遣,而且可以帮助他思考。之后只要他觉得一筹莫展,或是在工作中遇到了困难,他就会逃到音乐中。在思考广义相对论的那段时间,爱因斯坦经常深夜独自一人在厨房拉琴。他一边思索复杂的问题,一边即兴创作旋律。
1894年的秋天,爱因斯坦离开了高中,在父亲的公司里帮忙。在这一过程中,他很好地了解了磁体、线圈和感生电流的运作方式。1896年秋天,17岁的爱因斯坦自学考入了苏黎世联邦工学院。不过他经常逃课和朋友们自行研读最新理论,还喜欢在瑞士苏黎世附近的阿尔卑斯湖驾驶帆船游玩。
大学毕业之后,爱因斯坦一直没有找到合适的工作。在随后几年中,他偶尔会做出一些小发明,顺带做一些家教。直到1902年6月,爱因斯坦在朋友的帮助下入职瑞士首都伯尔尼的专利局,成为一名专利申请审查员。爱因斯坦在那里度过一生中最具创造性的七年。
1905年被称为爱因斯坦“奇迹年”。那一年爱因斯坦接连实现了多项突破:他提出了光子假设,间接证明了原子的存在,解释了布朗运动,颠覆了时间、空间概念,确定了质量与能量之间的关系,提出了物理学中最著名的方程E=mc²,创立狭义相对论。
1907年11月,爱因斯坦正在为一份科学年刊赶写一篇解释狭义相对论的文章。但他突然产生了一个想法“人在自由下落时是感觉不到自己重量的”。随着这个令他震惊的领悟,爱因斯坦开始通过引力与加速的等效来推广相对论,并把这称之为“最幸福的思想”。最终于1915年创立广义相对论。
1919年,爱因斯坦步入不惑之年,那年的日食觀测使他名扬世界。1922年,爱因斯坦因发现光电效应定律获得了诺贝尔物理学奖。在接下来的3年里,他继续为量子理论做着巨大贡献。但在那之后,他经年累月地尝试提出一种统一理论,将量子力学纳入一种更加决定论的框架,但最终他没有成功。对此,爱因斯坦后来发表了一条极有启发性的评论:“为了惩罚我对权威的蔑视,命运把我自己变成了一个权威。”
20世纪世界战争频繁发生,身为犹太人的爱因斯坦也被困其中。中学时,爱因斯坦就蔑视德国专制主义学校和军国主义气氛,并为此放弃德国国籍。1933年,因号召民众全力反对法西斯,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10万马克索取他的性命。为此,爱因斯坦一直在美国普林斯顿高等研究院任职。
1939年,第二次世界大战爆发。匈牙利物理学家利奥·西拉德先后找爱因斯坦给两封信签过名。那两封信中提出了刚果的铀问题,说明了链式反应的可能性,并警告说德国纳粹可能正在研究一种新型的炸弹。敦促总统与物理学家们进行正式接触,对这一问题进行研究。
1940年10月,爱因斯坦收到菲利普·福尔曼法官颁发的美国公民资格证书。
1941年,美国启动秘密研制原子弹的曼哈顿计划,爱因斯坦并未被告知。1945年原子弹被投到广岛和长崎后,爱因斯坦沉默了好几周,其间拒绝接受任何采访。
《时代》周刊为此对爱因斯坦作了封面人物报道。那期杂志的封面图片上,一朵带着“E=mc²”标记的蘑菇云在爱因斯坦后方升起。爱因斯坦看完杂志后说:“要是我知道德国人不能成功研制出原子弹,我一点力都不会出。”1944年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。之后他更是积极活跃在公众视野,公开反对美国制造氢弹、反对美国扩军备战。
1955年4月,病痛频繁侵扰爱因斯坦。他倒在盥洗室被送医院后,拒绝了手术治疗:“我终归是要走的,什么时候走并不重要。”但在生命最后一周,爱因斯坦依然放不下对核武器使用的担忧。4月11日,他签署了《罗素-爱因斯坦宣言》。这份宣言促成了帕格沃什会议,科学家和思想家每年都会聚在一起讨论如何控制核武器。4月18日,凌晨1点刚过,76岁的爱因斯坦离开了这个世界。他的床头放着预备在以色列独立日发表的演说草稿和十二页写得密密麻麻满是删改痕迹的方程。
根据爱因斯坦的遗愿,去世当天下午他在普林斯顿被火化。第二天,《纽约时报》就爱因斯坦的逝世刊发了九篇报道和一篇社论。其中一篇中写道:“300年来,我们中间出现的最有思想的探索者莫过于阿尔伯特·爱因斯坦。”
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