科学史中不乏那些以其天才思想改变世界的人物。要评判谁是最杰出的人物并非易事,人们对于史上最有影响力的科学头脑拥有不同的见解。
然而,有一位巨人在科学史上拥有不可动摇的地位:阿尔伯特·爱因斯坦。这位天才在 26 岁时,就凭借几篇卓越的科学论文,在史册上留下了不可磨灭的印记。这仅仅是他辉煌职业生涯的开端,他的一生都在不断地令科学界惊叹不已。
爱因斯坦的早期人生
阿尔伯特·爱因斯坦于 1879 年 3 月 14 日出生于德国乌尔姆的丹纽伯河畔。他的父母是世俗的犹太人,属于中产阶级。在小爱因斯坦出生后的一年,他们一家搬到了慕尼黑,爱因斯坦的父亲赫尔曼与他的兄弟雅各布一起创办了一家电气工程公司。
爱因斯坦是一个羞怯的孩子,在语言表达方面遇到了困难。大多数孩子在 18 个月左右学会说话,而爱因斯坦直到三岁才学会说完整的句子。在这段时间里,家庭又迎来了新成员:玛雅。
然而,爱因斯坦在其他方面遥遥领先于他的同龄人,例如数学和解决问题的能力。在家,他会建造模型,玩积木;在学校,他以独立学习著称,喜欢用自己的方式解决问题。
爱因斯坦在青少年时期就已经发现了对代数和哲学的热爱。他最早的启蒙者中包括德国数学家特奥多尔·斯皮克尔和哲学家伊曼努尔·康德。爱因斯坦还对音乐产生了兴趣。受到母亲(一位钢琴家)的鼓励,他六岁开始学习小提琴,尽管他直到十三岁才开始认真练习。
爱因斯坦在青春期后期的教育并不稳定。他反对 17 岁必须服役一年的规定,因此离开了慕尼黑的卢伊特波尔德文理中学,搬到意大利帕维亚与家人住在一起。之后,他去了瑞士苏黎世,试图考入苏黎世联邦理工学院。
尽管他在数学和物理方面取得了高分,但在语言、动物学和植物学考试中却举步维艰。他在瑞士阿劳州立学校学习了一年,然后重新参加了苏黎世联邦理工学院的入学考试。这一次,爱因斯坦成功了。
科学突破
与人们的预期相反,爱因斯坦并不是一个理想的学生。他通常只去听那些感兴趣的课程,而忽略其他课程,更喜欢坐下来讨论物理学。爱因斯坦还爱上了他课程中的一位学生:米列娃·玛丽奇。(和爱因斯坦一样,米列娃对她的学习也不太认真。)
爱因斯坦考试成绩不理想,并且以不服从纪律著称,毕业后未能获得苏黎世联邦理工学院的工作。相反,他于 1902 年夏天开始在伯尔尼的瑞士专利局工作,并在次年一月与玛丽奇结婚。除了在专利局的工作外,爱因斯坦还致力于撰写科学论文。
1905 年,爱因斯坦 26 岁,他发表了四篇非凡的论文。第一篇论文讨论了光电效应,并提出了波粒二象性理论,认为光以能量包的形式释放。在此之前,许多科学家错误地认为光只以波的形式传播。
第三篇论文提出了狭义相对论,而第四篇论文则提出了历史上最著名的方程式:E=mc²。对于那些不了解的人来说,这个方程式说明了静止物体的能量等于其质量乘以光速的平方。
爱因斯坦认为,对于以更快速度运动的物体来说,时间会变慢,这一论点在当时是革命性的。
学术生涯与个人困扰
1908 年 9 月,爱因斯坦还在二十多岁的时候,开始了他的学术生涯,在伯尔尼大学任教。最初,他的课程并不受欢迎,但一位名叫赫尔曼·闵可夫斯基的科学家帮助爱因斯坦提升了声誉。
闵可夫斯基教授关于相对论的课程,帮助人们理解这些概念,并解释了爱因斯坦是如何发现第四维度的:时空。这两位天才科学家甚至在闵可夫斯基于 1909 年 1 月去世之前短暂地合作过。
随着时间的推移,爱因斯坦的工作在学术界得到了越来越多的认可。他收到了来自许多机构的邀请,并接受了柏林大学的职位。他们一家(现在有两个孩子)搬到了德国首都,爱因斯坦于 1914 年 4 月开始了他新的工作。
然而,他们的婚姻关系并不和谐。这位年轻的科学家工作繁忙,将事业置于一切之上。此外,米列娃不喜欢柏林,带着孩子搬回了瑞士。爱因斯坦由他的表妹爱尔莎照顾,爱尔莎有自己的孩子,住在附近。
不久之后,欧洲卷入了 20 世纪最严重的冲突之一:第一次世界大战。作为一个和平主义者,爱因斯坦反对这场战争,但他在战争问题上的立场在德国学术界不受欢迎。一份被称为“九十三人宣言”的文件,由 93 位德国教授签署,为这场战争提供了支持。爱因斯坦签署了一份反宣言,但他的签名只是四个签名中的一个。
爱因斯坦糟糕的健康状况并没有让情况好转。1917 年,由于胃溃疡和黄疸(导致皮肤和眼睛变黄),他的相对论研究被迫中断。在这段时间里,他还体重下降。
爱尔莎仍然能够照顾他,随着时间的推移,他们之间的关系越来越密切,两个人之间产生了浪漫的感情。在 1919 年 2 月正式与米列娃离婚后,爱因斯坦几个月后与爱尔莎结婚。
爱丁顿实验
尽管爱因斯坦已经在科学界确立了自己的地位,但仍然有人质疑他的理论。但这一切都在 1919 年 5 月 29 日发生了改变,这要归功于爱丁顿实验。
爱丁顿实验由英国天文学家弗兰克·沃森·戴森和亚瑟·斯坦利·爱丁顿进行,旨在通过利用日全食来证明爱因斯坦的相对论。当月亮暂时遮挡太阳时,背景恒星更容易被观测到,使科学家们能够测量来自背景恒星的光的引力偏转。
他们通过比较日食期间拍摄的照片与六个月前太阳照射在地球另一侧时拍摄的照片来实现这一点。比较这两组照片后发现,日食期间拍摄的恒星似乎略微移动了。
实验证明了爱因斯坦关于质量、引力、速度之间关系的理论是正确的。在结果被展示给皇家学会和皇家天文学会后,学术界和公众对爱因斯坦的兴趣达到了新的高度。
普林斯顿大学授予他荣誉学位,而瑞典皇家科学院则授予这位科学家诺贝尔物理学奖。
法西斯主义的兴起与曼哈顿计划
回到柏林后,爱因斯坦继续独立研究,并与他人合作。一位值得注意的合作者是印度科学家萨特延德拉·纳特·玻色。他们共同发展了玻色-爱因斯坦凝聚态和玻色-爱因斯坦统计学。
但他的和平生活正受到一种危险意识形态的威胁:法西斯主义。爱因斯坦被德国媒体指责为“共产主义犹太人”,并被指控为文化国际主义者和国际叛徒。纳粹还冻结了他的银行账户,并焚烧了他的书籍。
幸运的是,爱因斯坦夫妇在 1933 年 1 月纳粹上台时身在加州,当时爱因斯坦正在加州理工学院做客座教授。虽然在大西洋另一边,爱因斯坦的安全感要强得多,但他在美国也遇到了敌意,一些人对他的左倾和平主义观点感到不满。
爱因斯坦还不得不应对日益加剧的核战争威胁。他对纳粹试图研制原子弹感到恐惧,他签署了匈牙利物理学家利奥·西拉德起草的一封信。这封信寄给了富兰克林·D·罗斯福总统,警告总统德国可能带来的核威胁。
这封信促使罗斯福采取行动,因为他决心在纳粹之前研制出核武器。由美国物理学家 J·罗伯特·奥本海默领导的曼哈顿计划,最终研制出了世界上第一颗原子弹。这是一个庞大的项目,雇用了约 13 万人。但爱因斯坦并不在其中。由于他的政治观点,他被认为是潜在的安全风险,因此被禁止参与曼哈顿计划。
爱因斯坦后悔签署了西拉德的信,并在战后几年反对核武器。在他去世前不久,他签署了被称为“罗素-爱因斯坦宣言”的文件,呼吁世界和平。
爱因斯坦的逝世与遗产
1955 年 4 月 18 日,爱因斯坦逝世,享年 76 岁。死因为腹部主动脉瘤破裂。
他留下了辉煌的遗产,许多人将他视为一个时代的科学天才。他的相对论和关于时空的思想是革命性的。大爆炸理论等流行理论如果没有爱因斯坦的工作,就不会存在。
没有人否认他对科学领域的贡献,但总有些人反对爱因斯坦的政治观点,尤其是他的和平主义态度。一些人还对他的支持犹太复国主义提出异议。但需要指出的是,爱因斯坦对这个问题持平衡的态度,他认为,复国主义者要求太多,期望对巴勒斯坦进行政治统治,从而损害了他们的事业。
抛开政治不谈,在今天的科学界,很难找到质疑其成就的人。虽然他的同时代人花了一些时间才完全理解他,但爱因斯坦现在被认为是 20 世纪最伟大的科学家。