阿爾伯特·愛因斯坦

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Nobel prize medal.svg阿爾伯特·愛因斯坦
Albert Einstein
Albert Einstein (Nobel).png
1921年獲得諾貝爾物理獎時的官方肖像
出生 1879年3月14日
Flag of the German Empire.svg 德意志帝國符騰堡王國烏爾姆
逝世 1955年4月18日(76歲)
 美國新澤西州普林斯頓
居住地 德國義大利瑞士荷蘭比利時英國美國
公民權 Flag of the German Empire.svg德國(1879年-96年、1914年-33年)
無國籍(1896-1901年)
Flag of Austria-Hungary (1869-1918).svg奧地利(1911年-12年)
 瑞士(1901年-55年)
 美國(1940年-55年)
研究領域 物理學
任職於 瑞士伯爾尼專利局
蘇黎世聯邦理工學院
布拉格查理大學
柏林大學
普魯士科學院
威廉皇家物理研究所
萊頓大學
普林斯頓高等研究院
母校 蘇黎世聯邦理工學院
蘇黎世大學
博士導師 阿爾弗雷德·克萊納
著名成就 廣義相對論
狹義相對論
布朗運動
光電效應
質能等價
愛因斯坦場方程式
玻色-愛因斯坦統計
玻色–愛因斯坦凝聚
古典統一場論
EPR悖論
獲獎 Nobel prize medal.svg諾貝爾物理學獎(1921年)
科普利獎章(1925年)
普朗克獎章(1929年)
時代20世紀百大人物(1999)
配偶 米列娃·馬利奇;(1903–1919)
愛爾莎·洛玟韶英語Elsa Löwenthal;(1919–1936)
簽名

阿爾伯特·愛因斯坦德語Albert Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日),舊譯恩斯坦[1],20世紀猶太裔理論物理學家,科學哲學家,創立了相對論,現代物理學的兩大支柱之一(另一個是量子力學[2][3]。雖然愛因斯坦的質能方程式E = mc2最著稱於世(世人稱之為『全世界最著名的方程式』),他是因為「對理論物理的貢獻,特別是發現了光電效應」而獲得1921年諾貝爾物理學獎[4][5],這個發現深深影響量子理論的建立。

愛因斯坦在早期職業生涯時,他想牛頓力學的框架已經無法讓古典力學與電磁場相互共存,這也為狹義相對論發展起了開端。然而他了解到相對的性質可以延申到重力場模型以及他在1916年的一些重力理論,就是廣義相對論。接著他著手處理統計力學與量子理論的問題,這也造就他對於粒子與分子運動的解釋。在1917年,愛因斯坦運用廣義相對論建立大尺度結構宇宙的模型。

1933年,希特勒掌權,愛因斯坦走訪美國,由於是猶太裔的身份,他沒有回到德國,而那時候他早已在普魯士科學院取得教授的職位。在1940年,他定居美國隨後成為美國公民。在二次世界大戰前夕,他署名一封信給當時美國總統羅斯褔,信中提到一種新型態且深具威力性的炸彈很有可能發展起來,建議美國也盡早進行相關研究,而這也導至曼哈頓計劃的成型。起初愛因斯坦協助增強同盟國的武力但譴責使用當時新發現的核分裂作為一種武器的想法,後來愛因斯坦與英國哲學家伯特蘭·羅素共同簽署一份羅素—愛因斯坦宣言,強調核武的危險性。

愛因斯坦總共發表了300多篇科學論文和150篇非科學作品[6]。愛因斯坦被譽為是「現代物理學之父」及二十世紀世界最重要科學家之一。他卓越的科學成就和原創性使得「愛因斯坦」一詞成為「天才」的同義詞[7]

生平[編輯]

1879至1896年童年與青年時期[編輯]

祖先與家庭[編輯]

愛因斯坦於1879年3月14日出生在德意志帝國符騰堡王國烏爾姆市。[8]他的父親赫爾曼·愛因斯坦(Hermann Einstein)是一名商人。他的母親寶琳·柯克(Pauline Koch)是一位音樂家。愛因斯坦一家是不遵循猶太教規的猶太人。赫爾曼(1847一1902)娶寶琳·柯克(1858一1920)生下馬婭(1881一1951)與阿爾伯特(1879一1955);馬婭嫁給了保羅·溫特勒;阿爾伯特先娶了米列娃·馬利奇(1875一1948)並生下了莉澤爾(1902)、愛德華(1910)、漢斯·阿爾伯特(1904);阿爾伯特後娶了埃爾莎(1876一1936)並生下伊爾莎(1897)、瑪戈(1899)。[來源請求]

慕尼黑及中小學教育[編輯]

攝於1882年,4歲時的愛因斯坦

愛因斯坦出生後不久,便於1880年舉家遷往慕尼黑,同年10月愛因斯坦的父親與叔叔在新居住地創建了一間電機工程公司,專門設計與製造電機機器。[9]:248

愛因斯坦在小時候並不是神童,但也不是很糟糕的學生。有故事說他直到三歲才開始說話。但是阿爾伯特·愛因斯坦檔案館駁斥這一説法。[10]他在第一所學校裏成績不錯,是一個思維敏捷、聰明,但有時十分叛逆的學生。他的成績在優(sehr gut,1分)良(gut,2分)間徘徊。在語言方面不是十分出色,但在自然科學方面卻表現十分出眾。愛因斯坦常讀科普書籍,喜歡了解最新的科研成果,特別是亞龍·貝恩斯坦(Aaron Bernstein)所著的《自然科學通俗讀本》(Naturwissenschaftlichen Volksbücher)對他興趣的形成及其今後道路產生了重大影響。[11]他五歲時對袖珍羅盤著迷,並開始受訓於私人學拉小提琴。1888年,進入路易博德文理中學(Luitpold-Gymnasium,校址此後幾番變遷,1965年改名為阿爾伯特·愛因斯坦文理中學)。1894年,全家又遷至義大利米蘭。十五歲的愛因斯坦原計劃留在學校,考完德國大學資格入學考試(Abitur)才離開,但由於常遭老師訓斥以及常觸犯德意志第二帝國時期學校的紀律與秩序,愛因斯坦決定肄業,隨其父母同往米蘭。為了不服軍役,十七歲的愛因斯坦放棄了德國國籍。他遠離猶太宗教團體。

攝於1893年,14歲時的,'愛因斯坦,'。

1896至1914年於瑞士[編輯]

進入大學[編輯]

愛因斯坦並未依照其父親的意願讀電機工程學,而是依他家一好友的建議於1895年申請了瑞士蘇黎世聯邦理工學院,由於沒有德國大學資格入學考試成績,愛因斯坦需要當年夏天參加該校入學考試,格羅斯曼雖借了筆記給愛因斯坦來準備,不過愛因斯坦並未在考前抓緊複習,而是選擇去了北義大利遊玩,因此,十六歲的他——身為當時最小的參考者,沒有通過此次考試。他的自然科學考得很不錯,但法語沒考好。該校校長赫爾岑推薦他去瑞士的阿勞州立中學學習一年。在阿勞州立中學學習的這段時光中使愛因斯坦感到十分愉快,這所學校的的理念是「概念思考是建立在『直觀』之上的」,完全符合他的需求。1896年十月,愛因斯坦參考瑞士大學入學考試(Matura),10月3日的成績單上顯示他有五科目皆取得最好的成績(瑞士,6分)。[12]

1896年,愛因斯坦進入蘇黎世聯邦理工學院師範系學習物理學,該校物理教授海因里希·弗里德里希·韋伯(Heinrich Friedrich Weber)很討厭愛因斯坦,曾對他說:「你很聰明,但有個缺點,你聽不進別人的話」,為此愛因斯坦的女友米列娃·馬利奇時常與韋伯教授衝突,指責這是對愛因斯坦的不公。1899年6月,愛因斯坦在實驗室的一場爆炸中手部嚴重燒傷。

畢業[編輯]

愛因斯坦1900年畢業,沒能留校擔任助教,接下來兩年時間都沒能找到教職。1901年取得瑞士國籍。1902年在大學同學馬塞爾·格羅斯曼(M. Grossman)的父親協助下,成為伯恩瑞士專利局德語Eidgenössisches Institut für Geistiges Eigentum的助理鑒定員,從事電磁發明專利申請的技術鑒定工作,1903年成為正式職員。他利用業餘時間開展科學研究,和幾個伯恩的朋友組成了名為「奧林匹亞學院」的討論組,討論科學和哲學,包括儒勒·昂利·龐加萊、恩斯特·馬赫和大衛·休謨的著作。

1901年在德國《物理年鑑》發表《毛細現象的結論》。1905年完成蘇黎世大學博士答辯論文《分子大小的新測定法》,導師是阿爾弗雷德·克萊納,在論文中他提出阿佛加德羅常數為2.2×1023。同年他發表了關於光電效應布朗運動狹義相對論、質量和能量關係的四篇論文,在物理學的四個不同領域中取得了歷史性成就。該年被後人稱為愛因斯坦奇蹟年。

1904年時的愛因斯坦

奇蹟年[編輯]

愛因斯坦在1905年發表了六篇劃時代的論文,分別為:《關於光的產生和轉化的一個試探性觀點》、《分子大小的新測定方法》、《基於熱分子運動論的靜止液體中懸浮粒子的運動研究》、《論動體的電動力學》、《物體的慣性同它所含的能量有關嗎?》、《布朗運動的一些檢視》。因此這一年被稱為「愛因斯坦奇蹟年」。100年後的2005年因此被定為「世界物理年」。

愛因斯坦於伯恩的故居
  • 1905年3月,德國《物理年鑑》發表《關於光的產生和轉化的一個試探性觀點》(Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt),認為光是由分離的粒子所組成。愛因斯坦解釋光也是由小的能量粒子(光量子)組成的,並且量子可以像單個的粒子那樣運動。「光量子」理論把1900年普朗克創立的量子論大大推進一步,揭示了微觀世界的基本特徵:波動—粒子二元性。
  • 1905年5月11日,德國《物理年鑑》發表一篇用布朗運動解釋微小顆粒隨機遊走的現象的論文《熱的分子運動論所要求的靜液體中懸浮粒子的運動》(Die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen)。這篇論文是對布朗運動這種平移擴散的開創性研究。
  • 1905年6月30日,德國《物理年鑑》發表《論動體的電動力學》(Elektrodynamik bewegter Körper)一文。首次提出了狹義相對論基本原理,論文中提出了兩個基本公理:「光速不變」,以及「相對性原理」。
  • 1905年9月27日,德國《物理年鑑》刊出《物體的慣性同它所含的能量有關嗎?》(Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig? ),認為「物體的質量可以度量其能量」,隨後導出了E = mc²的公式。

愛因斯坦1908年兼任伯恩大學的兼職講師。1909年離開專利局任蘇黎世大學理論物理學副教授。1911年任布拉格德國大學理論物理學教授,1912年任母校蘇黎世聯邦理工學院教授。

1914至1932年:德國柏林歲月[編輯]

1914年,應馬克斯·普朗克瓦爾特·能斯特的邀請,回德國任威廉皇家物理研究所所長兼柏林洪堡大學教授,直到1933年。1920年應亨德里克·勞侖茲保羅·埃倫費斯特的邀請,兼任荷蘭萊頓大學特邀教授。第一次世界大戰爆發後,他投入公開和地下的反戰活動。

1919年11月10日《紐約時報》刊登新觀察證實相對論的消息,形容這是愛因斯坦理論的大勝利。

1915年愛因斯坦發表了廣義相對論。他所作的光線經過太陽重力場要彎曲的預言,於1919年由英國天文學家亞瑟·斯坦利·愛丁頓日全蝕觀測結果所證實。1916年他預言的重力波在1978年也得到了證實。愛因斯坦和相對論在西方成了家喻戶曉的名詞,同時也招來了德國和其他國家的沙文主義者、軍國主義者和排猶主義者的惡毒攻擊。

1917年愛因斯坦在《論輻射的量子性》一文中提出了受激輻射理論,成為雷射的理論基礎。

愛因斯坦因在光電效應方面的研究,獲授予1921年諾貝爾物理學獎。不過在瑞典科學院的公告中並未提及相對論,原因是認為相對論存在爭議[13]

1932至1955年:美國普林斯頓的歲月[編輯]

1933年1月納粹黨攫取德國政權後,愛因斯坦成為科學界首要的迫害對象,幸而當時他在美國講學,未遭毒手。3月他回歐洲後避居比利時,9月9日發現有準備行刺他的蓋世太保跟蹤,星夜渡海到英國,10月轉到美國擔任新建的普林斯頓高等研究院的教授(與普林斯頓大學非同一機構),直至1945年退休。1940年他取得美國國籍。

1937年愛因斯坦曾經探訪住在美國加州的查理·卓別林

1939年他獲悉核分裂及其鏈式反應的發現,在匈牙利物理學家利奧·西拉德推動下,上書羅斯福總統,建議研製原子彈,以防德國搶先。第二次世界大戰結束前夕,美國在日本廣島長崎兩個城市上空投擲原子彈,愛因斯坦對此表示強烈不滿。戰後,為開展反對核戰爭和反對美國國內右翼極端分子的運動進行了不懈的鬥爭。

晚年時的愛因斯坦

1955年4月,愛因斯坦被診斷出患有主動脈瘤,18日午夜在睡夢中感到呼吸困難,主動脈瘤破裂導致大腦溢血破裂,而逝世於普林斯頓。一位名叫托馬斯·哈維的醫生在驗屍過程中,在未經愛因斯坦的家人允許下,私自取下愛因斯坦的大腦保存,這位病理醫生希望未來神經科學界能夠研究愛因斯坦的大腦,以發現愛因斯坦那麼聰明的原因。[14]為遵照愛因斯坦的遺囑,他死後並沒有舉行任何喪禮,也不築墳墓、不立紀念碑,骨灰撒在永遠保密的地方,目的是不會令埋葬他的地方成為聖地。愛因斯坦的後半生一直從事尋找統一場論的工作,不過這項工作沒有獲得成功,對此,著名的愛氏研究專家亞伯拉罕·派斯曾說:「愛因斯坦在1925年之後就應該去釣魚,而不是繼續做研究」[15]。現在,尋找比統一場論包含內容更廣泛、能夠統一解釋各種基本交互作用的理論,是理論物理學研究的中心問題之一。

主要科學成就[編輯]

相對論和愛因斯坦質能方程式[編輯]

經典電動力學開始是在牛頓力學框架內發展起來的,但後來在解釋運動物體的電動力學時卻遇到了麻煩。考慮同樣的兩個光源,光源A相對觀察者靜止,光源B以速度V向觀察者移動。馬克士威說,兩個光源發出的光速跟運動的速度無關,都是光速,是一個常量。可是按照經典物理學的理論,運動的光源發出的光速應當是光速和光源運動速度的疊加。愛因斯坦的狹義相對論解決了這個矛盾。狹義相對論指出,絕對化的參照系選取造成了這個問題。在觀察者看來,光源A和B發出的光速的確相同;但是對兩個光源來說,A的一秒鐘並不等於B的一秒鐘:B所經歷的時間更慢;所以不能把它們放在同一個參照系中比較。這否定了以太的存在,並顛覆了牛頓的絕對時空觀。[16]

承認時空的相對性導致了幾個必然的推論。一是運動的物體會在其運動的方向上長度收縮。二是運動的物體會經歷時間膨脹。也就是說,一個高速運動的鐘錶要比靜止的同樣鐘錶走得慢。三是能量和質量其實是一回事,可以相互轉換。用公式表達出來,就是E = mc2。因此,對於任何物體來説,其質量會隨著其速度的增加而增加。[17]

值得指出的是,愛因斯坦的相對論在很多年裏備受爭議,以致於他在接受諾貝爾獎時,頌詞裏根本就沒有提到相對論。第一個接受相對論的物理學家據說是普朗克。[18]

波粒二象性[編輯]

在一篇1909年的文章中,愛因斯坦證明普朗克的「能量子」具有精確的動量,並且表現得像一個獨立的點狀粒子。[19]這篇文章提出了「光子」的概念。但光子作為一個名詞,是吉爾伯特·路易斯在1926年提出的。

臨界乳光理論[編輯]

由於流體中分子的無規律運動,流體的密度在不同的區域會略有不同。在常溫下這個現象比較微弱。但在流體的溫度和壓力趨於其三相點時,流體的密度不均會越來越明顯,直到流體內部不同密度小團塊的尺度接近或達到入射光的波長。此時原本透明的流體會變得不透明,並會強烈的散射入射光。這被稱為臨界乳光。愛因斯坦用統計熱力學的方法定量的解釋了這個問題,並指出天空的藍色其實也是由於空氣的密度漲落而引起。[20]

零點能[編輯]

1913年,愛因斯坦和奧托·斯特恩在一篇論文裏指出,諧振子絕對零度時,仍存有一定能量。[21]他們把它稱作「殘餘能量」,後世稱為零點能。在絕對零度,諧振子的能量仍有值½[22]零點能的存在導致了一些有趣的現象,比如蘭姆位移卡西米爾效應

廣義相對論和等效原理[編輯]

廣義相對論是愛因斯坦在1907-1915年間提出的一種重力理論。其基本要義是觀測者不能在封閉環境裏分辨出由加速度所產生的慣性力或由物體所產生的重力;慣性參考系非慣性參考系的動力學效應都是不能分辨,其中的兩類觀察者都是能用各自的方式去正確描述事實,所以這兩種分析方法是等效的。等效原理揭示,運動的相對性不但包括狹義相對論中的常速運動,加速運動也在其中。

廣義相對論預言了很多物理現象,比如物質的重力場會使時空彎曲。光子的路徑在重力場中會發生偏折,即當光子途徑一個大質量物體時路徑會朝向物體發生彎曲。同時,當有一個大質量物體存在時,同一個過程在離大質量物體近時會比遠離該物體時進行得更慢,這叫做重力時間膨脹。射入重力勢阱中的光會發生藍移,而相反從勢阱中射出的光會發生紅移,這被稱作重力紅移。這些預測後來紛紛得到了實驗驗證。[23]

玻色-愛因斯坦統計[編輯]

1923年,印度物理學家玻色把關於玻色統計的一篇論文寄到英國《哲學雜誌》(Philosophical Magazine),結果遭到拒絕發表。不得已,他在1924年將該論文轉寄給愛因斯坦,尋求他的意見。玻色認為,頻率相同的光子全同,無法分辨。因此在一個能級上有很多光子,這稱做一個分布。根據其能量,必然有一些分布出現的幾率比其它的分布更大。愛因斯坦注意到玻色的統計方法不僅適用於光子,還適用於其他的一些粒子。後世把這些粒子稱為玻色子。他把玻色的文章翻譯成德文後發表。

愛因斯坦根據玻色的理論發表了自己的文章,並預言了玻色子冷卻到非常低的溫度後,會凝聚到能量最低的可能量子態中,導致一種全新的物態。這種物態被稱為玻色-愛因斯坦凝聚態。1995年,科羅拉多大學鮑爾德分校的埃裡克·康奈爾和卡爾·威曼使用氣態的銣原子在170 nK(1.7×10−7 K)的低溫下首次觀測到了玻色-愛因斯坦凝聚。四個月後,麻省理工學院的沃爾夫岡·克特勒使用鈉蒸氣獨立實現了玻色-愛因斯坦凝聚。[24]

與其他科學家的合作與關係[編輯]

1927年在比利時布魯塞爾索爾維國際物理研究所召開的索爾維會議集中了當時最著名的物理學家。愛因斯坦在前排中央。

愛因斯坦-德哈斯效應[編輯]

愛因斯坦和萬德爾·德哈斯證明了磁化是由電子自旋造成的。[25][26]他們把一個靜止的鐵磁體懸掛在細線一端,放在在導線圈裏,然後給線圈施加一個電流脈衝,造成鐵磁體的偏轉。轉動時鐵磁體將具有一個特定的角動量。根據角動量守恆定律,需要在鐵磁體內部產生一個大小相等,但方向相反的角動量。這個角動量正是由鐵磁體中電子自旋的反轉而產生。這個效應又稱作理查森效應,以物理學家歐文·理查森的名字命名。

薛丁格氣體模型[編輯]

1924-1925年,愛因斯坦發表了三篇關於理想氣體的論文,運用玻色-愛因斯坦統計來計算理想氣體的熱力學性質。薛丁格閲讀了愛因斯坦的文章後,對其方法不解,甚至一度認為愛因斯坦錯了。愛因斯坦建議他用經典物理學的方式考慮一個三維勢箱,把勢箱中的粒子當作獨立諧振子,然後對這些諧振子進行量子化處理。薛丁格用這個方法推出了半經典意義上理想氣體的熱力學性質。薛丁格希望愛因斯坦在文章上署名,但是愛因斯坦婉拒了。[27]

愛因斯坦冷凍機[編輯]

1926年,愛因斯坦和他的學生列奧·西拉德英語Leó Szilárd共同發明了一種吸收式冷凍機,既不用電,也沒有活動部件。[28]他們在1930年申請了專利美國專利 1,781,541。該發明在當時是革命性的,但卻沒有立即商業化。一家瑞典製冷設備公司伊萊克斯為了防止這種新技術帶來的競爭,買斷了他們的專利。這種冷凍機被稱為愛因斯坦冷凍機。據說他是在看晨報時,看到一條新聞,關於一家人死於冷凍機中的氨氣,原因是壓力泵的機械勞損,才開始對此的研究。

2008年,牛津大學開展了一項為期三年的研究計劃,目的是為缺電的地區研發耐用的家用機械,其中包括冷凍機。研究人員說,愛因斯坦冷凍機經改進設計並使用不同的壓縮氣體後,其效率是原來設計的四倍。[29]

愛因斯坦與波耳[編輯]

愛因斯坦和尼爾斯·波耳都是舊量子力學的奠基人。他們之間關於量子力學發生了一系列著名的爭論。愛因斯坦認為,物理學應該能告訴他在公式背後的真實世界發生了什麼。而波耳只對公式本身感興趣而不關心現實世界中的事件。愛因斯坦對於量子力學持續有力的批評促進了量子力學的發展。他們之間辯論因其對科學哲學的重要性而被載入史冊。[30][31][32]

愛因斯坦-波多爾斯基-羅森悖論[編輯]

愛因斯坦-波多爾斯基-羅森悖論是由愛因斯坦、鮑里斯·波多爾斯基納森·羅森在1935年發表於美國《物理評論》雜誌的論文中提出的一個思維實驗,[32]又稱為EPR佯謬或EPR悖論。 愛因斯坦等認為,如果一個物理理論是正確和完備的,就應該同時滿足兩個判據:完備性判據和實在性判據。第一個判據要求物理實在的每個要素都必須在該理論中體現出來。第二個判據是,如果我們能不干擾某體系,卻能夠確定該體系中某一個物理量的話,那麼這個物理量一定對應物理實在的要素。量子力學很顯然不能同時滿足這兩個判據,因此愛因斯坦等人不相信它是完備的。

EPR悖論引起後世對量子糾纏現象的興趣。

社會活動[編輯]

愛因斯坦和錫安主義[編輯]

愛因斯坦是左翼錫安主義運動的重要支持者,同時也支持以色列-阿拉伯合作的努力。[33]他支持在英屬巴勒斯坦託管地建立猶太人家園,但是開始時反對建立一個有邊界、軍隊和世俗權力的猶太國家。[34]

1921年,愛因斯坦和其妻艾爾莎·愛因斯坦在紐約迎接錫安主義的領袖們,包括以色列未來的總統哈伊姆·魏茨曼和妻子薇拉·魏茨曼梅納赫姆·烏什金以及本-錫安·莫新森

有人認為愛因斯坦是一個文化錫安主義者,因為他主張一個以色列-阿拉伯二族混居的國家。[35][36]荷蘭出版公司Querido收集了11篇愛因斯坦的文章,匯集成《我眼中的世界》一書。愛因斯坦在前言中將該書「獻給德國的猶太人」。[37]面對德國日益高漲的軍國主義,愛因斯坦在著述和演講中呼籲和平。[38][39]

聯合國最後決定以巴分治,劃分了新以色列囯的邊界,戰爭立刻爆發。1948年,愛因斯坦等人在《紐約時報》上發表公開信,就戴爾亞辛村屠殺阿拉伯村民一事強烈抨擊梅納赫姆·貝京的自由黨,並將該黨稱作「納粹和法西斯黨」。公開信明確表示,如果自由黨繼續掌權,以色列前途堪憂。1948年5月,美國政府承認以色列囯。愛因斯坦稱這一舉動「完成了我們(猶太人)的夢想」。[40]愛因斯坦在1948年美國總統選舉中支持副總統亨利·華萊士的進步黨,因為華萊士持支持以色列的立場。[41]

愛因斯坦是耶路撒冷希伯來大學監事會監事。在他1950年遺囑中,愛因斯坦將其作品的著作權贈予希伯來大學。現在許多愛因斯坦著作的原件存放在希伯來大學愛因斯坦檔案館中。[42]

1952年以色列總統魏茨曼去世後,有人呼籲愛因斯坦出任以色列第二任總統。愛因斯坦婉拒說,同人打交道,他「既無能力又無經驗」。[43]他後來寫到:「我為以色列國的邀請所深深感動,但哀傷並慚愧的是,我無法接受。」[44]

愛因斯坦和反對納粹主義[編輯]

從1930年代直至二戰,愛因斯坦一直建議美國政府向想逃離歐洲的猶太人頒發簽證。他曾為錫安主義組織募款,並在1933年參與發起了國際救援委員會[45]

德國,「德意志物理」運動成員出版了抹黑愛因斯坦的小冊子和教科書。諾貝爾獎得主菲利普·萊納德約翰尼斯·斯塔克把愛因斯坦的工作稱為「猶太物理」,並發起一場運動把它們從德語詞彙中清除出去。教授愛因斯坦理論的學者都上了黑名單,比如維爾納·海森堡菲利普·萊納德宣稱,愛因斯坦質能方程式不是愛因斯坦的發明,而是德國學者弗裏德利希·海森諾爾的雅利安傑作。[46][47]

二戰和曼哈頓工程[編輯]

1939年,包括流亡物理學家列奧·西拉德英語Leó Szilárd在內的一組匈牙利學者上書華盛頓,揭露納粹德國正在進行的原子彈研究。但他們的警告受到冷落。[48]愛因斯坦、西拉德以及其他流亡科學家愛德華·泰勒尤金·維格納「把警告美國人民視為己任:德國科學家也許會贏得製造原子彈競賽的勝利;希特勒會毫不猶豫的使用這種武器」。[49]1939年夏,二戰開始前幾個月,愛因斯坦被説服藉助其崇高聲望和西拉德一同寫信給羅斯福總統。他們還建議美國政府注重並直接介入和相關裂變反應的研究。

該信件被認為是「在美國介入二次世界大戰之前開展嚴肅核武器研究最重要的激勵因素」。[50]羅斯福總統不能冒險讓希特勒先掌握原子武器。因為愛因斯坦的信件以及和羅斯福總統的面晤,美國加入了研製核武器的競賽,依託其巨大的材料、金融和科技資源展開了曼哈頓計劃。美國成為在二戰中唯一一個成功研製出原子彈的國家。

對愛因斯坦而言,「戰爭就是瘟疫,……他呼籲我們抵抗瘟疫」。但在1933年,當希特勒攫取德國政權後,「他徹底的放棄了『和平主義』……事實上,他催促西方大國為德國的又一次進攻做准備。」[51]1954年,愛因斯坦對老朋友萊納斯·鮑林說:「我一生中犯了一個巨大的錯誤:我簽署了那封要求羅斯福總統製造核武器的信。但是犯這個錯誤是有原因的:德國人製造核武器的危險是存在的。」[52]

榮譽與紀念[編輯]

時代》雜誌風雲人物之封面。

還有一些榮譽和獎勵以愛因斯坦的名字命名:

  • 阿爾伯特·愛因斯坦獎是一個理論物理學的獎項,1951年首次由普林斯頓高等研究院頒發,獎金15,000美元。[59]後來獎金降至5,000美元。[60][61]愛因斯坦曾經做過該獎評委。[62]
  • 阿爾伯特·愛因斯坦獎牌由瑞士波昂的阿爾伯特·愛因斯坦學會設立並頒發,1979年首次頒發,獎勵那些在與愛因斯坦有關的事物上作出傑出貢獻的人。[63]
  • 阿爾伯特·愛因斯坦和平獎由位於芝加哥的阿爾伯特·愛因斯坦和平基金會設立,獎金為50,000美元。[64]
  • 阿爾伯特·愛因斯坦世界科學獎由世界文化委員會設立,1984年首次頒發。其宗旨在於激勵科學研究和技術研發,獎金為10,000美元。[65]

另外,「愛因斯坦」一詞還是耶路撒冷希伯來大學註冊商標

個性和思想[編輯]

愛因斯坦為人和藹友善,同時謙虛卻又特立獨行,從而受到廣泛的尊敬。他有時會講講笑話,並愛好航行和拉小提琴。他還是個心不在焉的教授,經常丟三落四,專心於思考物理問題而忽視周圍的世界。晚年,因為身體欠安,醫生要求他停止抽煙,飲食必須無脂、無鹽[66]

宗教觀點[編輯]

在科學和宗教之間,愛因斯坦的觀點並非傳統的宗教信仰者,他曾表述過「上帝不擲骰子」的觀點,並且說過,「沒有宗教的科學是不足以取信,沒有科學的宗教是盲目的」,正如同在他的自傳中所述,他12歲就失去了對他自己的宗教的信仰,並認為那些都是謊言,但是他從沒有失去宗教信仰般的情感,對於宇宙中存在顯著的秩序的神秘性有著本能的興趣,他曾經說過,「最令人難以理解的就是宇宙的理性存在」,為了區分人格化的上帝和一種宇宙力量的存在,愛因斯坦把自己描述為一個「不可知論者」,而不是一個「無神論者」,對於上帝這樣的問題,他說,「這個問題對於我們有限的思維而言,太過於巨大了」。[67]

1954年3月24日,在給一位工人的回信中,他說道:「你所讀到的關於我信教的說法當然是一個謊言,一個被系統地重複著的謊言。我不相信人格化的上帝,我也從來不否認而是清楚地表達了這一點。如果在我的內心有什麼能被稱之為宗教的話,那就是對我們的科學所能夠揭示的這個世界的結構的無限的敬仰。」

他還說[68]:「我們不理解的事物存在的知識,以及我們對那些我們的意識可以接受的最深奧的推理和最美麗事物的感覺構成了我們對宗教的虔誠。在這個意義上,但僅僅在此意義上,我深信宗教。」

在回答美國紐約國際猶太人會堂(International Synagogue)的拉比赫伯特·高德斯坦(Herbert Goldstein)時,他說道:「我相信斯賓諾莎,一個通過存在事物的和諧有序體現自己的神,而不是一個關心人類命運和行為的神。」[69]

當受到馬丁·布伯關於宗教信仰攻擊之後,他聲明:「我們物理學家所努力的僅僅是跟隨他畫他的線。」作為愛因斯坦宗教信仰的總結,他曾說道:「有一個無限的高級智慧通過我們脆弱無力的思維可以感受的細節來顯示他自己,對此謙卑的讚美構成了我的宗教信仰。」在信件中,愛因斯坦寫道:

對於他那些猶太同仁而言,他認為猶太教,跟所有其他宗教一樣,"是幼稚迷信的化身……於我而言,上帝,就是一種表述,是因人類的弱小而生的。聖經,是有著許多恐怖但仍具原質色彩傳說的集合本,但是這些傳說看上去相當的幼稚。"[70]這封信在2008年於倫敦拍賣。[71]

愛因斯坦1934年成為理性主義者出版協會(Rationalist Press Association)名譽會員。[72]

政治觀點[編輯]

愛因斯坦是和平主義者人道主義者,晚年成為民主社會主義者。他曾經說:「我認為甘地的觀點是我們這個時期所有政治家中最高明的。人類應該朝此方向努力:不通過暴力達到目的,而是不與你認為邪惡的勢力結盟。愛因斯坦反對麥卡錫主義種族主義[73]:33, 127, 135,他還是德國自由民主黨的建立者之一。[74]:83美國聯邦調查局保存的關於愛因斯坦的檔案中記錄他曾被拒絕以難民條款(Alien Exclusion Act)移民美國,其中一條理由是愛因斯坦信奉、主張、宣揚無政府主義,從而使政府名存實亡。他還被指責為「1937年-1954年34個共產主義運動的參與者和支持者。」不過這些檔案是其他部門提交給美國聯邦調查局的,而不是美國聯邦調查局的正式文件。

愛因斯坦反對殘暴的獨裁政府,同時因為自己是猶太人,他反對納粹政府並在希特勒掌權後不久就離開了德國。在其他人的影響下,愛因斯坦開始支持研製原子彈,以防止希特勒搶先研製成功,為此他與西拉德在1939年8月2日上書當時美國總統羅斯福愛因斯坦—齊拉德信),建議開始研製核武器。羅斯福接受了這個建議,成立了一個小組負責研究作為武器的可行性,幾年之後這個小組被曼哈頓計劃取代。戰後,因為日本已經無條件投降,所以愛因斯坦開始為消除核武器建立和平政府遊說,並與西拉德建立了原子能科學家緊急委員會,因為原子彈並不適合於軍事訓練所使用的武器,他說:「我不知道第三次世界大戰會用什麼武器,但是我可以肯定,第四次世界大戰,人們使用的武器將會是——木棒和石頭。」

愛因斯坦支持猶太復國主義,他支持將猶太人定居點選擇在猶太教的古地,並熱衷於在耶路撒冷建立希伯來大學。1930年愛因斯坦在希伯來大學發表名為《關於猶太復國主義:愛因斯坦教授的講座》的文章。愛因斯坦將自己的論文都傳給了希伯來大學。但是他反對民族主義,同時也懷疑建立一個猶太國家是不是最好的選擇。他一直希望猶太人和阿拉伯人能夠和平居住在同一個地方。1952年,愛因斯坦曾被邀請作新成立的以色列第二任總統,但他拒絕了,理由是自己缺乏必要的人事能力。

愛因斯坦還聯同史懷哲伯特蘭·羅素一起行動,以禁止核試驗和核武器戰爭。在他去世的前幾天,他簽署了《羅素—愛因斯坦宣言》,這一聲明促使帕格沃什科學和世界事務會議召開。他在給羅素的信中寫道:

親愛的伯特蘭·羅素:
感謝你4月5日的來信,我很高興在你這個出色的聲明上簽字,我還同意你的簽名者候選名單。
致敬,阿·愛因斯坦

EPR悖論[編輯]

二十世紀上半期愛因斯坦曾經是量子力學的催生者之一,但是他不滿意量子力學的後續發展,也就是以波耳為首的哥本哈根詮釋,這一套詮釋表明自然法則中存在著一種根本的隨機性,海森堡發展出著名的「測不準原理[13]。愛因斯坦與其他科學家提出一個「EPR悖論」來反駁哥本哈根詮釋,他說了一句很有名的話:「上帝不玩弄骰子」,他還有另一個名言「月亮是否只在你看著他的時候才存在?」愛因斯坦恪守「因果律」,一生質疑量子力學的完備性。

宇宙學[編輯]

1915年愛因斯坦提出了廣義相對論。因為那時的物理學家有一種偏見,認為宇宙是靜態的、無始無終的,愛因斯坦在他的方程式中加入了一個宇宙常數項使穩恆態的方程式成立。在哈伯紅移被發現後,愛因斯坦放棄宇宙常數,並認為在重力方程式中引入該常數是他「一生中最大的錯誤」。[75]但是後來,人們發現宇宙常數不為零,而是一個很小的值10−52 m−2[76]愛因斯坦的直覺最終還是正確的。

家庭[編輯]

米列娃(左)與愛因斯坦(右),1912年

愛因斯坦與塞爾維亞數學家米列娃·馬利奇在結婚前曾有一個女兒麗瑟爾·愛因斯坦(Lieserl Einstein,1902—1903?)。關於麗瑟爾的命運有諸多猜測。愛因斯坦最後一次提到她是在1903年9月一封給米列娃的信裏。[77]愛因斯坦和米列娃結婚後生了兩個兒子漢斯·阿爾伯特·愛因斯坦愛德華·愛因斯坦Eduard Einstein)。愛因斯坦的二兒子愛德華・愛因斯坦受米列娃家庭遺傳的影響患精神分裂,一生未娶。

愛因斯坦的第二任妻子愛爾莎·愛因斯坦是他的親戚,他們的曾祖父都是魯伯特·愛因斯坦(Ruppert Einstein)。這個婚姻從1919年到1936年維持到愛爾莎逝世。

大兒子漢斯·阿爾伯特·愛因斯坦是美國柏克萊加州大學水利工程教授,他有三個孩子,大兒子伯恩哈德·凱撒·愛因斯坦(Bernhard Caesar Einstein)是一名物理學家,二兒子克勞斯·馬丁(Klaus Martin,1932–1938),以及養女伊芙琳(Evelyn)。伯恩哈德有五個孩子,其中最大的孩子托馬斯·馬丁·愛因斯坦 (Thomas Martin Einstein)是一名整形外科麻醉師。[78]伯恩哈德的二兒子保羅·邁克爾·愛因斯坦是一位小提琴家[79]

愛因斯坦在旅行時每天都要給妻子艾爾莎和繼女瑪格特與伊爾斯寫信。那些信件後來被捐贈給希伯來大學。瑪格特·愛因斯坦要求在她去世20年之後方能公開那些私人信件(她於1986年去世[80])。希伯來大學愛因斯坦檔案館的伍爾夫(Barbara Wolff)告訴BBC,愛因斯坦從1912年到1955年之間寫了3,500頁私人信件。[81]

伯恩哈德·凱撒·愛因斯坦的書信記錄了爺爺愛因斯坦的一些軼事。他說愛因斯坦最珍愛的物品是小提琴和煙斗;為了躲過醫生發佈的「禁煙令」,曾經在街上撿別人扔掉的煙頭,揉碎後放進煙斗裏吸。伯恩哈德還回憶起他八歲的時候,愛因斯坦曾帶他在一個無風的日子出航。在船上,愛因斯坦花了三個小時跟他講關於肥皂泡的一些數學性質。當然小伯恩哈德一點也聼不懂。他們之間第一次談論物理的時候,伯恩哈德已經25嵗。[82]

對音樂的熱愛[編輯]

愛因斯坦從小就喜歡音樂。他的母親會彈鋼琴,希望愛因斯坦學習小提琴,不僅要培養他對音樂的熱愛,但也能幫助他融入德國文化。根據指揮家萊昂·博茨泰恩,愛因斯坦在五歲已經開始學習小提琴,但在那時他並不喜歡小提琴。[83]當他13歲時,他接獨莫扎特的小提琴奏鳴曲,從此就愛上了莫扎特的音樂。[83]愛因斯坦自述從此他開始「系統性」的練習,並表示「比起責任來,愛好是更好的老師。」[83]17歲時,他在阿勞地方一個學校督察面前表演貝多芬小提琴奏鳴曲。督察說後來說他的演奏「很傑出,並揭示了卓越的洞察力」。

從那時起,音樂在愛因斯坦的生活中扮演了中心的角色。他雖然從未想過成為職業音樂家,但曾和一些專業人士一起在私人場合為朋友演奏過室內樂。他在波昂蘇黎世柏林時,室內樂是他社交生活的一部分。同他一起演奏的人包括普朗克。1931年,當他在加州理工學院做研究時,曾去洛杉磯拜訪佐爾那家族音樂學院,並和剛剛結束兩載巡演後退休的佐爾那四重奏一起演奏了莫扎特和貝多芬的作品。[84][85]愛因斯坦晚年時,剛成立不久的茱莉亞四重奏去普林斯頓拜訪了他。為了讓愛因斯坦跟得上,樂團成員有意用慢拍演奏。博茨泰恩說,愛因斯坦的配合和音準給茱莉亞四重奏對留下了深刻印象。[83]

愛因斯坦與中國[編輯]

愛因斯坦雕像 以色列科學與人文學院.

愛因斯坦訪華和在中國的影響[編輯]

1919年,西方媒體大幅報導愛因斯坦準確預測日蝕結果,中國人亦在此段時間開始注意相對論。從1917年下半年至1923年上半年,《改造》雜誌、《少年中國》、《東方雜誌》等先後發表愛因斯坦的專論,各報刊登載的論著、譯文、報告不下100篇,出版譯著15種左右。愛因斯坦1916年撰寫的名作《狹義與廣義相對論淺說》'由北大教授夏元瑮負責翻譯,1921年4月於《改造》雜誌發表,翌年以《相對論淺釋》為書名由商務印書館出版,商務印書館還刊出「歡迎愛因斯坦博士」的出版廣告。[86] 1920年代初,英國哲學家羅素訪華,其中「物之分析」的演說,主要談論相對論,他在中國多次指「列寧和愛因斯坦是近世最出色的偉人。」令愛因斯坦和相對論的名字在中國家傳戶曉。愛因斯坦於1922年曾兩次途經上海,停留不足3天。1920年代,他應日本改造社邀請,赴日講學,出發前曾乘日本船「北野丸」號於1922年11月13日上午10時抵達上海;同日,瑞典駐上海總領事通知愛因斯坦獲得1921年諾貝爾物理學獎,中國的大學生在南京路上為愛因斯坦歡呼,此後他在上海「一品香」用膳,到上海「小世界」聽崑曲,游覽城隍廟、豫園等地。下午6時,中國文化教育界於畫家王震家中設宴招待。1922年12月27日,愛因斯坦乘「榛名丸」號返回歐洲,31日上午11時再次途經上海,1月1日下午3時,應上海猶太青年會及學術研究會邀請,在福州路17號公共租界工部局禮堂,講演相對論,當時有一些中國學者參加。他1月2日 11時他再次乘「榛名丸」號離開。愛因斯坦夫婦於次日凌晨仍乘原船往日本。早期報章報導愛因斯坦訪問上海,曾將愛因斯坦翻譯為安斯坦。在他的旅行日記中寫到:「(上海)這個城市表明歐洲人同中國人的社會地位的差別,這種差別使得近年來的革命事件(即五四運動)特別可以理解了。在上海,歐洲人形成一個統治階級,而中國人則是他們的奴僕。他們好像是受折磨的、魯鈍的、不開化的民族,而同他們國家的偉大文明的過去好像毫無關係。他們是淳樸的勞動者,……在勞動著,在呻吟著,並且是頑強的民族,……這是地球上最貧困的民族,他們被殘酷地虐待著,他們所受的待遇比牛馬還不如。」日軍侵華時,愛因斯坦與羅素等人於1938年1月5日在英國發表聯合聲明,呼籲世界援助中國。當上海抗日運動的領袖「七君子」被捕時,他與美國15名知名人士於1937年3月發出聲援電。1955年4月18日,愛因斯坦逝世,時任中國科學院副院長李四光、中國物理學會理事長周培源發了唁電,《人民日報》發表周培源撰寫的悼念文章。文革期間愛因斯坦相對論受到了批判。[87]1979年,愛因斯坦百年誕辰,中國亦發行紀念郵票。2005年4月18日,愛因斯坦逝世50週年,世界發起「物理照亮世界」的光束傳遞活動。當日美國普林斯頓大學發出雷射信號,透過大洋光纜穿越整個地球,在24小時之後回到美國。中國在4月19日傍晚開始光束傳遞,在兩個小時裡,愛因斯坦光束傳遍了全國的33個城市,最後分別傳到印度俄羅斯[88]

愛因斯坦及其理論1949年後受到的政治批判[編輯]

自1950年代初,愛因斯坦的思想和學說在中國主流媒體上受到「唯心主義」、「主觀主義」和「相對主義」的指責。他在二戰時向美國政府提出加緊製造原子彈的建議,也被說成是「事實上已經為美帝國主義服務,因為在美帝國主義者手中,原子彈成了訛詐和威脅社會主義國家以及世界上其他愛好和平的國家和人民的工具」。[89]文化大革命期間,愛因斯坦受到更多的攻擊,批判的重點卻轉向他的科學理論和他本人。1968年3月,在中國科學院革命委員會的支持下,中科院成立了「『批判自然科學理論中資產階級反動觀點』毛澤東思想學習班」。因爲這個班以批判相對論為主要內容,所以被稱為「批判相對論學習班」。學習班的組織者和領導者之一是毛澤東的女婿孔令華[87][90]相對論被說成是「地地道道的主觀主義和詭辯論,也就是唯心主義的相對主義」。光速不變原理也受到批判,因為據説恆定光速意味著「資本主義社會是人類終極社會,壟斷資本主義生產力不可超越,西方科學是人類科學的極限」。[87]愛因斯坦本人的國籍也成了批判對象:「他一生三易國籍,四換主子,有奶便是娘,見錢就下跪。有一點卻始終不渝,那就是自覺地充當資產階級惡毒攻擊馬克思主義的『科學喉舌』」。[89][91]1970年4月,陳伯達指示中科院成立了「相對論批判辦公室」,並計劃召開批判相對論的萬人大會,但其計劃因其垮台而未能實現。[89] 1978年3月14日,在愛因斯坦誕辰99周年之際,許良英翻譯的《愛因斯坦文集》序言在《人民日報》發表。中國對愛因斯坦及其學説的批判最終結束。[92]

參見[編輯]

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外部連結[編輯]