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阿爾伯特·愛因斯坦

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Albert Einstein
阿爾伯特·愛因斯坦
Albert Einstein (Nobel).png
1921年獲得Nobel prize medal.svg 諾貝爾物理學獎時的肖像
出生 1879年3月14日
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 德國(1879年-96年、1914年-33年)
無國籍(1896-1901年)
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
宇宙學常數
古典統一場論
EPR悖論
獲獎 Nobel prize medal.svg諾貝爾物理學獎(1921年)
馬泰烏奇獎章(1921年)
科普利獎章(1925年)[1]
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年-1919年結婚)
愛爾莎·洛玟韶英語Elsa Löwenthal(1919年-1936年結婚)
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),20世紀猶太裔理論物理學家,科學哲學家[2][3],創立了相對論現代物理學的兩大支柱之一(另一支柱是量子力學[4]:274[1]。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』)[5],他也因為「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,這個發現為量子理論的建立踏出了關鍵腳步。[6]

愛因斯坦在職業生涯的早期就發覺經典力學電磁場已無法相互共存,他因此發展出狹義相對論。他又發覺,相對論原理可以延伸至重力場的建模。從研究出來的一些重力理論,他於1915年發表了廣義相對論。他持續研究統計力學量子理論的問題,這導致他給出粒子論與對於分子運動的解釋。在1917年,愛因斯坦應用廣義相對論來建立大尺度結構宇宙的模型。[7]

阿道夫·希特勒於1933年開始掌權成為德國總理之時,愛因斯坦正在走訪美國,由於他是猶太裔,他沒有返回德國,儘管他已是普魯士科學院的教授。1940年,他定居美國,隨後成為美國公民[8]。在第二次世界大戰前夕,他署名一封寫給當時美國總統富蘭克林·羅斯福的信。這封信提到德國可能發展出一種新式且深具威力的炸彈,建議美國也盡早進行相關研究,因此開啟了曼哈頓計劃。愛因斯坦支持增強同盟國的武力,但譴責使用當時新發現的核分裂作為武器的想法,後來愛因斯坦與英國哲學家伯特蘭·羅素共同簽署《羅素—愛因斯坦宣言》,強調核武器的危險性。

愛因斯坦總共發表了300多篇科學論文和150篇非科學作品[9]:730-746。愛因斯坦被譽為是「現代物理學之父」及20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。[10]

生平[編輯]

早年生活與教育[編輯]

攝於1893年,14歲時的愛因斯坦。
愛因斯坦17歲從老阿勞州立中學德語Alte Kantonsschule Aarau畢業時得到的畢業證書,內中列有他的畢業成績,評分是從1分至6分,最高分是6分。

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[11]。父親赫爾曼·愛因斯坦英語Hermann Einstein是一名商人。母親寶琳·柯克英語Pauline Koch從小受到良好教育,是很有造詣的鋼琴家[12]。1880年,舉家遷往慕尼黑,愛因斯坦的父親與叔叔在那裏經營一間電器公司,專門設計與製造電器。[13]:248[11]

愛因斯坦一家是不遵循猶太教規的阿什肯納茲猶太人。愛因斯坦學話比較緩慢,父母親很擔心,甚至曾經找過醫生看診。他2歲後才學會使用字詞,並且養成一種怪習慣,每當他想要說話之前,他會先在嘴裡小聲的對自己說幾遍,直到覺得滿意,才會大聲說出來。家人都很擔心,怕他以後會有學習障礙。[14]:8[15]

在愛因斯坦4歲或5歲時,有一天,他臥病在床,父親送給他一隻羅盤,他深深地被磁針展現出的奇異動作所著迷,這是他以後對於物理學產生濃厚興趣的原因之一。大約在那時期,他開始學習拉小提琴[14]:13-14。愛因斯坦5歲時進入一所天主教小學就讀。8歲時,他轉學到路特波德文科中學英語Luitpold gymnasium,(後來改名為阿爾伯特·愛因斯坦文科中學德語Albert-Einstein-Gymnasium München),這學校很注重數學、科學、拉丁文與希臘文。在這裏,他獲得7年良好的教育。[13]:248[16]:59–6

因無法與大公司競爭,愛因斯坦的父親所經營的電器公司,於1894年被迫關閉,全家搬遷至義大利帕維亞,只有愛因斯坦繼續留在慕尼黑完成學業。雖然他可以住在遠房親戚家裏,在他心裡仍有被丟棄的感覺。嚴格專制的校風與與機械式的學習方式令他難以忍受。那年年底,他藉口身體不適,離開學校,搬去帕維亞與家人會合。這樣,他也可以避免從軍。後來,他決然放棄德國國籍,成為無國籍人[13]:249-250。在義大利的時期,年才16歲,他發表了有生以來第一篇理論物理論文,標題為《磁場裏乙太的狀態的研究》。[17]:5-6[18][14]:24

愛因斯坦年僅16歲時參加瑞士蘇黎世聯邦理工學院的1895年入學考試,比大多數其他考生至少要小兩歲。雖然他在數理科部分得到高分[19]:36-37,他並沒有通過考試的文科部分[13]:250。理工學院院長建議他先完成高中學業,因此他進入瑞士阿勞阿勞州立中學德語Alte Kantonsschule Aarau讀書,住在教授焦思特·溫特勒英語Jost Winteler的家裡。幾個月後,他愛上了溫特勒的女兒瑪莉[20]:21, 31, 56–57[註 1]。隔年9月,他成功通過瑞士高中畢業考試英語Matura,大部分學科都獲得優良成績,特別是在物理與數學兩個學科,都得到了最高分6分。[14]:30

愛因斯坦的父親很希望愛因斯坦能夠繼承他的電機工程事業,但愛因斯坦對這不感興趣,他認為對他而言這是大材小用[14]:31。1896年,年僅17歲,愛因斯坦獲准進入蘇黎世聯邦理工學院師範系數理科學習物理。他在那裡遇到未來妻子米列娃·馬利奇[21]:44。同班六名學生中,米列娃是唯一女性,她比愛因斯坦大三歲[14]:42。愛因斯坦與米列娃在物理方面有共同的興趣與目標,久而久之,他們彼此之間漸漸爆出愛情的火花。1900年,愛因斯坦獲得教學文憑,平均分數為4.9,是全班五名學生中第四名;米列娃的平均分數為4.0,是最後一名,校方不准她畢業,必須留級一年[14]:48-49。有些人認為,米列娃與愛因斯坦合作寫出著名的1905年論文[22][23],但物理歷史學者,經過仔細研究,沒有找到任何證明她做出實質貢獻的依據。[16]:48-50[24]

婚姻與孩童[編輯]

愛因斯坦與第一任妻子米列娃,1912年。

於1987年被發現與發表的在愛因斯坦與米列娃之間的一封早期信件透露,他們在婚前曾有一個女兒,在信件中他們稱她為麗瑟爾。[註 2]。1902年年初,麗瑟爾誕生在塞爾維亞諾威薩米列娃的娘家。米列娃並沒有帶著麗瑟爾回瑞士,麗瑟爾的命運至今仍舊未知。愛因斯坦可能從未見到過麗瑟爾。在1903年9月一封寫給米列娃的信裏,愛因斯坦最後一次提到她,信裏的內容隱約暗示女嬰可能被收養或死於猩紅熱[25]:73-74, 78[26]:22-23

愛因斯坦與第二任妻子子愛爾莎。

愛因斯坦和米列娃在1903年1月共結連理。婚後,生了兩個兒子,大兒子漢斯·愛因斯坦於1904年5月在瑞士伯爾尼出生[27]。二兒子愛德華·愛因斯坦英語Eduard Einstein於1910年7月在瑞士蘇黎世出生。4年後,愛因斯坦任聘為德國柏林洪堡大學教授,一家人又再搬回德國柏林。由於夫妻感情不好,米列娃帶著兩個兒子到蘇黎世居住,愛因斯坦仍舊留在柏林。第一次世界大戰結束後不久,分居已5年了,但婚姻終舊無法挽回,他們正式於1919年2月14日離婚。二兒子艾德華年20歲時精神崩潰,醫生診斷為精神分裂症,母親長期愛心照顧他。母親百年後,他被送進精神病院生活,直到1965年過世。[14]:365-368, 639

愛因斯坦和米列娃的婚姻並不快樂。愛因斯坦曾經在1910 年寫給他讀中學時的女友馬莉·溫特勒一封信,在這封於2015年被公開的信裡,愛因斯坦寫到他的婚姻狀況:「每一分鐘空閒時間,我都以誠摯的愛想到你;我現在感受到只有男人能夠感受到的不快樂。」那時,米列娃正懷有二兒子愛德華。[28]

愛因斯坦的第二任妻子愛爾莎·愛因斯坦英語Elsa Einstein是他的親戚,在父系方面,他們都是同一位曾祖父的後代,在母系方面,他們都是同一位外祖父的後代[29]。他們在1919年6月2日結婚。1933年,為了逃避納粹德國,他們移民到美國,居住在普林斯頓。兩年後,愛爾莎被診斷出患有心臟與腎臟疾病,必需臥床休息。病情迅速惡化,她於1936年過世。[30]:216

瑞士專利局[編輯]

愛因斯坦在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年獲得瑞士國籍[19]:82,由於健康因素,他沒有被徵召入伍當兵。1902年在大學同學馬塞爾·格羅斯曼的父親協助下,成為伯爾尼瑞士專利局德語Eidgenössisches Institut für Geistiges Eigentum的助理鑑定員,從事電磁發明專利申請的技術鑑定工作[31][14]:63。1903年成為正式職員。[32]:370

愛因斯坦在專利局的工作很多都是與電信號傳遞、機電時間的同步化這類技術問題有關,這兩類技術問題也時常會明顯地出現在愛因斯坦的思想實驗裏,而這些思想實驗最終導致愛因斯坦做出關於光的性質與時空之間的基礎關聯的大膽結論。[32]:377

他利用業餘時間開展科學研究,並且和在伯爾尼遇到的幾位朋友組成了討論小組,自嘲地取名為「奧林匹亞學院英語Olympia Academy」。他們時常定期地聚集在一起討論科學和哲學,共同閱讀昂利·龐加萊恩斯特·馬赫大衛·休謨的著作,他的科學哲學的發展因此深受影響。[14]:79-84

學術生涯[編輯]

愛因斯坦最早於1900年已在極具權威性的德國《物理年鑑》發表論文《毛細現象的結論》,由於這篇論文的基本猜測並不正確,其對於日後物理學的發展並沒有給出任何實質貢獻[33]。1905年,他完成蘇黎世大學博士論文《分子大小的新測定法》,指導教授是實驗物理學教授阿爾弗雷德·克萊納[34][35][註 3]。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」。

1919年11月10日《紐約時報》刊登對於光線被彎曲的新觀察,並且表示這是愛因斯坦理論的大勝利。

到了1908年,愛因斯坦已被公認為物理學領域的頂尖學者,伯爾尼大學聘請他為講師,但由於薪俸微薄,他仍需繼續在專利局工作。隔年,蘇黎世大學新設立了一個理論物理學副教授席位,克萊納很想讓愛因斯坦專任這份工作,可是克萊納很不欣賞愛因斯坦的教學風格,他講課時會長時間獨白,並且缺乏條理,愛因斯坦只好提議,在蘇黎世的物理學會開一場講課,請克萊納再評估一次。經過精心準備,愛因斯坦的講課獲得好評,克萊納於是向蘇黎世大學推薦愛因斯坦,"自從他在相對論的成就之後,他已是最重要的理論物理學者之一……愛因斯坦博士會證實他也是一位教師,因為他的才智與良心會在必要時間促使他接受建議"。愛因斯坦成為蘇黎世大學的理論物理學副教授,他辭去了專利局工作。[37]

那時期,布拉格查理大學正在努力招募年輕物理人才,在名望與薪資的雙重吸引下,愛因斯坦1911年轉任這所大學的教授,同時獲准成為奧匈帝國的公民。[14]:164任職期間,他共撰寫了11篇科學論文,其中5篇論述輻射數學與固體量子理論。1912年7月,他又回到母校蘇黎世聯邦理工學院擔任理論物理學教授,主要是教導分析力學與熱力學,在學術研究方面,他專注於重力問題,與數學家朋友馬塞爾·格羅斯曼共同嘗試找到解答,突破似乎在望,但真正嚴格表述還要等待幾年。[38]

馬克斯·普朗克瓦爾特·能斯特的邀請,愛因斯坦於1914年回到德國擔任威廉皇家物理研究所英語Kaiser Wilhelm Institute of Physics的第一任所長(1914-1932)兼柏林洪堡大學教授,而且不需要在課堂擔任教職[13]:253。很快地,他當選為普魯士科學院院士。1916年,又獲選為德國物理學會的會長(1916-1918)。[39]:xix

愛因斯坦於1915年發表了廣義相對論。根據這理論,他預言,光線經過太陽重力場時會被彎曲。1919年,這預言由英國天文學家亞瑟·愛丁頓對於1919年5月29日日食的觀測結果所證實。全世界的新聞媒體很多都以頭版報導將這驚人觀測結果,愛因斯坦因此成為家喻戶曉的物理學者,同年11月7日,英國泰晤士報的頭條新聞標題宣告,「科學革命,宇宙新理論已將牛頓繪景推翻」。[40]

愛因斯坦1921年第一次訪問紐約,受到群眾熱烈歡迎。

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,開創了雷射學術領域。

由於在光電效應方面的研究成果,愛因斯坦獲授予1921年諾貝爾物理學獎。在瑞典科學院的公告中並未提及相對論,原因是相對論被認為仍舊存在爭議。[1]

普林斯頓歲月[編輯]

愛因斯坦在普林斯頓的居所。

1933年1月,納粹黨攫取德國政權,希特勒成為德國總理。那時,愛因斯坦正在美國,由於納粹黨鼓吹反猶太主義,愛因斯坦知道他無法返回德國[19]:659[14]:404。3月,愛因斯坦與妻子愛爾莎坐船來到比利時。途中,愛因斯坦獲知,納粹藉口闖入了他的暑假小屋,又沒收了他的心愛小船。抵達安特衛普後,他立刻到德國大使館繳回護照,並且宣布再度放棄德國國籍,他又向普魯士科學院提出辭呈,他在辭呈裏表示,「就目前情勢來看,他覺得無法忍受倚賴普魯士政府。」[14]:407–410

回到美國後,10月,愛因斯坦成為普林斯頓高等研究院的常駐教授,他此後有生之年,幾乎都在這裡度過,他再也沒有踏上歐洲一步[19]:649, 678。除了愛因斯坦以外,奧斯瓦爾德·維布倫約翰·馮·諾伊曼庫爾特·哥德爾赫爾曼·外爾等等世界級學者也都獲聘來到這裡做研究。愛因斯坦與哥德爾成為忘年之交,他們每天都會一起走路到研究室工作,途中順便討論一些科學問題。愛因斯坦本性幽默,很喜歡開玩笑,而嚴肅的哥德爾則疑心很重,時常憂慮、鬱悶;愛因斯坦極力主張量子力學的不完備性,哥德爾的不完備定理則是現代邏輯學的重要里程碑[41]。在某些方面,他們很像對方,他們都有「打破砂鍋問到底」的習性,想要找到問題的癥結所在。[42]

在這段時期,愛因斯坦嘗試發展出統一場理論,駁斥量子物理哥本哈根詮釋,但都沒有獲得重大突破,他逐漸地與物理研究的主流趨勢脫節。[13]:256

二戰和曼哈頓工程[編輯]

在1939年,一羣流亡物理學者,包括利奧·西拉德愛德華·泰勒尤金·維格納在內,試圖警告美國政府,揭露納粹德國正在進行的原子彈研究;他們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[43]:vii。為了要讓美國警覺到原子彈的巨大威脅,他們曾拜訪愛因斯坦,告訴他殺傷力超強的原子彈可能在不久的將來被製成。愛因斯坦支持和平主義,他正在專心研究統一場論,並不清楚核子研究的最新發展,他從未想到這科技的進展會如此快速[44]:198-200。愛因斯坦被説服藉助其崇高聲望和西拉德寫信給美國總統富蘭克林·羅斯福。他們還建議美國政府注重並直接介入核武器研究。這封信被認為是,美國在參與二戰前夕,展開大規模核武器研究的關鍵激勵因素。羅斯福不能冒險讓希特勒搶先掌握原子彈科技。由於愛因斯坦的信件,美國加入研製原子彈競賽,依託其巨大的材料、金融、科學資源展開曼哈頓計劃,成為在二戰中唯一成功研製出原子彈的國家。[45]:218

對愛因斯坦而言,「戰爭是一種疾病……他呼籲抵抗戰爭」。寫給羅斯福的那封信違反了愛因斯坦所支持的和平主義[46]。在過世之前一年,愛因斯坦對老朋友萊納斯·鮑林說:「我一生之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。但是犯這錯誤是有原因的:德國人製造核武器的危險是存在的。」[47]:752

優雅病逝[編輯]

晚年時的愛因斯坦

愛因斯坦69歲時被被診斷出患有腹主動脈瘤,著名腸胃科權威醫生魯道夫·尼森英語Rudolph Nissen是他的開刀醫生,他用玻璃紙緊緊包住葡萄柚尺寸的瘤,試圖促使血管纖維化,降低破裂的風險。愛因斯坦可能因此手術多活了幾年[48]

1955年4月13日,愛因斯坦的腹主動脈瘤破裂,引起內出血。他正在撰寫的一篇慶祝以色列建國7周年的電視講稿,還沒有寫完,就於18日過世,年76歲。在那時代,動手術治療在技術上成功率很高,紐約醫院英語New York Hospital的醫生法蘭克·格倫(Frank Glenn)建議立刻動手術治療,但愛因斯坦堅決拒絕,他表示:「當我想要離去的時候請讓我離去,一味地延長生命是毫無意義的。我已經完成了我該做的。現在是該離去的時候了,我要優雅地離去。」[49]

在驗屍過程中,病理學家托馬斯·哈維英語Thomas Harvey醫生,未經愛因斯坦的家人允許,私自取下愛因斯坦的大腦保存,他希望未來神經科學研究能夠發現愛因斯坦那麼聰明的原因。[50]遵照愛因斯坦的遺囑,他身體的其它部分在過世當天就被火化,包括他的兒子漢斯在內,只有12人在場參與簡單的儀式。火化後,骨灰全都撒在附近的德拉瓦河裏。[14]:544

主要科學成就[編輯]

愛因斯坦一生發表了很多書籍與論文。除此以外,他還與很多科學家合作貢獻出很多重要結果。

奇蹟年論文[編輯]

愛因斯坦於1905年在《物理年鑑》發表了四篇劃時代的論文。從來沒有人能在這麼短暫的時間內對於現代物理給出這麼多重大貢獻[19]:121。這一年因此被稱為「愛因斯坦奇蹟年」。這四篇論文分別為[51]

標題 專注
領域
收件
日期
發表
日期
重要性
關於光的產生和轉變的一個啟發性觀點 光電效應 3月
18日
6月
9日
提出光量子假說,即光是由離散的能量粒子(光量子)所組成。這假說關鍵性地促成了量子力學的早期發展 ,首先揭示了微觀世界的基本特徵:波粒二象性[52]:269-276
熱的分子運動論所要求的靜止液體中懸浮粒子的運動 布朗運動 5月
11日
7月
18日
論述怎樣證實原子的物理實在,創建漲落現象研究領域,對於在那時尚具爭議性的統計物理學給予強力支持、為隨機過程理論的未來發展鋪路。[51]:73
論運動物體的電動力學 狹義相對論 6月
30日
9月
26日
改變舊有的時間與空間的觀念,化解馬克士威方程組與經典力學定律之間的矛盾[53]:142,說明乙太的概念是多餘無用的。[54]:330
物體的慣性同它所含的能量有關嗎? 質能等價 9月
27日
11月
21日
表述物質與能量等價E = mc2 (這意味著重力可以彎曲光束)、粒子的靜止能量核能的理論根據。

相對論和愛因斯坦質能方程式[編輯]

愛因斯坦在論文《論運動物體的電動力學》裏提出了狹義相對論的兩個基本公設:「光速不變」,以及「相對性原理」,按照這兩個基本公設對於經典力學在運動速度接近光速時做出一些重要修正,從而化解了馬克士威方程組與經典力學定律之間的矛盾。經過整理之後,這些創舉成為愛因斯坦的狹義相對論。

承認時空的相對性與光速的不變性導致了幾個必然的推論。一是運動物體在其運動方向會表現出長度收縮。二是運動物體會經歷時間膨脹。也就是說,一個運動中的鐘錶要比靜止的同樣鐘錶走得慢。三是以太的概念其實是多餘無用的。[55]

愛因斯坦在表述質能等價的論文裡,從狹義相對論的方程式裏推導出質能方程式E = mc2。這意味著能量和質量其實是一回事,可以相互轉換。對於任何物體來説,其質量會隨著其速度的增加而增加。[16]:215-222

愛因斯坦的相對論曾經有很多年備受爭議,他獲得1921年諾貝爾物理學獎並不是因為表揚他在相對論做出重大貢獻。普朗克是最熱烈支持相對論的物理學者之一。[56]:75-76[36]:382-386

光子與能量量子[編輯]

光電效應示意圖:來自左上方的光子衝擊到金屬板,將電子逐出金屬板,並且向右上方移去。

在論文《關於光的產生和轉變的一個啟發性觀點》裏[57],愛因斯坦提出光量子假說,即光是由離散的能量量子組成,這能量量子稱為光量子,後來被簡稱為光子。最初,光量子假說遭到物理學者強烈質疑,其中包括馬克斯·普朗克以及尼爾斯·波耳。後來,羅伯特·密立根做實驗證實了光電效應的方程式,阿瑟·康普頓康普頓散射實驗展示在某種情況下光會表現出粒子性。直到1919年,光量子假說才被廣為接受。

愛因斯坦得到了一個結論,頻率為 f 的光束是由能量為 hf的光量子所組成;其中,h 為普朗克常數。愛因斯坦並沒有對這結論給出很多解釋,實際而言,他並不確定光量子與光波之間的關係。但是,他的確建議這點子能夠解釋某些實驗結果,尤其是光電效應。[52]:269-276

量子化原子振動[編輯]

在1906年論文《普朗克的輻射理論和比熱容理論》裏,愛因斯坦提出一種新的描述物質的物理模型,稱為愛因斯坦模型。在這模型裏,位於晶格結構裏的每一個原子都被視為一個獨立的量子諧振子,它們各自以相同頻率像彈簧一樣做簡諧振動,因此具有離散的能級。杜隆-泊替定律預言比熱容為常數,在高溫極限時,這模型給出相同的理論結果;而當溫度趨於零時,這模型預言比熱容也趨於零,與實驗結果相符合。這是20世紀初期第三個被發現的重要量子理論[註 4]

愛因斯坦模型預言比熱容以溫度的指數函數趨於零,這是因為它假設所有諧振子的振動頻率相同。彼得·德拜對於這假設給予修正,在他研究出的德拜模型裏,振動頻率不一樣,因此比熱容以溫度的立方函數趨於零。[36]:389ff

波粒二象性[編輯]

在愛因斯坦的光量子假說中,光量子只是表現出能量的不連續性,它尚未被賦予粒子應具有的性質,所以不能被嚴格視為粒子。1909年,在愛因斯坦發表的兩篇論文《論輻射問題的現狀》與《論我們關於輻射的本性和組成的觀點的發展》裏[58][59],愛因斯坦闡明,光量子具有良好定義的動量,並且在某些方面表現出類點粒子的物理行為。這兩篇論文引入了光子的概念(吉爾伯特·路易斯於1926年給出術語光子的命名),啟發了量子力學波粒二象性觀念。他又表示,理論物理下一個階段將會發展出一種能夠將光的波動論與光的粒子論融合在一起的理論。在這裏,「融合」意味著波粒二象性,或更加延伸,尼爾斯·波耳後來提出的互補原理[36]:402-405

臨界乳光理論[編輯]

臨界點附近,照射於介質的光束會被介質強烈散射,這現象稱為臨界乳光英語critical opalescence波蘭物理學者馬里安·斯茅魯樵斯基英語Marian Smoluchowski於1908年首先表明,臨界乳光的機制為介質密度漲落,他並沒有給出相關的方程式。兩年後,愛因斯坦應用統計力學嚴格論述介質的分子結構所形成的密度漲落,從而推導出相關的方程式,並且用這方程式給出另一種計算亞佛加厥常數的方法,最有意思的是,他發現了為什麼天空的顏色是藍色這問題可以用臨界乳光的機制來解釋。

按照瑞立散射理論,瑞立散射光的輻照度和入射光波長的四次方成反比。應用瑞立散射來解釋天空的藍色現象,波長較短的藍光比波長較長的紅光更易產生瑞立散射。因此,天空的顏色是藍色的。瑞立散射方程式能夠準確地描述光束對於氣體的瑞立散射行為,但對於液體並不適用。愛因斯坦的臨界乳光理論更一般地適用於液體與氣體;瑞立散射只是臨界乳光問題的一個特別案例。後來,布魯諾·齊姆英語Bruno Zimm分析粒子在氣體與液體裡的隨機性,將瑞立散射理論加以延伸來描述光在液體裡的散射行為。[60]:283-285[57]

零點能[編輯]

零點能指的是量子系統處於基態時所擁有的能量,量子系統所擁有能量不能低於零點能。普朗克於1911年至1913年之間重新表述他的1900年量子理論時提出了零點能的概念,他指出,在絕對溫度(或溫度趨於絕對溫度),振動頻率為\nu的諧振子,其平均能量不是零,而是零點能h\nu/2[61]:270

愛因斯坦和助手奧托·斯特恩對於這點子極感興趣。他們研究出一種方法,能夠證實零點能的存在。他們假設雙原子分子旋轉能含有零點能,並且所有雙原子分子以同樣角速度旋轉,然後計算出雙原子分子氣體的比熱容。他們在1913年論文《對於分子在絕對零度下的擾動假設的某些論證》裏,將氫氣的理論比熱容與實驗數據相互比較,他們總結,零點能h\nu/2可能存在。[61]:270ff

雖然這計算結果很漂亮地符合實驗數據,不久之後,他們又撤回了這篇論文,主要原因是保羅·埃倫費斯特給出更具一般性的計算,從假設雙原子分子以某種統計分布的角速度進行旋轉,並且遵守普朗克的量子理論,他計算出與實驗數據相符合的理論結果,因此他總結,零點能不存在。[62]:48-49一直到1925年,零點能的存在才被維爾納·海森堡在他的著名論文《運動與機械關係的量子理論重新詮釋》裏理論證實[63]:162

廣義相對論[編輯]

英國天文學家亞瑟·愛丁頓拍攝到的1919年5月29日日食

愛因斯坦在1907-1915年間創建的廣義相對論是一種重力理論。根據廣義相對論,在質量與質量之間觀測到的重力是源自於這些質量所造成的時空彎曲。在現代天文物理學裏,廣義相對論是重要工具;當今,若要在天文物理學有所發展,必需先融會貫通廣義相對論。

在接受1921年諾貝爾物理獎的演講時,愛因斯坦表示,狹義相對論對於慣性運動的偏好並不令人滿意,而從最開始就不偏好任何運動狀態(不論是勻速運動或加速度運動)的理論,應該會顯得更令人滿意,因此他才會嘗試發展廣義相對論[64]。他在1907年論文《關於相對性原理和由此得出的結論》裏指出,自由下落實際是一種慣性運動,對於自由下落的觀察者而言,狹義相對論的規則應該適用。愛因斯坦並沒有對這後來被稱為等效原理的論題給出詳盡分析。另外,他還初步預言重力紅移,即射入重力勢阱中的光會發生藍移,而相反從重力勢阱中射出的光會發生紅移;又粗略預言光線在重力場中的偏折,即光子的路徑在重力場中會發生偏折。這些預言後來紛紛得到了實驗驗證。[65]:273-274[36]:179-183

愛因斯坦將1907年論文加以擴充,於1911年寫成論文《論重力對光的傳播的影響》;在這篇論文裏,他對光線在重力場中的偏折重新加以詳細分析,得到可以嚴格測試的結果,即光線經過太陽產生的重力場時被偏折的角度。這預言可以做實驗嚴格檢試,因此他呼籲實驗者的關注,儘快完成這實驗。[36]:194-195

經過多年思考重力的內秉性質,愛因斯坦領悟到重力可以定義為時空的彎曲,對於重力的詳細描述必須用到幾何,更甚言之,幾何是發現重力定律的重要工具,因此,他找到大學同學馬塞爾·格羅斯曼來幫助他解決數學方面的問題。格羅斯曼建議他使用黎曼幾何,因為黎曼張量與從其衍伸的里奇張量都具有廣義協變性。1913年他與格羅斯曼共同發表了論文《廣義相對論和重力理論綱要》[66]。在這篇論文裏,他們給出的場方程式很像後來的愛因斯坦場方程式,但具有非常有限的協變性,這場方程式後來被稱為「草稿場方程式」。1915年11月,愛因斯坦一連串發表了四篇關於廣義相對論的論文。第三篇論文《用廣義相對論解釋水星近日點運動》詳細分析水星的反常進動現象,所得到的理論數值與實驗數據完全符合,並且還修改先前對於光子路徑在重力場中發生的偏折所做的估算,這修正後來也成功通過實驗檢試[67]。第四篇論文《重力場方程式》終於給出具有廣義協變性的場方程式,後來稱為愛因斯坦場方程式,這方程式能夠描述重力場和物質彼此之間的交互作用[68];如同約翰·惠勒所說,物質告訴時空怎樣彎曲,彎曲的空間告訴物質怎樣移動。

宇宙學[編輯]

全新裝備了功能超強的廣義相對論,愛因斯坦已準備好在夢寐以求的宇宙學領域大展身手。1917年,他應用廣義相對論來建模整個宇宙結構。從那時的實驗觀測推論,他認為宇宙的範圍是有限,並且不具有任何邊界,因為宇宙質量會使時空彎曲回自己,就如同圓球的表面,具有有限的面積,不具有任何邊界。這種宇宙稱為靜態宇宙。但是,根據愛因斯坦場方程式,靜態宇宙不可能存在,宇宙只能擴張或收縮。為了使宇宙保持靜態,愛因斯坦在他的方程式中加入了一個宇宙常數項,然後讓宇宙常數項與宇宙質量項相互抵銷,這樣,宇宙常數可以抗拒重力的效應,從而實現靜態宇宙。然而,愛德溫·哈柏於1929年確定宇宙呈膨脹狀態。愛因斯坦只好放棄宇宙常數,他認為在重力方程式中引入該常數是他「一生中最大的錯誤」[69]:165-167[36]:285-288[註 5]

後來,人們發現宇宙加速膨脹,這現象的最簡單說法是宇宙常數不為零,而是一個很小的數值10−52 m−2[72]。愛因斯坦的直覺最終可能還是正確的。

玻色-愛因斯坦統計[編輯]

印度物理學者薩特延德拉·玻色在1923年完成論文《普朗克定律與光量子假說》,並且將這篇論文寄給英國《哲學雜誌英語Philosophical Magazine》,但是遭到拒絕發表。玻色絲毫不因此氣餒,隔年他又將該論文轉寄給愛因斯坦,尋求愛因斯坦的意見。在這篇論文裏,玻色提出一種新的統計模型,按照這模型,光束可以被視為由一群無法分辨的粒子所組成氣體,因此在做統計運算時,所有相同能量的光子應該合併處理。愛因斯坦注意到玻色的統計模型不僅適用於光子,還適用於很多其它種粒子,這些粒子後來被稱為玻色子。愛因斯坦把玻色的論文翻譯成德文後發表於《物理期刊英語Zeitschrift für Physik》。[16]:523

愛因斯坦將玻色的理論推廣至帶質量的粒子,於1924年發表論文《單原子理想氣體的量子理論》,隔年,又發表論文預言,玻色子冷卻至非常低溫時,會凝聚到其能量最低的量子態,因此會出現一種新的物態,稱為玻色-愛因斯坦凝聚態。1995年,科羅拉多大學波德分校埃裡克·康奈爾卡爾·威曼使用銣原子氣體在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[73]。四個月後,麻省理工學院沃爾夫岡·克特勒使用鈉原子氣體獨立實現了玻色-愛因斯坦凝聚。[74]

與其他科學家的合作關係[編輯]

1927年,在比利時布魯塞爾索爾維國際物理研究所,有很多當時最著名的物理學家參加索爾維會議。圖為他們的合照,愛因斯坦坐在前排中央。

除了長久合作者利奧波德·英費爾德納森·羅森彼得·博格曼英語Peter Bergmann以外,愛因斯坦還曾經與很多物理學者合作。

愛因斯坦-德哈斯效應[編輯]

愛因斯坦和亨德里克·勞侖茲的女婿萬德爾·德哈斯英語Wander de Haas於1915年證實,鐵磁性物質的磁化會誘導出某種旋轉運動,這效應稱為愛因斯坦-德哈斯效應。他們認為這效應顯示出「安培分子電流」的存在。[註 6]在那時,他們並不知道電子擁有自旋性質。後來,物理學者確定,自旋造成了鐵磁性物質的磁性,安培分子電流並沒有貢獻出磁性。

在愛因斯坦和德哈斯完成的實驗裏,他們把靜止懸掛在扭擺英語torsion pendulum一端的圓柱體置放在螺線管裏,然後給螺線管施加電流脈衝,這會使得鐵圓柱體發生偏轉,因此鐵圓柱體的角動量會從零變為某特定數量,根據角動量守恆定律,在鐵圓柱體內部必定也產生了一個大小相等、方向相反的角動量,這個角動量正是由鐵圓柱體中電子自旋所產生。

這實驗需要很高的靈敏度,因為產生效應相當為小,但在那時,他們確實觀測到,突然磁化會促使某種力矩作用於鐵圓柱體,因此使得鐵圓柱體被偏轉。他們的論文聲稱,實驗誤差只有10%。由於愛因斯坦和德哈斯並沒有將電子自旋納入理論計算,他們的理論預言缺少了朗德g因子2。為甚麼實驗結果沒有反應出這問題?這可能因為是他們忽略了一些實驗誤差。[75][76]:145-149[36]:245-249

薛丁格氣體模型[編輯]

從1924年至1925年,愛因斯坦發表了三篇關於理想氣體的論文,他應用玻色-愛因斯坦統計來計算理想氣體的熱力學性質。埃爾溫·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。愛因斯坦與薛丁格通信交換意見,愛因斯坦又給出一些量子統計學的點子,按照這些點子,薛丁格計算出半經典理想氣體的與總態和英語sum-over-states與熱力學性質,並寫成論文《單原子理想氣體模型的能級》。薛丁格邀請愛因斯坦為論文署名,但是愛因斯坦婉拒了。[77]:183

愛因斯坦冰箱[編輯]

愛因斯坦和他的學生列奧·西拉德英語Leó Szilárd在1926年共同發明了一種吸收式製冷系統英語absorption refrigeration system,既不用電,也沒有活動部件,後來被稱為愛因斯坦冰箱。他們在很多國家申請到專利[註 7]。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。另外,德國的AEG也和他們簽約,並且發展出愛因斯坦-西拉德電磁汞英語Einstein-szilard electromagnet pump與愛因斯坦冰箱原型,但由於不具毒性的製冷劑氟利昂於1930年開始大量生產,發展愛因斯坦冰箱的需要不再成立。愛因斯坦-西拉德電磁汞後來被用在核子增殖反應爐的製冷系統[78]:60ff[79]:95ff[註 8]

據說,愛因斯坦在看報紙時,讀到一則新聞,關於一家人死於從冰箱中洩露出的製冷劑,在那時使用的製冷劑,例如氨氣二氧化硫等,毒性都很強,愛因斯坦大為震驚,因此開始在這方面的研究。[78]:60ff

波耳-愛因斯坦論戰[編輯]

1925年,波耳與愛因斯坦討論問題。

愛因斯坦和尼爾斯·波耳都是舊量子論的奠基人。他們之間關於量子力學發生了一系列著名的爭論。愛因斯坦不贊同量子力學的統計性質,他表示,「我仍舊相信我們能夠給出一個實在模型來直接描述事件本身,而不是它們發生的機率[36]:460。」波耳聲明,「沒有量子世界,只有抽象量子力學描述。我們不應該以為物理學的工作是發現大自然的本質。物理只涉及我們怎樣描述大自然[81]:31。」他們之間的辯論在科學哲學裏意義非凡,因此被載入史冊。

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》的思想實驗,又稱為「EPR悖論」。這思想實驗檢驗兩個量子糾纏粒子所展現出的關聯性物理行為。給定兩個相互糾纏並且在空間相隔一段距離的粒子A、B,假若對於其中一個粒子A測量位置或動量,則可得知另一個粒子B的位置或動量。根據定域性原理,這測量絲毫不會以超過光速的傳遞方式攪擾到這粒子B。按照實在論,做實驗所測量到的結果是出自於某種物理實在,而這物理實在與測量的動作無關。因此,在這思想實驗裏,粒子B的位置與動量都是物理實在。可是,量子力學的不確定性原理不允許粒子的位置與動量同時被確定;也就是說,假若粒子位置越明確,則粒子動量越不明確;反之亦然。由於量子力學對於位置與動量這兩個物理實在都沒有相關描述,因此,愛因斯坦等總結,量子力學不完備。[81]:46-47[82]

定域實在論表明,微觀粒子具有可測量、良好定義的物理實在,不會被在遙遠區域發生的事件以超光速速度影響。定域實在論是EPR悖論的EPR悖論的利器,高功能地反對量子力學。1982年完成的阿斯佩實驗英語Aspect experiment證實了貝爾定理,而貝爾定理強調,定域實在論與量子力學的預測不相符,因此,定域實在論不成立。[83][84]

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。[16]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。[85]

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。[86][87]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」。[88]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。[89][90]

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」。[91]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。[92]

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。[93]

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」。[94]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。」[95]

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[96]

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。[97][98]

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,醫生要求他停止抽菸,飲食必須無脂、無鹽[99]

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」。[100]

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[101]:「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。」[102]

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。"[103]這封信在2008年於倫敦拍賣。[104]

愛因斯坦1934年成為理性主義者出版協會(Rationalist Press Association)名譽會員。[105]

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[106]:33, 127, 135,他還是德國自由民主黨的建立者之一。[107]: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

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·博茨泰因,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。[108]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。[108]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。」[108]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。他在波恩蘇黎世柏林時,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。[109][110]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。博茨泰因說,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。[108]

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,西方媒體大幅報道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。[111] 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。[112]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[113]

愛因斯坦及其理論1949年後在中國受到的政治批判[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」。[114]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[112][115]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」。[112]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』」。[114][116]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。[114] 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。[117]

參見[編輯]

註釋[編輯]

  1. ^ 愛因斯坦的妹妹後來嫁給溫特勒的兒子保羅。[20]:21
  2. ^ 麗瑟爾(Lieserl)是伊莉莎白(Elisabeth)的暱稱[25]:99
  3. ^ 在論文中他從觀測液體獲得的數據估算出阿佛加德羅常數,之前這常數都是用做氣體實驗獲得的數據估算出來,他得到數值為2.1×1023。從保羅·德汝德提供的更為準確的新數據,他得到數值4.15×1023。過了幾年,他的研究助理發現方程式有一點瑕疵,經過修正後,得到數值為6.56×1023,這與現今使用的數值6.02×1023相當接近。這篇論文成為他最常被引述的論文之一,可以應用於廣泛領域,例如攪拌混凝土、製備奶製品等等[36]:88-92
  4. ^ 其它兩個是黑體輻射定律與光量子假說[36]:389
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外部連結[編輯]