科学巨匠爱因斯坦

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1、科学巨匠爱因斯坦科学巨匠爱因斯坦谨把此文献给工人科学家郭辰生先生他是我所敬爱的不为名利孜孜不倦探索宏观与微观世界奥秘的我心目中的“爱因斯坦”。 1979 年是爱因斯坦诞生的一百周年。我曾经打算根据他的“双生子悖论”（Twin Para-dox）写一篇科学幻想小说。我很尊敬爱因斯坦，对于他一生热爱真理，不注重任何名利，不畏强权暴力，敢仗义执言，对人坦白真诚，对人类的前途，世界和平关心深深敬重。我最高兴的是知道中国已经要出版他的著作全集。我想起爱因斯坦的科学论文全集第一版本，不是出在他所出生的德国，而是日本，那是 1922 年的时候，他还被邀请到日本讲学，结果对日本的科学起了促进的作用，而且使爱因

2、斯坦学会尊敬日本为科学的园地，在他的日文书序文上，他写道，这证明日本的科学生活的强烈。虽然中国科学工作者在 30 年代就曾从他身上得到许多教益和指导，然而中国人民却要花 40 多年后才能出他的全集，这虽然是稍迟，但还不是太晚，以后年青一代从他的工作中还是可以学到一些有用的东西的。他的工作是我们人类科学的财富，是应该重视的。下面是我对他的回忆以及一些看法，由于没有时间整理，可能会零乱无章。但是我希望更多中国人能了解他。还未写完的科学幻想小说西班牙作家塞万提斯在他的堂吉诃德一书里讲：“每个时间都不是一样的。”如果牛顿听说，他将会说：“错了！时间是绝对的。”而我们的爱因斯坦在 16 岁时就想，如果有

3、一个人是跟着光赛跑，他的速度和光速一样，那么这时间会怎么样呢？古代中国的神话人物夸父为了追求光明，不断的追太阳，结果后来饥渴死去，但是他的身体变成沃土，长出树林果树，哺育了我们的炎黄子孙。还好爱因斯坦想像的人没有像夸父那样倒下去，不断在爱因斯坦的脑海跑了十年，最后爱因斯坦得到结论：“时间的确就如塞万提斯所说的那样是相对的，不是绝对的。”这就是 1905 年举世轰动的狭义相对论的主要内容。我这里有一篇还未完成的科学幻想小说，是根据狭义相对论的精神写的，让我告诉您一点开头和结尾：公元 3000 年星际太空船 AS1010 号准备送一些仪器和生活资料给在金星上从事科研工作的“金星垦耕团”。可是在飞行

4、不久后，太空船的自动控制系统电子计算机发生毛病，太空船偏离了原先航道，而飞行速度增快到接近光速的极限速度，太空船往不知方向飞走。从此人们失掉太空船 AS1010 的音讯。一年、两年、五年、十年人们在太阳系周围寻找也到处找不到 AS1010 的残迹，人们担心它像飞蛾扑火摔进太阳里面去。这就是轰动地球的太空船 AS1010 神秘失踪案。在 30 世纪，太空船失事就像 20 世纪的飞机失事，本来是没有什么大惊小怪的事。可是这次事件严重在于 AS1010 是地球人第一架设计成功能以接近光速飞行的太空船。而太空船的设计者是 30 岁的星航机械工程师 E637，这次飞行时他本身作为队长亲自驾航。太空船失踪

5、，使地球人损失了一位优秀的 30 世纪的星航机械工程师，以及一批随行的卓越科学工作者。可怜的 E637 的妻子等了 30 多年还没有丈夫的消息。她在去世前嘱咐从事太空观测的孩子 E637B1 一定要解开 AS1010 失踪的谜。E637B1 在父亲试航时还是睡在襁褓中的婴孩，他从 20 岁开始就从事银河系观察工作，他花了 28 年时间完全得不到来自太空有关 AS1010 的讯息。今天突然间从天狼星座的方向传来惊人的电讯：“地球注意！地球注意！AS1010 号飞返，想在第七太空基地降落，请准备一个可空降的位置！”AS1010 总算降落在聚满许多人的太空基地。大家想知道在这 48 年来这太空船经历

6、了什么风险？当太空船舱门打开时，出现人们面前的是 E637 以及他的太空船伙伴，他们的相貌和48 年前的纪录片拍他们出发时的样子差不多没有什么大改变。E637B1 冲向前去，抱着 E637 哭起来：“爸爸！爸爸！我们找得找得好苦。”E637 推开 B1，很有礼貌的对前面满脸胡须，头发花白的中年人说：“先生！不要太激动。我不是你的爸爸，你有没有认错人了？！”他一面四顾想在人群中找自己的妻子。B1 说：“没有错！你看我的脑前号码 E637B1，我就是你的孩子！你离开我们有 48年了。妈妈等您回来等了 30 多年来不及看到您，已在 10 多年前去世了！”E637 这时抱着 B1 痛哭起来：“天啊！我

7、们在太空船里只飞行了 7 年，可是这里却过了 48 年！我的妻子死了 10 多年，我的孩子年纪比我还要大。这是怎么一回事？”这是发生在公元 3049 年“太空时代”的一个悲剧，E637 一时悲痛忘记了中国人早在公元 1000 多年讲过：“山中方七日，世上已千年”的世界，根据 1905 年爱因斯坦的相对论，生活在太空船以接近光速运动的人们，他们的手表会越走越慢，他们的“生理时钟”如心跳、呼吸、新陈代谢也会缓慢，因此当他们以为过了 7 年，地球却已过了 48 年，回到地球后“当惊世界殊”！爱因斯坦是神童还是小笨蛋爱因斯坦生前曾遇到一位美国科学大作者，他为了要写爱因斯坦的传记，他向爱因斯坦问过这样的

8、问题：“你在科学上的成就，是不是您父亲有一个科学头脑？你在音乐上的造诣，是不是遗传了你的母亲在这方面有特殊的才能？”爱因斯坦从来不相信这种“龙生龙来凤生凤，老鼠生下打地洞”的“遗传宿命论”。他指出：“我没有什么特殊的才能，我只是有好奇心吧了！（I am merely inquisitive.）”。爱因斯坦是在 1879 年 3 月 14 日诞生于德国西南部距离慕尼黑 85 里的乌耳姆城（Ulm）。父母都是犹太人。父亲和叔叔合开一个电器作坊；妈妈是受过中等教育的家庭妇女，非常喜欢音乐，很早就教导爱因斯坦喜爱音乐。他小时并不活泼，三岁多还不会讲话，爸爸妈妈很担心他是哑巴，带他去给医生检验。还好他不

9、是哑巴，可是直到 9 岁时讲话还不很通畅，经过一番思考讲的话还是结结巴巴。普通孩子喜欢玩带有竞争性的游戏，可是他却不喜欢参加。孩子喜欢打仗的游戏，及看兵士操演，但是他却从小到大不喜欢任何和军事有关的东西。他是一个不想看到人类互相残杀的和平主义者。他看到地上蚂蚁在忙碌搬运食物，他会观察半天一动也不动，在那里细声的和蚂蚁说话：“小蚂蚁！小蚂蚁！你为什么这样有力能搬比你身体还大的东西？”他很小就喜欢冥想，想了解大自然的奥秘。在四、五岁时，他有一次病在床上，爸爸送给他一个罗盘，当他发现指南针不断地指着固定的方向，他感到非常惊奇，觉得“一定有什么东西深深地隐藏在事情后面”。他一连几天很高兴的玩这罗盘，想

10、要知道它为什么能指南。这种深刻和持久的印象，爱因斯坦直到 67 岁还能鲜明的回忆出来。他在小学时，小朋友看他举动不灵活，又不爱玩耍，给他一个“方块”的外号（德语Beidermeier，就像我们说人笨头笨脑是“四方木”一样）。在 1955 年，他给朋友写信谈他的小学和中学教育时说：“作为一个学生，我的成绩不是特别好或特别坏。我主要的弱点是记忆力不好，特别是记忆字句和课文。只有在数学和物理，通过自学，超过教材范围，以及哲学上算是不错。”教他希腊文和拉丁文的老师是对爱因斯坦那么厌恶，曾经公开骂他：“爱因斯坦，你长大后肯定不会成器。”而且因为怕他在课堂上会影响其他学生，竟想把他赶出校门。爱因斯坦 16

11、 岁时到瑞士苏黎世，想进入“联邦工业大学”报名工程系，可是入学考试却失败。看过他的数学和物理考卷的该校物理学家韦伯（HFWeber）先生却称赞他：“你是个很聪明的孩子，爱因斯坦，一个非常聪明的孩子，但是你有一个很大的缺点：就是你不想表现自己。”韦伯先生是讲对了，爱因斯坦在数学方面可以说是有“天才”，他在 12 岁到 16 岁已经自学学会了解析几何和微积分。对于不想表现自己这个“缺点”，他的确是“死不悔改派”。他晚年写给朋友的信中说：“我年青时对生活的需要和期望是能在一个角落安静地做我的研究，公众人士不会对我完全注意。可是现在却不能了。”著名的电影演员差利卓别林在他的城市之光于好莱坞首映之日，邀

12、请爱因斯坦夫妇去看，爱因斯坦和卓别林走出汽车时，许多人发现爱因斯坦来看戏，大家围拢欢呼，注意力都集中在他身上而不是卓别林。爱因斯坦不喜欢这样的场面，问卓别林：“这是什么意思？”卓别林马上安慰他：“这没有什么。”他去世之前，把他在普林斯敦默谢尔街（Mercer Street）112 号的房子留给跟他工作几十年的秘书杜卡斯小姐，并且强调：“不许把这房子变成博物馆。”他不希望把默谢尔街变成一个朝圣地。他把自己的脑供给医学研究，身体却焚化，骨灰秘密的撒在不让人知道的河里，不要有坟墓也不想立碑。他一生不拜偶像，他也不希望以后的人把他当偶像来崇拜。点燃他的数学才华火花的人爱因斯坦的叔叔耶谷（Jakob）和

13、他父亲合营电器生意，他是专门负责技术方面的事务，而爱因斯坦的爸爸负责商业的往来。这叔叔是个工程师，本身非常喜爱数学，当小爱因斯坦来找他问问题时，他总用很浅白通俗的语言介绍数学给他。有一天爱因斯坦跑来问叔叔：“什么是代数（Algebra）？”这叔叔就这样解释：“在算术中有很多问题不容易解决，要算又很难。而代数是一门快乐的数学，它能很容易帮我们解答困难的计算。我们把我们不知道的数叫着 X，然后来捕捉它。你把它当作已知道的东西，建立一些关系，最后你就可以容易地得到它了。”然后他的叔叔给他一本小册子有代数问题，爱因斯坦很快就学会解决里面的问题了。有一次耶谷叔叔对他讲几何中一个很美丽的定理毕达哥拉斯定理

14、：任何直角三角形的长边平方一定等于两边平方的和。叔叔没有告诉他这个定理的证明，但是爱因斯坦在画了许多直角三角形后一直发现这关系仍然成立，感到非常的惊奇。（这定理中国人称为“商高定理”，前配有介绍这定理的巧妙证明。）爸爸的生意做得并不好，但他却是一个乐观和心地善良的人，他家里每星期有一个晚上是招请在慕尼黑念书的穷学生来吃饭的，这样等于是救济他们。有一对来自立陶宛的犹太兄弟麦克斯和伯纳德（Max andBernard Talmud），他们都是学医科，但喜欢阅读，兴趣广泛，他们被邀请来爱因斯坦家里吃饭。他们和这害羞心、长满黑头发、有棕眼睛的小爱因斯坦交成好朋友。麦克斯可以说是爱因斯坦的“启蒙老师”，

15、他借了一些通俗的自然科学普及读物给他看，看完后就和爱因斯坦讨论，并且再继续供给他新的读物。麦克斯点燃了爱因斯坦自学的兴趣火花，不断地辅导他。爱因斯坦在 12 岁时得到了一本讲平面几何的小书。爱因斯坦晚年时回忆这本神圣的小书时说：“这本书里有许多断言，比如，三角形的三个高交于一点，它们本身虽然并不是显而易见的，但是可以很可靠地加以证明，以致任何怀疑似乎都不可能。这种明晰性和可靠性给我造成了一种难以形容的印象。”这时爱因斯坦想起了毕达哥拉斯定理，于是想要独立证明，他花了三个星期最后找到一个方法，就是从直角三角形最长边所面对的顶点作这边的垂直线，于是把三角分成相似三角形，由此很容易证明这个定理。虽然

16、这是一个古老得有二千多年历史的定理，但是爱因斯坦经过一番努力总算得到结果，他第一次体会到科学发现时的欣喜。麦克斯每星期来时，帮他改一些他的习题，并且协助他作一些较难的问题。过不久又引导他学习高等数学，13 岁时他已自学微积分了。当他的同班同学为那些平面几何简单问题和循环分数而皱眉头时，爱因斯坦靠自学已经进入了无穷级数这些美丽神妙的“无穷世界”去了。很快小爱因斯坦的数学程度超过了读大学的麦克斯“老师”，麦克斯为了以后有共同谈话的话题，这时借哲学书给他看，爱因斯坦在 13 岁就能看懂康德（Kant）的纯理性的批判。这本对许多成人来说算是枯燥艰深的书。这时候爱因斯坦阅读的书就是数学、物理和许多哲学家的书，他不看小说。他的唯一消遣就是玩乐器。麦克斯认为他已发现了一个神童，他说：“一个伟大的科学家或哲学家，将从爱因斯坦身上成长起来。”德国民族喜欢哲学就像他们喜欢马铃薯（Kartoffeln）那样，难怪他们出了不少有名的哲学家，谢天谢地，我们的爱因斯坦没有成为哲学家，我难想像不读童话和故事书的“小哲学家”竟然能吞下枯燥无味的康德著作的小哲学家