第十一章 爱因斯坦

    第十一章 爱因斯坦

    阿尔伯特?爱因斯坦(alber ese,1八79～1955)，现代最著名的物理学家。爱因斯坦的广义相对论彻底颠覆了牛顿力学，完全改变了现代物理学的面貌。

    作为人类历史上最具创造性智慧和才智的人物之一，爱因斯坦一生中开创了物理学的许多领域，其中包括：狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论，等等。他还是量子理论的主要创建者之一，在分子运动论和量子统计理论等方面也做出了重大贡献。

    由于爱因斯坦引入的超前意识和全新的概念，当时世界上绝大部分科学家，其中包括相对论变换关系的奠基人洛仑兹，都觉得难以理解和接受。

    爱因斯坦出生于德国乌尔姆市的一个犹太人家庭，其父母均为犹太人。父亲依靠经商养活全家人。父母都希望他将来有所作为，但是渐渐地他们发现孩子智力发育很慢，不象一般孩子那么机灵聪敏，到了三岁才开口说话，父母着急了，他们请来了医生，医生说，孩子没有病，只是不善于说话而已。

    爱因斯坦到了四五岁时，经常一个人对某一物体直视和发呆，而且总是远离嘻笑玩耍的孩子们，好像怕被别人打扰一样，因此，他显得很孤僻。例如，在他五岁时，父亲拿了一只小罗盘给他玩，爱因斯坦注意到里面的指针转来转去，最后始终指向北方，他觉得非常奇怪。他呆呆地站在那里，心里想：罗盘周围什么东西都没有，是什么神奇的力量把针吸住了呢?他想了半天也想不出来，直到母亲喊他吃饭，他还站在那里思索。

    有一年的秋天，爱因斯坦全家去郊游，当大家走进一片茂密的树林时，他却不见了，母亲焦急地到处找他，最后发现他却一个人在林间轻轻地穿行，一会儿摘下一片树叶，细心观察树叶的脉纹，一会儿观看阳光从树叶间透出的光斑，到了湖边，他就蹲下来一动也不动地望着湖面上起伏的细浪。而当母亲好不容易找到他时，他正坐在地上凝视着那些忙忙碌碌来回穿梭的蚂蚁。原来，他离妈妈最初喊叫的地方很近，“为什么不答应妈妈，让妈妈来回的跑。”“妈妈，我没听见。”小爱因斯坦说，妈妈只好无奈地叹了口气。

    为了给这孤僻的孩子带来一点欢乐，从六岁开始妈妈就开始教他拉小提琴。由于这个乐器发出的声音悦耳动听，他学得十分用心。从此，小担琴成了他的终生伴侣。每当身心疲劳时，他就拉起小提琴来消遣，使内心平和并且驱散不良情绪。

    爱因斯坦直到九岁时讲话还不很利索，因为他所讲的每一句话都要经过认真的思考。不过，小爱因斯坦是一个诚实的孩子，从不做违心的或骗人的事。为此，他受到同学们的讥笑，给他起了一个绰号叫“诚实的约翰”。普通男孩喜欢玩打仗之类的游戏，可是他却不喜欢参加。

    有的教育专家认为调皮的孩子长大了才有出息，但是爱因斯坦却是个反例。

    读小学时，由于性格孤僻，同学们都歧视和远离他，老师同样也不喜欢他。一次，老师向他提问题时，他好像没有听见一样，仍然一动不动地思考自己的问题。最后老师忍无可忍地喊叫：“爱因斯坦，站到大厅里去，直到中午放学回家!”小爱因斯坦不得不默默地走出去，在大厅站上两个钟头。老师还说：“这孩子太笨了，什么功课都学不好!”

    实际上，小爱因斯坦根本不是学不好，而是不习惯于学校那套只知道死记硬背的教学方法，他对此很不喜欢，他总希望早点放学以便早点回家。因为在家里，他就可以任意做自己喜欢的事情。正因为如此，爱因斯坦曾经多次考试不及格。

    幸好，爱因斯坦有个雅各布叔叔，他非常善于以有趣的方式讲解各种公式和难题，爱因斯坦对此很喜欢。一天，雅各布叔叔给爱因斯坦讲代数课，雅各布叔叔说：“学习代数，就要像打猎一样，那头藏在树林里的野兽，你可以把它当成未知数x，然后一步一步逼近它，直到把它逮住!”通过雅各布叔叔类似的生动形象讲述，代数的精髓就深深印在爱因斯坦的脑海中。后来，爱因斯坦得心应手地应用大量公式解决了一些十分困难的问题。

    除了代数，几何也是雅各布叔叔给他启蒙的。雅各布叔叔在纸上画了一个直角三角形，在三个顶点处标上字母a、b、，又一笔一划地写上一个公式，然后对爱因斯坦说：“这就是有名的毕达哥拉斯定理，两千多年前的这个人就能够证明了。孩子，你也来证证看。”当时，12岁的爱因斯坦还没有学过几何，但是他被这个定理深深地吸引了。一连三个星期，他不停地思索。最后，居然给证明出来了。爱因斯坦第一次体验到成功的喜悦，他的创造才能也通过这个问题被激发出来。

    后来，作为奖励，雅各布叔叔又送给他一本几何教科书。他捧着这本书，如饥似渴地阅读起来了。其中一个个几何定理的证明，严密得无懈可击，使人不能有一丝一毫的怀疑。这么严谨的逻辑安排方式，给他留下了难以忘怀的印象。

    在14岁的时候，爱因斯坦竟然开始自学高等数学，当同学们还在中学的浅水中费力地游泳时，他已经在微积分的大海中自由自在地畅游。有时数学老师也不是他的对手，常常被爱因斯坦问得不知所措。因此，老师非常不喜欢他，说他“胡思乱想”、“不守常规”，以至于他的父亲问校长，爱因斯坦将来应该从事什么职业时，校长毫不掩饰地说：“干什么都一样，他长大后绝对不会有什么出息的。”这些话刺痛了爱因斯坦的心。但是他并没有消沉，而是下定决心，今后我一定会有所作为的。

    实际上，爱因斯坦对许多问题有自己的独特见解，只是旁人难以理解。例如，在中学时，他会出人意料地思考这样一个问题：假设人跟在光的后面，用光的速度跟着光奔跑，会出现什么情形呢？对此，他经过多方思考，但是仍然找不到答案。不过后来，他用相对论的方法解决了这个问题。

    还有一次，爱因斯坦登上梯子挂一幅画，由于他专心地思考某个问题，一不小心，竟从梯子上摔了下来。起来后他马上想到另一个问题：人为什么笔直地摔下来，而不是斜着掉下来呢?经过认真思考，他得到了答案，物体是沿着最短的路程运动的，这个结论对他后来研究广义相对论有关的问题时，给予了很大的启示。

    1930年，爱因斯坦提出了自己独具特色的教育理念。他说：“每个孩子都有一种与生俱来的好奇心，但是却很早就消失了。”

    爱因斯坦并不是教育专家，但他却对教育具有非凡的洞察力和预见性。他说：“我没有什么特殊的天赋，只是拥有无比强烈的好奇心而已。”“知识不是力量，探求知识的好奇才是力量”，“想象比知识更重要，想象力概括着世界上的一切！”

    爱因斯坦经常说：仅仅追求大量的学习时间是不明智的，最重要的是提高学习效率。他认为必须有足够的娱乐和文体活动，才能获得充沛的体力和精力，保持清醒的头脑。

    爱因斯坦根据自己的亲身体会，总结出一个重要公式，即a=x+y+。a代表成功，x代表正确的方法，y代表勤奋工作，代表少说废话浪费时间。

    爱因斯坦十分喜欢幽默大师卓别林的电影等作品。他曾在信中赞美卓别林一定会成为一个伟大人物。而卓别林回信道：“我应该更多地赞美您，世界上很少人能读懂您的相对论，但是您已经成为一个伟大人物。”

    一次，电台记者要求爱因斯坦发表讲话，并答应每分钟讲话报酬为一千美元。爱因斯坦则认为他的话根本不值那么多钱。记者询问爱因斯坦：“您是否不喜欢金钱？”爱因斯坦表示，基金会寄了一张面值为一千五百美元的支票，他很喜欢。但是，他把它当成了书签来用，后来连同那本书一起找不到了。

    爱因斯坦成名以后，有一次群众包围了他住宅，要他用最简单的话解释清楚“相对论”，因为这个理论太高深了。爱因斯坦走出来说：比方说你同你最亲爱的人坐在温暖的火炉边，一个钟头过去了你都不觉得长；反过来，你一个人孤孤单单地坐在高温的火炉边，只过了五分钟，你就觉得时间太长了。这就是相对论。”

    爱因斯坦的中国情缘也颇令人感动。

    早在1919年，爱因斯坦的相对论就已经传播到了中国，特别是通过1920年英国哲学家罗素来华讲学，给中国知识分子留下了深刻的印象。1922年冬天，他应邀到日本讲学，往返途中，两次经过上海，一共停留了三天，亲眼看到了处于苦难中的中国，并寄予深切的同情。他在日记中记下了他所看到的“悲惨图象”。他认为，许多中国人的生活还不如牛马。”

    193八年6月，为了帮助中国的抗日战争，他还和罗斯福总统的长子一同发起“援助中国委员会”，在美国2000个城镇开展援华募捐活动。爱因斯坦对中国的感情完全是建立在他的同情心和爱心的基础之上的。

    爱因斯坦的慈悲情怀源于自己的父亲。父亲的生意做得并不太好，但却是一个心地善良的人，家里每星期都有一个晚上要邀请来慕尼黑念书的穷学生来吃饭。其中有一对来自立陶宛的犹太兄弟麦克斯和伯纳德，他们都是学医的，也都喜欢阅读各种书籍。他们很快就和爱因斯坦成了好朋友。

    麦克斯经常借一些通俗的自然科学普及读物给他看，看完后他们还一起讨论问题。

    很快爱因斯坦的数学程度超过了读大学的麦克斯，后来麦克斯又开始借哲学书给他看，爱因斯坦在十三岁就能看懂康德的著作。

    鉴于爱因斯坦的超强表现，麦克斯认为他就是一个神童，他说：一个伟大的科学家或哲学家，将是未来的爱因斯坦。

    爱因斯坦的许多理论结果衍生出了一些文艺作品的题材。其中最令人感兴趣的是双生子佯谬，这个话题曾经引起广泛的讨论和热烈的争论。这个问题可以简述如下。

    根据相对论，如果有一对双生子，弟弟留在地球上，哥哥作为宇航员遨游太空后返回地球时，哥哥会比弟弟年轻许多。双生子佯谬是指：因为运动是相对的，也可以认为弟弟在进行宇宙航行，因此弟弟应该比哥哥年轻许多。这样两个结论就互相冲突。

    许多学者已经按照相对论的思路对双生子佯谬作出了解释（其中有的动用了广义相对论进行了复杂的计算），各种各样的解释，其基本出发点是：两兄弟的运动状态不同。

    这里，笔者换一个出发点，构造一种两兄弟的运动状态相同，亦即为反向对称的双生子佯谬。如果不是弟弟留在地球，而是哥哥和弟弟都乘坐各自的高速飞船，自同一时间、同一地点开始，以相同速度沿着一条直线朝着完全相反的方向航行，经过一段相当长的时间以后再同时减速直至静止，然后再掉过头来沿着同一直线面对面地航行，最后同时回到出发点。从弟弟的观点来看，根据相对论，哥哥应该比弟弟年轻许多；同样，从哥哥的观点来看，根据相对论，弟弟应该比哥哥年轻许多。到底谁比谁年轻许多？

    这个两兄弟运动状态为反向对称的双生子佯谬，读者朋友可以思考一下：应用相对论如何解释？

    爱因斯坦一生中最大的遗憾是尽管他穷其后半生的时间和精力企图建立一种能够统一引力和电磁力（或者还有其他相互作用）的理论。但是最终直至去世也没有完成这一任务。后来，一些学者指出，这种统一理论根本就不可能存在。读者朋友，您怎么看待这个问题？

    1955年4月1八日，爱因斯坦被诊断出患有主动脉瘤，当天午夜因主动脉瘤破裂导致大脑溢血而逝世于普林斯顿。一位医生借解剖爱因斯坦遗体的机会，背着爱因斯坦的家人取走了爱因斯坦的大脑。遵照爱因斯坦的遗嘱，他的骨灰撒在永远保密的地方，目的是让他能够安静地休息。