曆史上最天才的學霸和學渣,時間最公平嗎?非也!

來源: 2019-03-01 07:31:05 [] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (127324 bytes)

阿爾伯特·愛因斯坦( Albert Einstein) 在過去的一百年來幾乎是天才的同義詞。但他們同時代的世界頂尖科學家都紛紛認為馮•諾伊曼比愛因斯坦更聰明,這些人包括我們已經很熟悉的諾貝爾獎得主尤金.維格納,恩裏克·費米,理查德·費曼……。

 

好看的容顏千篇一律,有趣的靈魂萬裏挑一,能找出愛因斯坦和馮·諾依曼嘛?

馮•諾伊曼和愛因斯坦非常的有緣,而且人生軌跡很相似。他們倆是蘇黎世聯邦工業大學的校友,是普林斯頓高等研究院的元老和同事,都完全不避諱談論金錢,都很會討女人歡心,都是多情種子,都不是聖人。愛因斯坦一生中、兩次婚姻、至少十個情人、三場“黃昏戀”,還有數不清的情感曖昧……。

有人問愛因斯坦:“你的實驗室在哪裏?” 他指指自己的腦袋; “你那些昂貴的設備在哪裏?”他揮揮手中的筆。馮•諾伊曼和愛因斯坦一樣,都隻需要紙和筆,就能讓全人類收益。

01

這個世界永遠有兩種人,一種是學霸,一種是學渣。

馮•諾伊曼就是那種從小碾壓所有人的神童學霸。我們在 天才中的高富帥,數學界的暖男--馮.諾伊曼一文中已經見識過了,和他當同學,就連後來的的諾獎得主們(比如維格納、泰勒)都要算一算心理陰影麵積有多大。

和年輕時的馮諾依曼相比,愛因斯坦真的是渣得抬不起頭。

愛因斯坦小時候就是那種被碾壓的學渣,他小時候學習說話很晚,甚至被家裏的女傭起了個“笨瓜”的綽號, 父母因此很擔心,甚至曾經找過醫生看診。由於愛因斯坦的反應遲鈍,成績一般,還經常被教師嗬斥、罰站。總之所有學渣受過的苦,愛因斯坦都經曆過。

學霸馮•諾伊曼要上大學了,當時的頂尖大學都搶著要,他同時在三所大學注冊:在柏林大學(後轉去蘇黎世大學)攻讀化學,而同時又在學期末回布達佩斯大學參加數學考試。他報考蘇黎世聯邦工業大學(ETH)的時候,是跳級考,但是一下就考上了。

ETH可是當時世界頂級名校, 培養了二十多名諾貝爾獎獲得者.

學渣愛因斯坦報考蘇黎世聯邦工業大學(ETH)的時候,總分沒有達標,在學校校長的建議下,他複讀了一年,才終於考取。

學霸馮•諾伊曼更傳奇的是,在1925年取得化學工程學位不久,以22歲的年齡獲得了布達佩斯大學數學博士學位,而且他在布達佩斯大學從來沒上過課,隻是每年按時參加考試,但是每次考試都是A。這種不用上課隻參加考試就能拿到博士學位的方法,絕對是前無古人後無來者。

而學渣愛因斯坦的大學生活就是翹課、抄同學筆記,泡妞,所以數學學得很吃力,幾乎所有數學課都隻拿到了4分(勉強及格), 稍微可以安慰下自己的是他的理論物理課還都取得了5分或6分的高分(滿分為6分)。他的數學教授赫爾曼·閔可夫斯基當時稱他為“懶骨頭”,他的實驗物理課甚至隻得了1分。但好彩他追到了他的未來妻子,大他3歲的塞爾維亞女孩米列娃, 還不算全無收獲。最後的畢業成績,學渣愛因斯坦是全班五名學生中第四名,他的未來妻子米列娃是最後一名(校方不準她畢業,必須留級一年)。

 

大學畢業後,學霸馮•諾伊曼順利地拿到洛克菲勒基金到哥廷根大學工作,任希爾伯特的助手,隨後又到柏林大學任兼職講師。那時他在數學基礎和集合論方麵的工作已經名滿天下了,再後來更是到處開疆擴土,建功立業,在許多領域都當上了爸爸,如博弈論之父,計算機之父。

反觀學渣愛因斯坦一畢業就失業,家裏蹲達兩年之久,隻好靠做學校臨時工和家教賺錢,與女朋友一起捱窮。最落魄彷徨的時候, 他一度想放棄科學誌向,改行去賣保險。

學渣後來走了同學格羅斯曼的富爸爸的後門,托關係才進了瑞士專利局,在與學術界幾乎完全隔絕的專利局裏,可能突然被上帝摸了下頭,學渣居然利用業餘時間就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曆史性的論文,1905年被後人稱為「愛因斯坦奇跡年」。

但在當時,這幾篇論文,其實沒太大反響,也沒給愛因斯坦的生活帶來什麽變化,他還要繼續苦熬四年,直到碰到量子之父普朗克,他幫助愛因斯坦加入蘇黎世大學物理學係。學渣才正式跨入科學家的圈子,從此走向人生巔峰。

 

 

馮•諾伊曼讓我們大開眼界見識了學霸養成記,而愛因斯坦則給我們貢獻了學渣逆襲指南。

所以無論你現在是在學霸煉成中或者學渣想要逆襲的階段,都千萬不要灰心放棄,哪天上帝摸一下你的頭,你就會邁向輝煌......

02

有兩個非常有意思的說法:

一、有記者問愛丁頓說是否全世界隻有三個人真正懂得相對論,愛丁頓回答“誰是第三個人?”(亞瑟·斯坦利·愛丁頓爵士在1919年寫了“重力的相對理論報導”,第一次向英語世界介紹了愛因斯坦的廣義相對論理論。)

二、有人問愛因斯坦,聽說你的相對論全世界隻有12個人能理解,是真的嗎?

愛因斯坦回答,不不不,我相信研究過它的科學家都能懂。

(朱八八認為,學渣愛因斯坦的話還是比較靠譜的,尤其是狹義相對論。第一種說法絕對隻是江湖傳說。相對論現在已經是理工科必修課程。)

作為學渣出身,愛因斯坦大學的時候基本靠混,但怎麽也是在名牌大學ETH的物理係混, 所以對於麥克斯韋方程組還是非常熟悉的。要知道在世上所有公式裏,麥克斯韋方程組絕對都排名第一,即使是歐拉的上帝公式和愛因斯坦後來的質能方程E=mc² 都隻能屈居其後。對當時的物理學家包括愛因斯坦而言,麥克斯韋是神一樣的存在。他用四個方程式就包羅萬有整個電磁場理論。

 

 

德國物理學家波爾茲曼讚之為“出自上帝之手”!

江湖傳說:任何一個能把這幾個公式看懂的人,一定會感到背後有涼風——如果沒有上帝,怎麽解釋如此完美的方程?

麥克斯韋方程組可以推導出光速C是一個不變的基本物理常數 :

 

這個公式揭示了光速不變原理:無論相對誰,在何種慣性係(慣性參照係)中觀察,光在真空中的傳播速度都是不變的。

這在牛頓的經典體係中是不可能的,在牛頓的經典體係裏,速度都是相對的,需要參考係,沒有參考係談速度都是耍流氓。 那在真空中不變的光速,是相對什麽而言?

假如在地球上觀測從相當於1/10光速的飛船上發射一束光,那束光相當於地球觀測點的速度不是應該是C+1/10C =1.1C ?

為解決這一矛盾, 短命的“以太假說”就出世了, 相對性原理被扔在一邊,認為麥克斯韋方程組隻對一個絕對參考係(以太)成立。

悲慘的“以太假說”還沒好好看這個世界兩眼,就被一朵烏雲殺死了,這就是著名的物理大廈的第一朵烏雲——邁克耳孫-莫雷實驗。

經典物理學在這個著名實驗麵前,真是烏雲蓋頂,科學家一籌莫展,已經完全搞不定了,這時候,上帝讓一個走後門托關係才進入瑞士專利局的學渣來救場。

作為學渣,小愛同學沒有什麽曆史包袱,敢想敢幹,作為專利局的小職員,和學術性基本隔絕, 所以那些物理學家嘮嘮叨叨的假說,他基本聽不見,而且這時候,他還很年輕,思維很前衛。

小愛同學認為光速不變沒什麽難以理解的,偉大的麥克斯韋方程推導出的結論還能有錯?更何況很多實驗都證明了光速不變。

於是小愛同學直接把光速不變當成公設:1.光速不變,與光源和觀察者的運動狀態無關;2.在所有慣性係中,物理定律都一樣 (即慣性係平權原理)。

別看這兩條公設簡單,就在這麽簡單的基礎上,偉大的狹義相對論就誕生了,這是一種全新的時空觀(相對論時空觀),顛覆了19世紀以前所有人類的認知。

 

 

所以如果你不懂相對論, 那你的世界觀是很有問題的,懂與不懂,就決定了你是生活在哪個世界中的生物。

(狹義相對論用到的數學,也就基本相當於大學本科的水平,包括洛倫茲變換和簡單的微積分。有興趣的童鞋可以去看看推導過程,其實不會比你們參加過的高考更難。)

在簡單的公設和枯燥的數學推導後,非常精彩的結論就出來了,記住,這些推論不是拍腦袋想出來的,而是精確的數學推導出來的。隻要光速不變沒有被推翻,就算馮諾依曼和希爾伯特來了,也隻能承認這些顛覆你世界觀的結論。

一是運動物體在其運動方向會表現出長度收縮,這就是著名的尺縮。也就是說,在我們眼中,奔跑中的尤塞恩·博爾特是變瘦了的,所以根據相對論,要減肥,真的隻能靠運動啊。

二是運動物體會經曆時間膨脹,一個運動中的鍾表要比靜止的同樣鍾表走得慢。這個就是著名的鍾慢。也就是說,奔跑中的博爾特比不跑是變年輕了,所以,要想年輕點,就得動起來。那些大師以千年王八萬年龜為例子宣稱養生要懶靠靜的,肯定沒學過相對論。

根據鍾慢效應,有個很有趣的思想實驗,就是孿生子佯謬:

有一對雙生兄弟,一個登上一艘宇宙飛船作遠程太空旅行,而另一個則留在地球。從相對地球靜止的參考係上看,當旅行者回到地球後,我們發現他比留在地球的兄弟更年輕。但是從相對飛船靜止的參考係上看,我們發現他年紀更大。

這很矛盾是吧?

佯謬產生的原因是狹義相對論的時間膨脹原理僅僅對於慣性參考係成立。 而旅行者要想返回, 必然至少有一次加速過程。 根據廣義相對論,加速過程中的慣性力與引力等同, 而引力恰恰能夠導致時間膨脹。(廣義相對論可以解釋為什麽旅行者必然會有時間膨脹,真正的計算並不必須依賴廣義相對論。)

所以最終的結果就是,旅行者會較之留守者年輕。

鍾慢效應,孿生子效應,已經在1971年由科學家利用原子鍾繞地球一圈證實。

03

老愛的名言是:“把你的手放在滾熱的爐子上一分鍾,感覺起來像一小時。坐在一個漂亮姑娘身邊整整一小時,感覺起來像一分鍾。這就是相對論。”這個是終極相對論,是最容易被地球人理解的相對論。

幾個月後,愛因斯坦從狹義相對論的方程式裏推出質量和能量都是相對的,速度逐漸趨向於光速時,物體的質量會趨向於無窮大。並最終得出這個非常著名的質能方程式E = mc2,依然是純粹數學的推導。

這個方程給出了一個革命性的結論,質量和能量在某種程度上是一回事,可以互相轉化,每個粒子質量的微小變化,都蘊藏著巨大的能量,這些都是驚世駭俗的結論。

盡管質能關係隻是一種數學推導結論,但已成為大量實踐所證實,包括後來的原子彈和核反應堆,它為人類開發利用能源提供了一條新途徑。

相對論最最革命的是指出: 時間不是絕對的—速度越快, 時間流逝越慢, 廣義相對論則更一步:時間和空間是一個四維彎曲的時空,引力會扭曲空間和時間。

《晉書》曾記載:“王質入山斫木,見二童圍棋。坐觀之,及起,斧柯已爛矣。”

這位叫做王質的樵夫,看了一盤棋,世上過了幾百年,斧柄也全爛掉了,不知道算是悲劇還是喜劇,但至少,他在中國曆史上留下了大名,叫做「爛柯人」,而圍棋也得了個別名叫做「爛柯」。

 

 

“天上方一日,世上已千年”以前隻是神話傳說,學渣愛因斯坦居然提出了科學解釋。樵夫爛柯人也許是第一個有記載的經曆蟲洞或者時空隧道的人類。

諾蘭大神的名作《星際穿越》中,英雄為了拯救全人類,駕著飛船著陸到黑洞附近的一個星球上,這個星球上的一個小時,相當於地球上的七年。任務隻花了3個多小時,等他返回飛船時, 23年過去了, 他十多歲的女兒轉眼就三十多歲了。

 

 

時間是最公平的嗎?相對論把這個公平都搶走了。

其實,這世界從來就不公平……

 

 

少年聽雨歌樓上,紅燭昏羅帳。

壯年聽雨客舟中,江闊雲低,斷雁叫西風。

而今聽雨僧廬下,鬢已星星也。

悲歡離合總無情,一任階前,點滴到天明。

蔣捷的《虞美人·聽雨》對歲月光陰的體悟是宋詞的巔峰。

少年是一本太倉促的書,驀然一驚,已是中年。

願你出走半生,歸來仍是少年

原來這不僅僅是祝福…….

 

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