環球科學朝聖

第四節 愛因斯坦創造曆史的一代科學巨匠

　　愛因斯坦出生在一個猶太人家庭裏，他的父親和叔叔合開了一個電器工廠，為電站和照明係統生產電機、弧光燈和電工儀表。他的母親是一位富有糧商的女兒，受過中等教育，很有音樂天賦，在她的指導下，愛因斯坦六歲時就學會了拉小提琴。小提琴終身陪伴著他，幾乎成了他的“第二職業”。

　　愛因斯坦剛出生時，後腦大得不同一般，而且頭骨呈棱角形，這種大而怪的頭形讓他的父母感到很不安。愛因斯坦小時候性格很沉悶，三歲多還不會講話，更讓父母不安，他會不會是個啞巴呢？

　　於是，就帶他去找醫生檢查。謝天謝地，醫生肯定地說，這個孩子不是啞巴，他父母才放下心來。可是愛因斯坦直到九歲時講話還不很流暢，每講一句話都要經過吃力但認真的思考。

　　四五歲時，愛因斯坦生了一場病，靜靜地躺在床上。

　　父親怕他悶壞了，就拿來一個小羅盤給他玩。愛因斯坦用小手捧起羅盤，隻見羅盤中間那根針在輕輕地抖動，但一直指著北方。不管他怎樣轉動身子，那根細細的紅色磁針總是頑強地指著北邊。愛因斯坦感到非常驚奇，一連好幾天都對這個羅盤愛不釋手，還纏著父親和叔叔問了一連串的問題：是什麽東西使它總是指向北邊呢？

　　這根針的四周什麽也沒有，是什麽力量推著它指向北邊呢？愛因斯坦直到晚年，仍然清清楚楚地記得當時自己的驚奇感覺。

　　愛因斯坦上小學後，成績很平常。由於他舉止緩慢，不愛同人交往，老師和同學都不喜歡他。教他希臘文和拉丁文的老師曾經公開叱責過他：“愛因斯坦，你長大後肯定不會成器！”老師恐怕他在課堂上影響別的孩子，甚至動過把他趕出校門的念頭。

　　有一次學校裏上勞作課，同學們都交上了自己的作品，有的是泥鴨子，有的是布娃娃，唯獨愛因斯坦沒交。又過了一天，他才交給老師一隻做得很粗陋的小板凳。老師看了很不滿意，這樣說道：“我想，世界上不會有比這更壞的小板凳了。”

　　老師的話剛說完，愛因斯坦就從課桌下麵拿出兩隻小板凳。他舉起左手的那隻說：“這是我第一次做的。”又舉起右手的那隻說：“這是我第二次做的，剛才交的是我第三次做的，然而它還不能使人滿意，但總比這兩隻強一些。”

　　愛因斯坦在學校裏經常成為笑柄，往往是他比較內向的緣故，他喜歡獨立思考，在不了解他的外人看來，這個孩子就有些古怪了。而在他叔叔雅各布眼裏，愛因斯坦的智力要比他同齡的孩子高出許多。雅各布是一個工程師，非常喜愛數學，小愛因斯坦經常找他請教一般小孩子難以理解的數學問題，雅各布就用淺顯通俗的語言給他講解。在叔叔的影響下，愛因斯坦較早地接受了科學和哲學的啟蒙。

　　愛因斯坦的父親是一個心地善良的人，每個星期都要邀請在慕尼黑念書的窮學生到家裏吃飯，其中有一對來自立陶宛的猶太兄弟麥克斯和伯納德，他們都是學醫科的，興趣很廣泛，很快就和小愛因斯坦成了好朋友。麥克斯經常拿來一些通俗的自然科學普及讀物給愛因斯坦看，愛因斯坦12歲那年，麥克斯送給他一本施皮爾克寫的平麵幾何教科書。愛因斯坦晚年在回憶這件事情時說：“這本書裏有許多斷言，比如，三角形的三個高交於一點，它們本身雖然並不是顯而易見的，但是可以很可靠地加以證明，以致任何懷疑似乎都不可能。這種明晰性和可靠性給我留下了一種難以形容的印象。”

　　愛因斯坦15歲那年，他父親經營的工廠遇到了困難，他的父母不得不遷往意大利，而愛因斯坦因為要參加中學畢業考試必須留在德國。根據德國當時的法律，男孩隻有在17歲以前離開德國，才可以不必回來服兵役。由於對德國軍國主義深惡痛絕，愛因斯坦沒有同父母商量，就私自決定離開德國，去意大利與父母團聚。

　　但是，半途退學就意味著將來拿不到文憑，這怎麽向父母交代呢？情急之下，一向忠厚的愛因斯坦想出了一個自以為不錯的點子。他請數學老師給他開了一張證明，說他數學成績優異，早已達到大學水平。他又找到一個熟悉的醫生幫忙，從他那裏弄來一張病假證明，說他神經衰弱，需要回家靜養。愛因斯坦以為有了這兩個證明，就可以逃出這個令他厭惡的地方。

　　誰知，他還沒提出申請，訓導主任卻把他叫了去，以敗壞班風，不守校紀為理由勒令他退學。愛因斯坦雖然如願以償，但他還是感到內疚，因為他覺得做得不夠光明磊落。以後他每次提到這件事，都有些悔恨之感。

　　離開德國後，由於學校的注冊時間已過，他父母托人給瑞士著名的蘇黎世工學院院長寫了一封信，請求破格允許愛因斯坦入學。院長同意接收這個學生，但愛因斯坦入學考試沒有及格。這所大學的物理學家韋伯先生看過他的數學和物理考卷後，對他讚不絕口，熱情地鼓勵他說：“你是個很聰明的孩子，一個非常聰明的孩子，但是你有一個很大的缺點，那就是不想表現自己。”

　　1896年，愛因斯坦終於跨進了蘇黎世工學院的校門，進入師範係學習數學和物理學。他對學校的注入式教育十分反感，一有機會就逃課，在咖啡館讀書、做筆記，一坐就是一個下午。愛因斯坦後來回憶大學生活時說：“不管怎麽樣，您得往腦子裏裝那些別人要求您裝的東西。這種強製使我產生了極大的反感，以至畢業考試後，我有一年時間都對科學問題感到厭惡。”

　　1900年，愛因斯坦從蘇黎世工學院畢業，一時找不到工作，隻有靠做家庭教師和代課教師過活。一年半後，他的同學馬塞爾·格羅斯曼向他伸出了援助之手，設法說服自己的父親，把愛因斯坦介紹到瑞士專利局當技術員。愛因斯坦終身感謝格羅斯曼對他的幫助。在悼念格羅斯曼的信中，他這樣說道：他大學畢業時，“突然被一切人拋棄，一籌莫展地麵對人生。格羅斯曼幫助了我，通過他和他的父親，我後來才到了哈勒（時任瑞士專利局局長）那裏，進了專利局。這有點兒像救命之恩，沒有他我大概不致於餓死，但精神會頹唐下去。”

　　在專利局工作期間，他的工作是審核申請專利權的各種技術發明創造，業餘時間他就動手撰寫論文。1905年，愛因斯坦創造了科學史上一個史無前例的奇跡，一年工夫就寫了六篇論文，在三個領域裏做出了四個有劃時代意義的貢獻。這一年三月，他把一篇題為《關於光的產生和轉化的一個推測性觀點》的論文送給德國《物理年報》編輯部。他靦腆地對編輯說：“如果您能在你們的年報中找到篇幅為我刊出這篇論文，我將感到很愉快。”這篇論文在曆史上第一次揭示了微觀客體的波動性和粒子性的統一，即波粒二象性，用光量子概念輕而易舉地解釋了經典物理學無法解釋的光電效應，推導出了光電子的最大能量同入射光的頻率之間的關係。

　　1921年，愛因斯坦因為“光電效應定律的發現”這一成就而獲得了諾貝爾物理學獎。

　　這一年的6月，愛因斯坦完成了開創物理學新紀元的長篇論文《論運體的電動力學》，完整地提出了狹義相對論。它在很大程度上解決了19世紀末出現的古典物理學的危機，改變了牛頓力學的時空觀念，揭示了物質和能量的相當性，創立了一個全新的物理學世界，引發了近代物理學領域最偉大的革命。

　　愛因斯坦創建狹義相對論時，他的夫人米列娃·瑪麗克一直守候在他身邊，她覺得丈夫與往日有些不同，卻不知道將要發生什麽。他像往常那樣穿著睡袍下樓吃早餐，然後一整天什麽也沒有吃，一幅魂不守舍的模樣。米列娃詢問他怎麽了，他簡單地答道：“親愛的，我有一個巧妙的想法。”

　　喝完咖啡後，他走到鋼琴前開始彈奏起來，幾次停下來在紙上記錄一些東西，然後自言自語地重複道：“我有一個巧妙的想法，非常美妙的想法。”過了一會兒，他又接著說：“這是很困難的，我仍需要進行工作。”

　　他繼續彈鋼琴，一邊彈一邊順手寫著什麽，大約過了半個小時，他上樓去他的研究室，告訴米列娃不要打擾他。此後，每天都由米列娃把吃的東西送到樓上去，他隻是傍晚時才下樓散一會兒步，其他時間就呆在樓上不動。就這樣過了兩個星期，這一天他終於下樓了，臉色顯得很蒼白。他手裏拿著兩張寫滿字跡的紙，把它放在桌上，對米列娃說：“這裏就是我的發現！”

　　狹義相對論創建後，愛因斯坦並未感到滿足，他繼續為相對論的進一步發展尋找有用的數學工具。1912年，他回到母校蘇黎世工學院工作，在格羅斯曼的幫助下，經過一年的奮力合作，他們聯名發表了《廣義相對論綱要和引力理論》，提出了引力的度規場理論。

　　這是首次把引力和度規結合起來，使黎曼幾何獲得實在的物理意義。

　　1914年4月，愛因斯坦接受德國科學界的邀請，遷居柏林。僅僅過了四個月，第一次世界大戰就爆發了。愛因斯坦雖然身處戰爭的發源地，卻堅決地表明了自己的反戰態度，參與發起反戰團體“新祖國同盟”。他有一句名言：“國家是為人而建立，而人不是為國家而生存。”當納粹的勢力在德國日益猖獗時，身為猶太人的愛因斯坦成了被迫害的對象，幸好他1932年底離開德國到美國講學，才未遭毒手。

　　然而他在柏林的住所卻遭到查抄和搗毀，他的財產被沒收，他的著作被焚毀，納粹還懸賞兩萬馬克要殺害他。

　　在充滿不安和危險的歲月裏，愛因斯坦仍然在科學探索的道路上頑強挺進。從1915年到1917年，他在三個不同領域裏分別取得了曆史性的成就，它們是廣義相對論、引力波理論和現代宇宙學。廣義相對論創建後，愛因斯坦依然感到不滿足，1925年以後，他全力以赴地去探索統一場理論，他要把廣義相對論推進到第三個階段。然而，在統一場理論方麵，他始終沒有成功，但他從不氣餒，每遭遇一次失敗都滿懷信心地從頭再來。直到臨終前一天，他還在病床上準備繼續他的統一場理論的數學計算。

　　愛因斯坦在科學上取得了令人矚目的成就，成為物理學革命中偉大的科學巨匠，但是他從來沒有自認為是一個超人，總是抱著感激和敬仰的心情讚賞前人的貢獻。在談到相對論的創立時，他這樣說道：“相對論實在可以說是對麥克思韋和洛倫茲的偉大構思畫了最後一筆，因為它力圖把場物理學擴充到包括引力在內的一切現象。”愛因斯坦曾幾次在信中對讚揚他的成就的朋友寫道：“我完全知道我沒有什麽特殊的才能，興趣、專一、頑強工作以及自我批評，使我達到了我想要達到的理想境界。”他一生中獲得了無數的獎狀以及名譽博士的證書，如果換成別人，一定會把這些東西放在顯眼的位置上，而愛因斯坦卻把它們亂七八糟地放在一個箱子裏，看也不看一眼。

　　愛因斯坦一向不喜奢華，成名之後，仍然過著簡樸無華的生活。當他來到普林斯頓高等科學研究所工作時，人家給他的年薪是1.6萬美元，他卻說：“這麽多錢，是否可以給我少一點兒？給我3000美元就夠了。”他長年披著一件黑色皮上衣，不穿襪子，不結領帶，褲子有時既沒有皮帶也沒有吊帶。他和人在黑板前討論問題時，一麵往黑板上寫字，一麵把往下滑的褲子用手拉住，那情形看上去很有些滑稽。

　　他在生活上很節儉，計算用紙總是兩麵都寫，他還把別人寄給他的信的信封裁開，作為計算用的草稿紙使用。他外出時經常坐二三等車，平時隻吃一些簡單的食物。有一盤意大利麵條，加上一點兒醬，他就能吃得津津有味。

　　愛因斯坦非常討厭那些沒有意義的社交應酬，他希望把所有的時間都用到科學研究上，而不是把“時間喂給動物園”。1929年3月14日這天，是愛因斯坦的50歲生日，有人為他張羅祝壽活動，他不想趕這個熱鬧，就在生日前幾天，跑到柏林近郊一個花匠的農舍裏隱居起來。

　　1955年4月18日，人類曆史上最偉大的科學家愛因斯坦因主動脈瘤破裂在普林斯頓逝世。他生前就留下遺囑，不要發訃告，不要舉行葬禮，不要墳墓，不要立碑，把他的大腦供給醫學研究，身體火葬焚化，骨灰秘密地撒在不讓人知道的河裏。在把他的遺體送到火葬場火化的時候，隨行的隻有他最親近的12個人，而其他人對於火化的時間和地點都不知道。

　　科學家逸聞

　　成敗與國籍

　　有一次，愛因斯坦在巴黎大學演講時說：“如果我的相對論證實了，德國會宣布我是個德國人，法國會稱我是世界公民。但是，如果我的理論被證明是錯的，那麽，法國會強調我是個德國人，而德國會說我是個猶太人。”

　　科學家逸聞

　　相對論妙解

　　有一次，愛因斯坦的住宅外邊來了一些人，請求他用“最簡單的話”解釋清楚他的相對論。當時，據說全世界隻有幾個高明的科學家看得懂他關於相對論的論述。

　　愛因斯坦走出住宅，對大家說：“比方說，你同你最親的人坐在火爐邊，一個鍾頭過去了，你覺得好像隻過了五分鍾。反過來，你一個人孤孤單單地坐在熱氣逼人的火爐邊，隻過了五分鍾，但你卻像坐了一個小時。這就是相對論！”

　　科學家逸聞

　　拒絕出任總統

　　1952年11月9日，愛因斯坦的老朋友以色列首任總統魏茨曼逝世。

　　以色列總理本·古裏安正式提請愛因斯坦為以色列共和國總統候選人，他還寫了一封親筆信，托以色列駐美國大使轉交給愛因斯坦。接到以色列大使打來的電話後，愛因斯坦對他說：“大使先生，關於自然，我了解一點兒；關於人，我幾乎一點兒也不了解。我這樣的人，怎麽能擔任總統呢？請您向報界解釋一下，給我解解圍。”大使誠懇地說：“教授先生，每一個以色列公民，全世界每一個猶太人，都在期待您呢！”

　　愛因斯坦被同胞們的好意所感動，但是他並沒有改變初衷，他想的更多的是如何委婉地拒絕以色列政府的請求，又不使猶太人失望。不久，愛因斯坦在報上發表聲明，正式謝絕出任以色列總統。他這樣說道：“方程對我更重要些，因為政治是為當前，而方程卻是一種永恒的東西。”

　　科學家逸聞

　　成功的秘訣

　　有一次，一個美國記者向愛因斯坦詢問成功的秘訣。他回答道：“早在1901年，我還是個22歲的青年時，就已經發現了成功的公式。我可以把這個公式的秘密告訴你，那就是A=X+Y+Z。A就是成功，X就是努力工作，Y就是懂得休息，Z是少說廢話。這個公式對我有用，我想對許多人也一樣有用。”

　　科學家逸聞

　　懂與不懂

　　愛因斯坦在美國普林斯頓高等科學研究所工作時，傍晚時經常出外散步。有一天，他在路上遇見了一個小女孩，她天真地問愛因斯坦：“你是大科學家，一定什麽都懂吧！”愛因斯坦畫了一個大圓和一個小圓，對她說：“大圓裏麵是我懂得的，小圓裏麵是你懂得的，兩個圓的邊界都是我們不懂的。因此，我不懂的東西遠比你的多。”