前一种情况自己是受到惯力，后一种情况受到的却是引力……也就是说，无论受到哪种力的作用，自己的感觉都是一样的。
只要加速系的加速度等于引力场强度，惯性力场就等效于引力场！
爱因斯坦睁开眼睛。他看到一米阳光正射入办公室的地面。
如果是一条平行射入的光处于宇宙的升降机里，光线会不会也发生同样的状况呢？
——许多年就这么过去了。
这期间，有朋友去世，有孩子诞生，物理学界出了好些新理论，而世界也不太平。
但爱因斯坦依然在思考那个问题。他穿着睡衣在办公室里写写算算，只穿着袜子在房间的地板上徘徊。
“亲爱的，你怎么不吃啊？”一个平常的清晨，爱因斯坦的第二任妻子艾尔莎关心地问他。
爱因斯坦捏着刀叉，望着盘中的食物快十分钟了。他一动不动。
“是身体不舒服吗？”
忽然他抬起头，一下子抓住她的手：“亲爱的，我忽然有了一个奇妙的想法。”说着起身来到钢琴前弹了几下，又激动的站起来：“没错，一个美妙的想法！”
——之后的两个星期，爱因斯坦没再下楼。
他的办公桌上到处摊着写满算符的纸张。
时空中的物质是怎样影响其周围的时空几何的呢？
“广义相对论……时空弯曲……”
他仿佛再次来到了浩瀚宇宙中。他看到多年前的知识图景：行星束缚住它的卫星，是因万有引力相互吸引。
不，不对。爱因斯坦忽然看见一张网，它原本平铺在宇宙之中，现在这两颗星星落到网上，将那个部分压弯了——它们之所以看起来是在相互靠近，是因为它们的质量压弯了那个区域的时空，所以它们就沿着弯曲的网滚到一起了。
引力场其实就是物体周围的时空弯曲，物体受引力作用而运动，其实是它在弯曲时空中沿短程线的自由运动……引力其实是时空的几何特性。
“不说话的小孩儿”
21岁的年轻姑娘保莉妮终于见到了自己刚出世的孩子，然后，她惊呆了。
这巨大的，棱角分明的后脑勺！！！
她慌乱地向医生求助，还以为自己生了个怪物。
“别担心，这种现象很快会消失。”医生安慰道。（几周后，这孩子的脑壳才恢复正常）
保莉妮搂过自己的孩子。这是1879年的3月14号，初春的上午。爱因斯坦家族添了新丁。
不过此后一两年，这孩子却给父母带来不少困扰。
他不开口讲话。
许多小孩儿一两岁就咿呀学语，可他却好似没这个能力。爱因斯坦夫妇非常忧虑，联想起他出生时那硕大、奇异的后脑勺……“先天不足”“智力迟钝”……这是很有可能的。
他们只好去咨询医生，后者请他们耐心等待。
直到有一天，这孩子快三岁时，忽然嗫嚅了一会儿，接着完整，正确，清晰的说了一个句子。就像之前的沉默，都是在为这一刻打腹稿一样。
“小阿尔伯特终于会说话了。”父亲赫尔曼·爱因斯坦深感安慰。虽然他每句话都要说两遍——先是小声地，然后确认般的大声说出。
不过赫尔曼的麻烦事儿还在后面。小阿尔伯特不太合群。
“你为什么不出去玩？瞧，你的表兄弟们就在花园里，那里多有趣！”
此刻，小阿尔伯特正坐在地板上专心致志地用积木搭建高楼。他那时才五六岁，但已经能构建复杂精巧的玩具建筑。
“不，谢谢爸爸，我更愿意一个人呆着。”当然，这句话他也是重复了两遍。
赫尔曼只好任他沉浸在自己的世界中，并且收下别的孩子给自己儿子的外号：“无聊哥们儿”。
七岁之前的阿尔伯特有点乖戾，稍不合心意就会大发脾气，甚至向自己的家庭女教师扔过椅子从而吓跑了她。可每当他安静下来，又会变成一个最理智，正直的孩子。虽然几乎不和同龄人玩，但他们都乐于让阿尔伯特当游戏中的裁判。
但有一件事，给这个有点古怪的孩子留下了强烈而深刻的印象：
在他四五岁的时候生了一次病，躺在床上百无聊赖，为分散他的注意力，父亲给他看一个罗盘。小阿尔伯特被这个小东西牢牢吸引住了——它以如此确定的方式行动，根本不符合那些在无意识的概念世界中能找到位置的事物的本性。
“一定有什么东西，深深的隐藏在现象后面。”可那隐藏的东西是什么呢？强烈的好奇心在那一刻击中了他，并且成为促使他追逐那伟大事业的动力之一。
上学之后，他温顺多了，很少和人产生争执。并且经常是班级第一。不过他讨厌体育——“运动让我头晕，我总是很快就累了。”如此容易疲倦的特性可没有展现在对付智力拼图和模型上，舅舅送他的小汽轮机，他可是研究的津津有味呢。
小阿尔伯特四年级时，他的雅克布叔叔送了一本关于平面几何的书。仔细阅读之后，他震撼至极。
书中的公理和证明是如此严谨，以至于无可怀疑。它是如此明晰，如此可靠——他充满了惊奇，情不自禁地想自己动手试着证明它们。
不久后，轮到雅克布叔叔惊奇和震撼了。
这孩子根据三角形的相似性原理成功的证明了毕达哥拉斯定理。
除此之外，常来家中吃饭的贫苦犹太学生塔木德也成了小阿尔伯特的益友。他经常借给他看一些科普读物，不久后，他阅读的内容愈加艰深，甚至开始自学微积分。很快，比他大11岁的大学生塔木德也赶不上他的进度。 |
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沙发
楼主 | 发表于 2015-1-8 01:39:49 | 只看该作者
有段时间他最爱的书是康德的《纯粹理性批判》
那年他13岁，阿尔伯特·爱因斯坦。
童年结束了。
“奋发努力的精神劳动和对上帝本性的沉思冥想，是将要引导我通过此生一切忧患的看护神，他们安抚我，激励我，却又严厉无情。”①
“外部世界乃是一个独立于我们之外的绝对的东西，而追寻适合于这个绝对东西的定律，实乃科学生涯最美妙的使命了。”
“聪明人与天才总是惺惺相惜”
韦伯教授非常生气。
“这个阿尔伯特·爱因斯坦，竟然又没来上课。”
是的是的，在苏黎世联邦技术大学读书的时候，爱因斯坦总是想听就听，不听就直接翘课——不过他可不是宅在宿舍打dota，而是研究自己心爱的理论物理。不仅如此，他还有一套自己的实验方法，因此对于上实验课都不热心。对于他在大学期间的表现，负责教授实验的佩尔内特教授灰心丧气的表示：“唉，爱因斯坦为什么从来不按照我的吩咐做呢。”
不去上课，就不能记笔记，没有笔记，期末就要挂科，这是一个严谨的逻辑链。可爱因斯坦何其幸运，在濒临挂科的时候遇到了一位伴随自己终生的好朋友，格罗斯曼。
这是一位标准的学霸。聪明，严谨，有条理，高大英俊，风度翩翩。
这么一个“学校的宠儿”，却被受老师诟病，还喜欢独处的爱因斯坦吸引住了。他无偿地将自己凝练清晰的笔记借给爱因斯坦帮他度过考试，这对后者来说简直是救命的锚。
说也奇怪。他无可挑剔，他离经叛道。两个看似如此不同的人，却一见如故。每两三个星期，他们就漫步到学校附近的“都会”咖啡店里，两个人各点一杯冰咖啡，边吃边聊。
格罗斯曼的专业是数学，爱因斯坦学物理。那时候谁也不会想到，多年以后，广义相对论的数学方面，是这位少年时代的朋友帮忙解决的。
爱因斯坦也很毒舌，有次他对格罗斯曼的弟弟说：“嘿，我猜你一定跑不快。”
“为什么啊？”
“瞧瞧你这对大耳朵！”爱因斯坦大笑：“你跑起来时肯定会受到很大的空气阻力吧！”
如果格罗斯曼的弟弟知道爱因斯坦出生时的情形，大概可以回击：“我猜你一定站不稳，因为你的后脑勺实在是太大了。”
大学里不仅有友谊，也有爱情。爱因斯坦曾爱恋过一个叫玛丽的美丽少女，可在遇到貌不惊人甚至有点跛脚，但是聪明敏锐的数学系姑娘米列娃后，他就放弃了那段恋情，全心全意的与米列娃相爱了。那时候他们经常通信，除了激情四射的告白，就是讨论当时流行的一些物理问题。
有人上物理课时都要谈恋爱，而他谈恋爱时都要聊物理。在这些通信中爱因斯坦就阐明过放弃“以太”的想法，而那是当时的人们所困扰和迷惑的。年轻的他充满创造力和野心，思维跳跃很快，而米列娃总能跟的上他的思路，她是第一个完全相信爱因斯坦理论的人。甚至在旁人看不起他的想法时，她坚决的回击道：“如果爱因斯坦坚信什么是对的话，他一定能够证明它。”
他们正是两块精密的电路板，彼此契合而绽放出耀眼的电光。
那时候，爱因斯坦要的不是贤妻良母，而是一个智力和见识上与自己匹配的人。
“你独立，坚强，像我一样。我与所有人相处时都感到孤独，除了与你在一起的时光。”
——爱因斯坦写给米列娃的信。这是能想象的最优美的告白。
好景不长，爱因斯坦毕业了。然而由于本科期间的表现不尽如人意，他找工作时遇到了不少障碍。
没错，他毕业就失业了。
即使如此他还是对未来充满信心，在信中对米列娃说：“我们要充满热情地一道从事科学工作，而且到老也不变为庸人。”他做到了，一生都拥有一颗赤子之心，不放弃对科学的追求，而米列娃后来的境遇就尤为令人叹息了。
爱因斯坦的失业似乎没有尽头，此时他的家族事业也跌入谷底，父亲又患上了重病……日子越发艰难。塔木德，这儿时的伙伴来看他。两个人聊起困窘的生活，都感到茫茫来日愁如海。
沉默了一会儿，塔木德问他：“那么，你将来打算怎么办呢？”
爱因斯坦苦笑一下：“我现在想，大概最容易的，就是去谁家的院子里拉提琴赚钱吧。”
塔木德回答：“如果你真的要去拉提琴，那我就去学吉他，给你伴奏。”
这当然只是一时激愤，生活还要继续。为了维持生计，爱因斯坦只好在报纸上登广告，说可以辅导物理。
物理？
伯尔尼大学哲学系的大学生索洛文眼前一亮。最近自己正想了解一些物理学，何不去那看看？
他敲开他的房门。
出现在自己眼前的是个衣着随意，漂亮不羁，眼神干净清亮的年轻人。看起来一点不像个严谨的物理学生，活脱一个吉普赛艺术家。
索洛文和他一见如故。
他们谈了两个多小时，本来他是去补习物理的，结果除了物理什么都聊了。
“算了，你就不用听课了，这样，你不拘形式的来看我吧，我喜欢和你聊天。”将索洛文送到门口，爱因斯坦才想起人家此行的目的。
索洛文当然欢天喜地的答应了。
后来，索洛文，爱因斯坦，和他之前的补习生哈希比特半玩笑半认真的组成了一个学术沙龙，还起了个搞笑的名字：“奥林比亚科学院”。
一个机灵，敏锐，博学广闻；一个认真，好学，富于思辨；一个独特，深邃，难掩天才之光；这样的三个年轻人聚集到一起，讨论科学，艺术，文学以及各种问题。他们一起读书——卡尔·皮尔逊的《科学规范》，马赫的《力学史评》，穆勒的《逻辑学》，休谟的《人性论》……这样的情景是很常见的：索洛文读了一页，大声说出自己的想法，爱因斯坦就马上评论到：“在这里是不合时宜的，首先……”哈希比特接口道：“不，你曾说……”“难道你不相信？”他们从中午争论到下午，从楼上争论到楼下，有时哈希比特一只脚已经在门外，还被爱因斯坦拽住一只胳膊：“不，我忽然有了新的想法。比如……”他们对事物的看法各不相同，有时争论到第二天早上。
思想争锋的间隙他们偶尔吃一点东西补充能量——这些困窘的青年们的晚餐也不过是香肠，干酪，蜂蜜水。但是大家都很开心。兴之所至，爱因斯坦就拉一段小提琴，要么听索洛文念一段索福克勒斯的悲剧《安提戈涅》或塞万提斯的《堂吉柯德》
“奥林匹亚”没有众神，却有一群在困苦中依然热爱生活的年轻人。
他们个性不同，观念不一，可是依然和谐的分享彼此的生命。
聪明人和天才总是惺惺相惜的。
“人生苦短，何必去作那些无谓的、无止尽的追名逐利的事呢？”
“把人们引向艺术和科学的最强烈的动机之一，是要逃避日常生活中令人厌恶的粗俗和使人绝望的沉闷，是要摆脱人们自己反复无常的欲望的桎梏……他用这种图像及其构成作为他的感情生活的重心，以便由此找到他在个人经验旋涡的狭小范围里所不能找到的宁静和安定。”
“四个四重奏”
这是奇迹年。1905年。
在这一年里，爱因斯坦写了六篇论文，其中有四篇在三个领域内起到了开疆辟土的作用。他用这四篇论文初步建立了自己的理论，还顺手解决了当时的几大难题。 |
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板凳
楼主 | 发表于 2015-1-8 01:41:36 | 只看该作者
四篇论文，犹如四个伟大的重奏，在物理学领域激起一场绚丽的风暴。
————大风起兮云飞扬—————
第一重奏：分子运动理论
1827年的一个普通的夏日，英国植物学家布朗用显微镜观察水中悬浮的克拉花花粉，这时他惊奇地发现，花粉颗粒在不停地做无规则运动。
布朗觉得这个现象很有趣，他猜想花粉虽死了，但它内部还残留着一种生命潜力，促使花粉不断地运动。为验证猜想，他扩展研究范围，观察其他的花粉、煤粉、岩石粉、金属粉，都看到类似的现象，于是他在1828年6月和8月接连发表了两篇论文，宣布了这个发现。后人将这现象称为“布朗运动”，但当时没人知道产生这现象的原因是什么。一时间，许多当世科学家们都对此产生兴趣，希望能指出其原理。1860年英国物理学家麦克斯韦根据他自己建立的分子运动论对“布朗运动”作了初步解释。但长久以来，这个现象背后的真相，人们仍未看清。
这个问题没有解决，科学的巨轮依然向前行进。新的问题不断出现——关于原子和分子是否存在的争论正甚嚣尘上，许多物理学家都卷入争论中。
自古以来，东西方哲学家都提出过原子论的构想，但这只是一种哲学思辨。直到1803年，英国化学家道尔顿在自己实验的基础上，全面阐释了自己的原子论思想，使其走上科学道路，并成为19世纪化学诞生的基础。可虽然一些人接受了“原子—分子模型”，但原子、分子的确凿证据却未被发现。
1872年，奥地利物理学家玻尔兹曼提出了著名的“玻尔兹曼动理方程”。（随后又提出了H定理。H实际上指的就是负熵）②玻尔兹曼方程描述了由分子组成的气体的统计性质，他将宏观概念的熵与微观粒子的相互作用过程联系起来，且概率随时间变化。玻尔兹曼是原子论的坚决捍卫者。
而1892年，物理化学家奥斯特·瓦尔德却提出：“世界上的一切现象仅仅是由于处于空间和时间中的能量变化构成的”物理和化学的根基建立在“能量”这个实体之上，这否定了原子和分子的存在。
“原子论”和“唯能论”的争论一触即发，在科学界有巨大影响力的恩斯特·马赫也支持这个观点，以至于许多著名的科学家也拒绝承认“原子”的实在性。
没错，你说原子和分子存在，那么，它们在哪里呢？
终于，爱因斯坦出场了。
这天爱因斯坦正和自己的好朋友贝索喝茶，在向茶中加糖的时候他忽然灵光一现——为什么不试着测一下糖分子的大小呢？
1905年4月和5月期间，爱因斯坦写了两篇论文：《分子大小的新测定法》和《热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》他的思路是这样的：先利用流体力学的知识，把水看成是一种不可压缩的均匀流体，将糖分子看成全同的刚性球形粒子。然后再用统计的方法，得出糖分子扩散的规律。（而在这种不离解的稀溶液中溶质的分子的大小，可以从溶液和纯溶剂的内摩擦，以及从溶质在溶剂里面的扩散(率)求出来。只要一个溶质的分子的体积大于一个溶剂分子的体积就行了）
糖水当然是粘的，爱因斯坦又把糖在水中的迁移率和粘滞度代入计算扩散速度的数学方程，很自然就得到了阿伏伽德罗常数。
而在《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》中，他再次用统计的方法得出悬浮粒子不规则运动的均方根位移公式，间接证明了分子的存在。（爱因斯坦还写了第三篇论文：《关于布朗运动的理论》，这里他给出了在室温下，直径为1 μm和密度ρ=1 g／cm3的小物体，在水中发生平动和转动的最小时间间隔大约是10-1s．）
3年后，法国物理学家佩兰用实验测定了布朗粒子的平均质量和平均半径，并观测了布朗粒子在每隔30s的位移平方的平均值，得出了与爱因斯坦的理论相一致的结果。
爱因斯坦这两篇论文为重要的统计理解奠定了基础，深刻地影响了其他领域的研究。可如此重大的物理学成就的思想来源却是如此简洁。
他不但证明了原子和分子的存在，还发展了分子运动理论。
爱因斯坦看似轻松地解决了两大难题，可好戏还在后头。
第二重奏：光量子假说
1839年。那时亚历山大·贝克勒尔刚满19岁，这天他在协助父亲研究将光波照射到电解池所产生的效应时，意外的发现竟然产生了额外的伏打电势——也就是说，当光照在物体上时，一些电子逸出物体表面了。
这种现象后来被人们称为光电效应。但为何会有这种奇怪的现象呢？
和原子论一样，对于这种现象背后的本质，科学家们给出了各种解释。1900年普朗克提出了量子假说，认为能量是不连续的，以调和经典物理学理论研究热辐射规律时遇到的矛盾。这虽然给人们打开了新的思路，却也使科学家们的视野变得更加诡谲了。
爱因斯坦却在普朗克对自己开辟的道路迷蒙不前时，鉴定的在这“大雪地”上留下了脚印——他开始试着以量子化的方法研究当时人们认为只有波动性的光。如果能和测定电子一样，每“份”光都有着确定的能量，那么光就不再是单单电磁波这么简单。
1905年他发表了《关于光的产生和转化的一个启发性观点》：认为光的能量在传播、吸收及产生的过程中都具有量子性，单个的光将普朗克所说的能量子传达给了单个的电子，使电子具有逸出的可能。光是一粒一粒运动着的粒子流，这些光粒子称为光子，不同频率的光波对应光子的能量不同。
在此基础上，就可以量化分析光电效应。由能量守恒定律，爱因斯坦给出了这样一个关系式：光子能量 = 移出一个电子所需的能量 + 被发射的电子的动能能量。这样，光电效应方程就顺理成章的出现了：
hν=(1/2)mv^2+I+W
（式中(1/2)mv^2是脱出物体的光电子的初动能。）
他的想法非常简明清晰，得出的结论又是那么符合逻辑。
但是这貌不惊人的理论可扬起了滔天巨浪：这说明了光具有粒子性。
可是光有干涉和衍射现象③，当时许多科学家认为光是一种波，具有波动性。
如果人们相信爱因斯坦，就不得不承认光具有波粒二象性的特征，不仅与光的波动理论相悖，也完全违背常识：光到底是粒子还是波？万事万物难道不应该有一个确定的本质么？
事实上，连爱因斯坦自己都觉得不可思议，以至于每次提起它时，总要加上“最革命的”来修饰。然而正是这个离经叛道的光量子概念，直接为以后德布罗意的物质波理论的建立,以及随后量子力学的建立开辟了道路。
每一个新理论诞生时都要经历一番怀疑与波折，一时间信奉波动性的科学家们希冀通过实验来击溃爱因斯坦。1917年，美国物理学家密立根做了油滴实验。这与爱因斯坦的光电效应实验有相同之处，即把曾经认为连续的物质视为粒子来重新研究，以此他求出了单位电子的电荷量。
密立根却只能苦笑了，他本意是想驳倒爱因斯坦，但结论却相反。他反而给光量子理论提供了坚实的实验结果做支持。
讽刺的是，以保守著称的诺贝尔评选委员会在十几年后，以这个理论为由给爱因斯坦颁了奖。
因为那时候已经不是爱因斯坦要得奖，而是奖项必须给爱因斯坦，无论以什么名义。
第三重奏＆第四重奏：狭义相对论与质能方程
这是1905年一个初夏的傍晚，万事如昨。但假若当时在街上穿梭的人群稍加留意，就会看到一个有着乱蓬蓬头发的年轻人正对着自己的朋友手舞足蹈：他一会儿指着附近的一个钟楼，一会儿又指了一下更远处的郊外的钟楼，他那般兴奋，像孩子一般：“看，时间并不是绝对的，时间和信号速度之间存在密不可分的关系！两地时钟的同步性应该重新考虑了！”
在那一刻从伯尔尼的大街上路过他的人群是多么幸运：他们在与一个伟大的灵感，一个绝妙的理论轻盈地擦肩而过。
这应该是科幻作家们最喜爱的理论了。而在它诞生于爱因斯坦的头脑中之前，人们普遍认为空间与时间是各自独立的。虽然洛伦兹和庞加莱在对时空性质的探究中做出过尝试，但是那一层窗户纸还是没人去捅破。物理学家们都知道自己离真相很近了，可怎么都无法靠近它。
在爱因斯坦还是个十几岁的少年时，他就经常想象这样一个情景：按照传统的牛顿力学，无论一个人受力多么小，只要加速的时间足够长，理论上这人最终都可以达到、甚至超过光速。那么，有没有一个能以光速运动的人呢？他将看到什么？
假设人在静止时，有一列波在他旁边经过，那么按照常理，这波应该呈规则的峰谷交替的振荡形式。但假如人和波的速度和运动方向都相同，在人看来，波的振动现象就会消失。
这真是个神奇的景象，而且很合逻辑。可已被视为物理学大厦基础的麦克斯韦方程组却并没有提供这一可能性。难道方程组是错误的？
福尔摩斯说过，一旦你排除了所有不可能，那么剩下的，不管多么不可思议，那就是事实的真相。
如果方程组是没错的，那么剩下的可能就是：观察者不能以光速运动。
那个追光者永远是失败的，因为他永远追不上一束光。
爱因斯坦继续思考下去——
根据伽利略原则④，所有作均匀相对运动的观测者都应该得到同样的物理规律，在惯性系中发生的任何一种现象都无法判断惯性系本身的绝对运动状态。这已被他的一些实验证明有效。
可在麦克斯韦的电磁场论里，这个原则却失效了。因为那时候麦克斯韦还没有放弃“以太”的概念，仍然认为以太中静止的物体为绝对静止，相对以太运动的物体为绝对运动。即光通过以太传播，地球在以太中运动，换句话说，即以太阳对地球运动。
然而“以太”的观念是如此深入人心，许多物理学家都难以对它产生颠覆性的怀疑。爱因斯坦却敏锐地意识到，“以太”也许是不存在的（之前迈克尔逊—莫雷的以太漂移实验⑤也证明了这点），电磁场应该是一种独立的、物质存在的特殊形式。
如果“以太”不存在，情况是不是就更清晰了呢？
爱因斯坦情不自禁的在纸上算起来。
他敏锐的意识到，分析时间这个概念不能绝对定义，时间与信号速度之间有不可分的联系。只要人们还抱着时间的绝对性或同时性的绝对性这个概念，就难以跳出过往时空模式的牢笼。
为了使所有观测者都测得相同的光速，就必须改变我们对时间和空间的传统概念——时空是相对的！
这年9月，爱因斯坦发表了《论运动物体的电动力学》
这是一篇没有脚注也没有参考文献甚至没有致谢的文章，但它是举世无双的。
论文中爱因斯坦阐述了狭义相对论的基本原理：
“下面的考虑是以相对性原理和光速不变原理为依据的，这两条原理我们规定如下：
1．物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。
2．任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度c运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。”
其中第一条就是相对性原理，第二条是光速不变性。整个狭义相对论就建筑在这两条基本原理上。”
这是对光的波动理论的自然而优美的继续。它是如此的和谐统一，简单对称。
狭义相对论⑥不仅让人们重新思考起自己与时间，空间的联系，还使人们得以抛弃牛顿式的经典法则，即动量等于质量乘以速度，而必须采用一种新的、与速度有关的相对质量。 |
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地板
楼主 | 发表于 2015-1-8 01:42:16 | 只看该作者
在这个新的理论中，时间跟速度有关，质量就是一种能量。物体是它的质量所含能量的量度，任何惯性质量都可以理解为能量的一种贮藏。
按照这个思路，爱因斯坦不仅建立了一个全新的时空观，还给人们留下了一个著名的公式——也许是世界上最有名的式子了。
它的原理和思想不仅被物理学家们反复琢磨，被应用于无数个领域发挥能效，还被普通的人们反反复复地演绎进电影里，吟唱在歌曲中，涂鸦在艺术家的画笔下，影印在摇滚青年的T恤衫上。
———E=mc^2—————⑦
它是如此简洁，如此有力度，又如此深刻的刻画了世界的本质。
这个公式告诉我们，质量与能量是可以相互转换的。
听起来多么不可思议却又激动人心。想到每一个存在于这星球上的事物都蕴藏着巨大的能量，就会对了解自然产生更强烈的渴望。不仅如此，大到山川河流，小到我们每一个人类个体，都可以与光的平方相乘，换算出自己的能量值，就不得不对宇宙的理论体系产生更深的敬畏和感动。
可揭示如此壮阔图景的公式竟然这样轻巧优美；这么一个伟大的思想产物，竟然如此生动，如此可以为人所理解。
简直像获得一个魔法球。你初见它时虽隐隐觉得它暗藏灵动，可它这么小，看起来如此简单，谁能想到当你将其掷地而做金石声时，竟能从其中粲然出现一座辉煌的殿堂！
其震撼和壮美，难与君说。
这四篇论文，犹如四枚光彩夺目的火箭，在黑暗的夜空突然释放，一道道短促却强烈的光，正将那片广阔的未知，悠然照亮⑧。
“科学事业有一定的独立性，那正是我非常喜爱的。”
“从那些看来同直接可见的真理十分不同的复杂现象中认识到它们的统一性，那是一种壮丽的感觉。”
“他相信自己有能力在恶中看到善，在暮色里发现黎明，能破译由命运慷慨赋予它的符号，无论可见还是不可见的。”
作者小吐槽：当我收集到爱因斯坦1905年这一年的资料时，满脑子都回荡着一个激烈的声音：
爱因斯坦写出第一篇论文！第二篇！爱因斯坦完成了一次双杀！写出第三篇论文！第四第五第六篇！爱因斯坦正在大杀特杀！爱因斯坦已主宰比赛！爱因斯坦完成了一次疯狂杀戮！爱因斯坦已经杀人如麻！爱因斯坦正在暴走！爱因斯坦已经无人能挡！真是开了大挂。使人怀疑有一个五维空间的生命，正在指导他前进，一步两步，一步两步，一步一步似爪牙！似天才的步伐！
╭(╯^╰)╮
那么来说正事儿。
从前文看，爱因斯坦的青年时期一直在与传统观念做斗争，给人一种错觉，好像每个新生事物的前景都是困难重重，为什么当时的人们不能鼓励这些开拓者，和他们一样，致力于开辟新的道路呢？这是因为人类对自然乃至社会和人类自身认识的历史，在某种程度上就是不断从“人为的绝对”框架中解放出来的历史。破除这种绝对是非常艰难的，不仅需要思想心态的转变，还必须伴有实在的证据来支撑。科学正是一个小径分叉的花园，里面有走旧了的老路，任人悠闲观赏徜徉，不费吹灰之力就能从中得到乐趣；可还有一部分人却想探寻隐秘的小径，发现那些未被世人所识的意外之景。老路与新路并不会真的阻隔对方，一条路会引向另一条路。而穿行其中，在每一条路上都遇到的绮丽景象，才值得人们以一生去探寻。
注释：
①：灰体字部分是爱因斯坦的语录。
②：该观点发表于在《关于分子气体热平衡态的进一步研究》的论文中。玻尔兹曼的思想显然大大超出了自己所处时代的认知，他首先将随机引入到堪称“严密科学”的物理学中，直接触犯从牛顿以来已经延续了几百年历史的机械因果论观点，最终引起了科学概念的根本变革。玻尔兹曼却不堪忍受而自杀了。这是物理学界永远的损失。就在佩兰的实验公布的那年，奥斯特瓦尔德主动宣称：“原子假说已经成为一种基础巩固的科学理论。”从此，科学上关于原子和分子实在性的争论即告结束。而H定理正确性的最后证明要在1967年才依靠分子模拟方法来完成，此时，玻尔兹曼已经去世了整整61年。
③：光的干涉与衍射现象都是光的波动性的表现，光的干涉产生干涉条纹，光的衍射产生衍射条纹，都表现为光在遇到障碍物之后出现光的强度或明暗，在空间稳定分布的现象。
④：对于描述力学规律来说，一切惯性系都是等价的。力学过程对于静止的惯性系和运动的惯性系是完全相同的。
⑤：迈克耳逊－莫雷实验是为了观测“以太风”是否存在而用迈克尔逊干涉仪测量两垂直力一向上光速差值的实验。其结果证明光速在不同惯性系和不同力一向上都是相同的。以太并不存在。由此确定了光速不变原理，促进了相对论的建立。
⑥：由这个理论，有人提出了一个非常有趣的思想实验：双生子佯谬。
假设有一对孪生兄弟，他们计划做一次高速飞船旅行，来检验一次狭义相对论。弟弟留在地球，哥哥遨游太空，可当飞船再度回到基地时，是哥哥比弟弟年轻，还是弟弟比哥哥年轻?
我们可以有两种猜想。
(1)弟弟看飞船上的钟变慢了，所以哥哥更年轻。
(2)哥哥看基地上的钟变慢了，所以弟弟更年轻。
这个问题最早被提出是为了反对相对论，因为如果按照相对论的逻辑会产生这种自相矛盾的结果。
但仔细想想就会发现，其实这恰恰符合了相对论的逻辑。
按照相对论导致的“时间变慢”理论，哥哥看弟弟钟变慢，弟弟看哥哥钟变慢的这种对称性，只有当两者的相对运动速度不变时，才能保持。可实际情况是，哥哥的飞船必须在起飞时加速，降落时减速，不可能仅仅做匀速直线运动，这样，他们之间相对运动的速度是有变化的。而一旦出现了变速的相对运动，这种对称性就不存在了，所以，只可能有一方的钟变慢。
那么是谁的钟在变慢呢？
在地球上的弟弟看来，哥哥是在做变速运动，而在哥哥看来，弟弟相对于他也在做变速运动。
但是不要忘记，兄弟俩都生活在宇宙空间。他们周围还有大量天体。这个实验的系统其实有三个因素:哥哥、弟弟和他们周围的宇宙。如果弟弟留在地球，他相对于大量天体并没有做变速运动。在弟弟看来，只有哥哥在做变速运动。
可是在哥哥看来，他不但看到弟弟在做变速运动，而且整个宇宙都在做变速运动！一边是周围的整个宇宙，一边只是一个飞船。这是明显的不对称性。所以由对称性引起的两难是不存在的。
因此，飞翔在太空的哥哥的时间更慢，当他回来时会更年轻。
相对论是没有唯一的绝对时间概念的，每个人都有一个属于自己的时钟，这依赖于他在何处并如何运动。由于在相对论中光速绝对不变，而速度是和光速比较的，所以不管兄弟俩运动速度如何，对他们而言，光速永远是c.高速运动的人要比另一个留在地面的人年轻些并不是因为他们得到了更多的时间，而是因为他在宇宙中高速旅行的时候，对他而言，时间流逝变慢了。
而对于哥哥或弟弟个人来说，他们的时间是与参考系无关的，时间是"绝对的"。无论自身体运动状态如何，他们本身所经历的时间是一个客观量，这称为固有时。无论在飞船中还是地球上，哥哥或弟弟都认为自己喝咖啡的速度很正常。也许哥哥看到弟弟喝咖啡用了100年，而在弟弟眼中，哥哥从放下杯子到寿终正寝只用了一瞬间。
⑦：狭义相对论最重要的结论是使质量守恒失去了独立性。它和能量守恒原理融合在一起，质量和能量可以互相转化。如果物质质量是M，光速是C，它所含有的能量是E，那么E=MC^2。这个公式只说明质量是M的物体所蕴藏的全部能量，并不等于都可以释放出来，这里M是改变后的质量，m是改变前的质量，v是运动的速度，c是光速。
⑧：狭义相对论从两个基本原理出发即光速不变原理（在所有惯性系中，光速总是一样的）和狭义相对性原理（即所有的物理规律在不同的惯性系中都是一样的），用闵可夫斯基四维时空之洛仑兹变换的数学形式，把二者统一起来，将原来的旧理论即伽利略的相对性原理纳入“新”的理论框架中，致使新的理论体系既简单明了，又和谐统一。
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（部分内容整理自网络，啊其实好多内容我也不懂，我假装写写大家假装看看吧么么哒）：
狭义相对论建立以后，对物理学起到了巨大的推动作用。并且深入到量子力学的范围，成为研究高速粒子不可缺少的理论，而且取得了丰硕的成果。然而在成功的背后，却有两个遗留下的原则性问题没有解决。第一个是惯性系所引起的困难。抛弃了绝对时空后，惯性系成了无法定义的概念。我们可以说惯性系是惯性定律在其中成立的参考系。惯性定律的实质是一个不受外力的物体保持静止或匀速直线运动的状态。然而“不受外力”是什么意思?只能说，不受外力是指一个物体能在惯性系中静止或匀速直线运动。这样，惯性系的定义就陷入了逻辑循环，这样的定义是无用的。
相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系，发现运动的惯性系时间进度慢，这就是所谓的钟慢效应。可以通俗的理解为，运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。
尺子的长度就是在一惯性系中"同时"得到的两个端点的坐标值的差。由于"同时"的相对性，不同惯性系中测量的长度也不同。相对论证明，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。
由以上陈述可知，钟慢和尺缩的原理就是时间进度有相对性。也就是说，时间进度与参考系有关。这就从根本上否定了牛顿的绝对时空观，相对论认为，绝对时间是不存在的，然而时间仍是个客观量。它还要求物理定律要在坐标变换(洛伦兹变化)下保持不变。经典电磁理论可以不加修改而纳入相对论框架，而牛顿力学只在伽利略变换中形势不变，在洛伦兹变换下原本简洁的形式变得极为复杂。因此经典力学与要进行修改，修改后的力学体系在洛伦兹变换下形势不变，称为相对论力学。
这是一种截然不同的现代时空观，是对传统时空观即牛顿绝对时空观的一种否定和超越。时空一体与物质运动相互关联，具有相对性。相对论的时空观实际上就是时空是个统一的连续体。狭义相对论寻求的是不同惯性系中的共性即“不变性”。除引力问题外，狭义相对论能完美地解释所有惯性系中已发生的许多现象。
物理规律的对称性，指的是在某种变换下的不变性，即自然规律对于任何参照系而言都应具有相同的数学形式。洛仑兹变换的数学形式保证了伽利略的相对性原理之对称性的扩大，其适用范围更广了。奇异与和谐是对立统一的，和谐是美，但奇异更美。狭相对论消除了经典力学绝对时空的幻想，代之以新的时空观，即相对论的时空观，论证了“时间和空间是物质的运动形式”的论断。由此开辟了人类认识自然界的新途径。自狭义相对论以后，物理学家们看待对称性的思路发生了根本性的转变。因此，就对 20 世纪物理学的影响而言，对称性特征对物理学的影响最大。当爱因斯坦把时空统一的观念引入到 20 世纪的物理学中，就意味着也把对称美引进了 20 世纪的物理学中。相对论使我们意识到：我们不应该错误地把对自然界的分析当作自然界本身，正如我们不能错误地把人体解剖后的器官当作活人本身一样。因为，自然界本身显示给我们的时间、空间和物质是一个有机整体。由此可见，新理论的革命性观念已经把我们的注意力引向接受思维模式的态度方面 |
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"我们在天上的光”
“跑快点！伊蕾娜，我要追上你了！”
“嘘，等等艾芙，你快看阿尔伯特先生！”
艾芙站住细看，忍不住大笑起来。原来阿尔伯特·爱因斯坦正着了魔似得沿着悬崖边走，还试图跨过一块大石头，像看不到路，也没意识到自己在做什么。忽然他停下来，猛地回头，紧紧抓住自己母亲的手臂，大声说到：“夫人，你说当一个电梯坠入真空的时候，里面的乘客们会怎么样？就好比说，这次我们坐着升降机上山，突然吊索断了，我们又会有什么感觉呢？”
伊蕾娜和艾芙跑到自己母亲身边，听了他这样一番话，不由得哈哈大笑起来。
“您想要我们现在就亲身体验一下吗？”端庄美丽的女人揽过自己的孩子，微笑着回应。
“夫人，其实您来苏黎世前我就一直在思考这个问题：如果一个人在自由下落中，那他不会感到有重量，这是因为加速系中有一个新的引力场，被地球引力场抵消了。如果一个自由下落的人在做加速运动，那么在加速参照系里会有什么感觉呢？”
他说的话真是难懂又有趣，孩子们想，爱因斯坦精神焕发，眼睛总是赤诚的亮着，看起来就像年轻的贝多芬。
“我期待你对这一问题的进一步研究。”
爱因斯坦挠挠自己蓬乱的头发，意识到不该在此时谈论科学问题：“我会的，谢谢您，居里夫人。”
——告别这位物理学界的奇女子后，爱因斯坦回到居所继续思考他的问题：1905年的狭义相对论虽然取得了一点成功，但他一直对引力和非惯性系这两个问题耿耿于怀：牛顿的引力理论认为引力以无穷大的速度传递，这与光速最大的理论不符；狭义相对论还被限制在相互之间具有恒定速度的参照系中，但事实上是很难找到真正的惯性系的。
这边厢，人们还没彻底搞清狭义相对论是怎么回事，爱因斯坦已经决定做广义相对论了。
普朗克的劝告很直接：“不要搞什么广义相对论，即使搞出来了也没有人会信的。”
不管你们信不信，爱因斯坦可是开始研究了。
还是思考那个升降机。
他闭上眼睛，仿佛身处黑暗的宇宙。一架升降机在那里出现，他走进去，发现自己处于失重状态，飘在空中。这时升降机以地球重力加速度匀速直线上升，他感到自己恢复了体重，又踏在了地上。
接着升降机下降，同样的感觉再次袭来。
前一种情况自己是受到惯力，后一种情况受到的却是引力……也就是说，无论受到哪种力的作用，自己的感觉都是一样的。
只要加速系的加速度等于引力场强度，惯性力场就等效于引力场！
爱因斯坦睁开眼睛。他看到一米阳光正射入办公室的地面。
如果是一条平行射入的光处于宇宙的升降机里，光线会不会也发生同样的状况呢？
——许多年就这么过去了。
这期间，有朋友去世，有孩子诞生，物理学界出了好些新理论，而世界也不太平。
但爱因斯坦依然在思考那个问题。他穿着睡衣在办公室里写写算算，只穿着袜子在房间的地板上徘徊。
“亲爱的，你怎么不吃啊？”一个平常的清晨，爱因斯坦的第二任妻子艾尔莎关心地问他。
爱因斯坦捏着刀叉，望着盘中的食物快十分钟了。他一动不动。
“是身体不舒服吗？”
忽然他抬起头，一下子抓住她的手：“亲爱的，我忽然有了一个奇妙的想法。”说着起身来到钢琴前弹了几下，又激动的站起来：“没错，一个美妙的想法！”
——之后的两个星期，爱因斯坦没再下楼。
他的办公桌上到处摊着写满算符的纸张。
时空中的物质是怎样影响其周围的时空几何的呢？
“广义相对论……时空弯曲……”
他仿佛再次来到了浩瀚宇宙中。他看到多年前的知识图景：行星束缚住它的卫星，是因万有引力相互吸引。
不，不对。爱因斯坦忽然看见一张网，它原本平铺在宇宙之中，现在这两颗星星落到网上，将那个部分压弯了——它们之所以看起来是在相互靠近，是因为它们的质量压弯了那个区域的时空，所以它们就沿着弯曲的网滚到一起了。
引力场其实就是物体周围的时空弯曲，物体受引力作用而运动，其实是它在弯曲时空中沿短程线的自由运动……引力其实是时空的几何特性。
牛顿的引力理论，和狭义相对论的原理，都不过是广义相对论的一种特殊形式罢了！
物质的分布决定着空间的曲度，而物体的运动反过来改变这个曲度……当务之急是构建一个引力场方程——这应是一个二阶非线性偏微分方程组。
这种方程的求解极为困难，爱因斯坦并不擅长数学，虽然对结果很有信心，可他怎么也推导不出，纠结中他给自己少年时代的好朋友格罗斯曼写信：“你必须帮助我，否则我会发疯的。”
格罗斯曼此时已经是一位有名望的数学家，他并不推崇物理学，可，这是自己最好朋友的请求啊。
他发现爱因斯坦需要的方程应该是非线性的，于是给他推荐了黎曼几何。
当爱因斯坦站在石门前，他知道石门背后就是闪闪发光的真理，可他打不开门。
而他的朋友，却及时的将一把开门的钥匙，送到了他的手中。
“在心灵深处，我完全相信自己得到了正确答案。”
艾尔莎永远会记得那天。爱因斯坦慢慢走下楼梯，他头发蓬乱，脸色苍白，但消瘦的脸上，眼睛还是那么明亮。
“亲爱的，我得到它了。”
广义相对论就此诞生。
这是1915年，距离他创立狭义相对论的那个夏日，已经整整十年。
面壁十年图破壁，不破楼兰终不还。
广义相对论中太阳引力使空间弯曲的理论，很好地解释了水星近日点进动①，还预言了引力红移（即在强引力场中光谱向红端移动，在20年代的天文观测中得以证实）②
而最精彩的预言，与一场伟大的观测有关：1919年，在英国天文学家爱丁顿的鼓动下，英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食，如果光线偏转为1.7弧度，则可以通过实验来确认广义相对论的结论是正确的③。
而他成功了。
“在科学技术的发展过程中，只有不停地建造，而没有推倒……如果新的一代不是在上一代取得的成就上建造的话，就没有科学……相对论只是在击败那科学进化的过程中向前走了一步，在过去发现的理论基础上深入发展，并添加新的东西而已。”
“上帝是微妙的，但他没有恶意。”
伏尔塔瓦河蜿蜒而过，经由山丘和森林，将布拉格温柔地分隔。
这是千塔之城，当阳光照耀，金碧辉煌。
米兰、慕尼黑、苏黎世……这里与自己待过的每个地方都不同，第一眼从布拉格群山上俯瞰她时，爱因斯坦就爱上了这里。城中还埋葬着天文学家第谷，爱因斯坦结实了犹太作家麦克斯·布罗意（他写了《第谷·布拉的赎罪》，讲述了天文学家第谷和开普勒的故事）作家却在生活中找到了自己塑造的人物——他觉得开普勒就是爱因斯坦，和开普勒一样认为真理是一种不以人的意志为转移的真理，同样渴望看到一种先定的和谐，这也是他们无穷的耐心和毅力的源泉。他们在布拉格参加一些沙龙，科学家，艺术家，文学家们聚集一起，他们来自不同的国家和领域，却同样致力于了解这个世界的美妙，一同交流。麦克斯有时还会带上他的朋友卡夫卡。
就在这一时期，量子力学像只轻灵的鸟，正从一群年轻人的头脑中飞跃出来。爱因斯坦却不以为然。他一生都把量子论看做是通向真正理论的前奏，而不是那个真正理论本身。这是1911年，爱因斯坦在布拉格大学做教授。研究所的书房窗外是一个精神病院，他经常对来访者开玩笑：“看看这些病人们，他们不会操心量子理论。”还跟好友贝索说：“我不再问自己量子是否存在了，也不想去解释它们，因为我发现自己的头脑已经无法承受这负荷了。”虽是抱怨，但这更类似于学霸每次考试后总要说的：“不行了，这次题好难，我肯定过不了。”实际上他一完成广义相对论，就开始着手探秘量子力学。早先他在研究光量子时，就已经预见到了波与粒子的综合了。“理论物理的下个阶段将证明光是波动理论和发射理论的统一”，可是当多年后那些“男孩儿们”（量子力学一代的科学家们平均年纪才二十多岁，后人也称“男孩儿物理学”）真的“综合”了这两个特性，他却无法接受他们的观点（当然，这可能与他研究广义相对论耗费了大量的精力，无暇深入研究量子力学有关）。
他在研究中还发现，这个理论竟然允许时间和方向都是“偶然事件”，违反了经典的“决定论”，这让他迷惑不已。因此他始终认为量子力学是对真相的一种妥协：“量子力学是令人惊叹的，但是有一个内在的声音在告诉我，这还不是真正的货色。这个理论有很大的贡献，但是它并不使我们更接近上帝的奥秘一些，无论如何，我不相信上帝在掷骰子。”
爱因斯坦作为科学家是不断批判创新的，可有时候也很顽固——不可避免地，他与哥本哈根派的元老玻尔之间发生了一次又一次精彩的辩驳④。
直到现在，余波浩荡，回音袅袅，那些争论依然深刻的影响着后人们的研究。他们到底谁更接近真理，也许只有上帝知道。
爱因斯坦虽然一直对哥本哈根派坚持的“新”量子力学持怀疑和反对态度，但他却把基于气体量子理论的“老”量子力学发展到了顶峰，还以自己一次次对哥本哈根派的审视和诘问，迫使后者更加完善了自己的理论。
不管怎么说，他照亮了前方的路。
“上帝是微妙的，但他没有恶意（Subtle is the lord，but malicious He is not）”（这句话后来被刻印在普林斯顿大学新建教学楼范因楼fine Hall202号房间壁炉的石龛上）
“不要顺从地踏入那良夜”
爱因斯坦不想妥协。
1930年5月30号，他领头签署了旨在反战的《全世界裁军宣言》（同时签名的还有罗素、兹伐格、托玛斯·曼、阿丹兹和巴甫洛夫），科学家和知识分子们对着政权发出了自己的声音。
因相对论而闻名天下后，来自世界各地的邀请接踵而至。他去美国时，几乎不可能躲过当地媒体的关注，除非藏进保险柜，但即使如此，记者们还是会拍一张保险柜的照片的。
这样的盛况，令原本淡泊的爱因斯坦感到自己有责任利用这种社会地位，为和平作点努力。那年的12月，他发表了“战斗的和平主义”的演讲：“不妥协地反对战争，并且在任何情况下都拒绝服兵役……在规定服兵役的人之中，即使只有百分之二的人竭力主张不用战争来作为解决国际争端的手段，那么政府就会毫无办法，他们不敢把那么多的人送进监狱。”
年轻人们热血沸腾，他们纷纷把2%印在自己的衣服上表示支持，可此时希特勒的军国主义思想却越来越激进，爱因斯坦有些后悔了。
面对暴政时的不作为，就是对和平的亵渎。他在一封信中写道：“一直到最近，我们在欧洲的人还能认为个人反战足以构成对军国主义的一种有效反击。今天我们所面临的却是一种完全不同的情况。在欧洲的心脏有一个强大的德国，它显然正以一切可利用的手段推进战争……在目前情况下，我不会拒绝服兵役，相反地，我会高高兴兴地参加这种服役，因为我相信，这样做我就是为拯救欧洲的文明效劳。这并不意味着我放弃以前所坚持的原则。我的最大希望莫过于在不远的将来，拒绝服兵役重新成一个为人类进步事业服务的有效方法。由于我像以往任何时候一样，在心底里厌恶暴力和军国主义，我说上面这些话是很不乐意的，但我不能对现实熟视无睹。”
这却激起了轩然大波，人们纷纷表示失望，指责爱因斯坦放弃了宣扬和平的责任。
不反抗，就会灭亡。爱因斯坦已从和平的幻梦中醒来，他比别人醒的早。他认为自己有必要大声疾呼，让所有人都从迷梦中苏醒。
终其一生，爱因斯坦都没有对纳粹低头，他也从没有原谅那些刽子手，甚至因此离开了自己生长的地方，并且，在人生的最后几十年里，他再也没有回过德国。
这不由得令人想起狄兰·托马斯的一首诗：
“不要顺从地踏进那良夜
白昼将尽，暮年却仍要燃烧
怒斥吧，怒斥那光的退缩
虽然智者深知，应归于夜途
因为他们的语词未曾迸发过电光
不要顺从地踏进那良夜
好人们啊，最后一浪翻过，高呼他们的善行
于绿湾上舞蹈
怒斥吧，怒斥那光的退缩
狂人们却去抓那短促的阳光，纵情放歌
太迟了，他们的过去在为过去消逝的叹息中过去
不要顺从地踏进那良夜
而濒死之时，严肃的人们却在朦胧的视线中看到
那失明之眼，可像流星闪耀
怒斥吧，怒斥那光的退缩
……”⑤
“我相信军政府将无法阻止纳粹党的革命……军政府只会镇压公意。在我看来，强迫的专制制度很快会腐朽堕落。因为暴力所招引来的总是一些品德低劣的人。天才的暴君总是由无赖来继承，这是一条千古不易的定律。”
“最后一页”
毫无疑问，普林斯顿高级研究所的中心是富尔德楼。
这是一座新歌特风格的砖砌大楼，漂亮，俊俏。四围是绿油油的草坪，研究所的科学家们尽可以沿着大楼外的林荫小道散步，一直走到一个水波荡漾的池塘，对着天光云影进行自己的思索。他们来自不同的学派，观点多有不同，可是工作之外，却如乡亲们一般融洽（这里几十个人的智商就能提高整个小镇人口智商的平均值吧）：共进一杯温馨的下午茶，出席彼此的项目研讨会，在草坪聚餐……
1939年，爱因斯坦就来到这里，度过了生命最后的22年。
每天上午十点半，普林斯顿的人们总能看到一位满头白发，带着黑色毛线帽的老人在街上步行，偶尔还边走边舔冰激凌。
“您年纪那么大了，怎么还每天都去办公室啊？”
爱因斯坦调皮的吐了吐舌头：“因为在路上可以和哥德尔聊天啊。”对，就是那个提出不完备定理⑥的，神秘而忧郁的数学天才哥德尔。他生性极为敏感害羞，连身体的接触都极力避免，可对自己认准的朋友却很热情。煲电话粥爱好者，半夜或凌晨，想到哪个朋友就一个电话拨过去，滔滔不绝，话唠。爱因斯坦有段时间几乎天天去找他聊天。他们两人生长环境相似，又都在各自的领域做出了极大的贡献。英雄迟暮，惺惺相惜。
哥德尔非常纤瘦柔弱，多年来被人照顾。爱因斯坦非常担心他就这么死去。但他多虑了。最后哥德尔比所有那些健壮的朋友活的都久，也包括爱因斯坦。
他老了，已不太能拉心爱的小提琴，偶尔只是弹弹钢琴，但是不再抽烟斗了。50岁时有次他曾病得很厉害，身边的一位朋友问他，你害怕死亡么。爱因斯坦想了想，回答道：“不怕，我觉得我和整个世界非常亲近，我不可能突然离开。”
可每一天都有白昼消失的时候，每一本书都有最后一页。一个毕生追逐某种超越人世的真理之美的人到了老去的时候，总会不由自主地对统一性产生出强烈的渴望——假如万法归宗，天下殊途而同归，所有的事物都统一于一个方程，那是多么美妙啊。
爱因斯坦一头扎进这片汪洋。他驾驶着孤舟向着终极冲去。他天生就适合追求这种抽象的理论概念，如果上天一定要选择一个人完成这种统一，爱因斯坦可能是最合适的那个。他一直梦想着以场论为基础，建立起整个物理学的基本理论，统一两个场，解释基本粒子的存在和性质——那是万物之理论。在量子力学出现前，他就有对这种理论的想象，即从理论上理解我们的宇宙：它的起源，它的本质，它将归于何处。
“他将毕生的精力用来思考物理学，那是一条只有他一个人行走的旅途。”
早在1928年，他就有了一个绝妙的想法：“远平行性”。1929年1月5号，他甚至兴奋的给自己的老友贝索（还记得多年前爱因斯坦发现布朗运动秘密时与他喝茶的那位吗？就是他）：“这最美好的东西经过我废寝忘食的思索和计算，已经大功告成……我一定会把这篇论文寄给你，你肯会伸出舌头啧啧称奇的。如果你不伸舌头，你就是个虚伪的家伙！”
果然，没几天爱因斯坦发表了《关于统一场论》，信心十足的认为自己已经得到了统一引力和电的理论。曾因相对论而备受推崇的爱因斯坦的这一论文也再次引起媒体的注意。爱因斯坦始料未及，因那时他已发现了自己的错误。善于挖苦的泡利则立即给出了会心一击，他写信说：“你竟然将广义相对论的推广全部抹去了。好吧，我坚持这个漂亮的理论，你尽管背叛它吧！”
爱因斯坦当然很不服气，也写信反驳，他认为自己的障碍是一时的，最终会得到解决，还和泡利打赌。
当然，整件事的结局是——两年后，泡利将得意洋洋的收到这样一封来自爱因斯坦的信：“你是对的，你这坏家伙！”
随之而来的，是漫长而反复的失败。爱因斯坦在统一场论的道路上一次次涌起希望，又一次次被结果驳回。希望似乎近在眼前，可怎么走都遇不见。“我不相信自己已经解释了自然的秘密，因为如果自然界要那样做的话，它就会做的彻底，而不应有所保留。那样我们就不用去寻找规律了。而实际上，所有的事情都与完美的规律相违背，即使如此，我仍一直在寻找它。如果我的发现没有任何价值，那么应该是我的错，而不是上帝的错。”
在黑暗中寻找一种可以感知却无法表达的真理的感觉，是多么孤独。自信，焦虑，恐惧，兴奋，惶惑迷茫。漫长的岁月中，只有时而给人希望，时而令人精疲力竭的探索。
1949年他给自己少年时代的朋友索洛文写信：“我认为我的工作中没有任何一个概念是非常牢靠的，也不能肯定我所走的是一条正确的路，但我不愿随意改变。”这年三月是他的70岁生日，当他走进众人为此而设的研讨会会场，三百多名与会者瞬间安静下来。这是崇敬的沉默。接着他转向众人，所有人都站了起来，向他欢呼致意。
爱因斯坦活的太久了。
在新的研究所里，一群年轻人在讨论量子力学，他们每一个都那么聪明灵动，对未来怀有强烈的希望，闪着光彩，而爱因斯坦还沉迷于他的统一场论，这是他的空中楼阁。奥本海默曾对朋友感叹说：“他无可救药的落在了时代后面。”玻恩也曾经惋惜的说：“我们当中许多人认为这是一出悲剧——对于他来说，他在孤独中探索自己的道路。”那时他因为疾病已经瘦的不成样子，接连几天把自己锁在书房里，只与几个人谈话，甚至好友玻尔来找他，他也避免谈及关于量子力学的问题。
这样有价值吗？一直在重复着失败？朋友们难免要问他。
爱因斯坦回答：“至少，我知道99条道路是不通的……我明白，成功的几率很小，可努力是必要的……这是我的责任。”
可其实他们也许并不了解他。爱因斯坦生来如此，他也知道自己是孤独的。就像他曾说过的那样：“我实在是一个孤独的旅客。”唯有孤独能赐予人更清晰的神智。他从来都是一个人，坚持光量子的时候是这样，追求统一场论时也是这样。现在也只是重新变回一个人而已。
而真正孤独的人恰恰与这个世界息息相关。
1955年3月，爱因斯坦的老朋友贝索去世了。他在悼念中说：“现在，他在我之前离开了这个奇怪的世界。这并没有什么，对于我们这些有信仰的物理学家，过去、现在和未来的区别只是一种固有的幻觉。”就像他预感到了什么一样，虽然直到那年的4月11号，爱因斯坦还在罗素反对军备竞赛的呼吁上签字。
两天后他陷入了剧烈的疼痛，但是反对人工延长自己的生命：“死亡是一个人终究要偿还的旧债”“想死得体面。”
4月17日。这是一个星期天。作为一个犹太人，这天应当休息。
爱因斯坦静静躺在那里，像是睡着了。曾有那么多智慧和灵感在这颗大脑里闪光，然而此刻都归于静默。他没有一丝恐惧，安详的等待着死亡的来临。
忽然他伸出手——
“把我的演算拿来……”身边的人心领神会，立即将统一场论的计算稿拿给他。爱因斯坦翻到最后一页，反复看着，似乎还想进行下去。只是他连笔都要拿不起来了。
到了18号的凌晨，他忽然烦躁不安起来，朦胧中讲了几句德语。这是他的母语，虽然在生命的最后几十年，他再也没回过故乡。护士没能听懂他说什么。
十几分钟后，动脉瘤破裂，爱因斯坦的大脑熄灭了。
“生活是一件如此令人兴奋激动的事情，他令我欢愉。即使我知道，我三个小时之后就可能死去，这样丝毫不会影响我。我会仔细考量，如何最好地度过这三个小时，然后，安静地整理好我的文件，心满意足地躺下。”
当天下午人们举行了简单的追悼会。一位朋友在现场朗诵了一首诗，这是歌德给席勒写的悼亡诗。
“他照耀我们，就像消逝的彗星；
以自己的光结合永久的光明。”
细推物理须行乐，何为浮名绊此身。
“每天我都无数次地提醒我自己，我的内心的和外在的生活，都是建立在其他活着的和死去的人的劳动的基础上的。我必须竭尽全力，像我曾经得到的和正在得到的那样，做出同样的贡献。”
注释：
①：1859年法国天文学家勒威耶发现水星近日点进动的观测值﹐比根据牛顿定律算得的理论值每世纪快38角秒﹐并猜测这可能是一个比水星更靠近太阳的水内行星吸引所致。可是经过多年的辛勤搜索﹐这颗猜测中的行星始终毫无踪影。十九世纪末﹐电磁理论发展的早期﹐韦伯﹑黎曼等人也都曾试图用电磁理论来解释水星近日点的进动问题﹐但均未能得出满意的结果。后来根据广义相对论可以得出与观测值十分接近结果﹐成为天文学对广义相对论的最有力的验证之一。
②：当发生相对运动的两个物体之间的距离相互远离时，在它们之间传播的电磁波的频率会变低，光谱线的这种位移称为红移。引力红移则是强引力场中天体发射的电磁波波长变长的现象。由广义相对论可推知，当从远离引力场的地方观测时，处在引力场中的辐射源发射出来的谱线，其波长会变长一些，也就是红移。
③：爱因斯坦预言，遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生一点七秒的偏转。1919年英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食，经过认真的研究得出最后的结论是：星光在太阳附近的确发生了一点七秒的偏转。英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测报告，确认广义相对论的结论是正确的。详情可见我的上一篇文章《牛顿·爱因斯坦：百年赌约》
④：1921年在量子物理学家玻尔的倡议下成立了哥本哈根大学理论物理学研究所，对量子物理学有着深入广泛的研究，那一批科学家们被称为哥本哈根派。由于他们对于量子力学的解释与爱因斯坦不符，玻尔与爱因斯坦进行了许多次争论。（详情可见我之后的文章）
⑤：这段诗歌是我试着翻译的，可能有误译。
⑥：这是库尔特·哥德尔于1931年证明并发表的两条定理。我真的没有看明白，感兴趣的大家可以去读一些分析哲学的书目。
作者吐槽：爱因斯坦功成名就以后，曾巡游各地，作为一个犹太人，被邀请来到了耶路撒冷。犹太复国主义执行委员会主席尤思金致辞的一段话，令我非常感动，他说：“三千年前，在莫里山为上帝建了一所房子，这第一次用来祈祷的房子应该成为所有人祈祷的住所。现在我们正在建造的房子，我们祈求它能成为整个世界科学的殿堂。爱因斯坦教授，请您登上这个已经等待了您两千多年的讲台。”
一直以来人们对爱因斯坦都怀有一种近似神明般的崇敬心态。而他却有自己的“神”。正如这句话所说：“科学家的宗教感情采取的是对自然规的和谐所感到的狂喜的惊奇，因为这种和谐现实出这样一种高超的理性，同它相比，人类一切有系统的思想和行动都只是它的一种微不足道的反映。”爱因斯坦无疑是一个深邃的孤独者（并不是一般意义上的孤独），许多其他的科学家，以及文学艺术家也都是这样。在我看来，孤独就是保持距离，唯有与世界保持距离，才能对它有更清晰的审视，唯有与自己保持距离，才会对未来有深刻的思考。
当然，代价就是冷清与寂寞，就如同在寒冬深夜，一个人醒来，想到一个绝妙的主意，却只能对着墙说话。
萧伯纳曾这样评价爱因斯坦说：“有一种伟人，他不建立帝国而是创造宇宙。他的手连一个人的血都没有沾染……我对任何宗教都不报虔诚之心，却有对宇宙的虔诚。”
而对于那些真正的孤独者，我总是怀有悲伤的敬意。
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爱因斯坦的引力场方程得出了很多预言。不过很快天才的天体物理学家卡尔·史瓦西就在1916年得到了引力场方程的第一个非平庸精确解——史瓦西度规，这个解是研究星体引力坍缩的最终阶段，即黑洞的理论基础。在同一年，把史瓦西几何扩展到带有电荷的质量的研究工作也开始进行，其最终结果就是雷斯勒-诺斯特朗姆度规，其对应的是带电荷的静态黑洞。1917年爱因斯坦把广义相对论理论应用于整个宇宙，开创了相对论宇宙学的研究领域。考虑到同时期的宇宙学研究中静态宇宙的学说仍被广为接受，爱因斯坦在他的引力场方程中添加了一个新的常数，这被称作宇宙常数项，以求得和当时的“观测”相符合。然而到了1929年，哈勃等人的观测表明宇宙处在膨胀状态，而相应的膨胀宇宙解早在1922年就已经由亚历山大·弗里德曼从他的弗里德曼方程（同样由爱因斯坦场方程推出）得到，这个膨胀宇宙解不需要任何附加的宇宙常数项。比利时牧师勒梅特应用这些解构造了宇宙大爆炸的最早模型，模型预言宇宙是从一个高温高致密状态演化来的。爱因斯坦其后承认添加宇宙常数项是他一生中犯下的最大错误。
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