青年爱因斯坦诗与真爱因斯坦奇迹年百年纪念
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物理质中的电磁现象,提出电子论.他引入带有电子运动的分子和微观电磁场的概念,后者的局部多分子的统计平均即是麦克斯韦的宏观电磁场;这样解释了物质对光的折射率随光的波长变化的色散现象.但对电子及其运动规律的较清楚认识,则尚待更多的近代物理实验和与其伴随的20世纪才发现的相对论和量子论.在这两个理论中,对时间和空间,粒子和波,概念上比以前有所深入,有些人称之为革命.但这与现代科学史前的革命,即推翻错误旧概念,建立正确新概念,大不相同.它实际上不过是,随着认识到更深一层次,原来认为割裂的时间和空间却是统一的时空,原来认为对立的粒子和波却是同一的量子.而回过头来看,原来的认识,在原来所概括的范围内仍是正确可靠到一定的近似程度而已.今后随着认识范围的扩大和认识能力的提高,统一更广,近似更精,类似地还会出现某些概念的变革和规律的发展———如某些人所称的“物理学中即将来临的革命”,我想仍将如此.周培源先生谈论物理学中理论的发展时,特别指出新理论与旧理论的如下关系,说新理论不但要说明旧理论已经说明的现象,还要说明旧理论不能说明的现象,而且还要预言现在还没有观察到的现象,我想也是根据如上的判断.我认为理论物理是有用的.作为工程设计原理的早已成熟的那些部分虽已分属各门工科,不是当今理论物理的主流,但对其发展仍应关怀.在开展理论、实验及与工程技术相结合的工作时,理论工作先行一步,可以减少实验和工程的工作量.我还认为理论物理方法是有生命力的,尚可尝试扩大其应用面.很难确切描述理论物理方法,但如下两点必不可少:联系实际获得启发和验证,反复辩证达到系统化统一.请参考毛主席的两篇文章,实践论和矛盾论中有关感性认识和理性认识以及相对真理和绝对真理的论述.下面转引爱因斯坦的两段话,对我们摸索正确的理论物理方法是会有帮助的.“Pure l ogical thinking cannot yield us any knowledge of the e mp irical world .A ll knowledge of re 2ality starts fr om experience and ends in it .”其汉译为“纯粹的逻辑思维不能给我们关于经验世界的任何知识;一切关于实在的知识,都是从经验开始,又终结于经验.”和“W e now realize,with s pecial clarity,how much in err or are those theorists who believe theo 2ry comes inductively fr o m experience .Even the great Ne wt on could not free hi m self fr om this err or (Hypoth 2eses non fingo ).”其汉译为“我们现在特别清楚地领会到,那些相信理论是从经验中归纳出来的理论家是多么错误呀.甚至伟大的牛顿也不能摆脱这种错误(我不作假设).”虽然由于某些原因,或者纯属偶然,几百年前物理学特别是理论物理的发祥地不在中国而在欧洲.但我想借陶渊明的归去来辞中的两句话“悟已往之不谏,知来者之可追”表示一个祝愿:祝愿物理学和理论物理能在中国得到很好的发展.并能在联合国决议所指出的三方面充分发挥它们的基础作用!在祖国纪念爱因斯坦李 政 道(中国高等科学技术中心 北京 100080) 爱因斯坦生于1879年3月14日,为此中国人民邮政在1979年发行了阿尔伯特・爱因斯坦诞辰100周年纪念邮票.1905年爱因斯坦发表了四篇文章:第一篇是A ne w method f or deter m ining the molecular size (测量分子大小的新方法),是他的博士论文;第二篇是L ight quantum (光量子)(Annalen der Physick 17,132);第三篇是B r own moti on (布朗运动)(Annalen der Phys 2ick 17,549);第四篇是Special theory of relativity (狭义相对论)(Annalen der Physick 17,891).联合国教科文组织,为了纪念爱因斯坦,将今年确定为“世界物理年”.为了纪念上面列出的这几篇里程碑式的文章,并响应联合国的决定,中国科协和中国物理学会在今年举办“世界物理年在中国”系列纪念活动.今天,能和大家一起在中国纪念爱因斯坦,我感到很荣幸.爱因斯坦一生对中国关怀很深.爱因斯坦1922・493・“世界物理年”专稿 34卷(2005年)6期年两次来上海.因此,中国学者和青年对相对论有高度的兴趣和了解.中国人民对爱因斯坦也有崇高的尊敬.民国日报(1922年11月15日)载爱因斯坦到沪后获瑞典正式通告得诺贝尔奖的消息.戴念祖先生在《物理》杂志最近发表的文章《上海,爱因斯坦及其诺贝尔奖》对爱因斯坦两次来上海有详细的记录(戴念祖.物理,2005,34:9).1931年爱因斯坦在美国遇见卓别林(Charles Chap lin ).卓别林在一般的相片中都是有小胡子的,可是这一次相会时有小胡子的一位不是卓别林(图1).卓别林对爱因斯坦说:我们两个都是名人,可是我们出名的原因不一样.我成名,因为随便哪一个人都知道我在做什么;可是你成名,是因为没有人知道你在做什么.当然,这是卓别林的幽默.爱因斯坦的成功是因为他了解自然界的规律,他的理论也符合于整个自然界的演变.爱因斯坦对20世纪的科学有极大的影响;很可能他对21世纪的科学有同样,或更大的影响.图1 爱因斯坦和卓别林(1931年1月30日)图2是2004年中国澳门出的邮票:怎样的宇宙?从我们的天文观察已经知道,我们人类能感知到的常规物质的能量(也就是已了解部分的宇宙),只占整个宇宙能量5%或者更小些,其他95%的能量都不是由我们现在所知的物质构成的.地球、太阳和所有我们看得见的星云都是由电子、质子、中子构成的,其中有一些极少数的反物质:正电子、反质子……可是,像我们知道的这类物质在我们宇宙中仅仅占了不到5%.大多数我们宇宙中的能量是暗物质和暗能量.看不见,也不知道是什么图2 2004年中国澳门出的邮票:怎样的宇宙?东西.暗物质对所有我们能测量的光、电场、磁场、强作用(核的能力场)都不起任何作用,可是暗物质有引力场(地心吸力就是引力场).通过引力场我们知道有暗物质存在,而且,暗物质的总能量比我们这类物质的总能量要大了五倍,或五倍以上.可是对暗物质的其他性质,我们完全不知道!暗能量的性质更是奇怪,它能产生一种负的压力.爱因斯坦在20世纪早期就曾假设过负压力这种性质的存在.后来,因为没有实验的支持,爱因斯坦就放弃了这一个方向.在裂变和聚变反应中,反应前后物质的质量有少量的差异.按照爱因斯坦的著名质能公式E =m c 2,这些少量的质量差异能够转化为巨大的能量.而暗能量可以将物质质量完全转化为能量!最近几年,通过哈勃太空望远镜(Hubble s pace telescope ),我们发现,我们的宇宙不仅是在膨胀而且是在“加速地”膨胀.从它膨胀的加速度可以推算出,它是由于一种负压力,也就是暗能量的存在才膨胀的.而这暗能量的总量占据全宇宙能量的百分之七十.关于这一个方向,我最近也在做一些新的理论探讨(李政道.中国物理快报,2004,21(6):1187;Lee T D.Nuclear Physics A,2005,750:1).暗能量在我们的宇宙中占据了如此重要的位置,所以爱因斯坦对21世纪的科学发展的影响,很可能比对20世纪的更大!1952年我和杨振宁合作写了两篇统计力学的文章.爱因斯坦看过之后,请他的助手考夫曼(B ru 2ria Kauf man )来找我们询问,是否可以和他讨论.我们立刻说,当然可以.我们走到他的办公室.他的桌子上就放着我们的文章,爱因斯坦说,他看了这两篇・593・“世界物理年”专稿物理文章觉得很有意思.同时,我看到他面前的纸上写得有很密的算式,他原来在重复我们的一些计算.爱因斯坦先问关于文章中所用巨正则系统(grand canon 2ical ense mble )的基础.显然,他并不熟悉这一观念.这很出我的意外,因为我以为巨正则系统是为了他1925年玻色-爱因斯坦凝聚(Bose -Einstein con 2densati on )的工作而创造的.爱因斯坦又问了我们文章中的格气(lattice gas )的细则.他的问题都着重于物理的基本概念.我的回答使他很满意.他说的英语带有相当重的德国口音,他讲得很慢.我们的讨论范围十分广泛,也谈了很长时间,约一个多小时.最后,他站起来,和我握手并且说:“W ish you future success in physics ”(祝你未来在物理学中获得成功).我记得他的手大,厚而温暖.对我来说,这实在是一次最难忘的经历.他的祝福使我深深感动.我们的讨论就在这张椅子前(图3),三年后爱因斯坦过世了,这张照片是在他过世之后一、二天时照的.爱因斯坦死于1955年4月18日,今天是4月15日,再过3天就是爱因斯坦逝世的50周年日.我们纪念100年前1905年爱因斯坦对物理的贡献,我们也纪念爱因斯坦一生为人类的贡献,为科学献身.我们的地球在太阳系是一个不大的行星.而我们的太阳在整个银河星云系四千亿颗恒星中也好像不是怎么出奇的星,而我们整个银河星云系在整个宇宙中也是非常渺小的.可是,因为爱因斯坦在我们小小的地球上生活过,我们这颗蓝色的地球就比其他宇宙的部分有特色,有智慧,有人的道德.图3 爱因斯坦的办公桌前进中的我国物理学研究张 杰(中国科学院物理研究所 北京 100080) 非常荣幸同我最尊敬的前辈在人民大会堂一起纪念爱因斯坦、一起纪念世界物理年.刚才,前辈们的报告介绍了爱因斯坦对物理学的贡献、探讨了爱因斯坦的人生观和思想体系、表达了对爱因斯坦的怀念和敬仰、阐述了对物理学的精辟认识、论述了物理学发展对人类社会的重要影响,使我深受教益.今天我想在这个纪念大会上主要汇报的是我国物理学工作者特别是青年一代物理学工作者在我国所做的一些工作.1 引言让我们暂时回到一百多年以前.19世纪,建立在热力学和统计力学、经典力学以及电磁场理论这3大支柱之上的经典物理学晴空万里,当是有些乐观的物理学家甚至认为,物理学的发展已经达到顶峰.但是,随着物理学的进一步发展,20世纪初,经典物理学的晴空出现了两朵乌云:解释黑体辐射能谱带来的“紫外灾难”和麦克尔逊-莫雷关于以太的实验带来的“难题”,给经典物理带来极大的冲击.1905年,是物理学的奇迹年.在这一年里,29岁的爱因斯坦发表了具有划时代意义的5篇科学论文,孕育了量子力学和相对论,带动了整个20世纪物理学的蓬勃发展并产生了20世纪里4项最重要的发明:原子能、半导体、计算机和激光器.・693・“世界物理年”专稿。
爱因斯坦奇迹年P1对于任何熟悉近代科学史的人,书名中奇迹年这一词语,立即会使之想起拉丁文“”,这一大丁文词语长久以来都用来描述1666年。
在这一年牛顿为革新17世纪科学的物理学和数学的许多方面奠定了基础。
把这同一词语来秒速1905年,看来也是完全合适的,在这一年,爱因斯坦不仅实现了牛顿的部分遗教,而且也为革新20世纪科学的突破奠定了基础。
爱因斯坦是人类历史上最伟大的物理学家之一。
1906年,他26 岁,大学毕业已经5年,在瑞士专利局工作。
当时他已结婚,有一个男孩,家累不轻。
然而,他却利用业余时间,在一年之中发表了5篇划时代的物理学论文,创造了科学史上的一大奇迹。
五篇经典型的论文包括爱因斯坦的博士论文,论布朗运动的论文,两篇奠定狭义相对论的论文,以及关于量子假说的论文。
P9自“爱因斯坦奇迹年”已经过了整整一个世纪——按照(世代)杂志的说法,这是爱因斯坦的世纪。
(世代)杂志封面刊登的爱因斯坦肖像是一位年老的、神话中的圣人,这象征了我们与1905年时大胆无力而又易受责难的26岁的青年之间难以逾越的壁垒。
P10青年的爱因斯坦力图获得处于权威德威的前辈的承认与赞许,但仍需要保持独立性,有时无可追求自己的目标,甚至对这些权威人士表示无力不精。
他极力寻求密切的友情和爱情,但为了追求她的智力的“发明”仍需要孤独。
他总是按照自己方式学他想学的东西。
P25在爱因斯坦看来,思维过程是一种独立的活动,最初在性质上是非语言的。
在第二阶段他又必要吧这最初思维过程的结果变换为可与他人交流的形式。
虽然思维是一种独立的活动,但吧思想纳入可交流形式的需要导致爱因斯坦他在早年时代寻找能作为他的思想的传声筒的人。
爱因斯坦层一度用传声筒来表述他的朋友被锁的作用。
爱因斯坦给我们年轻人的第一印象是个童心的人,一个充满生活情趣的人。
然而,我们可以看到爱因斯坦的出身并不好,因此在他成名之后有条件过很好的物质享受的,但是他仍保留像穷学生那样简朴无华的生活。
爱因斯坦奇迹年爱因斯坦(AlbertEinstein,1879—1955)1879年3月14日出生于德国小城乌尔姆,其父赫尔曼·爱因斯坦是一个小工厂主,其母葆林·科赫·爱因斯坦喜欢艺术,她培养了爱因斯坦对音乐的爱好,使爱因斯坦成为了一位高明的小提琴手,小提琴伴随了爱因斯坦一生。
1896年爱因斯坦考入苏黎世联邦工业大学师范系学习,该校被认为是当时欧洲最好的学校之一,爱因斯坦1900年拿到了这所名校的文凭。
但是由于他落拓不羁的性格和独立思考的习惯,为母校的教师所不容,他未能获得学校的助教职位。
接下来两年多的时间里,他只好到处打零工,直到1902年6月,经一位同学的父亲推荐,才在伯尔尼专利局获得一份三级技术鉴定员的工作,年薪3500法郎。
他的任务是鉴定新发明的各种仪器,其中主要是机电产品这项工作对爱因斯坦来说到是有点驾轻就熟,他父亲就从事电器行业,他叔叔还发明过一种电动机。
爱因斯坦在伯尔尼结交了几位青年朋友,他们有共同的爱好,在工作之余经常再一起散步、聊天、思考、讨论,很像一个自发性的研究小组。
他们研读的哲学和科学著作有:斯宾诺莎,休谟的著作,马赫,阿芬那留斯,毕尔生的著作,安培的《科学的哲学经验》,物理学家亥姆霍兹的文章,数学家黎曼的著名演讲《论作为几何学基础得假设》,戴得金,克利福德的数学论文,彭加勒的《科学和假设》等。
可是他们并不“重理轻文”,他们还一起读过古希腊悲剧作家索福克勒斯的《安提戈涅》,拉辛的作品狄更斯的《圣诞故事》,塞万提斯的《唐·吉诃德》,以及世界文学中许多别的代表作品。
当时他们激昂嘈杂的辩论充满了苏黎世的咖啡馆和啤酒摊。
一起阅读讨论的乐趣在于思想的交流,他们被这种乐趣迷住了,虽然清贫,但是他们充实而幸福,感到“欢乐的贫困是最美好的事”。
他们把自己的研究性小组命名为“不朽的奥林匹亚学院”1903年1月,爱因斯坦在伯尔尼已工作了六个多月,觉得终于稳定下来了,他和米列娃结婚了。
爱因斯坦⽯破天惊的五篇论⽂,你都看过吗?⼀爱因斯坦这块⼉⽯头掉到地球上,到1905年⽯破天惊。
在爱因斯坦这部传奇中,1905年、1919年和1922年是最重要的3个年份。
此处先表1905年。
1905年成为奇迹年,是因为爱因斯坦的五篇⽂章。
1905年6⽉9⽇莱⽐锡《物理学刊》发表爱因斯坦的论⽂“关于光的产⽣和转化的⼀个启发性观点”。
这篇⽂章是《物理学刊》发表的最成功的⽂章之⼀,因为它提出“光量⼦”假说,完满解释困扰物理学家20多年的光电效应,在物理学上第⼀次证明光既是微粒⼜是波,⼀统惠更斯与⽜顿彼此对⽴的光学理论。
即使没有相对论,单凭光的波粒⼆重性理论,爱因斯坦仍然可称历史上最伟⼤的物理学家之⼀。
16年后,爱因斯坦因这个理论获诺贝尔物理学奖。
第⼀篇论⽂发表前,爱因斯坦于1905年4⽉30⽇完成第⼆篇论⽂“分⼦⼤⼩的新测定”,7⽉20⽇,他将这篇17页的论⽂作为博⼠论⽂提交苏黎世⼤学。
其实他⾸先提交的是奇迹年的第四篇论⽂“论运动物体的电动⼒学”,但被苏黎世⼤学拒绝,因为导师们都看不懂,所以才改交“分⼦⼤⼩的新测定”。
这个苏黎世⼤学不是枪毙他第⼀次博⼠论⽂的苏黎世ETH⼤学,它⽐ETH宽容得多。
导师委员会对这篇17页的论⽂质量评价很⾼,但却再次退货,因为论⽂格式有误,还有些笔误。
最主要的原因⾮常搞笑,他们认为17页作为博⼠论⽂太短了。
看官须知,⽆论中国还是德国,现在博⼠论⽂动辄就是⼏百页。
于是,作为妥协,爱因斯坦⼜勉强加了⼏页废话,最后这篇21页的论⽂于7⽉底被苏黎世⼤学接受,8⽉15⽇爱因斯坦将它寄给《物理学刊》,最终发表在该刊1906年第4期上。
论⽂发表前,1906年1⽉15⽇,爱因斯坦凭这21页在苏黎世⼤学获博⼠学位。
这篇论⽂⾄今仍为全世界物理学论⽂引⽤率冠军,⽐爱因斯坦的相对论⾼出4倍,⽐他的光量⼦论⽂⾼出8倍!犹太物理青年爱因斯坦并不知道他已经发表了世界物理学历史引⽤率冠军,他只是继续投稿。
给青年人的一封信爱因斯坦原文:》—“我们的时代富于创造思想。
我们的发现本应该可以大大地使我们的生活轻松愉快。
我们利用电能横渡大洋。
使用电能来减轻人类的繁重的体力劳动。
我们学会了飞行。
利用电波很容易地把消息发到全球各地去。
“但是,虽然有着这一切,我们的商品的生产和分配是完全无组织的,人们必须生活在忧虑中,担心被人从经济生活中抛出,失去一切。
除此之外,生活在不同国家中的人们每隔一个长短不等的时间就要进行互相杀戮,因此,每一个想到未来的人必然都生活在经常的忧虑中。
“我相信,我们的后人将怀着一种理所当然的优越感读上面这几行文字吧。
大致解释:社会的推动和发展是人不断呕心沥血的结果,但社会又是矛盾的。
和平的年代,要研发先进的武器,制备精良,为防患未来的战争侵略。
科学家呕心沥血的研制,证明自己国度的实力。
然而,这实力最终用在可爱的同类的土地上。
科技时代带给人类社会便捷的服务,这也是制造矛盾的火点。
人类值得研发的科技永远层出不穷,研发出治疗癌症的药物,也许又有更嚣张的病菌出现。
科技永远是无穷的。
发展是科技的研发,毁灭也是因为科技力量,顷刻间就可以烟消云散。
爱因斯坦是最顶级的科学家,他预测了地球人类科技相互矛盾的生存状态,无可奈何。
爱因斯坦的读书成绩好么人们传说他小时候学习成绩不好但解密档案显示事实并非如此以色列耶路撒冷希伯来大学19日宣布开设阿尔伯特·爱因斯坦网上档案馆,将陆续在网上展出爱因斯坦的手稿和书信等文件,包括他亲手撰写的6封情书、给母亲的明信片、一大堆粉丝来信,以及著名的相对论的手稿全本等,以期更完整地向世人展示这位科学天才鲜为人知的一面。
(文字:熙怡)“真实完整的爱因斯坦”据美国媒体报道,希伯来大学校长梅纳赫姆·本-萨松在19日举行的新闻发布会上说,首批2000份与爱因斯坦有关的文件(合7000页)已经在网上档案馆展出,其中包括著名的相对论手稿、为希伯来大学筹款的演讲稿、婚礼请柬,以及写给病重母亲的明信片等。
纪念爱因斯坦的“奇迹年”(1905)100周年——2005世界物理学年(WYP)在庆祝爱因斯坦的“奇迹年”1905—100周年之际,200年已被欧洲物理学会等机构称为“世界物理学年”(WW).2005世界物理学年的一系列重大活动的目的在于提高公众的物理学意识并广泛普及物理学的知识.本文对2005世界物理学年进行了描述,讨论了1905年在科学史上的重要性,也简要介绍了2005世界物理学年的国际方案、美国物理学会与美国物理教师协会的国家目标及活动计划等.一、引言为了庆祝爱因斯坦在1905年首先发表的关于量子理论,布朗运动与狭义相对论的传奇论文100周年,2005年已被定为“世界物理学年”(WYP).国际及各国的社会团体、学术协会正计划在2005年(及其前后)采取多样化的形式,开展一系列重大庆祝活动,广泛宣传物理学及其在我们日常生活中的重要性.物理学不仅在科学与技术的发展中起了重要作用,而且对我们的社会具有极大的影响.2005世界物理学年(WYP)的目的在于提高世界范围内公众的物理学意识与广泛普及物理学的科学知识.本文对2005世界物理学年进行了简要描述,讨论了1905爱因斯坦的“奇迹年”(1905年)在科学史上的重要性,也简要介绍了2005世界物理学年的国际方案、美国物理学会与美国物理教师协会的国家目标及活动计划等.二、2005世界物理学年(WYP)2005年,正好是爱因斯坦的“奇迹年”100周年.爱因斯坦在1905年写的5篇重要论文及其思想已经对现代物理学的发展产生了重大的影响.2005年为纪念爱因斯坦逝世50周年、深人讨论他的伟大思想以及爱因斯坦对21世纪人类生活的影响提供了良机.欧洲物理学会(EPS)早在2001年3月首先提出把2005世界物理学年作为一个提高世界范围内公众的物理学意识的载体.希望通过多种活动证明,物理学在我们的文化、经济以及技术传统方面已经并正在发挥重要作用;也同时希望增强公众在物理学领域中的鉴赏力与兴趣.为了支持欧洲物理学会(EPS)的这个好提议,2002年10月国际纯粹与应用物理学联合会(IUPAP)一致同意并做出决定,宣布2005年为世界物理学年(WYP),也得到了一大批国际组织与团体的支持.2003年11月,联合国教科文组织(UNESCO)第32次全体会议期间一致同意并做出一个决定,支持把2005年作为第一个世界物理学年.为了对世界物理学年增加一些艺术鉴别力与吸引力,已经设计了一个丰富多彩的2005世界物理学年图案(图1).人们对这个图案有许多创造性的解释:四种彩色光,一个焦距,平方反比定律,光锥体,透镜的光折射,弯曲了的时空,等等.国际范围内的2005世界物理学年一系列重大庆祝活动将从20(年10月开始,并且在2006年2月达到高潮,历时将超过500天.图1 2005世界物理学年的图案三、1905:爱因斯坦的“奇迹年”爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家.爱因斯坦1879年3月14日出生在德国的乌尔姆.1905年,26岁时他获得了物理学博士学位.他继续利用业余时间进行科学研究.在4个月内,他完成了5篇传奇论文,开创了科学史上的奇迹,推动了物理学理论的革命.这些论文完全体现了爱因斯坦自信、严谨、多产的特征以及在科学上非凡的洞察力.阅读这些论文,可使人们再次体验到物理学史上最激动人心的年代.1905年3月,爱因斯坦写的《关于光的产生与转化的一个启发性观点》(On a Heuristic Point of View Concerning the Production and Transformation of Light)一文,把量子概念扩充到辐射的发射和吸收上,提出了光量子假设,第一次揭示了微观客体的波粒二象性,形成了量子力学的基础之一;它是辐射量子论的开端,明确提出了光电效应定律,并因此而获得了1921年度的诺贝尔物理学奖.1905年4月他完成了博士论文《测定分子大小的一个新方法》(A New Dertermination of Molecular Dimensions,1905年出版),并且仍然是他的被引用次数最多的论文之一.在这个工作中,爱因斯坦描述了通过测量渗透压强和扩散系数可测定阿伏加德罗常数与溶液中离子的大小.1905年5月他写的《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》(On the Motion of Small Particles Suspended in Liquids at Rest Required by the Molecular—Kinetic Theory of Heat)的论文提出了统计学方面的分子理论,推导了这种粒子的平均自由程公式,完全解决了1827年发现的布朗运动问题,这篇论文对原子的存在提出了令人信服的证据.三年后,法国物理学家佩兰(J.B.Perrin)用精密的实验证实了爱因斯坦的理论预言1926年,佩兰因此而获得了诺贝尔物理学奖.1905年6月30日,爱因斯坦写了《论动体的电动力学》(on the Electrodynamics of Meving Bodies)一文这是一篇开创物理学新纪元的最著名的长篇论文,提出了狭义相对论.他假设光速不变.揭示了时间膨胀现象,并使经典力学和麦克斯韦尔电磁场理论得到了统一,这是物理学史中具有划时代意义的文献,引起了物理学理论基础的变革。
青年爱因斯坦:诗与真爱因斯坦奇迹年百年纪念
斯塔契尔;范岱年
【期刊名称】《科学文化评论》
【年(卷),期】2005(002)002
【摘要】@@ 放肆无礼万岁!它是我在这个世界上的守护神.rn爱因斯坦致米列娃·马里奇,1901年12月12日[1]rn我寻求孤独,随后又在孤独中默默忧伤.rn爱因斯坦致"妈妈"温特勒,1897年5月21日[2]
【总页数】37页(P5-41)
【作者】斯塔契尔;范岱年
【作者单位】无
【正文语种】中文
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1.纪念爱因斯坦"奇迹年"100周年 [J], 胡昆明;余兴发
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3.爱因斯坦1905年创造"奇迹"的五篇论文--纪念布朗运动理论、狭义相对论、光量子论创建100周年 [J], 钱时惕;邓明富
4.风光无限的1905年:爱因斯坦奇迹年 [J], 约翰·施塔赫尔;王国强
5.爱因斯坦奇迹年与2005世界物理年 [J],
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爱因斯坦致斯威泽(J.E.Switzer)的信中:The development of Western science has been based on two great achievements,the invention of the formal logical system(in Euclidean geometry)by the Greek philosophers,and the discovery of the possibility of finding out causal relationships by systematic experiment(at the Renaissance).In my opinion one need not be astonished that the Chinese sages did not make these steps.The astonishing thing is that these discoveries were made at all.其中一个是商务印书馆出版的《爱因斯坦文集》译文:“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础,那就是:希腊哲学家发明形式逻辑体系(在欧几里得几何学中)以及通过系统的实验发现有可能找出因果关系(在文艺复兴时期)。
在我看来,中国的贤哲没有走上这两步,那是不用惊奇的,令人惊奇的倒是这些发现(在中国)全都做出来了。
”雅清居士译文“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础的:希腊哲学家(在欧几里得几何学中)发明了形式逻辑体系,以及(在文艺复兴时期)发现通过系统的实验有可能找出因果关系。
在我看来,人们不必对中国圣贤没能做出这些进步感到惊讶。
这些发现竟然被做出来了才是令人惊讶的。
”许良英先生在2005年的最终翻译为:“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础:希腊哲学家发明形式逻辑体系(在欧几里得几何中),以及(在文艺复兴时期)发现通过系统的实验可能找出因果关系。
1905:爱因斯坦的“奇迹年”爱因斯坦是 20 世纪最伟大的物理学家.爱因斯坦于 1879 年 3 月 14 日出生在德国的乌尔姆, 1905 年, 26 岁时,他获得了物理学博士学位.他继续利用业余时间进行科学研究.在 4 个月内,他完成了 5 篇传奇论文,开创了科学史上的奇迹,推动了物理学理论的革命.这些论文完全体现了爱因斯坦自信、严谨、多产的特征,以及科学史上非凡的洞察力.阅读这些论文,可使人们再次体验到物理学史上最激动人的年代.1905 年 3 月,爱因斯坦写的《关于光的产生与转化的一个启发性观点》 (onaheuristicpoint 。
fview concerning the production and transformatinon of light) 一文,把量子概念扩充到辐射的发射和吸收上,提出了光量子假设,第一次揭示了微观客体的波粒二象性,形成了量子力学的基础之一;它是辐射量子论的开端,明确提出了光电效应定律,并因此获得丁 1921 年度的诺贝尔物理学奖.1905 年 4 月他完成了博士论文《侧定分子大小的一个新方法》 (a new determination of molecular dimensions , 1905 年出版 ) ,并且仍然是被引用次数最多的论文之一.在这个工作中,爱因斯坦描述了通过测量渗透压强和扩散系数可测定阿伏伽得罗常数与溶液中离子的大小.1905 年 5 月他写的《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》 (()n the motion “ small particles suspended in liquids 9t rest required by the molecular--kinetic theory of heat) 的论文,提出了统计学方面的分子理论,推导了这种粒子的平均自由程公式,完全解决了 1827 年发现的布朗运动问题,这篇论文对原子的存在提出了令人信服的证据, 3 年后,法国物理学家佩兰(j . b . perrin) 用精密的实验证实了爱因斯坦的理论预言. 1926 年,佩兰因此获得了诺贝尔物理学奖.1905 年 6 月 30 日,爱因斯坦写了《论动体的电动力学》 (on the electrodynamics of moving bodies) 一文.这是一篇开创物理学新纪元的最著名的长篇论文,提出了狭义相对论.他假设光速不变,揭示了时间膨胀现象,并使经典力学和麦克斯韦电磁场理论得到了统一,这是物理学史中具有划时代意义的文献,引起了物理学理论基础的变革.爱因斯坦在 1905 年 9 月的第 5 篇论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗 ? 》 (does thelnertia of a body depend on its energy content?) 中,他断言了质量与能量等价,导致了最著名的公式 e = mc 2 .质能关系是原子核物理和粒子物理学的理论基础,也为原子核能的获得与利用开辟了道路.1905 年,爱因斯坦在科学史上创造了一个神话,他利用业余时间进行科学研究,在 6 个月内,在物理学的 3 个不同领域中,做出了 4 个划时代意义的贡献——光量子假说、布朗运动、狭义相对论以及质—能关系,全面打开了物理学革命的新局面,并且开创了物理学的新纪元.这在科学史上是一个奇迹.在这里,我们还要指出:爱因斯坦把在 1905 年 3 月、 5 月、 6 月、 9 月、 4 月完成的论文先后寄给了当时世界物理学界最权威的杂志——莱比锡《物理学年鉴》.奇迹发生了 ! 他先寄到《物理学年鉴》去的 3 篇论文,竟同时在 1905 年 9 月该杂志的第 l7 卷上发表了 ! 而后两篇论文,也随后分别在第 18 卷、第 19 卷上发表.当时像《物理学年鉴》这样最权威的杂志,如果有人能在它上面发表一篇论文就是一件很了不起的事,而爱因斯坦竟同时有 3 篇论文发表在同一期上 ! 这在《物理学年鉴》的历史上从未有过 ! 这就是爱因斯坦在 1905 年所创造的奇迹 !爱因斯坦 1905 年写的这些开创性的论文极大地影响了现代物理学的进程.爱因斯坦的科学观念为理论物理学树立了一个新的里程碑,完全改变了当时的物理学面貌.2005 年将隆重庆祝爱因斯坦的奇迹年 100 周年,同时将纪念爱因斯坦逝世 50 周年.爱因斯坦的科学观念仍然继续超越科学而回响,它们深刻地影响了现代精神文明、诗歌以及流行音乐,影响了人们的日常生活.作为《时代》杂志的世纪人物,爱因斯坦仍然是已发现的天才人物中的最杰出的天才人物”.爱因斯坦于 1955 年 4 月 18 在美国普林斯顿逝世.爱因斯坦是 20 世纪最伟大的物理学家,富有哲学探索精神的思想家,人类历史上最杰出的天才.爱因斯坦的科学贡献大大地丰富了现代物理学的知识宝库,他以巨大的智慧和无畏的创造精神给人类留下了宝贵的财富.然而,我们不要只记得他对人类科学事业上的贡献,与他的科学事业上的成功相比,他所具有的人格上的优秀品质,对未来、对历史的作用更重要.爱因斯坦具有鲜活的个性,他不仅事业心很强,而且很有毅力,决断力也很强;他具有深刻的洞察力,独立思考已经成为他的工作习惯.爱因斯坦对自然现象有强烈的好奇心,一生爱好哲学思考;一生勤奋,知难而进,一旦认定一条路是正确的,他就坚决地走下去,决不改变.爱因斯坦并不把自己局限在自然科学领域,他同时以极大的热情,关心社会,关心政治,关心民众,他爱憎分明,具有强烈的社会责任感、正义感、是非感.他为人类的进步与世界和平进行了不屈不挠的斗争.他的科学活动完全是为了造福全人类.纵观爱因斯坦的一生,充满了善于继承、勇于创新、不怕困难、百折不挠、永不停息、坚韧不拔、勇往直前的精神.爱因斯坦善良、诚实、无私、公正和对自由、和平、音乐与科学的一生追求,所有这些优秀品质都是非常难得的,他为人类留下了一笔极其宝贵的遗产.在隆重庆祝爱因斯坦的“奇迹年” (1905 年 )100 周年与纪念爱因斯坦逝世 50 周年的时候,我们要特别学习爱因斯坦的求实、严谨的学风,独立思考、勇于探索、敢于创新的精神.编者按:昨天,全球科学界和公众的目光再次投向斯德哥尔摩的“诺贝尔圣殿”,在那里,本年度的诺贝尔奖获得者领受了至高的荣耀和众人的膜拜。
《科学文化评论》第2卷 第2期 (2005):科学与人文青年爱因斯坦爱因斯坦奇迹年百年纪念施塔契尔编者按 本文作者施塔契尔(John Stachel)是美国波士顿大学退休物理学教授、爱因斯坦研究中心前主任,主编过多种爱因斯坦文集,包括国内现已翻译出版的《爱因斯坦全集》(Collected Papers of Albert Einstein)第一、二卷和《爱因斯坦奇迹年》(Einstein’s Miraculous Year)。
这篇文章就是作者为《爱因斯坦奇迹年》百年纪念版而写的导言,蒙作者惠允,本刊同时发表该文的中文版,以飨国内读者。
为保存原作风格,此处译文的引文格式没有按本刊体例加以改动。
放肆无礼万岁!它是我在这个世界上的守护神。
爱因斯坦致米列娃•马里奇,1901年12月12日[1]我寻求孤独,随后又在孤独中默默忧伤。
爱因斯坦致“妈妈”温特勒,1897年5月21日[2]自“爱因斯坦奇迹年”以来,已经过了整整一个世纪——按照《时代》(Time)杂志的说法,这是爱因斯坦的世纪[3]。
《时代》杂志封面刊登的爱因斯坦肖像是一位年老的、神话中的圣人,这象征了我们与1905年时大胆无礼而又易受责难的26岁的青年之间难以逾越的壁垒[4]。
我担心大多数计划中的百年庆祝活动仍会继续宣扬爱因斯坦生来就老的神话,顶多是通过老年的歪曲的稜镜来看青年的爱因斯坦。
因此让我们尝试直接来观察青年爱因斯坦,从儿童时期开始,到1905年任瑞士专利局职员为止。
原来的导言试图说明爱因斯坦在那年的科学成就的性质与意义[5]。
这儿我将讨论有助于形成青年爱因斯坦的他的家庭背景与个人特性的若干要素。
我围绕4个主题来组织这一具有高度选择性的概述。
1.青年爱因斯坦性格发展中的若干对立倾向的作用。
2.他在其中成长的技术环境及其对他发展的影响。
3.他所描述的他的思维过程的性质。
4.他试图把工作与爱情相结合,结果失败了。
1 青年爱因斯坦性格的若干对立倾向爱因斯坦的行为为他青年时代个性中若干互补但对立趋向的冲突提供了证据,我们将称这些趋向为对立倾向 [6]。
我将集中讨论两对这样的对立倾向:1.力图获得处于权威地位的前辈的承认与赞许,但仍需要保持独立性,有时为了追求自己的目标,甚至对这些权威人士表示无礼不敬(“放肆无礼万岁!”);以及2.极力寻求密切的友情与爱情,但为了追求他的智力的“发明”仍需要孤独(“我寻求孤寂……”)。
著名的心理分析家爱里克·爱里克森(Erik Erikson)在一项短暂但又深刻的研究中,在考察了爱因斯坦幼儿时期的证据之后,反问说:这个孩子的症状[起初是他开始说话比较晚,这将在下面第3节讨论]是由于十足的缺陷或是由于发育中的系统的差异;或者它们又被一种严重的胆怯所加强——或者,最终甚至是由于某种逆反心理?[7]爱里克森继续说道:小阿耳伯特总是按照他自己的方式学他想学的任何东西。
在他的幼儿时期,这表现在他突然发怒(例如,对一位家庭教师),这是他的外祖父遗传给他的一种气质。
后来,对几乎从未中断的强迫教育的抵制成了他深刻而又基本的性格特征,这一特征使他在儿童与青年时代能保持学习的自由,不管这种学习是多慢,或者是通过什么感性的或认知的步骤来实现。
[8]爱因斯坦因此能够发自内心地来反对用那种死记硬背和其他惯用的方法来学习的巨大压力,抗拒学习外语这样一些额外的课程,他在这些方面不擅长,或者没有兴趣。
这完全不是说他是一个坏学生。
在他挑选来集中精力学习的课程方面,他是一个杰出的学生,他培养出独立学习的习惯,这使他在数学、物理和哲学等领域远远超过他的同学。
他在慕尼黑开始上学,上一个天主教小学[9],在那儿他的成绩很好;但他在那儿的学习生活却使他与其他学生之间有隔阂。
他是他那班唯一一个犹太学生,他后来回忆说:在孩子之间,特别是在小学中,反犹太主义盛行。
这是基于孩子们都知道的足够明显的种族特征,基于宗教教育的印象。
在上学的路上,实际的攻击与侮辱是时常发生的,但一般并不太严重。
然而,不管怎样,它们足以在孩子心里灌输一种很强的被排斥的感受。
[10]当他9岁时,他的父母送他去一所新的、有声誉的文科中学(Gymnasium),路依特波耳德 (Luitpold)中学。
他们选择这一中学,是因为它强调古典语言与文学,多少有点不同寻常。
在像爱因斯坦家族(见下面节2)这样比较优裕的犹太家庭中,更通常的是送他们的孩子进普通中学,在那儿,教育集中于现代文化、科学与技术。
回顾这些,爱因斯坦显然感到这会是较好的选择,后来他写信给他的儿子汉斯·阿耳伯特(Hans Albert):我十分同意你去进普通中学(Realgymnasium)。
对于一个才能在你所施展的那些方面的人来讲,如果填鸭式地学太多的语言,对他并不好。
[11]爱因斯坦唯一一个同胞姐妹,他的妹妹玛雅(Maja),描述了他的中学年代:他在文科中学里感到很不愉快。
大多数课程的教学风格使他厌烦,不仅如此,教师们似乎对他不太友好 [12]。
这个学校的军队风格,要使学生在早年就习惯于军队纪律的那种崇敬权威的系统训练,也让这个少年感到特别不愉快。
他想到在不太远的将来,他必须穿上士兵的制服,服满他的义务兵役,就不寒而栗。
心情压抑,神经紧张,他在寻找一条出路。
[13]他的父母在1895年移居意大利寻求更好的商业机会(见下面节2)时把他留下来完成学业,令他父母震惊的是,16岁的爱因斯坦在学期中间突然离开了学校来到他意大利的家中。
虽然他还只有16岁,还缺一年半的中学学历,他就申请进入苏黎世瑞士联邦技术大学并被允许参加入学考试。
虽然他的数学与物理学的分数给该校的物理学教授韦伯(H. F. Weber)以深刻的印象,他还是被劝告到附近阿尔高州立中学(Aargau Kontonsschule)完成中学学业;他在该校毕业后可自动升入技术大学 [14]。
在那儿他发现有一种完全不同的教育环境,他开始在那里健康成长。
一位同学汉斯•比兰德 (Hans Byland) 后来回忆道:在19世纪90年代的阿尔高州立中学流行一股很强的怀疑风气,从我的班级和下面两个班级都没有任何神学家出现这样一个事实就已表明了这一点。
冒失无礼的斯瓦比亚人(爱因斯坦)很适合这种气氛。
[15](按照瑞士教育家倍斯塔洛齐 [Pestalozzi] 的传统)学生有选课的权利,特别是不太僵硬的教学风格和更不拘礼节的师生关系对他很合适。
但他的大胆无礼的性格仍保留着。
当他的地质学老师,弗里兹•繆耳贝格 (Fritz Mühlberg) 教授(爱因斯坦实际上十分喜欢他)在一次地质考察中问他,“那么,爱因斯坦,这儿的地层走向是怎样的呢,是从下向上,还是从上向下?”爱因斯坦无礼地回答说:“教授,这对我都一样。
”[16]另一位同学作了如下的描绘:不受习俗的阻挠,他对世界的态度就像一个笑口常开的哲学家,他机智的嘲笑无情地讽刺任何自负与装腔作势。
在交谈中他总要说出点名堂。
他从旅行中获得的富有教养的品味——他的父母亲住在米兰——使他能作出成熟的判断。
他直率地表达他个人的意见不管是否冒犯别人。
这种勇敢的热爱真理的态度使他的整个性格有某种特征,最后甚至使他的对手也不能不深受感动。
[17]在以优异成绩(除了法文)从阿尔高中学毕业后,他到苏黎世瑞士联邦技术大学就学。
他的大胆无礼的性格仍不时表现出来。
技术大学的另一个学生,马伽雷特·冯·于克斯库耳(Margarete von Uexküll) 同爱因斯坦一道听实验物理课:她用整个暖和的六月下午在技术大学实验室做一个实验。
她深感沮丧,她与一个小个子的、胖胖的物理学教授[让·珀纳特 (Jean Pernet) ] 争辩起来,该教授不让她将一个试管与一个软木塞相封接,怕将试管弄破。
突然她注意到,“一双很大的发亮的眼睛正在明确地警告我”。
这对眼睛属于爱因斯坦,他轻轻地告诉她:教授很生气, 而且近来教授在他班上发怒时昏了过去。
他建议她把实验室记录给他,他可以拼凑出一些较好的结果。
在下一次检查中,教授大声说,“这儿,你们看。
只要有点诚意,尽管我的方法很难,你们显然能够做出一些有用的结果。
”[18]据于克斯库耳说,在1898—1899冬季学期中爱因斯坦对其他8个学生也帮过这样的忙。
珀纳特显然知道爱因斯坦对他的态度,尽管也许不知道那些行为。
他给爱因斯坦最低的分数,而且在他的技术大学的档案中留下了唯一的惩处记录:“1899年3月:在物理实习课中由于不勤奋,受到实习指导的申斥。
”[19]他原来同技术大学资深物理学教授韦伯关系很好,他喜欢听他的课 [20],在技术大学最后两年他把绝大部分在校时间花在韦伯的实验室中,“对直接接触实验着了迷”(见下文)。
但他独立的性格似乎最后同韦伯也没有处好关系,据说韦伯对爱因斯坦说,“爱因斯坦,你是一个聪明的孩子,一个绝顶聪明的孩子,但你有一个大毛病:你从来不听别人讲的任何东西。
”[21]在培养数学和物理学教师的师范部小班级的同学中,爱因斯坦很快同米列娃•马里奇(Mileva Marić)有了亲密的关系,她是班中的唯一女性。
她和爱因斯坦发现有一共同的兴趣,他们都热衷于学习大物理学家,他们在一起度过大量时间。
对爱因斯坦来说,在与人交流中思考总是令人愉快的,或者,更精确地说,是通过谈论来澄清他的思想[见下面节3]。
尽管米列娃·马里奇沉默寡言并很少反应,但处于热烈感情中的爱因斯坦几乎没有觉察这一点。
[22]他的刻薄很快使得马里奇的几个塞尔维亚女友与他们疏远了:这些姑娘似乎对我也怀有敌意,而我却不知道为什么;或许她们要我为别人的过失而受罚……今天爱因斯坦先生又作了一首讽刺她们的小诗,很有趣但是很尖刻,而且他还想把这首诗送给她们。
那就真的令人惊讶了。
[23]爱因斯坦对他班上所有的其他同学都颇友好,但只同一位同学(马塞尔·格罗斯曼[ Marcel Grossmann])特别亲密,他的父亲后来帮助他在瑞士专利局获得他的第一个固定职位。
在苏黎世时,他还与米凯耳·贝索 (Michele Besso) 为友,他是他的终生知己。
很久以后,爱因斯坦自己回忆他在技术大学的日子:1896—1900:在联邦技术大学[数学与物理]师范部中学习。
我很快发现,我能成为一个有中等成绩的学生也就该心满意足了。
要做一个好学生,必须有能力去很轻快地理解所学习的东西;要心甘情愿地把精力完全集中于人们所教给你的那些东西上;要遵守秩序,把课堂上讲解的东西用笔记下来然后自觉地做好作业。
遗憾的是,我发现这一切特性正是我最为欠缺的。
[24]我想,这里我们有一个爱因斯坦在老年时解读他自己的青年时代的例子。
至少,当他在技术大学的头两年,爱因斯坦似乎是一个相当勤奋的学生。