爱因斯坦有哪些不凡与坎坷?
德国南部城市乌尔姆。乌尔姆城的班霍夫大街135号住着一家犹(yóu)太人。男主人名字叫赫(hè)尔曼·爱因斯坦。赫尔曼·爱因斯坦的妻子,也就是这个家庭极有风度又极有教养的女主人,名字叫波林·科克。
两人结婚以后,夫妻恩爱。不久,波林怀孕了。10个月以后,孩子出生了,这一天是1879年的3月14日。夫妻两个给这个男孩起名叫:阿尔伯特·爱因斯坦。
夫妻二人十分疼爱小爱因斯坦。满月以后,波林忽然发现小爱因斯坦的头有些异样。她叫赫尔曼:
“你看阿尔伯特的头。”
赫尔曼凑近到儿子身旁,仔细端详了一会儿,说:
“是有些怪。头骨呈棱(lénɡ)角形,这不会影响孩子的发育吧?”
赫尔曼把阿尔伯特头骨异样的事告诉自己的母亲,也就是小爱因斯坦的祖母,祖母说:
“唉哟,唉哟,太重了,太重了!”
她说的是小孙孙的头太大太重了,一个弱小的身躯怎能支撑如此大而怪的脑袋?
不管大也好,怪也好,阿尔伯特·爱因斯坦在健康地成长。
小爱因斯坦3岁了,对大自然仿佛有特别的感情。他的目光,他脸上的表情,都显示出心里的喜悦。他望着森林,他瞧着流水,一个人在草丛中走着……
有一天,六岁的爱因斯坦生病躺在床上。
“爱因斯坦,你好吗?”父亲赫尔曼走进房里来了。
“医生说我还不能起床呢。”
“嗯,再忍耐一些时候吧!我给你带来了很好玩的礼物。”
父亲从口袋里拿出来的是一个罗盘。
“嘿,真奇怪的表呀……两支针连成一直线!”爱因斯坦从床上坐了起来。
“这不是表,这叫罗盘。”
“罗盘?”
“是的。表是用来计时的,而有了这个东西,你就可以知道方位了。来,仔细看看。”
“就像这样,不管怎样摇动,磁针老是指着壁炉那个方向。这个磁针所指的方向就是北方。”
“磁针为什么会指向北方呢?”
“这是因为我们所住的地球,有一种磁力,这种磁力便将磁针引向北方了。”
“这种磁力到底是在地球的什么地方呢?”
“可以说,整个地球都有。”
爱因斯坦很诧异地又看看磁针,默不做声地想着,然后躺在床上,不再开口了。
“爱因斯坦真是一个古怪的孩子。”从病房走出来,赫尔曼对他的妻子宝利妮说:“我想,他在病后一定很无聊(liáo),便带了一个罗盘给他玩,哪知他看后却默不做声地想心思……”
“是啊。这个孩子过了周岁还不会说话,好不容易学会了说话,又是那样的沉默寡言。我生怕他会是个白痴呢。”
“真的……不过,这也许就是天才吧。说不定将来这个孩子会成为世界上最伟大的科学家呢!”
爱因斯坦的母亲万万没有想到,她这句脱口而出的玩笑话日后竟成为灵验的预言。
小孩是富有想像力的。不过,给爱因斯坦的想像力加上翅膀的,要算是他的叔叔雅哥布。
“叔叔,代数是什么?”有一天,爱因斯坦不知从哪儿听来“代数”这个名词,就去问叔叔。
叔叔微笑着答道:“代数这个东西,可以说是懒鬼的算术了。凡是不知道的东西,都把它叫做x,然后来找这个x。”
多么奇妙的游戏!这就是使爱因斯坦跳进知识大海的跳板。爱因斯坦从叔叔那儿学到了初步代数后,就一天到晚热衷于寻找x和y了。
爱因斯坦从三个大人那里,接受了三方面的影响:父亲赫尔曼教他如何欣赏文学;母亲宝利妮带他进入美丽的音乐世界;而替他打开科学的殿(diàn)堂之门的,就是叔叔雅哥布。文学、音乐和科学——这三样东西,后来成为塑造阿尔伯特·爱因斯坦伟大人格的三个支柱。
阿尔伯特10岁时进入了鲁特伯高等学校。在那所学校里,老师对学生的提问很不耐烦,而阿尔伯特就是不愿以简单的方式复述老师所教的东西,还是忍不住要向老师提问。所以,阿尔伯特在这样的学校里,成了老师最不喜欢的那种学生。他感到很不快乐。幸好,阿尔伯特结识了一位慕(mù)尼黑大学的医科学生,是一位俄国籍的犹(yóu)太人,名叫马克·塔尔梅。马克给阿尔伯特还带来了一些关于自然科学的小书,那些书里讲述了植物和动物,星星和陨(yǔn)石、地震、气候等等科学知识。阿尔伯特捧着这些书,兴奋得如同几年前迷着父亲表链(liàn)上的那只小罗盘一样。杰克叔叔夸奖阿尔伯特爱钻研问题的劲头,像是打猎,把疑问当作一头动物,努力寻找,直到把它抓住为止。杰克叔叔还赞不绝口地告诉马克·塔尔梅:
“当阿尔伯特开始学几何时,还未上第一节课,就把几何课本从头到尾念完了。”
可是,那所高等学校的生活,使阿尔伯特愈来愈感到厌烦、寂寞。他与教师、同学以及学校里所有的事情都格格不入。他渴望回到温暖的家里。他自信,在数学方面,他的程度已超出高等学校的毕业生。他的数学老师不仅同意他离开学校,甚至还认为阿尔伯特可以再也不要回来了。
“我触犯了你和校规?”阿尔伯特自然要问清楚。
“没有。”那位数学教师觉得阿尔伯特·爱因斯坦习惯在课堂上问些连教师都回答不出的问题,会影响其他学生对老师应有的尊敬。
阿尔伯特毅然离开了那所高等学校。那时候,赫尔曼·爱因斯坦因生意上遇到困难,关闭了工厂,举家迁往意大利的米兰。阿尔伯特摆脱了黯淡黯淡(àn):心里不舒服,情绪低落的样子。的慕尼黑生活,在米兰与家人团聚。这是他一生中最快乐的一个时期。他和好朋友奥托一道,穿过亚平宁山脉,无拘无束地远足到日内瓦。那里有博物馆、艺术珍品、教堂、音乐会、书籍、朋友,意大利温暖的阳光、自由热心的人民——这一切使阿尔伯特兴奋无比。可是,田园诗情不会长久。很快,父亲的电器厂又宣告失败,不得不要求阿尔伯特找个工作,或者回学校取得文凭,然后进入大学就读。
阿尔伯特看中了苏黎世的瑞士联邦工业大学。
1895年爱因斯坦来到瑞士,报考苏黎世工业大学。尽管他数学成绩很好,但其他课程有好几门不及格。他只好又到瑞士的一所州立中学去补习。一年以后,他获得了那所学校的文凭才得以进入苏黎世工业大学读书。
在大学的第一年,爱因斯坦就为自己开列了一张书目,其中主要是世界著名的物理学家和哲学家们的著作。他还为自己制订了每个年度、每个学期、每个月的阅读进度表。
不过,爱因斯坦对学校开设的正常课程不够重视。凡是他认为已经掌握了知识的课,他常常不去听。而且,对老师的指导,他也并不是每次都照着一丝不苟一丝不苟:形容办事认真,连最细微的地方也不马虎。的去做,而常常独出心裁,这使得有些老师对他不满。
不久之后的一次物理实验课,韦伯教授照例发给每个学生一张纸条,上面书写着详细的操作步骤。
这个实验,爱因斯坦自己在实验室里早就做过多次了。他照例又把教授发的纸条捏成一团,丢到一边的纸篓(lǒu)里。
没想到,这一次竟捅(tǒnɡ)了大漏子。
随着“轰”的一声巨响,爱因斯坦的右手,被炸破的玻璃割了一个大口子,鲜血直流。
同学们惊叫着,围了上来,七手八脚地把实验台上的碎玻璃清理掉,找来药品为爱因斯坦包扎。
韦伯教授弄清原因之后,从废纸篓里,捡起了他亲手发给爱因斯坦的那张纸条,愤愤地离开了实验室。
系里给了爱因斯坦严重警告的处分。
爱因斯坦为他的“独立性”付出了代价。1900年秋,他以优异的成绩毕业,和同班的另外三名同学,取得了当教师的资格。那三位同学都留校担任了助教,而爱因斯坦的申请则被否决了。
在失业将近两年的岁月里,爱因斯坦时而在这儿教书,时而在那儿代课,没有一个固定职业,因此,经济收入很少,生活十分拮据拮据(jié):缺少钱,境况窘迫。,这些格罗斯曼都看在眼里,记在心上。
格罗斯曼留心各地的招聘(pìn),但终于没有一处适合于爱因斯坦的。
有一天,格罗斯曼从父亲口中得知,伯尔尼联邦专利局(或是叫瑞士专利局,也有叫它为精神财产局)正打算招聘一名工作人员。他马上想到了好朋友爱因斯坦。
格罗斯曼对父亲说:“爸爸,我的好朋友爱因斯坦到现在还没有找到工作,请您帮忙向专利局的弗里德里希。哈勒先生说一说,让他到那里去工作。”
老格罗斯曼专程去拜访了哈勒先生,极力地推荐爱因斯坦到专利局工作。哈勒先生点头答应了。
他说到做到,1901年12月11日,当地报纸刊登了一则伯尔尼专利局的招聘(pìn)启事。
爱因斯坦和米列娃看到了这则启事。格罗斯曼也通知了爱因斯坦。爱因斯坦表示了感谢,然后写了申请书,按照格罗斯曼交代的地点,找到了专利局。
专利局局长哈勒很快就识别出了爱因斯坦这个名字。他请爱因斯坦到办公室来。爱因斯坦面对面地坐在哈勒办公桌前,心中着实有些不安。他心中十分清楚,这确实是一次难得的机会,他无论如何不能有什么差错,要通过这次面试。只有这次被录取了,他才能不为生计发愁,他才能告知父母,请他们放心。
哈勒博士打量了一下爱因斯坦,说:
“我现在手上有三份专利申请,请你看一看,然后发表你的意见。”
爱因斯坦看到面前的这位局长不但认真,而且正直热情,是个真诚的人,紧张的心情顿时消散了。他仔细阅读了那三份专利申请书,依据他的学识,判断着那些申请的价值。然后一件一件地讲述了自己的看法。哈勒微微笑着,十分认真地听着。他确实听出了对面这年轻人对工程知识以及某些技术细节的欠缺,但他也从爱因斯坦的意见中,看到了这年轻人的思想敏锐敏锐:(感觉)灵敏:(眼光)尖锐。以及判断能力,特别是他的认真的态度,他非常满意。
爱因斯坦告辞后,返回住处,将被录用的喜讯告诉了米列娃。
于是,爱因斯坦搬到伯尔尼,就任专利局的新职位。
正如局长所说,他很快就学会了工作。对于爱因斯坦来说,那些工作简直太容易了。别人要花一天时间才能完成的工作,他不到三个钟头便做好了。他把剩下的时间,用来研究物理学。
在伯尔尼,爱因斯坦结识了几位新朋友,他们对学术都有着强烈的兴趣,经常聚在—起举行“科学会谈”。
通常他们都是在下班后见面,散步或在谁的住处聚会,一块座谈或读书。
每次聚会,同时又是聚餐。几根香肠和面包,再有几块干酪(lào)和水果,就是他们最丰盛的晚餐。
在伯尔尼的9年,是爱因斯坦记忆中最快乐的时光,同时也是他创造性最强、科学成果最多的阶段。他和米列娃还结了婚,有了可爱的孩子。
在爱因斯坦不足16岁的时候,有一次乘坐马车,忽然产生了一个奇怪的念头:如果有人以光速和光线一齐前进,那么,是不是将看到光线乃是静止在空间中的电磁(cí)波呢?
根据传统的经典物理学理论,答案是肯定的。就好比我们坐在一辆匀速行驶的汽车上,观察与我们以同样的速度、同样的方向,一块儿前进的另一辆汽车一样,感觉那辆汽车似乎是不动的。
可是,爱因斯坦凭着推理和想像,认为那是不可能的。
火车上的乘客,相对于火车没有运动,相对于地面却以每秒几十米的速度飞驰而过。火车相对于地面运动,地球相对于太阳运动,这些都是相对运动。但是,如果按此继续推导下去,太阳相对于银河系中心运动,银河系相对于什么运动呢?
按照经典物理学的解释,除去相对运动外,还有绝对运动,即相对于绝对空间的运动。而绝对空间,牛顿把它解释为:“绝对的空间,就其本性而言,是和外界任何事物无关,而永远是相同的和不动的。”
可是,绝对空间既然和外界毫无关系,那么又是如何存在?又是如何被人所了解的呢?对这一问题,牛顿无法回答,只好把绝对空间,以及绝对时间说成是上帝的创造。对这个解释,爱因斯坦当然不满意。爱因斯坦的研究,从古老的“以太之谜”问题入手。
“以太”这个词,是古希腊人的创造。他们认为空气中充满着以太这种物质,它是肉眼看不见的,但无处不在。
牛顿借用以太一词,把它作为万有引力的传播媒介。
而光的“波动说”,则认为以太是光波的传播媒介,就像空气是声波的媒介一样。
“波动说”还认为,以太无所不在,不但充满宇宙空间,而且要渗(shèn)透气体、水和一切物体之中。它没有一点摩擦阻力,不影响一切物体的运动。
19世纪,以太又被人们说成是电磁场的承担者和电磁波的传播者。还有的人,干脆把这样看不见摸不着,说不清道不明的以太,说成是牛顿的绝对空间!
以太成为无人能解的谜中之谜!
爱因斯坦早就怀疑以太的存在问题,“难道光只有借助传播媒介才能传播吗?而这种传播媒介又只能是以太吗?”
“既然没有任何东西,能够证明绝对空间和绝对时间的存在,那么,它们就是不存在的。”
爱因斯坦敢于向任何权威挑战!
在狭义相对论中,爱因斯坦提出了两个基本原理:
一、光的速度是不变的。
二、当物体运动的速度接近或达到光速时,相对该物体来说,时间将减慢。即所谓狭义相对论原理。
他又根据狭(xiá)义相对论原理,推导出了物体的质量也与运动密切相关,运动速度增加,质量也随着增加,并得出了质能关系式:
E=mc2,即物体转化为能量时,能量的总值相当于它的质量与光速的平方的乘积,从而揭示了原子内部所蕴藏的巨大能量的秘密!
对于相对论原理,爱因斯坦自己曾经做过简明扼要扼要(è):抓住要点(多指发言或写文章)。的说明:
“要点是这样的:早先人们认为,假如由于某种奇迹,一切有形体的事物突然一下子消失了,那么空间和时间仍会留下来。照相对论来说,空间和时间是和一切事物一起消失的。”
时间、长度和质量,是力学研究中的三个基本量。在牛顿的力学中,它们是绝对的、不变的。可在相对论中,它们却变成了和测量者所在的坐标系有关的量。
此外,在牛顿的力学中,质量和能量二者分明,互不相关,各自守恒守恒(数值):保持恒……在相对论中,牛顿的守恒定律,变成了质能守恒定律,即E=mc2。
于是,空间和时间统一起来了,物质和运动统一起来了,质量和能量统一起来了。
1913年夏天,爱因斯坦和居里夫人一家人,到安卡丁奴的山谷旅行。
爱因斯坦用那充满灵感的声音,把在他脑际里盘旋着的概念,说给居里夫人听。居里夫人是全欧洲能了解他的理论的少数人士之一。
孩子们有时候也竖起耳朵,听着那些不懂的术语。爱因斯坦边走边专心地思考着,他走过悬崖的边端,攀上矗立的岩壁。
他忽然站住,捉着居里夫人的手,大声地叫:“夫人,你明白了吧!问题是在于当电梯在真空中掉落时,在乘客身上所发生的变化呀。”
1905年发表的相对论,附有一个条件,那就是:“以互相等速运动的两个世界为条件。”因此,给它取名叫做“特殊相对论”,又称“狭义相对论”。
爱因斯坦在维也纳的物理医学大会上发表这个理论的时候,有赞成的,也有反对的。经过激烈的辩论之后,爱因斯坦做了断然的结论:“希望在明年日蚀的时候,拍摄星球的照片,来验证我的理论是否正确。根据我的计算,光曲折的角度是0.83秒。”
大胆的预言!
很不巧,1914年日蚀的时候,世界大战已经爆发了。派往俄国的德国日蚀(shí)观测队被俄军逮捕,因此,实际上的观测,便不得不等候下次的机会了。
1918年,德国投降,第一次大战终于结束了。当战争的阴云渐渐地消散以后,全世界的人发现,爱因斯坦已成为一个伟大的偶像,屹(yì)立在世界上。
战争一结束,英国皇家天文学会与皇家学会,立即派遣(qiǎn)日蚀观测队去从事观测,这次观测的对象是预计于1919年3月27日出现的日蚀,目的就是为了验证爱因斯坦的预言。
由于这次日蚀可以在非洲和南美洲一带观测到。英国人决定派遣两个观测队:一队到巴西北部的索布拉耳,一队到非洲几内亚湾的普林西佩岛。著名天文学家埃丁顿爵(jué)士亲自担任队长,前往非洲。观测队携(xié)带着各种新奇的仪器,并做了充分的准备,乘船离开英国。
到了那一天,凑巧是阴天,这对于观测是不适宜的。
当日全蚀(shí)快终了的时候,云层散开,星光也就闪烁起来了。因此,在所拍的照片里面,有一张把五颗星星拍得很清楚。
他们把所拍的底片收拾妥当,带回伦敦。幸好,巴西的索布拉耳地方是晴天,所以能拍到完好的照片。在伦敦,专家们把它拿来和没有太阳时所拍的照片,做精密的比较。
爱因斯坦的预言到底能不能获得证实?全世界的学者屏(bǐnɡ)息等候着研究结果的发表。但有一个物理学者例外,他似乎对这些事漠不关心,仍日口衔(xián)烟斗,专心做着别的研究——他就是爱因斯坦。
1919年11月6日——一个伟大的日子。
皇家天文学会与皇家学会联合主办,在皇家学会的礼堂举行日蚀观测结果报告会。主席是著名的物理学者汤姆生教授。在主席台后面有一座很大的牛顿的塑像。汤姆生教授就站在塑像前,报告这次实际观测所得的结果。正如爱因斯坦所预言的,星光有1.64秒的曲折(爱因斯坦最后的预言是1.7秒)。