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如何紀(jì)念愛(ài)因斯坦?

 紅瓦屋圖書(shū)館 2015-09-19

如何紀(jì)念愛(ài)因斯坦?


  沈致遠(yuǎn)
  今年是愛(ài)因斯坦逝世六十周年,又是他的廣義相對(duì)論發(fā)表一百周年。紀(jì)念愛(ài)因斯坦最好的方式是發(fā)揚(yáng)其科學(xué)精神。愛(ài)因斯坦科學(xué)精神可歸結(jié)為:好奇心、洞察力、鍥而不舍、社會(huì)責(zé)任感。
  
好奇心
  好奇心是探索科學(xué)的原動(dòng)力。愛(ài)因斯坦說(shuō):“我沒(méi)有特殊的才能,有的只是強(qiáng)烈的好奇心?!?br>  愛(ài)因斯坦幼年時(shí)看見(jiàn)指南針感到非常好奇:空間中有什么神秘的東西使磁針指向特定方向?這是他日后對(duì)空間性質(zhì)深思窮究以創(chuàng)立廣義相對(duì)論最早的啟蒙。
  愛(ài)因斯坦十幾歲時(shí)熱衷于思索“追光”:他想象自己以光速飛行追上了光,看到周?chē)瓉?lái)在運(yùn)動(dòng)的形象定于一格;當(dāng)飛行速度超過(guò)光速時(shí),看到的形象如倒放影片,時(shí)間反轉(zhuǎn)因果顛倒。愛(ài)因斯坦由此得到啟發(fā):任何物體的運(yùn)動(dòng)速度不能超過(guò)光速。這顯然與他日后創(chuàng)立光速不變的狹義相對(duì)論有關(guān)。
  愛(ài)因斯坦始終保持其好奇心,不僅身體力行,并關(guān)心培養(yǎng)下一代的好奇心,對(duì)此他不無(wú)感嘆地說(shuō):“現(xiàn)代教學(xué)方法竟然還沒(méi)有把研究問(wèn)題的神圣好奇心完全扼殺掉,真可以說(shuō)是一個(gè)奇跡。”如今聽(tīng)來(lái)仍振聾發(fā)聵。
  
洞察力
  宇宙萬(wàn)物千變?nèi)f化,大千世界呈現(xiàn)出復(fù)雜的現(xiàn)象。萬(wàn)變不離其宗,科學(xué)家的任務(wù)在于透過(guò)表面現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)其規(guī)律,這就需要洞察力。愛(ài)因斯坦具有非凡的洞察力。
  1887年,邁克爾孫(A.Michelson)莫萊(W.Morley)實(shí)驗(yàn)證明:光速是常數(shù),不隨觀察者運(yùn)動(dòng)而變。這與以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的經(jīng)典理論相抵觸,為發(fā)展新理論催生。1899年,洛倫茲(H.Lorentz)發(fā)表符合光速不變的洛倫茲變換公式,為狹義相對(duì)論提供數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。此外,龐加萊(H.Poincare)等人也在研究有關(guān)理論。這些經(jīng)驗(yàn)豐富的前輩科學(xué)家均未取得突破。1905年異軍突起,25歲的愛(ài)因斯坦發(fā)表狹義相對(duì)論,從理論上解釋了邁克爾孫-莫萊實(shí)驗(yàn),為二十世紀(jì)新物理學(xué)奠定基礎(chǔ)。
  愛(ài)因斯坦取得突破在于他有非凡的洞察力,他發(fā)現(xiàn)同時(shí)是相對(duì)的:靜止者看來(lái)同時(shí)發(fā)生的兩件事,在運(yùn)動(dòng)的觀察者看來(lái)并非同時(shí)發(fā)生。“同時(shí)之相對(duì)性”是關(guān)鍵,明乎此理,豁然貫通,狹義相對(duì)論水到渠成。
  洞察力也有助于廣義相對(duì)論的誕生。愛(ài)因斯坦開(kāi)始探索廣義相對(duì)論時(shí),苦思不得要領(lǐng)。一天他突然想到:電梯因斷纜而加速下落時(shí),電梯中的人會(huì)感到失去重量。愛(ài)因斯坦由此悟出廣義相對(duì)論的基石“等效原理”:加速度與引力等效。愛(ài)因斯坦認(rèn)為這是他一生中最快樂(lè)的事。
  洞察力與先天稟賦有關(guān),更重要的是后天歷練。遇事多想,去偽存真,由表及里,層層深入,習(xí)慣成自然,洞察力就會(huì)逐漸培養(yǎng)出來(lái)。
  
鍥而不舍
  愛(ài)因斯坦探索廣義相對(duì)論歷時(shí)十年,苦思冥索歷盡艱辛。他認(rèn)識(shí)到萬(wàn)有引力導(dǎo)致時(shí)空彎曲后,苦于找不到適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)表達(dá)方式。愛(ài)因斯坦的摯友數(shù)學(xué)家格羅斯曼(M.Grossmann)告訴他:“黎曼幾何早就給出了表達(dá)彎曲空間的數(shù)學(xué)理論?!睈?ài)因斯坦終于找到了所需要的數(shù)學(xué)工具,這是他創(chuàng)立廣義相對(duì)論關(guān)鍵性的一步。
  為確定廣義相對(duì)論的基本公式,愛(ài)因斯坦費(fèi)盡心機(jī)。牛頓提出的經(jīng)典萬(wàn)有引力公式,在一般弱引力情形下與天文觀察值符合得非常好;當(dāng)時(shí)所知唯一例外是水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng),其天文觀察值與牛頓理論不符。廣義相對(duì)論基本公式算出的結(jié)果必須同時(shí)滿足以上兩個(gè)要求,尤其是必須算出與觀察值符合的水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)理論結(jié)果。為此愛(ài)因斯坦鍥而不舍,反復(fù)修正,終于找到了廣義相對(duì)論的基本公式。個(gè)中艱辛唯有當(dāng)事者自知。
  1919年,英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓(A.Eddington)率隊(duì)在非洲日全食時(shí)對(duì)星光為太陽(yáng)引力場(chǎng)彎曲的觀察結(jié)果,證明了廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)。愛(ài)因斯坦成為名滿全球的著名科學(xué)家,并不滿足于已取得的豐碩成果,他說(shuō):“廣義相對(duì)論基本方程左邊是大理石,右邊是稻草?!币馑际牵悍匠套筮吇诨驹?,而其右邊帶有人為性。愛(ài)因斯坦一語(yǔ)道破關(guān)鍵所在,為后人改進(jìn)廣義相對(duì)論指明方向。
  廣義相對(duì)論創(chuàng)立后,愛(ài)因斯坦繼續(xù)向更深處發(fā)掘,終其后半生致力于探索統(tǒng)一場(chǎng)論,通稱“萬(wàn)物之理”。他提出過(guò)許多方案,屢敗屢試,矢志不渝。1955年愛(ài)因斯坦臨終前,在病榻上還寫(xiě)下十二頁(yè)方程式,瞑目前寫(xiě)出最后一行!
  愛(ài)因斯坦為求真理鍥而不舍的精神值得我們認(rèn)真學(xué)習(xí)。
  
社會(huì)責(zé)任感
  通過(guò)狹義相對(duì)論之質(zhì)量-能量相當(dāng)關(guān)系,愛(ài)因斯坦深知原子能之巨大威力,為善可提供能源,為惡可毀滅人類。1939年獲悉希特勒正在研制原子彈,愛(ài)因斯坦寫(xiě)信給羅斯??偨y(tǒng),促成曼哈頓計(jì)劃,美國(guó)率先制造出原子彈;1945年在廣島及長(zhǎng)崎投下兩顆原子彈,促使日本無(wú)條件投降,提前結(jié)束第二次世界大戰(zhàn)。愛(ài)因斯坦表現(xiàn)出對(duì)科學(xué)成果的高度社會(huì)責(zé)任感。
  二戰(zhàn)后美蘇兩個(gè)超級(jí)大國(guó)進(jìn)行瘋狂的核軍備競(jìng)賽,制造出“足夠毀滅地球許多次”的核武器,直接威脅人類的生存。愛(ài)因斯坦挺身而出,反對(duì)核軍備競(jìng)賽,再次表現(xiàn)出對(duì)科學(xué)成果的高度社會(huì)責(zé)任感。
  大師已去,風(fēng)范長(zhǎng)存。發(fā)揚(yáng)愛(ài)因斯坦科學(xué)精神,使他開(kāi)拓的統(tǒng)一場(chǎng)論未竟偉業(yè)后繼有人。套用放翁《示兒》詩(shī)作為結(jié)束語(yǔ):
  萬(wàn)物之理現(xiàn)身日,歡慶無(wú)忘告愛(ài)翁。
 ?。ㄗ髡唠娮余]件:zyshen@comcast.net)

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