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1879年,偉大的麥克斯韋離開(kāi)了人世,年僅48歲,對(duì)于世界來(lái)說(shuō),他似乎有點(diǎn)來(lái)去匆匆,因?yàn)檫@個(gè)世界還有更多的未知領(lǐng)域等待他去探索,他的去世確實(shí)是人類(lèi)的一大損失。不過(guò)也不要過(guò)分擔(dān)心,就在他去世的那一年,一個(gè)嬰兒呱呱墜地,這就是愛(ài)因斯坦,他似乎命中注定來(lái)攪亂世界的。 對(duì)于愛(ài)因斯坦來(lái)說(shuō),這一生就是來(lái)吊打全世界的,簡(jiǎn)直就是'遇神殺神,遇佛弒佛'。1905年,愛(ài)因斯坦初出江湖,作為瑞士伯爾尼專利局的小公務(wù)員的他寫(xiě)了五篇論文,這五篇論文都有資格獲得諾貝爾獎(jiǎng),其實(shí)說(shuō)獲得諾貝爾獎(jiǎng)已經(jīng)低估了他的價(jià)值,這些論文都幾乎開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)時(shí)代。 其中一篇是關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的,這篇論文洗清了玻爾茲曼的千古奇冤,證明了世界確實(shí)由原子構(gòu)成,沒(méi)錯(cuò),真的沒(méi)有看錯(cuò),直到愛(ài)因斯坦人們才知道原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單位,后來(lái)法國(guó)科學(xué)家佩蘭依照愛(ài)因斯坦的論文做實(shí)驗(yàn),獲得了諾貝爾獎(jiǎng),不過(guò)沒(méi)有分給愛(ài)因斯坦啊。 最著名的那一篇就是狹義相對(duì)論了,這一篇撼動(dòng)了牛頓力學(xué)大廈的基礎(chǔ),動(dòng)搖了牛頓的地位,可謂開(kāi)天辟地。 后來(lái)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的一篇就是'光電效應(yīng)',這篇論文開(kāi)啟了量子論的先河,所以說(shuō)愛(ài)因斯坦也是量子力學(xué)的先驅(qū)。 當(dāng)然了,對(duì)世界影響最大的還是'質(zhì)能方程'這篇論文,這就是后來(lái)核武器的理論基礎(chǔ)。 這一年,愛(ài)因斯坦終結(jié)了一個(gè)時(shí)代,開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)時(shí)代,洗清了玻爾茲曼的冤屈,指出了有史以來(lái)最可怕武器之路,所以這一年被稱為'愛(ài)因斯坦奇跡年'。 這一年,他已經(jīng)吊打全世界了。 后來(lái),面對(duì)玻爾率領(lǐng)的量子學(xué)派的星星們的圍追堵截,愛(ài)因斯坦手持兩把西瓜刀,從南天門(mén)砍到蓬萊東路,手起刀落手起刀落,連砍了三天三夜,眼都沒(méi)眨一下,殺得量子學(xué)派血流成河,分崩離析,愛(ài)因斯坦一役成名,創(chuàng)下了'一人敵一門(mén)'的奇跡,從此后江湖號(hào)稱'愛(ài)神'。 可以說(shuō),論打架,愛(ài)因斯坦這一輩子還真沒(méi)怕過(guò)誰(shuí)。 雖然愛(ài)神一劍縱橫笑傲江湖多年,但是有一個(gè)人卻讓他膽戰(zhàn)心驚夜不成寐。這個(gè)人就是希爾伯特。 話說(shuō)在科學(xué)史上,愛(ài)神一直被牛頓爵爺力壓一頭,屈居第二,一個(gè)根本原因就是數(shù)學(xué)不行,對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō),數(shù)學(xué)就好比是內(nèi)力,愛(ài)神雖然以獨(dú)孤九劍技?jí)喝盒郏f(shuō)到底也只是登峰造極的外家功夫,而牛頓爵爺自創(chuàng)微積分,這就是九陽(yáng)神功啊,而愛(ài)因斯坦少年輕狂,對(duì)數(shù)學(xué)不屑一顧,數(shù)學(xué)課上不是逃課就是打瞌睡,他的數(shù)學(xué)老師閔可夫斯基就稱他為'懶骨頭',正是因?yàn)閿?shù)學(xué)能力一般,導(dǎo)致內(nèi)力不足,不但被牛頓爵爺強(qiáng)壓一頭,而且在登頂廣義相對(duì)論時(shí),差點(diǎn)輸給了希爾伯特。 其實(shí)早在狹義相對(duì)論時(shí),愛(ài)神就差點(diǎn)翻車(chē)而失去狹義相對(duì)論的首發(fā)權(quán)。 自邁克爾遜莫雷的以太零漂移實(shí)驗(yàn)之后,人們都在琢磨一種新的理論來(lái)解釋這一神奇現(xiàn)象,洛倫茲打響了第一槍,這就是著名的洛倫茲變換,不過(guò)遺憾的是洛倫茲沒(méi)有再往前走一步,要是洛倫茲再走一步,甩掉以太這個(gè)概念的話,那么相對(duì)論的首創(chuàng)者就是他了。 洛倫茲沒(méi)有想到,但是愛(ài)因斯坦想到了,除了愛(ài)因斯坦以外,龐加萊也想到了,龐加萊是天體物理學(xué)家,更是數(shù)學(xué)大師,他幾乎在數(shù)學(xué)的每個(gè)領(lǐng)域都做出了巨大的貢獻(xiàn),早在愛(ài)因斯坦之前,他就想到了'光速不變?cè)?,而光速不變正是愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論的基礎(chǔ),不過(guò)愛(ài)因斯坦的論文比他早發(fā)表了幾個(gè)星期,這樣他就與相對(duì)論失之交臂了。 事后,愛(ài)因斯坦不禁抹了一把冷汗,這要是手慢點(diǎn),這相對(duì)論的榮譽(yù)可就歸了人家了,不過(guò)這時(shí)候愛(ài)因斯坦還沒(méi)有感覺(jué)到他數(shù)學(xué)能力的不足。 因?yàn)楠M義相對(duì)論需要的數(shù)學(xué)水平不高,他自己也能應(yīng)付,最關(guān)鍵的是他身邊還有一位內(nèi)力深厚的俠女,這位俠女就是他老婆米列娃,米列娃是愛(ài)因斯坦的大學(xué)同學(xué),數(shù)學(xué)課上認(rèn)真聽(tīng)講,課后獨(dú)立完成作業(yè),自然修得一身好內(nèi)力,狹義相對(duì)論的各種復(fù)雜計(jì)算大多出自她手。 愛(ài)因斯坦劍術(shù)無(wú)雙,身邊又有內(nèi)力高深的俠女米列娃,二人聯(lián)手行走江湖,一時(shí)間江湖上風(fēng)聲鶴唳,見(jiàn)者聞風(fēng)喪膽,夫妻兩人本是一對(duì)只羨鴛鴦不羨仙的神雕俠侶,可是隨著愛(ài)因斯坦聲名鵲起,這一對(duì)俠侶也有了問(wèn)題。 奇跡年之后,隨著各種實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,愛(ài)因斯坦的理論逐步得到驗(yàn)證,愛(ài)因斯坦的名聲也一天天大了起來(lái),他也得到了教授的職位,還獲得了諾貝爾獎(jiǎng)的提名,雖然沒(méi)有獲獎(jiǎng),但獲獎(jiǎng)那是早晚的事情,偉大的普朗克拋過(guò)來(lái)了橄欖枝,邀請(qǐng)他到柏林大學(xué)任教,同時(shí)擔(dān)任威廉物理研究所的主任。對(duì)于不久前還在專利局審查專利的小公務(wù)員來(lái)說(shuō),這似乎已經(jīng)達(dá)到了人生的巔峰。 此時(shí)的愛(ài)因斯坦動(dòng)起了小心思,要是只守著老婆米列娃,那可就成了情圣了,有愧于他'愛(ài)神'之名,就難免有些風(fēng)言風(fēng)語(yǔ)傳出來(lái),而米列娃也是性如烈火,決定和愛(ài)神分手,以后各自天涯互不打擾。 其實(shí)此時(shí)傳出來(lái)的還真是風(fēng)言風(fēng)語(yǔ),愛(ài)因斯坦這個(gè)時(shí)候已經(jīng)感覺(jué)到了狹義相對(duì)論的缺陷,正經(jīng)事還不忙不過(guò)來(lái)呢,他哪還有心思拈花惹草啊,可百般解釋也難以挽回女俠的芳心,兩人只好勞燕分飛。 還有一種說(shuō)法是米列娃覺(jué)得自己功夫不錯(cuò),只是被愛(ài)因斯坦光環(huán)籠罩,就算離開(kāi)愛(ài)因斯坦也能獨(dú)立行走江湖,不管怎么說(shuō),倆人最終還是沒(méi)有白頭偕老。 只是當(dāng)時(shí)兩人家徒四壁,就這么讓老婆走了,有辱愛(ài)神名聲,愛(ài)因斯坦答應(yīng)米列娃要是他獲得了諾貝爾獎(jiǎng),就把獎(jiǎng)金給了前妻,米列娃想了想也就答應(yīng)了,這個(gè)時(shí)候全世界都知道愛(ài)因斯坦獲得諾獎(jiǎng)是早晚的事,而且愛(ài)因斯坦認(rèn)為自己絕對(duì)不能只獲得一次,就算給前妻一次半次也無(wú)所謂,可是沒(méi)想到他只獲得了一次,米列娃也沒(méi)想到離開(kāi)愛(ài)因斯坦后在學(xué)術(shù)并沒(méi)有什么成就,這都是后話了,暫且不提,還是說(shuō)廣義相對(duì)論吧。 狹義相對(duì)論為愛(ài)因斯坦征得了無(wú)數(shù)贊譽(yù),但是愛(ài)因斯坦并沒(méi)有滿足,他發(fā)現(xiàn)他的相對(duì)論還存在著缺陷,第一,相對(duì)論只是涉及到了勻速直線運(yùn)動(dòng),并沒(méi)有考慮加速度,這在'雙生子佯謬'中就有體現(xiàn),第二,相對(duì)論沒(méi)有涉及到引力,對(duì)于打算包羅萬(wàn)象的愛(ài)因斯坦來(lái)說(shuō),不考慮引力的理論是不完美的。 這就需要引入等效原理,等效原理并不是什么新概念,伽利略和牛頓都曾經(jīng)表述過(guò)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是慣性力和引力所起的作用是相同的,這個(gè)不用舉多么高深的例子,在生活中我們就有體驗(yàn),在電梯剛剛向上啟動(dòng)時(shí),我們會(huì)感到身體好像重了一點(diǎn),這就是超重,在快達(dá)到我們的目的樓層時(shí),身體好像又輕了一點(diǎn),這就是失重,電梯下降時(shí),情況則反了過(guò)來(lái),這就是等效原理,在電梯具有向上加速度時(shí)候,我們同時(shí)受到了慣性力和重力,兩個(gè)力疊加,就感到了超重,反過(guò)來(lái)呢,就感到了失重,可是我們并沒(méi)有辦法區(qū)分慣性力和重力,這就意味著慣性力和引力是等效的。 還在這個(gè)電梯中,現(xiàn)在電梯以9.8m/s2的加速度下落,電梯中的人會(huì)完全漂浮起來(lái),就象電影中太空飛船一樣,但是電梯中的人是分辨不出是電梯正在重力作用下下降還是以9.8m/s2的加速度下落,這一點(diǎn)對(duì)于電梯中的人非常重要,要是在重力下下降,這意味著電梯出了問(wèn)題,就應(yīng)該呼救了,要是以9.8m/s2的加速度下落,那只不過(guò)是一場(chǎng)驚險(xiǎn)之旅,就應(yīng)該漂浮在空中好好享受這種極致的體驗(yàn),既然分辨不出,那就先不去管,反正到達(dá)地面還有一段時(shí)間。 在電梯外發(fā)射一束光線穿過(guò)電梯,對(duì)于電梯外的觀察者來(lái)說(shuō),在光到達(dá)電梯對(duì)面時(shí),電梯已經(jīng)下落了一段距離,看起來(lái)光好像向上彎曲了,在勻速運(yùn)動(dòng)中并不會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象,因?yàn)楦鶕?jù)洛倫茲變換,會(huì)產(chǎn)生尺縮鐘慢效應(yīng),補(bǔ)償了這段距離,只有在有加速度的情況才會(huì)出現(xiàn)光線彎曲,又根據(jù)等效原理,慣性力和引力無(wú)法區(qū)分,那么慣性力能引起的光線彎曲,引力同樣也可以,這就是廣義相對(duì)論。 這就是愛(ài)因斯坦的高明之處,他睿智的大腦可以從最基本的原理推導(dǎo)出最不可思議的結(jié)論。 這個(gè)時(shí)候愛(ài)因斯坦已經(jīng)走到了廣義相對(duì)論的大門(mén)口,但是還差臨門(mén)一腳,這一腳就是數(shù)學(xué)描述,只有有了嚴(yán)格數(shù)學(xué)描述的理論才能成為科學(xué)。春秋時(shí)期,墨子就提出了牛頓第一定律和第三定律的表述,但是這些定律并沒(méi)有叫做墨子定律,因?yàn)樗麤](méi)有給出數(shù)學(xué)描述,同樣的例子還有法拉第和麥克斯韋,法拉第通曉電磁領(lǐng)域的一切知識(shí),連場(chǎng)的概念都提出來(lái)了,可最后還是因?yàn)閿?shù)學(xué)水平一般,成全了麥克斯韋。 站在廣義相對(duì)論的大門(mén)口,愛(ài)因斯坦一定很后悔當(dāng)初數(shù)學(xué)課上不該過(guò)多逃課,這些急需的數(shù)學(xué)知識(shí),閔可夫斯基都在課堂上講過(guò),他也一定很后悔和老婆米列娃離婚,米列娃是好學(xué)生,絕對(duì)聽(tīng)明白了老師的理論。 現(xiàn)在的愛(ài)因斯坦就象令狐沖面對(duì)東方不敗,明明可以看出對(duì)方的破綻,可是卻無(wú)從下手。唯一的辦法就是重修內(nèi)力,可是時(shí)間不等人啊。 自從上次被愛(ài)因斯坦搶了狹義相對(duì)論的發(fā)現(xiàn)權(quán),數(shù)學(xué)界就一直很不服氣。在數(shù)學(xué)家看來(lái),只有數(shù)學(xué)才是真正的科學(xué),什么物理學(xué)化學(xué)那就是游戲,是不值一提的,他們唯一尊重的物理學(xué)家就是牛頓爵爺,當(dāng)然不是因?yàn)榫魻數(shù)奈锢韺W(xué)成就,是由于爵爺?shù)臄?shù)學(xué)家身份,數(shù)學(xué)家們認(rèn)為,只要在他們研究之余掃一眼物理學(xué)就能做出巨大貢獻(xiàn),上一回?cái)?shù)學(xué)大神高斯不是看了一眼電磁學(xué)就有了高斯定律了嗎? 可是數(shù)學(xué)家們沒(méi)想到的是人類(lèi)太淺薄了,居然奉物理學(xué)家為神,其實(shí)也怪不得人類(lèi),一則是由于數(shù)學(xué)家們的理論太高深了,沒(méi)幾個(gè)人能看懂,二則人家物理學(xué)家的貢獻(xiàn)可以直接作用于生活,讓人們生活的更舒服。 最可恨的是學(xué)渣諾貝爾,倒騰炸藥發(fā)了點(diǎn)財(cái),居然設(shè)立了一個(gè)什么諾貝爾獎(jiǎng),聽(tīng)說(shuō)錢(qián)還不少,可是居然沒(méi)有數(shù)學(xué)獎(jiǎng),為了錢(qián),不,為了名聲也得搶一次諾貝爾獎(jiǎng),那么最簡(jiǎn)單的辦法就是玩幾個(gè)物理學(xué)理論出來(lái)讓人類(lèi)看看,也順便教訓(xùn)一下淺薄的物理學(xué)家們。 可是沒(méi)想到上次派出的龐加萊卻鎩羽而歸,本來(lái)以為龐加萊的段位已經(jīng)夠高了,可沒(méi)想到天生一個(gè)愛(ài)因斯坦,居然比龐加萊早了那么幾個(gè)星期。 數(shù)學(xué)家們決定這次不能再輕敵了,直接推出了數(shù)學(xué)之王希爾伯特。 希爾伯特,號(hào)稱'數(shù)學(xué)界的無(wú)冕之王',著名的希爾伯特問(wèn)題就是他問(wèn)的,希爾伯特空間就是他提出的,他和愛(ài)因斯坦的老師閔可夫斯基是至交好友,算起來(lái)也算是愛(ài)因斯坦的師叔了,這確實(shí)有點(diǎn)以大欺小了,但是為了面子,不,為了科學(xué),也管不了這么多了。 當(dāng)然了,以上都是玩笑。希爾伯特早就對(duì)物理學(xué)感興趣,在愛(ài)因斯坦成名之前,他就開(kāi)始講授物理學(xué),在1912年,他還和愛(ài)因斯坦互贈(zèng)著作,以示惺惺相惜之感,也顯示了他對(duì)渴望更加深入的了解物理學(xué),1913年,他還設(shè)立了'哥廷根周'請(qǐng)著名物理學(xué)家來(lái)舉辦講座,并且也邀請(qǐng)了愛(ài)因斯坦,不過(guò)愛(ài)因斯坦此時(shí)正困擾于廣義相對(duì)論中,婉拒了希爾伯特的邀請(qǐng)。 1915年,希爾伯特再次邀請(qǐng)愛(ài)因斯坦,這次愛(ài)因斯坦欣然前往,因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候愛(ài)因斯坦對(duì)廣義相對(duì)論的思考已經(jīng)成熟,只是對(duì)于數(shù)學(xué)描述還有待時(shí)日,在哥廷根周上,愛(ài)因斯坦做了關(guān)于廣義相對(duì)論的講座。 愛(ài)因斯坦在哥廷根的心情也頗為愉快,在他給物理學(xué)家索末菲的信中寫(xiě)道'我對(duì)希爾伯特很是著迷,他是一個(gè)重要人物'??墒沁@種愉快心情并沒(méi)有維持多久,四個(gè)月后,愛(ài)因斯坦在11月26給朋友的信中又寫(xiě)道'這一理論的美麗是無(wú)可比擬的,然而只有一位同事真正了解他,而他正以一種聰明的方式試圖'分享'它,在我的個(gè)人經(jīng)歷中,從未有過(guò)比這一理論及相關(guān)一切所遭遇的更好地讓我見(jiàn)識(shí)到了人性的卑劣'。 信中所說(shuō)的'這一理論'當(dāng)然就是廣義相對(duì)論了,而'同事'自然指的就是希爾伯特了,是什么讓愛(ài)因斯坦對(duì)希爾伯特的態(tài)度在短短四個(gè)月內(nèi)就如此大變以致于截然相反呢?就是因?yàn)橄柌氐奶觳拧?/p> 在11月20日,希爾伯特做了一個(gè)報(bào)告,講述了他對(duì)引力理論的觀點(diǎn),我們現(xiàn)在都知道,引力理論就是廣義相對(duì)論的核心,11月25日,愛(ài)因斯坦也做了一個(gè)報(bào)告,并且給出了廣義相對(duì)論的場(chǎng)方程,這意味著愛(ài)因斯坦對(duì)廣義相對(duì)論的思考已經(jīng)成熟,但是注意時(shí)間啊,希爾伯特比愛(ài)因斯坦早了五天,這意味著希爾伯特可能比愛(ài)因斯坦更早得出廣義相對(duì)論,在科學(xué)研究上,早五天已經(jīng)不短了,何況愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論也不過(guò)比龐加萊早了幾個(gè)星期,這五天的時(shí)間可能廣義相對(duì)論的發(fā)明權(quán)就易主了,也怪不得愛(ài)因斯坦對(duì)希爾伯特的態(tài)度大變。 可是耐人尋味的事情又出現(xiàn)了,希爾伯特11月20日的報(bào)告并沒(méi)有留下任何文字記錄,而是在四個(gè)多月后,希爾伯特發(fā)表了一篇論文,這讓事情更加撲朔迷離,論文中注明了這就是11月20日?qǐng)?bào)告的主要內(nèi)容,可是這都過(guò)去四個(gè)月了,人家愛(ài)因斯坦已經(jīng)寫(xiě)完場(chǎng)方程了,誰(shuí)知道這論文內(nèi)容是報(bào)告內(nèi)容還是后來(lái)寫(xiě)的啊,當(dāng)然了,不能以'小人之心度君子之腹',作為偉大的數(shù)學(xué)家,希爾伯特應(yīng)該不會(huì)做這種事情。 后人曾畫(huà)了一幅漫畫(huà)來(lái)說(shuō)當(dāng)時(shí)兩人的情況。 漫畫(huà)中左邊是希爾伯特,右邊是愛(ài)因斯坦,誰(shuí)的筆前進(jìn)一步就意味著誰(shuí)得到了廣義相對(duì)論的發(fā)明權(quán)。 按理說(shuō)接下來(lái)應(yīng)該有一場(chǎng)關(guān)于首發(fā)權(quán)的爭(zhēng)論了,就象當(dāng)初牛頓和萊布尼茨關(guān)于微積分發(fā)明權(quán)之爭(zhēng)一樣,這正是大家喜聞樂(lè)見(jiàn)的,高深的理論看不明白,看看大神們的八卦也不錯(cuò)啊。 可是兩人的表現(xiàn)令人們失望了。希爾伯特并沒(méi)有和愛(ài)因斯坦?fàn)帍V義相對(duì)論發(fā)明權(quán)的意思,事后他曾經(jīng)說(shuō)過(guò)'我們這里大街上一個(gè)孩子都比愛(ài)因斯坦懂多維空間,偏偏是愛(ài)因斯坦提出了廣義相對(duì)論',這句話雖然表達(dá)了他的不滿,但也側(cè)面承認(rèn)了愛(ài)因斯坦對(duì)廣義相對(duì)論的發(fā)明權(quán)。 而且愛(ài)因斯坦說(shuō)'同事''人性的卑劣'的那封信,是寫(xiě)給一個(gè)法醫(yī)學(xué)教授朋友的,并沒(méi)有寫(xiě)給物理學(xué)圈內(nèi)人,這也可以看出來(lái)愛(ài)因斯坦也掌握著分寸。 1915年12月18日,在希爾伯特的提議下,愛(ài)因斯坦當(dāng)選為哥廷根數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)的通訊會(huì)員,在回信中,愛(ài)因斯坦也承認(rèn)'在我的心中恢復(fù)了對(duì)您的友誼,并希望您也這樣待我'。兩位大師就此冰釋前嫌。 雖然說(shuō)愛(ài)因斯坦得到了廣義相對(duì)論的發(fā)明權(quán),不過(guò)想起來(lái)還是令人恐懼,對(duì)于廣義相對(duì)論愛(ài)因斯坦已經(jīng)思考了近九年之久,而希爾伯特在了解了廣義相對(duì)論基本思想后,幾個(gè)月內(nèi)就完成了場(chǎng)方程,不得不對(duì)希爾伯特的數(shù)學(xué)天賦報(bào)以高山仰止之感。 應(yīng)該說(shuō)在數(shù)學(xué)上,希爾伯特可以秒殺愛(ài)因斯坦,但是愛(ài)因斯坦從來(lái)就不以數(shù)學(xué)能力著稱,他稱數(shù)學(xué)為'花哨的學(xué)問(wèn)',愛(ài)因斯坦笑傲江湖依靠的是驚人的物理直覺(jué)和高深的哲學(xué)思考,即便是希爾伯特得到了廣義相對(duì)論的發(fā)明權(quán),那么對(duì)廣義相對(duì)論的物理學(xué)解釋也要幾代人才能完成,而這些工作愛(ài)因斯坦一個(gè)人就可以完成。 這一場(chǎng)發(fā)明權(quán)之爭(zhēng)以最好的方式收?qǐng)?,得益于兩位大師的高尚品格,這種品格也正是人類(lèi)走向未來(lái)最重要的品格。 向兩位大師致敬。 |
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