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第52章 科学巨人(3)

1909年经著名物理学家普朗克推荐,爱因斯坦任苏黎世大学理论物理学副教授。1913年回到德国,在柏林大学任教,并成为普鲁士科学院院士。1933年因受纳粹政权迫害而迁居美国,定居在新泽西州的普林斯顿,应聘为普林斯顿高等研究院教授。1940年爱因斯坦加入美国籍,之后一直在普林斯顿从事理论物理研究工作,直至逝世。

爱因斯坦在物理学的许多领域中都有重大的贡献,其中最重要的是创立了相对论和对发展量子论的贡献。

1905年6月完成的《论动体的电动力学》一文中,爱因斯坦提出了狭义相对论。这一理论告诉我们,如果我们承认光在真空中的传播速率是恒定的(即不随发光物体的运动状态而改变),而且在一切惯性参考系中自然定律都是相同的,那么就可以确定,时间和运动对于观察者说来都是相对的。相对论的建立,使人类对于空间、时间和物质运动的认识,发生了革命性的变化,具有划时代的历史意义。1916年,他发表了《广义相对论的基础》的论文,建立了广义相对论。狭义相对论主要论述电磁现象及其在时间和空间中的传播,广义相对论则主要研究引力理论。这个理论的中心思想是引力的实质是由于质量的存在而引起的时空连续场的弯曲。他根据广义相对论,作出了光在引力场作用下会发生弯曲、水星近日点发生进动和引力场中的光谱线向红端移动的三大预言,这些预言以后都被实验观测所证实。1919年,英国物理学家汤姆生曾激动地说,爱因斯坦创立的相对论是“人类思想史中最伟大的成就之一”。

1905年3月,爱因斯坦发表《论光的产生和转化的一个启发性的观点》。在普朗克量子论的启发下,提出了光量子学说,并用量子理论解释了光电效应、辐射过程和固体的比热等等,在科学史上第一次揭示了微观客体的波粒二象性。同年9月,爱因斯坦发表了题为《物体的惯性同它所含有的能量有关吗?》的论文,提出了著名的质能关系式E=mc2,阐明质量是m的物体蕴藏着mc2的能量,为原子能的开发、利用提供了理论基础。

1922年11月,爱因斯坦荣获诺贝尔物理学奖,但授奖理由主要提到他在光量子论方面的贡献,因为当时对相对论是有争议的。

1929年2月,爱因斯坦发表了《统一场论》的论文。从此,他几乎把后半生的全部精力都投入到这一研究中去,试图把电磁场和引力场统一起来。虽然,在这方面的研究,他没有取得成果,但他开辟了一个全新的领域,具有重要的意义。

法国物理学家郎之万在1931年说过:“在我们这一代的物理学史中,爱因斯坦的地位将在最前列。他现在是,并且将来还是人类宇宙中有头等光辉的一颗巨星。”

爱因斯坦对事物不满足于现在的结论,不墨守成规。他曾说过:“我没有什么特别的才能,不过喜欢穷根究底地追究问题罢了。”“我不过是保持了自然界表示‘诧异’(或译‘惊奇’)的能力。当大多数物理学家沿着牛顿的道路继续前进时,我却试图走另外的路。”这正是使他成为自然科学伟大革新家的最可贵的品质。

爱因斯坦病危之际,留下遗嘱:死后不举行公开葬礼,不建墓,不立纪念碑。遗体火化后,骨灰撒向大地。1955年4月18日,爱因斯坦在普林斯顿逝世,终年76岁。

爱因斯坦因为在科学上的成就,获得了许多奖状以及名誉博士的授予证书。如果一般人就会把这些东西高高挂起。可是爱因斯坦把以上的东西,包括诺贝尔奖奖状,一起乱七八糟地放在一个箱子里,看也不看一眼。英费尔德说他有时觉得爱因斯坦可能连诺贝尔奖是什么意义都不知道。据说他在得奖的那一天,脸上和平日一样平静,没有显出特别高兴或兴奋。爱因斯坦在写自己的科学工作文章时,从来没有提到过他拿到什么奖,像他这样的情形在科学界里是不太多的。

少年时代的爱因斯坦在瑞士生活时,过的是穷学生的生活,他对物质生活要求不高,有一碟意大利面条加上一点酱他就感到很满意。成名后,成为教授以及后来为了躲避纳粹的迫害移民美国,他是有条件过很好的物质享受的,但是他仍保留着穷学生简朴无华的生活。

爱因斯坦不爱钱财。对于他来说,每一份财产都是一块绊脚石,它破坏人的恬淡心境。在美国这个拜金成风的国家,有这样的品格,也是使人感兴趣的。有一则轶事说,爱因斯坦把一张1500美元的支票夹在书里当书签用,结果把书弄丢了。还有一个故事说,人家请他在无线电上讲话,他拒绝了,说他不爱出风头。人家出了1000美元,请他只讲一分钟话,他也拒绝了,说他不需要钱。

卓别林到柏林访问去看望爱因斯坦时,深感惊异的是,这位举世闻名的大科学家,住在简陋的公寓里,房间里的家具非常简单,最值钱的东西不过是一架钢琴。

当爱因斯坦来到普林斯顿的高等科学研究所工作时,当局给了他相当高的薪水——年薪1.6万美元,他却说:“这么多钱,是否可以给我少一点?给我3000美元就够了。”

他的夫人说,爱因斯坦并不富有,虽然洛克菲勒基金会给他的科学工作捐助了百万美元,但他从来没有用过。

爱因斯坦对自己的衣着也是不注意的,长年披着一件黑色皮上衣,不穿袜子,不系领带,裤子有时既没有绑皮带也没有吊带。他和人在黑板前讨论问题时,一面写黑板,一面要把那像要滑下的裤子用手拉住,这种情形是有些滑稽,而他的头发却留得长长的,不加修饰。这对当年“贵族学府”普林斯顿大学的学生来说是惊异的事,难怪他们要希望上帝叫他把头发剪掉。

爱因斯坦是很节俭的人,他在计算的纸上是两面都写,而且他把许多寄给他的信的信封裁开,当作计算的草稿纸,不让它们在进了纸篓之前失掉可以再利用的价值。爱因斯坦在外出时经常坐二三等车,平时只吃一些简单的食物。1909年7月,爱因斯坦应邀到日内瓦,参加隆重的日内瓦大学三百五十周年校庆和纪念建校人加尔文的庆祝活动,并接受日内瓦大学颁发给他的荣誉博士学位。在庆祝活动的游行中,学校里的显要人物和政府中的大人物,都身穿燕尾服、头戴高礼帽,或者身穿中世纪式的锈金长袍,头戴平顶丝帽,而爱因斯坦却穿着一套平时上街穿的衣服,戴着一顶草帽。对这次庆祝活动所举办的盛大宴会,爱因斯坦很不以为然,他对坐在旁边的人说,“如果加尔文还活着,他会堆起一大堆柴禾,为搞这样的铺张浪费的盛宴而把我们全都烧死。”

爱因斯坦自己曾说过:“安逸和幸福,对我来说从来不是目的。我称这些伦理基础为猪倌的理想……”他甚至拒绝自己被安排在上流社会中而居于与众不同的地位,对社会上对他的特殊照顾感到愤怒。在20世纪20年代由欧洲赴美国的途中,人们为他准备了一套有舒适和方便的设备的房间,原以为爱因斯坦会感到满意,但他却当即强烈抗议这种特权,说他宁愿坐统舱,也不呆在这豪华的房间里。

爱因斯坦是很珍惜时间的人,他不喜欢参加社交活动与宴会,他曾讽刺地说:“这是把时间喂给动物园。”他集中精神专心地钻研,他不希望宝贵的时间消耗在无意义的社交谈话上。他也不想听那些奉承和赞扬的话。他认为:“人只有献身于社会,才能找出那实际上是短暂而有风险的生命的意义。”“一个以伟大的创造性观念造福于全世界的人,不需要后人来赞扬。他的成就本身就已经给了他一个更高的报答。”(见他在1948年《悼念麦克斯·普朗克》的讲话)1929年3月,为了逃避五十寿辰的庆祝活动,爱因斯坦在生日前几天,就秘密跑到柏林近郊的一个花匠的农舍里隐居起来。

爱因斯坦说过,“人是为别人而生存的”,“我的精神生活和物质生活都依靠着别人(包括生者和死者)的劳动,我必须尽力以同样的分量来报偿我所领受了的和至今还在领受着的东西”。这里,闪烁着科学家良心和高尚感情的光芒。

不管时代的潮流和社会的风尚怎样,人总可以凭着自己高贵的品质,超脱时代和社会,走自己正确的道路。现在,大家都为了电冰箱、汽车、房子而奔波、追逐、竞争,这是我们这个时代的特征了。但是也还有不少人,他们不追求这些物质的东西,他们追求理想和真理,得到了内心的自由和安宁。

——爱因斯坦

发明大王爱迪生

托马斯·阿尔瓦·爱迪生(Thomas Alva Edison,1847—1931),他是位举世闻名的美国电学家和发明家,他除了在留声机、电灯、电话、电报、电影等方面的发明和贡献以外,在矿业、建筑业、化工等领域也有不少著名的创造和真知灼见。爱迪生一生共有约两千项创造发明,为人类的文明和进步作出了巨大的贡献。

爱迪生一生勤于自学,善于思考,对科学实验如痴如醉,他一生中取得1093项发明专利权,其中著名的有留声机、电灯、电影摄影机、碱性蓄电池等。1879年,他用碳化的卷绕棉线作为灯丝,成功制作出世界上第一个电灯泡。他花了近3天时间把灯丝装进真空玻璃泡,通上电源,发出相当于10盏煤气灯的温柔光芒,延续了约40个小时。他试验过从世界各地找来的1600种耐热材料、6000种植物纤维,他最终确定以碳化竹丝做灯丝,这种灯丝能连续照明1200小时。1908年,爱迪生电气公司职员威廉·克里奇又发明了钨丝灯丝,最终使灯丝经久耐用。

1847年2月11日,爱迪生诞生在美国俄亥俄州的米兰市。他家祖籍荷兰,后迁北美,家境贫穷,靠父亲种田维持生活。小时候的爱迪生并不聪明,但他善于观察、思考,对任何事都喜欢刨根问底。他的那些莫名其妙的问题常把父亲问得哑口无言,无从作答,好在母亲做过教师,每次都能给他耐心地给他讲解。

有一次,父亲在草棚里发现爱迪生趴在草堆里一动不动,便问:“你在干什么?”没想到爱迪生一本正经地回答:“我在孵小鸡呀!”父亲又好气又好笑地对他说:“人是孵不出小鸡的。”可爱迪生还是追问:“为什么母鸡能,我就不能呢?”

爱迪生7岁上学,他功课不好,也不喜欢那个死板的教书先生。他满脑袋净是些稀奇古怪的问题,常把老师问得支支吾吾,不知怎么回答,惹得老师十分讨厌他。上学不到3个月,老师对爱迪生的母亲说:“你的孩子,老是问一些2加2为什么等于4之类的古怪问题,实在太笨了,不管我怎么教,他也学不会。我不愿教这样的学生。”

爱迪生的母亲一气之下,就让仅仅上了3个月学的爱迪生退学回家自学,自己开始担负起亲自教他读书写字的责任。母亲经常给爱迪生讲文学、历史、传授科学知识,还常给他讲一些名人的故事,不断鼓励教育他,不厌其烦地解答他所提出的各种问题。爱迪生在母亲的认真讲解下进步得非常快。

母亲觉得爱迪生的求知欲非常强烈,买了本《自然读本》送给孩子,爱迪生立刻被书中的科学小实验吸引住了。从此,他经常照着书上讲的方法模仿着去做各种实验。为了作实验,爱迪生把家中的地下室整理出来,准备了一些瓶子、试管,并把平日节省下来的零用钱统统买了实验用品,一有空就钻到地下室去作化学实验。

爱迪生见到小鸟在天空中飞翔,非常羡慕,心想:要是人能自由地飞上天该多美好啊!一次,他看到书上说气球可以飞上天,便想人的肚子里如果充满气体以后,是否也能飞上天呢?他见到家中做面包的发酵粉能产生不少气泡,便找来邻居的小伙伴,让其中一位去吃他从家里偷出来的发酵粉。小伙伴开始并不想吃,后来被他上天的奇妙想法吸引住了,便尝试着吃了一些发酵粉,不料,刚吃下不久,便抱着肚子疼得直打滚,被闻讯赶来的大人送到医院急救。事后,爱迪生还十分惋惜地想才刚试验一半,若能再坚持一会,见到结果该多好啊!

爱迪生闯祸后,母亲不再放心他做实验,要封闭他的实验室,爱迪生急哭了:“我要是不做实验,怎么研究学问?怎么做大事呢?”母亲的心被儿子的志向打动了,实验室保存了下来。

由于家庭的穷困,爱迪生12岁的时候,说服父母同意自己到火车上当了报童。他热情地兜售,挣来的钱除了补贴家用,都用来购买书籍和药品。这位可爱的少年,为自己能够独立,感到很得意。由于在火车上卖报,空闲时间较多,爱迪生便多次请求车长让他在车上做实验,得到允许后,他便把自己的实验室从地下室搬到了火车行李车的一角,而火车一到终点,他便会溜到当地的青年协会图书馆去读书。

一次图书馆的管理人员问他已读了多少书啦,他说:“我已经读完第一架上的两层书了,我要按书架的次序把所有书读完。”管理人员说:“你应先选目标,围绕目标看书才好,否则,书那么多,你何时才能读完呢?”爱迪生想想挺有道理,从此“先确立一个目标,然后向着这个目标迈进!”便成了爱迪生一生的座右铭了。

爱迪生在火车上的卖报生涯并不长。1862年有一次火车开动时震动得特别厉害,爱迪生实验用的药瓶掉到地上,里面的磷散在地上,一碰到空气便引起了大火。火灾被扑灭后,管理员恶狠狠地打了爱迪生几个耳光,结果他的右耳从此变聋了,而且他也不能在这列火车上卖报了。这是爱迪生一生中所受的最大打击,但并没使他从此灰心丧气。

后来爱迪生又在一个小站上找到了一份卖报的工作。有一天,爱迪生正沿着铁路走着,火车飞驰而来,他突然看见一个小男孩正在铁轨上玩耍,就在灾难即将发生的一刹那,爱迪生勇敢地抱起那个男孩滚出了路轨,火车从他们身旁呼啸而过。小男孩的父亲是这个车站的站长,为了报答爱迪生,他把收发电报的技术教给了爱迪生。仅仅四个月,爱迪生便成为一名很优秀的铁路电信报务员了。

爱迪生白天做实验,晚上到铁路上当电报员。局里规定,夜班电报员必须每隔一个小时发一次信号,以防睡觉。爱迪生为了在没事的时候能睡个踏实觉,想出了聪明的一招,他把钟表同电报机连在一起,每过一小时钟打一点,电报机就自动发一个讯号。后来被查出是他搞的小动作,便被辞退了。爱迪生十分热爱电报员这个职业,为了提高收发电报的水平,有空就琢磨改进现有的电报装置,以实现他在一条线上同时传达两个以上电讯的想法。后经朋友介绍,到波士顿他又当起了电报员。1869年,爱迪生发明了股票报价机,以4万元价钱卖给股票交易所。他用这笔钱办了个小工厂,从此专心搞起自己的发明创造来。