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爱因斯坦鲜为人知的10件事

2017-01-05 22:10 算法与数学之美
爱因斯坦鲜为人知
的10件事


来源:前十网  译者:刘安琪

编辑:Gemini

在众人眼中阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)是一位伟大的物理学家,他梳着一头标志性的乱发,喜欢拉小提琴,开创了物理学的新纪元。众所周知,他经过一次次巧妙的假想和试验,最终创立了相对论。可是你了解这位天才的怪脾气吗?他从来不穿袜子、在德国逃避兵役、藐视社会习俗,他还是一个狂热的航海爱好者,不过他的航海技术实在让人不敢恭维。

1919年,一场日食观测活动让他成为头条新闻,可是我们对这位伟大科学家的了解还不够多。爱因斯坦的影响力不仅在于开创了科学领域的新纪元。他提出相对论,这一理论从经典牛顿宇宙观出发,象征一种更加广泛的社会转变——使艺术、文学、道德和政治等领域的观念更加成熟。他不仅拥有坚定的政治观和社会观,而且常常感悟出一些精辟、富于哲理又不失幽默的至理名言。因此,几十年来,他一直都是最受崇拜和欢迎的偶像。

在他去世30年后,随着一些私人信件的公开,他的个人生活逐渐曝光,我们终于能够更好地了解爱因斯坦了吗?这些曝光的个人生活是让我们心中的偶像形象破灭,还是让我们明白天才也不过是个普通人?我们一步一步深入了解这位成就卓越的物理学家,或许会重新认识一个不同的爱因斯坦。




10

他很晚才会说话


爱因斯坦在幼年时很晚才会说话,在7岁之前一直沉默寡言。这一事实,以及他对物理学研究的专一,他在生活中强加给妻子的束缚和他的音乐天赋等种种事情综合在一起,让一些人认为爱因斯坦患有阿斯伯格综合症(Asperger’s syndrome)——一种影响儿童语言和行为发育的自闭症。

人们经过分析发现,历史上很多天才都有类似的自闭特征,其中包括物理学家艾萨克·牛顿(Isaac Newton)和玛丽·居里(Marie Curie),以及瓦西里·康定斯基(Wassily Kandinsky)和约瑟夫·马洛德·威廉·透纳(J.M.W. Turner)等艺术家。斯坦福大学(Stanford)经济学家兼作家托马斯·索维尔(Thomas Sowell)根据此观点创造出一个新词汇——“爱因斯坦综合症(Einstein Syndrome)”,用来形容那些没有患上孤独症,但是语言发育迟缓的人。一些儿童发育专家认为艾斯伯格综合症与一般的自闭症不同,患有这种病症的儿童在某些方面天赋过人,而在另一些方面却发育迟缓,但是目前为止该理论并未得到证实。

爱因斯坦,身为一个视觉思想家,或许他的内心生活十分丰富,但无需向人表达,正如他曾说过的那句话:“目前来看一切都井然有序。”


9

他的学习成绩其实没那么糟糕



我们都喜欢八卦名人轶事,尤其在拼点击率的互联网文化的驱使下,这些名人轶事被更快地传播开。因此,有关爱因斯坦数学很烂,而且没通过大学入学考试这样的传闻会深入人心,也就不足为奇了。事实上,他从小擅长物理和数学,甚至12岁时就学习了微积分。对希腊语和拉丁语也略知一二。那么有关他数学很烂的传闻从何而来呢?原来,在爱因斯坦入学考试那年,学校管理者更改了评分制度,将成绩“A”档改成了“F”档(后来的传记作家没有仔细考证才造成了今天的误会)。

爱因斯坦的确没有通过第一轮入学考试——但是情有可原。他向苏黎世联邦理工学院提出入学申请时,只有15岁,因为中途退学而没有拿到高中文凭。此外,他就读的学校,教育体制僵化,没有开设法语、化学和生物学等课程,而这些是入学考试的必考科目。由于他的数学和物理学成绩优异,学校最终还是录取了他,但前提是要他完成高中学业。


8

他有一个私生女,命运成谜



在苏黎世(Zurich)上大学期间,爱因斯坦和物理系学姐——米列娃·玛丽克(Mileva Marić)坠入爱河,米列娃·玛丽克最终成为他的第一任妻子。从19世纪后期欧洲的开放程度来看,姐弟恋是一件非常时髦的事。他们的恋情发展迅速,彼此之间还起了昵称:爱因斯坦叫妻子“多莉”,妻子则亲昵地叫他“约翰尼”。

玛丽克是一位非凡的女性,她冲破社会阻力,成为第五位就读名牌大学的女性。可是毕业多年以后,爱因斯坦仍然穷得娶不起她。这桩婚事还遭到爱因斯坦父母的反对,在他们看来,玛丽克不仅年纪太大,而且还是个信仰东正教的书呆子。他的父亲直到1902年去世之前,才同意他们的婚事。

同年一月,他们的女儿来到世上,取名丽瑟尔(伊丽莎白的爱称)。玛丽克回到父母身边,他们住的地方离诺维萨德(Novi Sad)很近。当时的诺维萨德位于匈牙利帝国(Kingdom of Hungary),是塞尔维亚(Serbia)的文化中心,而如今的诺维萨德则隶属于塞尔维亚伏伊伏丁那(Vojvodina)自治省。自从玛丽克在那里生下女儿之后,这对夫妻从未向别人提起过她,连他们的朋友也不知道。直到今天,丽瑟尔的命运仍是一个谜。人们普遍持两种观点:一种观点认为丽瑟尔死于猩红热,另一种观点认为她被遗弃,随后被人收养。


7

他是个花心男,私生活混乱不堪


曾经的亲密无间也没能延长爱因斯坦和玛丽克的婚姻,这一点从他们的信件中很容易看出来。实际上,从爱因斯坦的信中可以看出,他是个无情无义的花花公子。他喜欢到处和异性调情,丝毫不掩饰自己的风流韵事,也不在乎这些事对妻子造成的伤害。他的表姐艾尔莎(Elsa),也是他的情妇之一,后来成了他的第二任妻子。然而在此之前,他甚至考虑娶她的女儿,也就是自己未来的继女为妻。从他们的亲戚关系来看,这桩婚姻让家庭聚会变得十分尴尬,因为对于爱因斯坦来说,艾尔莎既是他的表姐又是他的堂姐。这段婚姻也没能让爱因斯坦有所收敛,但是只要他不公开这些风流韵事,艾尔莎都默然接受了。

另一方面,爱因斯坦负担不起与第一任妻子的离婚费用,因此与玛丽克达成协议:她同意离婚,如果将来爱因斯坦获得诺贝尔奖,必须把奖金交给她和两个儿子。1919年,玛丽克和爱因斯坦分居五年后,两人正式离婚。从此以后,他与两个儿子渐渐疏远,其中一个患有精神分裂症,玛丽克只好独自照顾他们,支撑起这个破碎的家庭。


6

爱因斯坦奇迹年




1905年,爱因斯坦发表了四篇论文,颠覆了当时有关空间、时间、质量与能量的一切观点,为现代物理学的发展奠定了基础。同年,他还取得了博士学位,并且晋升为瑞士专利局(Swiss patent office)的三级技术员。

毕业之后,爱因斯坦向多所学校申请了学术职位,但均遭到拒绝。他们之所以拒绝爱因斯坦,一部分因为海因里希·韦伯(Heinrich Weber)教授为他写的推荐信。上学时,爱因斯坦经常翘这位教授的课。虽然他智力超群,但是找海因里希·韦伯写推荐信实在不是明智之举。爱因斯坦只得到了试用职位,却让他有大把的时间用来构思四篇划时代的论文。四篇论文均在《物理学年鉴》(Annals of Physics)上发表,并于同一年出版,人们称这一年为“爱因斯坦奇迹年”。

《关于光的产生和转化的一个试探性观点》用量子理论解释了光电效应(这篇论文让他最终获得诺贝尔奖,见下文)。

《基于热分子运动论的静止液体中悬浮粒子的运动研究》从实验上证明原子的存在。

《论动体的电动力学》创立狭义相对论。

《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》解释如何用相对论推导出质能等价方程式:E = mc²


5

他曾在人质谈判中担当调解人



爱因斯坦是一个和平主义者,为了和平他甚至以身犯险。1914年,他和三位同事在德国大胆签署反战声明,反对军国主义,反对德国参与第一次世界大战。他们四人签署反战声明是为了表明立场,反对由德国政府发起的“文明世界的宣言”——该声明是德国为了侵略中立国比利时而进行的自我辩护,将近100位杰出的德国知识分子在上面签了字。虽然他的很多同事都将自己的科学研究成果贡献给了战争,但是爱因斯坦拒绝参与其中。

战争让德国变得满目疮痍,负债累累,社会动荡不安。在后来的一次动乱中,几个思想激进的柏林大学(University of Berlin)学生把校长和几位教授挟持为人质,警察却用一个出乎意料的办法打破了僵局。由于爱因斯坦受到双方尊敬,因此他与量子力学奠基人,德国物理学家马克斯·玻恩(Max Born)一同出面平息了这次事件。多年之后,爱因斯坦仍然饶有兴趣地回忆这件事,他们从没想到会受到学生的攻击,实在太天真了。


4

相对论没有让他获得诺贝尔奖


正如大多数科技革命一样,爱因斯坦在1905年创立狭义相对论,尽管在物理学研究上取得突破性进展,却并没有停滞不前。他把亨利·庞加莱(Henri Poincaré)和亨得里克·洛伦兹(Hendrik Lorentz)等前辈的研究成果发展成新的、统一的理论,这正是他的天才之处。他解决了牛顿力学与詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)提出的光学理论相冲突的问题。

1916年,爱因斯坦把重力和加速度带入弯曲时空中,创立并发表了广义相对论。遗憾的是,重力透镜效应,这一关键性假设在多年后才得以证实。1919年,天文学家通过一次日食观察,终于证实星光会受重力影响而弯曲,该发现让爱因斯坦一夜成名。然而,又过了三年多,在1922年,诺贝尔奖委员会才授予爱因斯坦1921年诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦因发现光电效应而获得诺贝尔奖。光电效应是指在电磁波(例如光)照射下,某物质(或内部)会发射出带电粒子(离子或电子)的物理效应。爱因斯坦在该领域的重大发现,解决了与光的波粒二象性有关的复杂问题。然而,爱因斯坦在发表获奖感言时,始终在讲有关广义相对论的研究工作,他用了将近十年才解开这项难题,可是在今后的几十年里,人们可能都无法充分认识到它的重要性。


3

他与别人合作发明了一种冰箱



20世纪20年代,家家户户都存在很多安全隐患,比如各种管道里的气体、油漆和壁纸中所含的有毒物质——砷。由于电冰箱代替了传统冰箱(从字面可以看出,传统冰箱是一个里面放有冰块的,能够隔热的箱子),因此发生危险的可能性也随之增加。偶尔有制冷剂(氯甲烷、氨气或二氧化硫)泄露这样的意外发生,导致有人不幸中毒。

1926年发生了一起制冷剂中毒事件,这件事促使爱因斯坦产生研制新型冰箱的想法。在匈牙利物理学家莱奥·西拉德的帮助下,爱因斯坦发明了一种吸收式冰箱,这种冰箱只需要氨、丁烷和水,外加一个热源作为动力就可以运行。他们在1930年申请了专利,它的工作原理是:液体在低气压环境下可以低温沸腾。随着管中压力增加,丁烷容器中压力迅速降低,丁烷在低压环境下发生汽化,从而吸收周围的热量降低冰箱内温度。由于该装置没有运动部件,因此它的使用寿命和外壳一样长久。

爱因斯坦和西拉德发明的冰箱很快被市场淘汰,一种新型冰箱——压缩机冰箱问世,这种冰箱用氯氟烃代替旧的制冷剂,提高了冰箱的安全性,但是存在一个致命的缺点——氯氟烃会破坏臭氧层。然而随着新技术不断涌现,加上人们越来越重视环保,爱因斯坦发明的冰箱再次受到关注,这种冰箱特别适合偏远地区。


2

他差点成为以色列总统



尽管爱因斯坦是一位著名的物理学家,但是他的政治观点和他取得的科学成就一样出名,甚至比我们想象中的更为复杂。

爱因斯坦一生坚持和平主义的立场,只有在遭到纳粹迫害时,才拿起武器捍卫自己的权力。爱因斯坦发现纳粹德国的科学家可能在研制核武器,他立即给美国总统罗斯福(Roosevelt)写信,说服美国政府进行相关领域的研究。这封信成为曼哈顿计划形成的助推剂,不过,因为政府考虑到他与“全国有色人种协进会”这种主张和平的社会团体有着密切联系,所以爱因斯坦并没有受到该计划邀请,这一点让他十分欣慰。尽管爱因斯坦没有参加,但是在第一颗原子弹研制成功的过程中,他推导出来的方程式:E=mc²起到了关键作用。爱因斯坦还通过拍卖手稿来资助抗战,等战争结束后,他依然坚持和平主义立场,反对研发氢弹,支持控制核扩散。

1952年,以色列总理戴维·本-古里安(David Ben-Gurion)正式提请爱因斯坦为以色列共和国(state of Israel)总统候选人。爱因斯坦婉拒了他的请求,称自己年事已高,一生从事科学研究早已无心从政。


1

有人偷走了他的大脑和眼睛



爱因斯坦打算死后火化,并将骨灰洒在秘密的地方,以避免仰慕者到他的墓地朝拜。但是,1955年4月18日,病理学家托马斯·哈维(Dr. Thomas Harvey)走进普林斯顿大学医院(Princeton)的停尸间,爱因斯坦的这一愿望便落空了。为了研究这位伟大天才的大脑,他擅自偷走了爱因斯坦重达2.7磅(1.2公斤)的脑灰质。他还拿走了爱因斯坦的眼球,把它们交给爱因斯坦的眼科医生——亨利·亚当斯(Henry Adams)。直到今天,这双眼球仍然保存在纽约市一家银行的保险箱里。

接下来发生了一连串的事,真是让人哭笑不得。最初,哈维把大脑切开,装进广口瓶中,放在他的地下室;被吊销行医执照后,他又把大脑装进苹果酒盒里,放在啤酒冷藏器的下面;再后来又藏在汽车后座。很显然,他想找出爱因斯坦聪明过人的原因,可是在43年里,他一直没能实现这个愿望。也许因为他居无定所,也许因为他缺乏专业知识和资金。最终,他带着爱因斯坦的大脑进行了一次横贯美国之旅。然后,他把大脑还给了普林斯顿大学医院。

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