愛因斯坦(2)_學達書庫

二

　　那時他會處於布裡丹驢子的境地：因為無法決定吃面前的哪一捆乾草而餓死。然而物理學不同，儘管物理學也分為若干領域，其中每一個領域也都能吞噬掉一個人短暫的一生，可是在這個領域裡，他認為他很快就學會了識別出那種能導致深邃知識的東西，而把其他許多東西撇開不管，把許多充塞腦袋，並使它偏離主要目標的東西撇開不管。在學生時代，愛因斯坦還不清楚，在物理學中，通向更深入的基本知識的道路是同最精密的數學方法聯繫著的。

　　在大學裡，愛因斯坦很快發現，要做一名優秀的學生，必須要集中精力學好所有的課程，必須要遵守秩序，循規蹈矩有條有理地記好筆記，並且自覺地做好作業。而他自感到，這些特性正是他最為欠缺的，他不願意為此多花精力，他要把他的時間集中用到學習那些適合於他的求知欲和興趣的東西上。他於是抱著某種負疚的心情，滿足於做一個中等成績的學生。他「刷掉了」很多課程，而以極大的熱忱在家裡向理論物理學的大師們學習。因此他除了數學和物理學之外，其他成績平平。好在，按瑞士的教育制度大學只有兩次考試。更為幸運的是，愛因斯坦有位最要好的同學馬塞爾·格羅斯曼，他正好具備愛因斯坦所欠缺的那些品質，並且慷慨地同這位桀驁不馴的同伴分享他那細微而條理分明的筆記。所以愛因斯坦能夠坦然地按照自己的路子走下去，並且從格羅斯曼的筆記裡適當地往腦子裡填塞一些東西而順利地通過考試。

　　1900年愛因斯坦從聯邦工業大學畢業以後，幾乎有兩年時間，就像他早年作為一個「差生」的歷史所預計的那樣，沒有什麼成就。他申請當助教，但助教的位置給了別人。在這段時期裡，他在知識分子的圈子裡找些臨時工作以維持生計。瑞士一所中學裡有位教師服兩個月的兵役，他就補缺去代課。他也曾在一所私立的寄宿學校當補習老師，還曾替蘇黎世聯邦觀象臺做過一些計算工作，而一直未能立即投身到物理學的研究中去。

　　最後，到1902年春，愛因斯坦的好朋友，留校當了助教的「無可挑剔的學生」格羅斯曼幫了他的忙。格羅斯曼的父親把愛因斯坦推薦給瑞士伯爾尼專利局局長，經過一番嚴格的考試，他被任命為專利局三等技術員，幹起了專利審查員的工作。這使他解除了經濟上的困難，也提高了他的工作興趣，並時時激發他的科學想像力。除了8小時的工作，他有充分的空餘時間來思索宇宙之謎了。

　　在伯爾尼專利局的7年業餘時間裡，這位年輕的專利審查員創造了舉世矚目的科學奇跡。他簡直把20世紀中理論物理發展的主要方向都勾劃出來了，開創了物理學的一個新時代。

　　物理學上空的烏雲

　　愛因斯坦真是生逢其時！在聯邦工業大學學習和進入伯爾尼專利局工作的那些年，他跨越著一個動盪的激動人心的世紀之交，而這也正是他思想活躍、青春勃發的年代。物理學歷史的發展正經歷著一個令人困惑、危機四伏，並預示著一場偉大的革命即將到來的時期。當歷史的需要呼喚一位偉人出現時，他正以矯健的步伐走向歷史舞臺了。

　　歷史的車輪進入19世紀下半葉，由牛頓奠基，並經過數代物理學家的艱苦努力，一座莊嚴雄偉、美麗壯觀而又動人心弦的經典物理學的殿堂驕傲地聳立起來了。大至恒星和星系，小至分子和原子，遍及聲、熱、光、電磁，物理學似乎都已給出了完滿的解釋。正如美國著名物理學家邁克爾遜在1894年所說：「雖然任何時候也不能擔保，物理學的未來不會隱藏比過去更使人驚訝的奇跡，但是似乎十分可能，絕大多數重要的基本原理已經牢固地確立起來了，下一步的發展看來主要在於把這些原理認真地應用到我們所注意的種種現象中去。」

　　在19世紀70年代，當普朗克進入慕尼黑大學向自己的老師約裡表示，決心獻身于理論物理學時，約裡回答說：「年輕人，你為什麼要斷送自己的前途呢？要知道，理論物理學已經終結。微分方程已經確立，它們的解法已經制定，可供計算的只是個別的局部情況。可是，把自己的一生獻給這一事業，值得嗎？」面對著經典物理學的完美的大廈，幾乎所有的物理學家都心滿意足了，他們思考著往後的研究怎樣去追求更高的精確性和在小數點後更多的位數去尋找物理學的真理。

　　正當物理學家們還沉浸在沾沾自喜之中的時候，新的發現和新的實驗事實就開始接二連三地衝擊經典物理學的大廈了。

　　1895年德國物理學家倫琴在研究陰極射線時發現了驚人貫穿能力的X射線；1896年法國物理學家貝克勒耳發現了鈾元素具有放射性；1897年英國的湯姆孫和荷蘭的塞曼通過測定陰極射線的荷質比確證了電子的存在；1898年居裡夫婦又發現了放射性極強的新元素釙和鐳；1902年盧瑟福和索迪根據對放射性進行的實驗研究提出了元素嬗變理論……新的物理事實展示了物質結構隱藏著更深層的秘密。與此同時，黑體輻射、光電現象、原子光譜等一系列實驗事實與經典物理學的理論產生了尖銳的對立。

　　在歷史跨入新世紀的日子裡，英國科學界聲名顯赫的元老開耳芬勳爵于1900年4月27日在皇家學會發表了一篇著名的講演，並以這次講演為基礎撰寫了題為「懸浮在熱和光動力理論上空的19世紀的烏雲」的文章，刊登於1901年7月出版的《哲學雜誌》和《科學雜誌》合刊上。文章一開頭，開耳芬寫道：「動力學理論斷言熱和光是運動的方式，可是現在，這種理論的優美性和明晰性被兩朵烏雲遮蔽得黯然失色了。第一朵烏雲是隨著光的波動論而開始的，菲涅耳和托馬斯·揚研究過這個理論。它包括這樣一個問題：地球如何通過本質上是光以太這樣的彈性固體而運動的呢？第二朵烏雲是麥克斯韋—玻耳茲曼關於能量均分的學說。」

　　19世紀末的物理學界根深蒂固地確立了一種思想，認為有一種到處存在的、能穿透一切的介質，它充滿所有物質的內部和它們之間的空間，惠更斯把這種介質稱為宇宙以太。以太是傳播光波的基礎。由於遙遠的星光可以傳播到地球，所以以太應當充滿整個宇宙。因為光是橫波，所以作為傳播光的介質，以太應具有固體的性質；同時由於光速非常大，所以不得不認為以太的彈性係數極大，它應當是絕對剛性的。而另一方面，宇宙天體包括地球和太陽等在運動過程中似乎又並沒有受到以太的阻力，因此又必須假定它的密度幾乎為零，或者如開耳芬勳爵所假定的那樣以太有著類似膠狀物質的性質，但這樣就會同以太具有絕對剛性的假定發生矛盾。如果以太不阻礙物質的運動，說明以太和物質粒子之間沒有任何相互作用，可是當光穿過玻璃或水時速度又變了，這又得假定以太同物質之間有著相互作用。此外，還得要求以太具有絕對透明的性質……總之，以太到底是什麼東西，它有什麼性質？這本身就充滿著混亂和矛盾。

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