愛因斯坦傳(17)_學達書庫

一七

　　當時，普遍認為大自然是一座龐大的鐘錶，製造出來後，「一上發條」，馬上就會按其內在規律走動起來。同時，嚴格的自然規律預先就決定了每個物質粒子在每一時刻的命運。在那些年代，幾乎所有的物理學家都把古典力學看作是全部物理學，乃至所有其他自然科學的牢固的和最終的基礎。這種觀點從伽裡略、笛卡爾和牛頓時代開始，長期被人們所接受，被證明是正確的，而且得到了極大的發展，因而主宰一切。

　　1870年左右，這種自然觀達到了它的頂峰，而後逐漸開始走下坡路。80和90年代的種種發現，使機械自然觀陷於難以克服的困境和矛盾之中。首先是麥克斯韋場方程和赫茲的研究成果，嚴重動搖了把力學看作是物理學思想最終基礎的信念。不過，這兩位物理學家仍然沒有從前人的觀念中徹底走出來，堅持認為牛頓力學是物理學的可靠基礎。

　　馬赫是一位奧地利物理學家、哲學家和物理學史學家。愛因斯坦說，他的功勞在於「衝擊了這種教條式的信念」。1871年，馬赫在布拉格科學院的報告中講到，不必以機械自然觀認識自然現象，它甚至還妨礙了對自然的認識。1883年，馬赫在《發展的力學，歷史的批判》一書中對於這種在當時是大膽而新穎的想法作了詳盡論述。

　　幾乎同時，恩格斯在《自然辯證法》片斷中，談到了機械自然觀的局限性。恩格斯有力地批駁了自然科學家們把一切都歸咎為機械運動的「狂癖」。然而這位辯證唯物主義哲學創始人之一的思想也還只是停留在早期階段，對於19世紀自然科學研究的實際發展還沒有產生影響。恩格斯的《反杜林論》中也有相似論點，不過也未引起自然科學家的重視。甚至連馬赫在學術上對古典力學提出批判，最初也沒有反響。直到70年代末，大多數物理學家仍然確信自然科學應以機械論作為基礎，這是正確的、不可改變的。直到90年代中葉，從倫琴發現「X射線」開始，機械自然觀在一系列驚人的重大發現的衝擊下，才土崩瓦解了。被法國物理學家彭加勒稱作「懷疑階段」的時期開始了，隨即發生了「物理學的危機」。

　　把機械物理學判成為死刑的自然科學成果中，除了倫琴射線的發現，首先應該指出的是放射性和電子的發現。這些發現都是在1896年至1900年期間，也正好是愛因斯坦大學期間。1900年晚秋，普朗克發現熱輻射具有原子和量子結構。

　　這個發現動搖了舊世界大廈的地基。

　　由馬赫發起的對舊物理學的衝擊波直接影響到愛因斯坦物理學新思想形成。1948年1月8日在給M·貝索的信中，愛因斯坦不僅以成熟的思想評價著馬赫，而且毫不避諱馬赫對自己大學期間的重要影響：「就馬赫而論，我想把他的一般影響和他對我的影響區別開來……特別是在《力學》和《熱學》中，他總是努力證明概念是怎樣來自經驗的。他令人信服地採取這樣的立場：認為這些概念，甚至是最基本的概念，都只能從經驗知識中得到它們的根據，它們在邏輯上決不是必然的……我看他的弱點正在於他或多或少地相信科學僅僅是對經驗材料的一種整理；也就是說，在概念的形成中，他沒有辨認出自由構造的元素。在某種意義上他認為理論是產生於發現，而不是產生于發明。他甚至走到這樣的地步：他不僅把『感覺』作為必須加以研究的唯一材料，而且把感覺本身當作建造實在世界的磚塊，因此，他相信他能夠克服心理學同物理學之間的差別。只要他把這種想法貫徹到底，他就必然會不僅否定原子論，而且還會否定物理實在這個概念。

　　至於說到馬赫對我的發展的影響，它的確是很大的。我記得十分清楚，在我學習的最初年代裡，你曾使我注意到他的《力學》和《熱學》，這兩本書給了我深刻的印象。它們對於我自己的工作的影響程度，說實在的，我並不清楚。就我所意識到的來說，休謨對我的直接影響還要大些……但是，如我所說的，我沒法去分析那些在不知不覺的思想中停泊的東西呀。」

　　蘇黎世工業大學的4年生活在愛因斯坦一生中留下了深刻的印象。以致崇尚簡潔的愛因斯坦在自己極短的自傳中卻為這4年留下充分的記錄：「1896—1900年在蘇黎世工業大學的師範系學習。我很快發現，我能成為一個有中等成績的學生也就該心滿意足了。要做一個好學生，必須有能力去很輕快地理解所學習的東西；

　　要心甘情願地把精力完全集中於人們所教給你的那些東西上；要遵守秩序，把課堂上講解的東西筆記下來，然後自覺地做好作業。遺憾的是，我發現這一切特性正是我最為欠缺的。於是我逐漸學會抱著某種負疚的心情自由自在地生活，安排自己去學習那些適合於我的求知欲和興趣的東西。我以極大的興趣去聽某些課。但我『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。這樣做是好的，並且顯著地減輕了我的負疚心情，從而使我心境的平衡終於沒有受到劇烈的擾亂。這種廣泛的自學不過是原有習慣的繼續；有一位塞爾維亞的女同學參加了這件事，她就是米列娃·瑪利奇，後來我同她結了婚。

　　我熱情而又努力地在H·F·韋伯教授的物理實驗室裡工作，蓋塞教授關於微分幾何的講授也吸引了我，這是教學藝術的真正傑作，在我後來為建立廣義相對論的努力中幫了我很大的忙。不過在這些學習的年代，高等數學並未引起我很大的興趣。我錯誤地認為，這是一個有那麼多分支的領域，一個人在它的任何一個部門中都很容易消耗掉他的全部精力。而且由於我的無知，我還以為對於一個物理學家來說，只要明晰地掌握了數學基本概念以備應用，也就很夠了；而其餘的東西，對於物理學家來說，不過是不會有什麼結果的枝節問題。這是一個我後來才很難過地發現到的錯誤。我的數學才能顯然還不足以使我能夠把中心的和基本的內容同那些沒有原則重要性的表面部分區分開來。

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