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文檔簡(jiǎn)介

1、WasEinsteinaSpaceAlien? 愛因斯坦是外星人嗎?1AlbertEinsteinwasexhausted.Forthethirdnightinarow,hisbabysonHans,crying,keptthehouseholdawakeuntildawn.WhenAlbertfinallydozedoff.itwastimetogetupandgotowork.Hecouldntskipaday.Heneededthejobtosupporthisyoungfamily.阿爾伯特.愛因斯坦精疲力竭。他幼小的兒子漢斯連續(xù)三個(gè)晚上哭鬧不停,弄得全家人直到天亮都無法入睡。阿爾伯特

2、總算可以打個(gè)瞌睡時(shí),已是他起床上班的時(shí)候了。他不能一天不上班,他需要這份工作來養(yǎng)活組建不久的家庭。2WalkingbrisklytothePatentOffice,wherehewasaTechnicalExpert,ThirdClass,Albertworriedabouthismother.Shewasgettingolderandfrail,andshedidntapproveofhismarriagetoMileva.Relationswerestrained.Albertglancedatapassingshopwindow.Hishairwasamess;hehadforgotte

3、ntocombitagain.阿爾伯特是專利局三等技術(shù)專家。在快步去專利局上班的路上,他為母親憂心忡忡。母親年紀(jì)越來越大,身體虛弱。她不同意兒子與邁爾娃的婚事,婆媳關(guān)系緊張。阿爾伯特瞥了一下路過的商店的櫥窗,看見自己頭發(fā)凌亂,他又忘了梳頭了。3Work.Family.Makingendsmeet.Albertfeltallthepressureandresponsibilityofanyyounghusbandandfather.Torelax,herevolutionizedphysics.工作,家庭,維持生計(jì)阿爾伯特感受到了一位年輕丈夫和年輕父親所要承擔(dān)的全部壓力和責(zé)任。他想放松下,卻使物

4、理學(xué)發(fā)生了突破性進(jìn)展4In1905,attheageof26andfouryearsbeforehewasabletogetajobasaprofessorofphysics,Einsteinpublishedfiveofthemostimportantpapersinthehistoryofscience-allwritteninhissparetime.Heprovedthatatomsandmoleculesexisted.Before1905,scientistswerentsureaboutthat.Hearguedthatlightcameinlittlebits(latercal

5、ledphotons)andthuslaidthefoundationforquantummechanics.Hedescribedhistheoryofspecialrelativity:spaceandtimewerethreadsinacommonfabric,heproposed,whichcouldbebent,stretchedandtwisted.1905年,在他被聘為物理學(xué)教授的前四年,26歲的愛因斯坦發(fā)表了科學(xué)史上最重要論文中的五篇這些論文都是他在“業(yè)余時(shí)間”完成的。他證明了原子和分子的存在。1905年之前,科學(xué)家們對(duì)此沒有把握。愛因斯坦論證說光以微粒形態(tài)出現(xiàn)(后來被稱為“光

6、子”),這為量子力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。他把狹義相對(duì)論描寫為:時(shí)空如同普通織物中的線,他提出,這些線可以彎曲、拉長(zhǎng)和交織在一起。5Oh,andbytheway,E=mc2. 對(duì)了,順便提一下,E=mc2。6BeforeEinstein,thelastscientistwhohadsuchacreativeoutburstwasSirIsaacNewton.Ithappenedin1666whenNewtonsecludedhimselfathismothersfarmtoavoidanoutbreakofplagueatCambridge.Withnothingbettertodo,hedevelop

7、edhisTheoryofUniversalGravitation. 在愛因斯坦之前,最近一位迸發(fā)出如此創(chuàng)造性思想的科學(xué)家當(dāng)數(shù)艾薩克牛頓爵士。事情發(fā)生在1666,為了躲避在劍橋爆發(fā)的瘟疫,牛頓去母親的農(nóng)場(chǎng)隱居。由于沒有什么更好的事可做,他便建立萬有引力理論。7Forcenturieshistorianscalled1666Newtons“miracleyear”.Nowthosewordshaveadifferentmeaning:Einsteinand1905.TheUnitedNationshasdeclared2005TheWorldYearofPhysicstocelebratethe

8、100thanniversaryofEinsteins“miracleyear.”幾個(gè)世紀(jì)以來,歷史學(xué)家稱為1666牛頓的“奇跡年”。現(xiàn)在這些話有不同的意義:愛因斯坦和1905。聯(lián)合國(guó)已經(jīng)宣布2005年“世界物理年“慶祝愛因斯坦“奇跡年”的100周年。8ModernpopculturepaintsEinsteinasabushy-hairedsuperthinker.Hisideas,weretold,wereimprobablyfaraheadofotherscientists.Hemusthavecomefromsomeotherplanet-maybethesameoneNewtongr

9、ewupon.現(xiàn)代流行文化把愛因斯坦繪畫成一位長(zhǎng)著蓬亂頭發(fā)的超級(jí)思想家。據(jù)說他的思想不可思議地遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他科學(xué)家。他一定是從其他星球來的也許是牛頓長(zhǎng)大的同一個(gè)星球。9Einsteinwasnospacealien,laughsHarvardUniversityphysicistandsciencehistorianPeterGalison.Hewasamanofhistime.Allofhis1905papersunraveledproblemsbeingworkedon,withmixedsuccess,byotherscientists.IfEinsteinhadntbeenborn,th

10、osepaperswouldhavebeenwritteninsomeform,eventually,byothers,Galisonbelieves.“愛因斯坦決不是外星人,”哈佛大學(xué)物理學(xué)家、科學(xué)史家彼得加里森笑著說。“他是他那個(gè)時(shí)代的人?!彼邪l(fā)表于1905年的論文解決了當(dāng)時(shí)其他科學(xué)家正多多少少在解決的問題,“如果沒有愛因斯坦,其他科學(xué)家最終也會(huì)以某種形式撰寫出這些論文來的”加里森相信。10Whatsremarkableabout1905isthatasinglepersonauthoredallfivepapers,plustheoriginal,irreverentwayEinst

11、eincametohisconclusions. 1905年不同尋常的是,愛因斯坦一個(gè)人撰寫的五篇論文,而且他得出結(jié)論的方法既富原創(chuàng)性又顯得不合常規(guī)。11Forexample:thephotoelectriceffect.Thiswasapuzzleintheearly1900s.Whenlighthitsametal,likezinc,electronsflyoff.Thiscanhappenonlyiflightcomesinlittlepacketsconcentratedenoughtoknockanelectronloose.Aspread-outwavewouldntdotheph

12、otoelectrictrick.例如:光電效應(yīng)。這在20世紀(jì)初期的一道難題。當(dāng)光照射到金屬(如鋅)上時(shí),電子飛速飛離電子表面,這種現(xiàn)象只有當(dāng)光的粒子集聚的程度足以把電子擊撞松動(dòng)的時(shí)候才會(huì)發(fā)生。漫延波不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)。12Thesolutionseemssimple-lightisparticulate.Indeed,thisisthesolutionEinsteinproposedin1905andwontheNobelPrizeforin1921.OtherphysicistslikeMaxPlanck(workingonarelatedproblem:blackbodyradiation

13、),moreseniorandexperiencedthanEinstein,wereclosinginontheanswer,butEinsteingottherefirst.Why? 答案似乎很簡(jiǎn)單光是粒子。事實(shí)上,這是愛因斯坦1905年提出的解答,并因此于1921年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。其他物理學(xué)家們,比如比愛因斯坦資歷更深、經(jīng)驗(yàn)更豐富的麥克斯普蘭克(從事研究相關(guān)的問題:黑體輻射),其研究正接近該問題的答案,但愛因斯坦捷足先登。為什么?Itsaquestionofauthority.這是對(duì)權(quán)威的看法問題13InEinsteinsday,ifyoutriedtosaythatlightwasmad

14、eofparticles,youfoundyourselfdisagreeingwithphysicistJamesClerkMaxwell.Nobodywantedtodothat,saysGalison.Maxwellsequationswereenormouslysuccessful,unifyingthephysicsofelectricity,magnetismandoptics.Maxwellhadprovedbeyondanydoubtthatlightwasanelectromagneticwave.MaxwellwasanAuthorityFigure. “在愛因斯坦的時(shí)代,

15、如果你試圖說光由粒子組成,你就會(huì)發(fā)現(xiàn)自己與物理學(xué)家杰姆斯.克拉克.馬克斯威爾持不同觀點(diǎn)。沒有人想那么做,”加里森說道。馬克斯威爾的方程式把物理學(xué)中的電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)統(tǒng)一起來,獲得了巨大的成功。麥克斯威爾毫無疑問地證明了光是電磁波。他可是權(quán)威人物。14Einsteindidntgiveafigforauthority.Hedidntresistbeingtoldwhattodo,notsomuch,buthehatedbeingtoldwhatwastrue.Evenasachildhewasconstantlydoubtingandquestioning.Yourmerepresenceher

16、eunderminestheclasssrespectforme,spathis7thgradeteacher,Dr.JosephDegenhart.(DegenhartalsopredictedthatEinsteinwouldnevergetanywhereinlife.)ThischaracterflawwastobeakeyingredientinEinsteinsdiscoveries. 愛因斯坦豪不在乎權(quán)威。他不太反對(duì)別人要求他做什么,但是他不喜歡別人告訴他什么是正確的。即使在小時(shí)候他也不停地質(zhì)疑和問問題。“你呆在這里損害了全班學(xué)生對(duì)我尊敬,”他第七年級(jí)的老師約瑟夫狄根哈特博士憤怒

17、地說。(狄根哈特還預(yù)言愛因斯坦“永遠(yuǎn)不會(huì)有出息”)這一性格缺陷成為日后愛因斯坦作出種種發(fā)現(xiàn)的主要因素。15In1905,notesGalison,EinsteinhadjustreceivedhisPh.D.Hewasntbeholdentoathesisadvisororanyotherauthorityfigure.Hismindwasfreetoroamaccordingly. “在1905年,”加里森著重指出,“愛因斯坦剛剛獲得博士學(xué)位,他不感激于論文導(dǎo)師或任何其他權(quán)威人士?!币虼?,他的思想在自由漫游。16Inretrospect,Maxwellwasright.Lightisawav

18、e.ButEinsteinwasright,too.Lightisaparticle.ThisbizarredualitybafflesPhysics101studentstodayjustasitbaffledEinsteinin1905.Howcanlightbeboth?Einsteinhadnoidea.回想起來,麥克斯威爾是正確的。光是一種波。但愛因斯坦也是對(duì)的。光是粒子。這種異乎尋常的二象性使今天選修無力101課程的同學(xué)們感到困惑,就像在1905年使愛因斯坦感到困惑一樣。光怎么可能既是波又是粒子呢?愛因斯坦無法理解。17Thatdidntslowhimdown.Disdaining

19、caution,Einsteinadoptedtheintuitiveleapasabasictool.Ibelieveinintuitionandinspiration,hewrotein1931.AttimesIfeelcertainIamrightwhilenotknowingthereason.困惑并沒有使愛因斯坦放慢探究的腳步。愛因斯坦不屑謹(jǐn)小慎微,他采用直覺跳躍思維作為基本工具?!拔蚁嘈胖庇X和靈感,”他在1931年寫道。“有時(shí)盡管不知道原因,但是我肯定我是對(duì)的。18AlthoughEinsteinsfivepaperswerepublishedinasingleyear,hehad

20、beenthinkingaboutphysics,deeply,sincechildhood.Sciencewasdinner-table conversationintheEinsteinhousehold,explainsGalison.AlbertsfatherHermannanduncleJakobranaGermancompanymakingsuchthingsasdynamos,arclamps,lightbulbsandtelephones.Thiswashigh-techattheturnofthecentury,likeaSiliconValleycompanywouldbe

21、today,notesGalison.Albertsinterestinscienceandtechnologycamenaturally.雖說愛因斯坦在短短的一年內(nèi)發(fā)表了五篇論文,其實(shí)他童年時(shí)代就一直深入地思考物理的問題。“科學(xué)是愛因斯坦在餐桌上聊天的話題。”加里森解釋道。愛因斯坦的父親赫爾曼和叔叔雅各布經(jīng)營(yíng)一家德國(guó)公司,制造發(fā)電機(jī),電弧燈,燈泡、電話等諸如此類的產(chǎn)品。這是(20)世紀(jì)之初屬于高科技,“像今天的硅谷公司,”加里森著重提到。“艾伯特對(duì)科學(xué)技術(shù)與生俱來懷有興趣?!?9EinsteinsparentssometimestookAlberttoparties.Nobabysitter

22、wasrequired:Albertsatonthecouch,totallyabsorbed,quietlydoingmathproblemswhileothersdancedaroundhim.PencilandpaperwereAlbertsGameBoy!愛因斯坦的父母有時(shí)會(huì)帶兒子參加聚會(huì)。她們不常請(qǐng)人看孩子:當(dāng)其他人在他周圍跳舞時(shí),阿爾伯特坐在沙發(fā)上,全神貫注,靜靜地做數(shù)學(xué)題。筆和紙是阿爾伯特的玩具!20Hehadimpressivepowersofconcentration.Einsteinssister,Maja,recalled.evenwhentherewasalotofno

23、ise,hecouldliedownonthesofa,pickupapenandpaper,precariouslybalanceaninkwellonthebackrestandengrosshimselfinaproblemsomuchthatthebackgroundnoisestimulatedratherthandisturbedhim.他有極強(qiáng)的集中思想的能力。愛因斯坦的妹妹瑪雅,回憶說:“即使周圍非常吵鬧,他也能躺在沙發(fā)上,拿起紙和筆,悠悠地把墨水池放在一個(gè)靠背上,專心致志得解題,北京聲音不但沒有打擾他,反而激勵(lì)他?!?1Einsteinwasclearlyintelligen

24、t,butnotoutlandishlymoresothanhispeers.Ihavenospecialtalents,heclaimed,Iamonlypassionatelycurious.Andagain:Thecontrastbetweenthepopularassessmentofmypowers.andtherealityissimplygrotesque.Einsteincreditedhisdiscoveriestoimaginationandpeskyquestioningmoresothanorthodoxintelligence.愛因斯坦顯然很聰明,但不比他的同齡人超出多少?!拔覜]有什么特別

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