《爱因斯坦的宇宙》书评
如果有“谁是世界上最有名的人?”的调查问卷,爱因斯坦这位深深影响世界的天才科学家必将赢得极高的呼声。在人们心中,爱因斯坦就是“智商”的代言人。他虽身为物理学家,可名气已达到了无人能及的地步,据说他甚至在好莱坞这个影星云集的地方都能引来无数人的盛情围观。就算他名字拆成两半变为“爱因”和“斯坦”,人们也绝对第一个想到他而不是别人。他那神秘而传奇的形象,总能引起任何人的联想与猜测。总是爆炸头发型,不穿袜子,上身着大号毛衣,嘴叼烟斗,对周遭毫不在意的态度。若想要了解这位堪与牛顿比肩的伟大物理学家的传奇一生,《爱因斯坦的宇宙》绝对能满足充满好奇心的你。
不必因为书名标着爱因斯坦的大名就望而生畏,不敢继续看下去,这本科普书中虽的确提及了许多深奥的物理知识,但作者通俗易懂的表达绝对能使你轻松理解,甚至对其产生浓厚的兴趣。仅凭这一点,《爱因斯坦的宇宙》作为一本科普书就是极其成功的。作者以爱因斯坦的科学想象力所带来的成果为主线,并围绕其产生的思维过程和伟大成就展开叙述,将爱因斯坦的一生呈现在读者面前,其精彩程度绝不亚于任何一部享誉世界的长篇小说。
就像弹琴前要掀起琴盖,才能开始弹奏乐曲般。作者在书的开头交代了爱因斯坦之前的物理学作为背景的交代。这节内容用一则逗趣的小段子来概括最是恰当:
自然和自然律深藏于黑暗,
神说,让牛顿来吧!于是就有了光。
随着爱因斯坦的横空出世,这首小诗又增加了新的一段:
此情未能持久,
魔鬼喝到,让爱因斯坦问世!
世界又变得难以捉摸。
至于爱因斯坦为何如此“邪恶”使得世界重新陷入沉思与黑暗。这正是《爱因斯坦的宇宙》整本书要解答的问题。
若要充分了解一个人,把握他童年的生活轨迹便十分重要,作者显然也是出于这种思考,从爱因斯坦呱呱坠地一刻开启了正文。爱因斯坦出生在一个普通的德国小城,父母是犹太人,一年后全家搬到德国首都慕尼黑生活。小爱因斯坦在很小的时候,就已经有了自己的行为方式,他爱幻想,经常沉浸在思考和阅读之中,喜欢数学和科学。然而这种与众不同的形象在学校却遭受了打压。同学们叫他怪胎。他的一位朋友曾如此回忆道:“同学们都觉得爱因斯坦是个怪胎,因为他对体育毫无兴趣。老师们也觉得他笨,因为他不擅长死记硬背,而且行为怪异。”在德国这种令人窒息的尊重权威,泯灭创造力和想象力的教学模式下,爱因斯坦幼小的心灵受到打击,不过幸好这没有严重到我们失去一位重塑我们对宇宙认识的科学家。他在成名后回忆起当时的遭遇说道:“事实上,这种方式竟然没有彻底扭曲一个人的好奇心,简直是个奇迹。对我这棵小苗来说,除了激励,最需要的就是自由。”
在这样的环境下,多亏了父亲的关爱和家庭教师的指导,使得小爱因斯坦对科学的兴趣能够野蛮生长。在他学习过欧式几何和微积分后,他终于接触到了纯粹的思维领域,并从中感受到了无穷的乐趣。再加上他的父亲做的是电气化生意,工厂里有许许多多的电机,发电机,机电设备,这无疑激起了爱因斯坦理解电和磁的灵感。或许这就能解释为什么作者加来道雄写道:“当其他科学家迷失在数学公式之中。爱因斯坦却能够通过简单的物理图景来思考。”后来一切事实都向我们证明,爱因斯坦这种将事物以简单物理图景方式思考的能力,是他成为了不起物理学家的原因之一。
“祸兮福所倚,福兮祸所伏。”随着父亲公司的破产,全家人只好再次搬迁,投靠生活在意大利的亲人,在这里,爱因斯坦凭借出色的数学和物理成绩进入著名的苏黎世理工学院学习。在意大利这个热情好客的地方,爱因斯坦性格发生了巨大的变化,他说话妙趣横生,总能逗得大家很开心,为人真诚大放。在苏黎世理工学院求学的日子,他也寻见了将要陪他走过今后漫长岁月的另一半,他未来的妻子——米列瓦。然而精彩的故事总是一波三折的,从苏黎世理工学院毕业后,爱因斯坦找不到工作,他东奔西走,筋疲力尽,就在他准备放弃从事物理工作的时刻,他的朋友帮他找了份在专利局的技术员的工作。
然而就是在这里默默无闻的小职位上,爱因斯坦做出了改变世界的贡献。
白天,爱因斯坦审阅专利申请,工作结束后,他开始思考光与运动的深层问题。在那时,物理界中有两座大厦——牛顿开创的经典力学和麦克斯韦代表的电磁学。而在这时还名不见经传的小技术员爱因斯坦早已认识到这两者描述的图景有着巨大的矛盾!爱因斯坦提出的悖论是这样的:根据麦克斯韦的理论,不论如何测量,光速不变,即使你的速度能接近光速,也会看到光相对你以光速远去。而根据经典力学,我们总能赶上运动的物体。爱因斯坦明白,牛顿和麦克斯韦的理论,必有一个是存在错误的。
时间来到1905年,这个科学史上的 “奇迹年”。经过多年的思考和研究。问题解决的关键终于映入爱因斯坦的脑海。他回忆道:“我的头脑挂起一场风暴。”答案简单而优美:在宇宙的不同地方,时间的速率不同,这取决我们运动的速度。就这样寥寥几句,爱因斯坦指出牛顿经典力学的错误之处,开启了物理学乃至整个人类文明的新时代。就像等待已经的烟花表演,随着一声振奋人心的巨响开始了。爱因斯坦随后又宣称:质量和能量能够相互转换。有史以来最著名的方程式E=mc2就这样诞生了。同一年,爱因斯坦的大脑毫不停歇,继续讨论了另一个问题——光电效应。他利用普朗克的“量子理论”来解释光电效应,他发表了论文《关于光产生和转换的一个启发性观点》,这一历史性的预见最终为他赢得了诺贝尔奖。
就这样,在1906年的时候,爱因斯坦已经被视作同时代顶尖物理学家之一了。然而爱因斯坦带给人类文明的震惊还绝不仅如此。他不满足于自己创造出的全新理论——相对论,原因有两点:首先,相对论完全基于惯性运动,而在自然界中,所有的东西都处于加速状态,相对论连地球上最常见的加速运动都解释不了。其次,相对论没有涉及引力,然而引力是无处不在的。这对宣称能适应宇宙中的一切的相对论来说,十分尴尬。所以将引力和加速度包含在相对论的范围里就是爱因斯坦接下来要做的工作啦。为了强调相对论在引入加速度和引力后变得更加强大,爱因斯坦将自己1905年提出的理论称作“狭义相对论”,好将它和之后的“广义相对论”区别开来。广义相对论的建立和完善是十分困难的,作者加来道雄用心良苦以最通俗易懂的语言向读者们解释了这个过程。总的来说,爱因斯坦认为:引力是时空弯曲造成的。在这全新的,革命性的认识下,牛顿所说的“万有引力”成了空间弯曲造成的假象。这一简单图景带来的结果,包括黑洞,大爆炸以及宇宙最终的命运。
现在我们可以回到文章的开头,尝试回答这个问题:为什么爱因斯坦使世界重新陷入黑暗和迷茫?他的理论不是十分成功,解决了很多意义非凡的问题吗?
或许我们可以这样回答:从爱因斯坦引用普朗克的“量子理论”那一刻起 ,“魔鬼”就已经登场了,而爱因斯坦就是它的引路人,它深奥晦涩,超出人类对宇宙认识,名为“量子力学”。当所有物理学家打响了与“量子力学”的战斗。爱因斯坦最关心的却是他心中最宏大的目标——统一场论。该理论能将他的引力理论和麦克斯韦的电磁理论联系起来,成为人类科学2000多年来探索引力和光本质的最后总结。这一理论能使他读懂“上帝的心思”。
然而天妒英才,由于缺少恰当的物理图景,统一理论未能完成。虽然他这一努力的成果饱受质疑,甚至有人评论:“在他生命的后30年中,他一直勤于研究。但假如他放下工作,钓鱼去,其名声即使不会更高,也不会受损。”但是近年来,随着“超弦理论”,“M理论”的提出,人们开始重新评价爱因斯坦后期的研究工作。全世界研究的中心,重新转向爱因斯坦未完成的统一场论上来。现在,它已然是理论物理学最高的主题。
在最后必须提到,爱因斯坦对物理的研究由审美的眼光作为指导,他厌恶那些丑陋和生搬硬套的理论。如量子物理学,现在物理学家们已经把它发展成了最复杂的科学,并建立起所谓“标准模型”。这一理论强行把电磁作用力,弱作用力和强作用力扭在一起。产生许许多多乱七八糟的亚原子粒子。比如夸克,希格斯介子,W玻色子……虽然实验结果方面的精确无可辩驳,但审美方面存在巨大缺陷。这也是人们重新拾起爱因斯坦的统一场论的原因。爱因斯坦曾说:“我想要知道上帝是如何创造这个世界的。我对这个或那个现象,这个或那个元素的能谱不感兴趣。我要知道的是他的思想。其他都是细节。”这句话像是他留给世人的遗嘱:自然的基本设计是美丽单纯的。
这位科学巨匠已不在人间,他的影响如此深远,令人钦佩和仰慕。也许会有读者受到激励,投身逝者未完成的统一场论大业。再一次,赞颂这位物理学家:
所有物理学的基本,都蕴含在两大柱石中:
广义相对论和量子理论。
爱因斯坦是前者的创立者,后者的教父。
并为两者可能存在的统一铺平了道路。
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晴天见1999 赞了这篇日记 2019-08-26 14:52:42