科学家的恩怨情仇——爱因斯坦

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科学家的恩怨情仇——爱因斯坦

原创 woodenheartman 木心人 2025 年 03 月 01 日 18:11 山东

如果要评选出整个人类有史以来最聪明的一个人，则非爱因斯坦莫属。美国《时代周刊》将爱因斯坦评为二十世纪最伟大的人，他对人类进步的贡献超过了牛顿。

爱因斯坦 1879 年出生于德国一个小镇，自幼就不喜欢各种条条框框，他对当时德国的军国主义教育很不适应，非常厌恶那些准军事化的校规校纪。1895 年他随父母迁居意大利，还差两年高中毕业时就提前报考瑞士苏黎世联邦理工学院，但因为偏科总分没达到录取线。苏黎世联邦理工学院的教授海因里希韦伯（注：这个韦伯教授和电磁课本中的“威廉韦伯”不是同一个人，威廉韦伯是莱比锡大学教授，德国著名物理学家，他的名字被作为磁通量单位）注意到爱因斯坦的数学和物理成绩非常好，建议他复读一年，复读期间允许他旁听自己的课。1896 爱因斯坦终于如愿考入苏黎世联邦理工学院第 6 系开始大学生涯。

爱因斯坦的大学生活可以用”一塌糊涂”四个字来评价，全班共有 11 个同学，唯一的女生米列娃被他发展为女朋友，还没毕业两个就生了个女儿。韦伯教授对爱因斯坦有知遇之恩，爱因斯坦刚入学时也非常喜欢他的物理课。但后来因为韦伯醉心于学校基础设施建设，顾不上更新知识，讲授的电磁学内容比较陈旧，爱因斯坦对此很不满，经常旷课，两人的关系开始恶化。韦伯曾经批评爱因斯坦说：你最大的毛病在于使人无法教你。1902 年，全班共有五位同学毕业，其中三个都被留校工作，爱因斯坦的女友米列娃因为生孩子没找到工作，爱因斯坦试图申请韦伯的助教职务被拒绝，而韦伯却特地去其它学院招收了两位助教，这件事深深地刺痛了爱因斯坦的心。爱因斯坦在给同窗好友格罗斯曼的信中抨击韦伯说：如果不是韦伯从中作梗，我应该早就找到工作了。格罗斯曼是爱因斯坦的好哥们，非常仗义，他托父亲的关系为爱因斯坦在伯尔尼专利局找了个审查员的工作勉强糊口。爱因斯坦对韦伯的怨恨一直持续到 1912 年 ，当时爱因斯坦早已跻身于一流科学家行列，被母校苏黎世联邦理工学院聘为教授，拟于秋天回去任职，恰恰这一年 68 岁的韦伯去世，在得知韦伯的死讯后，爱因斯坦在信中写道：“韦伯的死对联邦理工学院是一件好事”，可见岁月一点也没有稀释他对昔日老师的恨。

爱因斯坦在专利局工作期间，与好友哈比希特、索洛文及后来加入的贝索等人经常在家聚会讨论物理和哲学问题，他戏称四人小组为“奥林匹亚科学院”。1905 年 3 月到 5 月，爱因斯坦写了三篇论文，第一篇论文提出光的“波粒二象性”假说，解释了“光电效应”。第二篇论文用原子论解释人们常见的布朗运动，使爱因斯坦获得博士学位。第三篇论文名为《论动体的电动力学》，也就是著名的狭义相对论。

在爱因斯坦提出狭义相对论之前，荷兰物理学家洛伦兹为了解释逊克尔逊莫雷的实验拼凑了一个公式叫"洛伦兹公式"，这其实就是狭义相对论的基本方程，只是洛伦兹未能正确理解其中的物理含义。洛伦兹是一位伟大的物理学家，1902 年就获得了诺贝尔物理学奖，那时爱因斯坦才刚刚大学毕业，在为生计发愁。爱因斯坦、薛定谔等人经常去拜访洛伦兹他听他讲物理。爱因斯坦引用洛伦兹方程发表狭义相对论并获得巨大成功后，洛伦兹并没有象胡克、牛顿以及莱布尼兹那样指责年轻的爱因斯坦剽窃，也没有要求爱因斯坦一定要在论文中提到自己。爱因斯对洛伦兹的钦佩和尊敬是由衷的，1928 年洛伦兹去世时，早已成为科学界第一人的爱因斯坦亲自致悼辞，他动情地说：“洛伦兹的成就对我产生了最伟大的影响，他是我们时代最伟大，最高尚的人。”

人们普遍认为洛伦兹对狭义相对论的贡献超过了六成，假如当时没有爱因斯坦提出狭义相对论，五年之内也必然会有人提出来，很可能是洛伦兹本人或他的其他学生。最有可能的是法国数学家庞加莱，他根据洛伦兹变换和光速不变原理提出了“庞加莱猜想”，并撰写了论文，但很遗憾，他的论文比爱因斯坦的论文晚发表了几个星期。“庞加莱猜想”就是著名的“质能方程”。所以爱因斯是极其幸运的，他的狭义相对论在当时几乎已经由别人完成了百分之八十。

狭义相对论还离不开爱因斯坦的妻子米列娃。米列娃长得并不漂亮，腿还有点跛，但却是个不折不扣的才女，大学时代与爱因斯坦相爱后，两人形影不离，一道学习，一道讨论科学问题。1901 年，爱因斯坦在写给她的信中说：“如果要把相对运动课题做成功，只有你能帮助我。我是多么地幸福和自豪！”1903 年，米列娃不顾家人反对与爱因斯坦年正式结婚。爱因斯坦开始写博士论文时说：“我需要我的妻子，她能为我解开数学上的难题。”1905 年米列娃骄傲地告诉朋友说：“我们完成了一项重要的工作，它能让我丈夫一举成名！”可见米列娃是狭义相对论的重要参与者。1900 年到 1910 的十年间，米列娃共为爱因斯坦生育了三个孩子，第一个女儿于婚前出生，因先天残疾下落不明；第二个孩子汉斯 1904 年出生，后来成为一位物理工作者；第三个孩子爱德华 1910 年出生。但当爱德华才一岁时，爱因斯坦婚内出轨表姐爱尔莎。第一次世界大战期间，米列娃和两个儿子生活在苏黎世，而爱因斯坦则和爱尔莎则生活在柏林。1916 年爱因斯坦书面正式提出与米列娃离婚，并承诺获得诺贝尔物理学奖后会给米列娃补偿。1919 年米列娃同意离婚，同年爱因斯坦与爱尔莎结婚。1921 年，当爱因斯坦拿到奖金后，兑现了诺言。1929 年，19 岁的爱德华患精神分裂病，为了给儿子治病，米列娃几乎花光了积蓄，靠教钢琴维持生计，1948 年，米列娃因中风去世。

表姐爱尔沙更像是爱因斯坦的经纪人，对爱因斯坦充满了崇拜与包容。她比爱因斯坦大三岁，喜欢社交、完全不懂物理，对爱因斯坦的工作既不过问，也没有兴趣，但能却将爱因斯的生活打点得井井有条。与爱尔沙结婚后，爱因斯坦又陆续发展了十多个情人，甚至还包括爱尔莎与前夫的女儿、女秘书、还有一位克格勃间谍，爱尔莎对这些也不闻不问。爱因斯坦深受柏拉图的《理想国》和乌托邦思想的影响，他是个共产主义者，推崇计划经济，痛恨一夫一妻制，他说：“一夫一妻制并不合乎常理，不过是宗教统治下的观念罢了。”"从本质上看，婚姻都是愚蠢的。婚姻使得人们互相把对方看成是自己的财产，而不再是一个自由的个人。"

按世俗的观点，单单从婚姻家庭的角度而言，爱因斯坦是妥妥的一个渣男。著名的传记作家布伦达这样评价爱因斯坦："他确实是个非常糟糕的丈夫，一个深感内疚的不称职的父亲，一个漂亮的喜欢交际的男人，一个出色的小提琴手和不错的徒步旅行家。”

狭义相对论发表以后，爱因斯坦开始思考将其推广到非惯性参考系中。他猜测万有引力可能是一种几何效应，但他的数学功夫有所欠缺，无法用公式表述出来。这时候的他的福星、伟大的同学格罗斯曼又献上神助功。格罗斯曼正在研究非欧几何，他告诉爱因斯坦黎曼几何能解决他的困惑。1913 年二人合作发表了关于广义相对论的一篇基础论文，物理部分由爱因斯坦执笔，数学部分则由格罗斯曼完成，但这篇论文在数学上有瑕疵，并没有推导出广义相对论的场方程。1912 年，爱因斯坦在一次演讲中认识了伟大的数学家希尔伯特，希尔伯特同时也对物理非常感兴趣，二人惺惺相惜，经常通信进行学术探讨。希尔伯特设立了“哥廷根周”邀请物理学家来举办讲座，1913 年邀请爱因斯坦去交流，但此时爱因斯坦对广义相对论还没有研究明白，借故推辞了。1915 年 11 月 20 日，希尔伯再次邀请爱因斯坦，爱因斯坦欣然前往。希尔伯特首先做了一个报告，讲述了他对万有引力的观点，遗憾的是听众都是数学界的人物，对物理不感兴趣，所以这次报告没引起太大反响，也没留下文字记录；五天后，爱因斯坦也做了一个报告，系统地讲述了他的理论，并推导出了广义相对论的场方程，这成为广义相对论提出的标志。11 月 26 日，爱因斯坦给好友索末菲写信说：“这一理论的美丽是无可比拟的，然而只有一位同事真正了解他，而他正以一种聪明的方式试图分享它，在我的个人经历中，从未有过比这一理论及相关一切所遭遇的更好地让我见识到了人性的卑劣。”可见此时爱因斯坦已对希尔伯特产生了不满，他认为希尔伯特五天前的报告剽窃了自己的成果，有有抢功之嫌。幸运的爱因斯坦这一次又遇上了贵人，希尔伯特并没有和他争夺广义相对论发明权，他幽默地说：“我们这里大街上一个孩子都比爱因斯坦更懂多维空间，偏偏是爱因斯坦提出了广义相对论”。12月18日，在希尔伯特的提议下，爱因斯坦当选为哥廷根数学学会的通讯会员，在给希尔伯特的回信中，爱因斯坦写道：“在我的心中恢复了对您的友谊，并希望您也这样待我”。关于广义相对论的场方程提出，1982 年美国物理学家派斯这样评价：“爱因斯坦是广义相对论理论的唯一提出者， 基本方程式的发现则应同时归功于他和希尔伯特”。相对论只是爱因斯坦的成名之作，虽然其中洛伦兹、庞加莱、希尔伯特等人在某一方面的研究上几乎可以与爱因斯坦相媲美，但对整个物理学的引领和贡献，爱因斯坦是当之无愧的第一人。1900 年以后的近代物理学史上，惟一一位可以和爱因斯坦相提并论的人是量子力学的奠基人和引领者——丹麦科学家玻尔。

爱因斯坦与玻尔有过一段长达几十年的学术之争。1919 年爱因斯坦在写给德国物理学家玻恩的一封信中说：“量子理论给我的感觉同你的感觉非常相像。人们实在应当对它的成功感到羞愧，因为它是根据教会的信条‘不可让你的左手知道右手所做的事’而获得的。”1920 年，玻尔和爱因斯坦首次在柏林见面，玻尔在讲演中说：“我将不在这里讨论‘光量子假设’在干涉现象上所带来的众所周知的困难了，而辐射的经典理论对于说明干涉现象却是这样合适。”表明波尔也太不认同爱因斯坦提出的“光的波粒二象性”假说。1921 年，因为爱因斯坦的名气实在太大了，不给个诺贝尔物理学奖实在说不过去。但当时相对论的实验证据还不够多，诺贝尔评审委员会为避免犯错误，授予爱因斯坦的“光的波粒二象性”理论以物理学奖。1923 年，康普顿在实验中发现光可以像子弹一样与电子相碰撞，这是光的“波粒二象性”的一个重要的实验证据。为解释这一现象，1924 年玻尔与人合作写了著名的论文《辐射的量子理论》，第一次提出“几率波”概念，这就是所谓波函数哥本哈根诠释的雏形。爱因斯坦在致玻恩的信中抱怨道：“我不能容忍这样的想法……，如果是那样，我宁可做个补鞋匠或者甚至赌馆里的一名佣人，都比当个物理学家强。……我要给量子以明确形式的尝试，一而再、再而三地失败了，但是，我还是不想长远地放弃希望。”

1927 年海森伯提出“测不准关系”，玻尔在意大利发表了题为《量子公设和原子理论的最近发展》的讲演，提出著名的“互补原理”，他认为世界是由微观量子（记为 h）的波动构成，实体微粒是因为观测而形成的互补图像；h 是如此之小，任何观测都会带来不可忽视的扰动，所以“测不准原理”是普适规律。通俗一点，这段话的哲学寓意是：世界是由量子组成的一个不确定的世界，不同的人以不同的观测方式获得了不同的图景,这幅“大同小异”的图景就是人们所谓的客观世界 。

有一个最幸运的物理学家叫德布罗意，他本来是个学历史的文科生，1911 年跟着哥哥去参加了第一届索尔维会议，有幸见到一众科学界大佬而改行学物理。1924 年德布罗意提交了一篇博士论文，他根据爱因斯坦的光的波粒二象性理论和狭义相对论的质能方程进行简单的加减乘除得到了一个新方程，结论是：不仅光具有波粒二象性，所有的物质都具有二象性，只是因为这个波的波长与物质的质量成反比，所以大质量的物体的波动性没被发现，他把这一波动叫“相波”，也被称为“物质波”。在论文答辩时，评委对德布罗意的理论提出质疑，德布罗意提出了一个验证设想，但有人进行实验没有成功。犹豫之中德布罗意的导师郎之万将论文寄给了爱因斯坦，没想到却得到了爱因斯坦的高度赞赏。1927 年，有两个学生因为一次实验事故意外地发现电子具有波动性，这个意外的实验完美地验证了德布罗意的预言，1929 年，德布罗意被授予诺贝尔物理学奖。德布罗意以一种出人意料的简单的方式将爱因斯坦提出的“波粒二象性”假说推广到所有的物质上，他一直是爱因斯坦的拥趸，也是爱因斯坦和玻尔争论的主力军之一。

万物是本来就具有波粒二象性，还是像玻尔主张的那样微粒只是由于观测导致的意识假象？爱因斯坦和玻尔的争论由最初的单一观点之争演变成了哲学之争，从二人之争论演变成了两大阵营的争论。这个著名的争论持续了 40 年，直到 1965 年爱因斯坦和玻尔相继去世后才慢慢平息。光量子箱、薛定谔的猫等著名的故事都是论战中的产物。争论过程中也不乏激烈的火花，爱因斯坦说过“上帝不是在掷骰子”之类含嘲讽意味的名言，玻尔也曾经说过“爱因斯坦，我为你感到羞耻”之类的狠话。1964 年英国物理学家约翰·贝尔根据爱因斯坦等人的质疑提出贝尔不等式，将哲学之争还原成可以用实验验证的问题。从 1972 年至 1982 年间，物理学家共完成了 12 个实验，其中 10 个实验证明玻尔是获胜方。

爱因斯坦是伟大的，他的成功有一定的必然性。同是他也极其幸运的，处于在一个相对宽容的环境，没有因为个人生活而被一棍子打死，在学术研究的关键节点总有贵人相助。

伟人推动了历史发展，历史也造就了伟人的光环。

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