科学家列传 肆

978-7-115-55474-1
作者: 杨义先钮心忻
译者:
编辑: 张天怡

图书目录:

详情

本书以喜剧评书方式,从全新视角,重现人类有史以来各个时期顶级科学家们的风貌。本书的目的,不仅仅是让读者全面了解真实的科学家,而且想激励相关读者特别是青年读者立志成为科学家。与以往大家熟悉的“科学家故事”或“科学家传”不同的是,本书绝不做任何简单机械的素材堆积,而是以时间为轴线,通过科学家们的历史轨迹展现科学发展的里程碑和全球科学家成长的生态环境。本书特别注意把握严肃与活泼之间的分寸:科学内容,务必严谨;生平事迹等方面,则尽量活泼,要让读者充分享受其中的快乐。正如伽利略所言:“你无法教会别人任何东西,你只能帮助别人发现一些东西。”因此,本书其实是想“帮助你发现一些东西”,当然,尽量帮你发现“科研成功的共性”。 本册是全套书的第4册,也是最后一册,其中的许多科学家离我们都非常近,甚至还有2019年才刚刚去世的。细心的读者也许已发现,本册的科学家都在某种程度上受到了人类两次世界大战的影响,而且许多研究课题甚至是直接或间接出自战争需求,其科研成果的实用化转化速度明显加快。更令我们着急的是,如今科学发展的速度越来越快,中国面临的压力越来越大,真心希望中国能培养出更多影响人类历史的科学家。加油,中国!

图书摘要

杨义先趣谈科学

科学家列传



杨义先 钮心忻 著




人 民 邮 电 出 版 社

北 京



定价:59.80元

读者服务热线:(010)81055410 印装质量热线:(010)81055316

反盗版热线:(010)81055315

广告经营许可证:京东市监广登字20170147号

内 容 提 要

前言

作者 杨义先 钮心忻

2021年3月 于花溪

第一百二十一回 生不逢时迈特纳,原子裂变贡献大

啪,我四拍手中醒木!伙计,《科学家列传 肆》,这就开讲啦!

首先,请听一曲新版《枉凝眉》:一个是德国仙葩,一个是美玉无瑕;若说没奇缘,今生她却偏遇他;若说有奇缘,如何好事终虚化;一个独揽诺贝尔奖,一个空劳科学家……

伙计,本回绝非新版《红楼梦》哟。不过,除了将“爱情”换为“友情”外,本回主角特别是女主角的命运与《红楼梦》主角的命运还真有点像呢。当然,剧情也不再是四大家族的衰变,而是原子核的衰变,用专业术语来说,那叫核裂变,即铀或钚等重原子核分裂成多个轻原子的核反应。这玩意儿可不得了啦,它引发的动作远比家族衰变来得剧烈,原子弹或核电站的能量就来源于核裂变。其中核电站常用的就是铀核裂变:热中子轰击铀-235(235U)原子后,释放出2至4个中子,中子再去撞击其他铀-235原子,从而形成链式反应。若链式反应未受控制,其结果便是山崩地裂般的原子弹爆炸;否则,便是利用反应产生的热能来发电的核电站。原子核在发生核裂变时会释放巨大的能量,1千克铀-238的完整裂变所释放的能量相当于燃烧2000吨煤所释放的能量。如今,核裂变已不只应用在军事和能源领域,而是广泛应用于工农医等各领域。发现衰变和掌握核能是20世纪科学史上的最重要一页,而核裂变则是该页中最重要的“那一行”,本回的两位主角则是该行中最重要的两个名字,因为,是他俩首次发现并从理论上成功解释了核裂变,从而开启了“核能时代”。

男一号并非姓贾,而是奥托·哈恩,1879年3月8日生于法兰克福。他出生时,嘴里虽无通灵宝玉,但差不多也算是含着金钥匙。他父亲是大富豪,不但拥有诸多企业,更是房地产大王,所以,哈恩从小就拥有自己的独立科学实验室。虽然它只是由洗衣房改造而成的,但已足够让哈恩沉溺其中,享受着各种各样的科学实验,尤其是化学实验。在接受了良好的小学、中学、大学教育后,一帆风顺的他闪电般就长大了,并于1901年(时年22岁)获得了马堡大学的博士学位,然后留校任教。

哈恩的科研道路也异常平坦,简直就是“春风得意马蹄疾”,因为,他在不同时期都恰好遇上了“及时雨”。比如,就在留校任教3年后的1904年,他本打算到伦敦补习英语,但阴差阳错地遇到了著名化学家拉姆齐,于是他便临时改变计划,跟着拉姆齐进修化学。更意外的是,在与拉姆齐进行了热烈而友好的交谈后,慧眼识珠的拉姆齐竟突然建议他从事镭的放射性研究。当时哈恩就傻眼了,心里打着鼓,暗忖道:天啊,啥叫镭呀?幸好,拉姆齐又及时补上了一颗定心丸:别怕,一张白纸好绘画!于是,哈恩就进入了一个边缘学科—放射性化学,并很快就发现了新的放射性物质,即放射性钍-228(228Th)。这一成就让拉姆齐刮目相看,更让哈恩坚定了继续研究放射性的决心。

一年后,26岁的哈恩就带着拉姆齐的推荐信,来到了加拿大麦吉尔大学物理研究所,并师从卢瑟福。为啥如此著名的科学家会接收这个徒弟呢?嘿嘿,其秘密就在拉姆齐的那封推荐信中,因为他说:“哈恩是位杰出学者,他的工作令人钦佩。我相信您会喜欢的。”果然,在卢瑟福的悉心指导下,哈恩的天赋不断展露,并很快掌握了许多实验技巧,还发现了放射性锕,然后与卢瑟福一起又取得了接二连三的成功。这让卢瑟福非常高兴,连声夸奖道:“这小子对新元素的嗅觉忒灵!”也许卢瑟福说对了,因为在随后的日子里,哈恩又陆续发现了镭-228(228Ra)、锕-228(228Ac)、镤-234(234Pa)、镤-231(231Pa)等新元素。不过,此乃后话,这里暂且按下不表,因为其中还有隐情。

哈恩不但在事业上节节胜利,而且在友情方面也很成功。比如,他与导师卢瑟福就成了终生好友,以至晚年时他都还经常回味着与卢瑟福一起的快乐日子,尤其是那桩“借袖口”的趣事,更让他乐不可支。原来,有一次,记者突然闯进卢瑟福的实验室,要为这位大师拍张照片,可卢瑟福刚好没戴当时象征学者风度的“假袖口”,于是,哈恩赶紧救驾,献上了自己的袖口。事后他逢人便拿出该照片,得意地炫耀道:“看,我的袖口已登上了许多杂志的封面。”

1906年秋,27岁的哈恩返回柏林,在一个化学研究所任教授。1907年春,他又跳槽到柏林大学,也正是在这年秋,哈恩遇到了自己一生中最重要的贵人、最得力的事业搭档,她就是本回女一号。虽然她的官方身份只是他的助手,但他的几乎所有重要“军功章”上其实都该有她的一半,甚至是一大半。

这个她是谁?当然不是黛玉,但其命运很像黛玉,一样的悲剧,一样的不认命。而她的悲剧也正是由于不认命,否则她本该是一位很幸福的妈妈、很能干的妻子、很受欢迎的家庭主妇。她名叫莉泽·迈特纳,曾用名玛丽·迈特纳。若按生辰八字,她的命本该很好,因为她与居里夫人不但有相同的名字(都叫“玛丽”),且她们还是同月同日生。准确地说,她比居里夫人刚好小11岁,1878年11月7日出生在维也纳的一个犹太律师之家。父母视她为掌上明珠,几乎所有事情都由着她,要星星不给月亮,要烧饼不给太阳。她家的小孩个数也很吉利,共有8个,而且她还是老三,本该“发了又发,再三发”嘛。

可惜,人算不如天算,迈特纳却在错误的时间生在了错误的地点。如果她再晚生数十年,则她那诺贝尔奖级别的科学成果就不会被老板独占;如果她生在了巴黎,那她可能是又一个居里夫人。实际上,她后来确实也被爱因斯坦称为“德国的居里夫人”。她在美国还被称为“原子弹之母”,不过,她不承认该称呼,因为她终生都拒绝研制核武器。但历史不相信如果,因为她生在了相当保守、相当歧视妇女的奥地利,所以按传统,聪明伶俐的她却只能读到初中后便马马虎虎上了一所中专学校并毕业。

若再遵循传统,那她就该尽快嫁一位门当户对的如意郎君,然后开始相夫教子。但是,迈特纳不满足于命运的安排,下决心要搏一回,要与男人争个高低。于是,她通过数年的自学考试,终于在23岁那年艰难地获得了高中文凭。紧接着,她一不做二不休,冲破层层阻力,在同一年进入了维也纳大学,师从著名科学家玻尔兹曼,开始系统学习物理、数学和哲学等。这在当时简直就是奇迹。

当然,奇迹不会就此结束;迈特纳还将创造更多奇迹,只是她将付出更大代价而已。24岁那年,居里夫人发现镭的消息传入迈特纳耳中后,她就对原子物理产生了浓厚兴趣,并决心以居里夫人为榜样,一边学习课本知识一边开始研究放射性。短短4年后(1906年),她竟获得博士学位,成了维也纳大学的第二位女博士,并留校任教。若迈特纳就此罢休的话,那若干年后,维也纳大学也许将产生一位女教授,迈特纳也许将是一位事业和家庭两不误的典范。可她还不满足,还想在更大的天地里施展拳脚。于是,她多次与居里夫人的女儿联系,希望前往巴黎发展,可惜却始终未找到合适的职位。

29岁那年,迈特纳放弃了比较开明的法国,转而前往相对保守的德国,并在柏林大学拜访了年迈的普朗克。刚开始时,歧视妇女的普朗克并不想接收迈特纳,但几经考察后,他发现她绝非普通女人。于是,普朗克便同意她加入自己的实验室,但附加了两个非常苛刻的条件:一是没薪水;二是不能公然出现在办公室,甚至连出入实验室都只能走后门。面对如此歧视,对科学满腔热血的迈特纳不但迫不及待地点了头,甚至还对普朗克千恩万谢。

作为一名女科学家,迈特纳在柏林所受歧视之多,简直难以想象。在经济方面,她只干活不拿钱,幸好,她父亲愿意无条件救济自己的宝贝闺女。在实验场地方面,由于不能进入办公室,她就自己动手改装了一个废旧的地下木工房。在实验设备方面,那更是相当简陋,别人淘汰的仪器全都成了她的宝贝,这反而提升了她的操作能力。在个人生活方面,她面临的困难就更多了,比如,她必须到很远的饭店上厕所,因为实验大楼里根本就没女厕所。在事业发展方面,她也遭遇了极端的不公待遇,比如,她千辛万苦才做出的科研成果,在以论文形式投到学术期刊后,却被编辑部拒之门外,其理由竟是“我们压根儿就不想发表妇女的稿件”。尽管如此,迈特纳在柏林大学期间还是相当快乐的,因为她可以完全沉浸在做科研的幸福中。普朗克对她其实也很友好,经常邀请她和其他著名科学家参加自己的家庭音乐会,也正是在这里,迈特纳结识了爱因斯坦等。后来,迈特纳的父亲去世了,她也失去了最后的经济来源。幸好,迈特纳的前期成果打动了普朗克,于是,她就被他聘成了实验助手。在此后3年里,她才有了微薄的收入。迈特纳的科研表现也相当出色,获得了同行的广泛认可。

正当迈特纳受尽性别歧视时,男一号哈恩出现了。他们彼此相见恨晚,从而开始了长达30年的合作,取得了一个又一个重大科学发现,在科学史上树立了不同国籍、不同学科和不同性别的科学家之间的长期合作典范。当然,这主要该归功于迈特纳,归功于她那高尚的人品。因为,她在名利等方面始终都自觉谦让,即使是她独立完成的科研成果也都主动将第一作者的荣誉让给了哈恩,从而也为后来的诺贝尔奖归属问题埋下了隐患。

1909年,她与哈恩一起发现了放射性衰变时的原子核反弹。此后数年,他们又发现了一系列放射性同位素,这使得迈特纳名声大振,以至卢瑟福初次见到她时都大惊道:“我一直以为您是男的呢!”自1912年起,迈特纳的工作环境才得以改善,因为这一年,哈恩有了自己的放射性研究组,迈特纳也成了该组骨干,不过依然无薪。直到1913年,迈特纳才成为正式员工,至少可以光明正大地从正门出入实验室了。可是,刚稳定不久,第一次世界大战就爆发了。于是,迈特纳也像居里夫人一样奔赴战场,成了战地医院的X射线检查员。

第一次世界大战结束后,迈特纳又与哈恩恢复合作,并很快发现了同位素镤-231。1918年,迈特纳终于有了正式的薪水。至此,她已在柏林大学无偿工作了整整11年之久。1922年,已经44岁的她总算成了柏林大学副教授;1926年,又晋升为教授。当她首次登上讲台时,哇,那个火爆劲儿简直不得了:教室里不但挤满了学生,还涌入了一大批记者。大家都争先恐后,想亲眼看一下女教授的风采。此外,她和哈恩也成了当时诺贝尔化学奖呼声最高的候选人。

伙计,别以为迈特纳这就熬出了头!因为,仅仅几年后,希特勒就上台了,并开始大搞种族主义。于是,她便因自己的犹太人身份,在1933年被纳粹剥夺了教学资格。幸好,她是奥地利人,还算外国人,所以仍被允许继续留在哈恩的课题组。可仅仅5年后,奥地利便被德国吞并,从而,迈特纳也就成了德国犹太人,其生命也受到了威胁。于是,已经60岁的她,不得不于1938年7月经荷兰、丹麦逃往瑞典,而随身携带的行李仅有两个手提箱和区区10马克现金;当然,必须特别指出的是,行李箱中还有一件非常特别的宝贝,它就是在策划逃跑时哈恩送给她的一枚钻石戒指,以备逃跑路上的行贿之用。这个戒指对哈恩来说非常珍贵,因为它是母亲留下的传家宝。由此可见,迈特纳与哈恩之间的关系绝非简单的老板与助手;其实,他俩在数十年的交往中,都尊称对方为“您”。但非常遗憾的是,如此牢固的长期学术友情,却经不住诺贝尔奖等名利的诱惑,并最终让哈恩出现了人格瑕疵,也让迈特纳的贡献被埋没了数十年。

逃出希特勒的魔掌后,迈特纳几经周折,总算找了份工作,然后就在瑞典待了8年,后来又移居英国剑桥。其间,她仍与哈恩保持着密切的书信往来,甚至在关键时刻还对哈恩的新发现添加了画龙点睛的一笔。比如,就在迈特纳刚逃出德国2个月左右时,哈恩与新助手在继续既定实验时发现:用中子轰击铀靶后,不仅反应强烈,还释放出很多能量,且铀核还分裂成一些更轻的物质。这是啥意思呢?一头雾水的哈恩赶紧于1938年11月前往哥本哈根,与那里的玻尔和迈特纳一起讨论了这个奇怪的新发现。

这种怪现象是啥意思呢?迈特纳想呀想,却始终找不出答案。一天,她一边想一边散步,突然,一个画面闪现在脑海中:原子将自身撕裂了!该画面是那么生动,那么惊人,那么强烈,以至她几乎能感到原子核在跳动,几乎能听到原子撕裂时的“咝咝”声。她立即断定,答案已找到,即质子的增加,使铀原子核变得很不稳定,从而发生了分裂。她立即重复了相关实验并证实:当质子轰击放射性铀时,每个铀原子都分裂成钡和氪;裂变后的原子核总质量,小于裂变前的铀核质量,而这个小小的质量差,则按爱因斯坦的质能方程转变成了能量。就这样,迈特纳和哈恩异地合作,共同获得了一个伟大发现—核裂变;它奠定了原子弹和原子能的基础,具有划时代的深远意义。据说,当玻尔在得知了该结果后,竟自叹不如道:“天啊,我们真蠢!”

1945年11月15日,诺贝尔奖委员会宣布将1944年的诺贝尔化学奖授予哈恩,以奖励他“发现了核裂变”。但紧接着,怪事就发生了,哈恩突然“人间蒸发”了!原来,这一年,原子弹逼降了最后的轴心国日本,而66岁的哈恩作为另一战败国的公民,又是“核武器奠基人”,战胜国当然不敢大意,故将他秘密软禁了起来,以确认他是否曾帮助过希特勒研制原子弹。很快,哈恩的清白就被证实了:一方面,希特勒确实曾授命他研制核武器;但另一方面,他确实也在消极怠工。实际上,他和其他多位德国核物理学家若真心为希特勒卖力的话,那第二次世界大战的结局可能就会是另一版本了。

一年后,哈恩自由了。他不仅补领了诺贝尔奖,还开始担任德国皇家学会主席。但也正是在这个时候,他的人性弱点暴露了。第二次世界大战期间,哈恩坚决否认曾与迈特纳有过合作,这在当时看来还是可以理解的:希特勒当政时,谁也不敢与犹太人沾上边,否则后果不堪设想。但是,千不该万不该的是,在第二次世界大战结束后,在希特勒死掉后,在纳粹下台后,哈恩仍然否认迈特纳的贡献,并一再声称“她只是实验助手”。这就让迈特纳伤心失望了,更让后人对哈恩的人品诟病至今。比如,哈恩的新助手就曾为她鸣过不平,声称“迈特纳一直就是课题组的灵魂”;玻尔当年也曾亲自给《自然》杂志写信,认为“核裂变的发现应归功于迈特纳等”;特别是1981年后,国际上更出现了大量文章为迈特纳申冤;甚至有人认为在“发现核裂变”方面,迈特纳的贡献更大。总之,到底是谁“发现了核裂变”,已成为诺贝尔奖史上最具争议的话题之一。

第二次世界大战后,迈特纳虽数次被邀请回德国工作,但均被她婉拒了。此时的哈恩,在德国的声望如日中天,在国际科学界也极有影响;而迈特纳,则越来越远离科学界。两人渐行渐远,不过仍保持联系,至少他们都反对制造和使用核武器。哈恩在回忆录中多次声称迈特纳是他的终生朋友。迈特纳终生未婚,既无子女也无情人,更无任何绯闻,她把一生都献给了物理学。她的外甥媳妇,则继承了哈恩母亲传下的那枚特殊钻戒。

哈恩于1968年7月28日在格丁根去世。家人因担心重病中的迈特纳承受不了这一噩耗,便对她封锁了消息。但也许是冥冥之中的安排,同年10月27日,迈特纳也在英国剑桥去世了。后人在她的墓碑上,刻下了非常难得但又恰如其分的一句话:“一个从未失去人性的物理学家。”这对洋人版的宝黛冤家,虽未能同年同月同日死,却是同年且几乎同龄死,都享年近90岁。

安息吧,哈恩,您的瑕疵不会影响您的伟大!

安息吧,迈特纳,后人会永远记住您的巨大贡献。您确实是一位“需要重新被发现、重新被公正对待的伟大女性”。所幸的是,1994年5月,国际纯粹与应用化学联合会用您的名字命名了第109号元素(指英文名称,后同),虽然此时您已在天堂长眠了26年。

第一百二十二回 爱因斯坦相对论,万物皆有一杆秤

在科学界,对普通百姓来说,最熟悉也最陌生的人物,可能当数本回主角了。因为,一提起爱因斯坦,几乎无人不知,无人不晓,关于他的各种生平事迹更是铺天盖地,可能许多人对他已熟悉得不能再熟悉了。但是,一提起他的科学成就特别是他那“莫名其妙”的相对论,那像我这样的圈外人就只好环顾左右而言他了。哪怕是100多年后的今天,哪怕是想破了脑袋,我也仍搞不懂他在说啥,除了玄妙还是玄妙。比如,油条弯曲谁都见过,但时空弯曲到底是啥东西呢?莫非因为俺脑筋不会转弯才不懂时空转弯!当然,伙计,我坚信你一定能明白相对论,没准儿今后还会成为相关科学家呢。幸好,全球还有一大批绝顶聪明的物理学家,他们不但完整而准确地理解了相对论,更用各种奇特实验验证了爱因斯坦的魔幻预言。爱因斯坦已被公认为“继伽利略、牛顿以来,最伟大的物理学家”,还被评为“世纪伟人”。至于获得诺贝尔奖等,对他来说那就只算小菜一碟了。所以,下面我们就不再费口舌去介绍他是多么伟大,而只重点关注他是怎样变得如此伟大的。不过,本回只是爱因斯坦的科学家传记,而对他的其他方面就尽量简化了,毕竟篇幅有限嘛。

爱因斯坦于1879年3月14日上午11时30分,以老大的身份诞生在德国乌尔姆市的一个犹太人家庭。他祖上从16世纪就游荡到这里,世代做着小买卖,也偶尔开设几家手工作坊。经过300多年的融合,无论是生活习惯还是语言思维等,他的家族都已完全本地化了。他爸爸本有相当高的数学天赋,可惜家里太穷,没钱读书,只好弃学经商,在家门口摆了一个小摊。也许财运不佳,也许不善经营,老爸始终都没赚到钱。不过,老爸的桃花运倒不错,竟阴差阳错地娶回了一个漂亮的、颇具音乐天赋的富家女。所以,爱因斯坦实际上是数学与音乐的爱情结晶。

小家伙出世后,父母很高兴,爱因斯坦的外公更高兴,大手一挥就给了女婿一笔创业资金。于是,爱因斯坦的父亲就撂下小摊,带领全家迁往慕尼黑郊外,又是盖房又是建厂,很快就办起了一家高科技企业,开始生产弧光灯。可是,还没来得及笑出声时,愁云就挂在了父母脸上。因为,一来,生意照例不景气;二来,更让父母揪心的是,儿子已快4岁了,却还不会说话,偶尔吐出几个字来也只是结结巴巴。儿子还忒不合群,不愿与其他小朋友一起跑跳打闹,只喜欢独自躲一边悄悄玩积木。“上帝保佑,儿子千万别是傻瓜呀!”父母心中随时都在祷告。

后来,妈妈生了一个小妹妹,爱因斯坦才总算有了称心的玩伴。于是,他经常带着妹妹享受大自然的馈赠:一会儿摘片树叶,细心观察其脉纹;一会儿观看阳光射线,看看它们如何穿透林间;一会儿又蹲在湖边,痴痴观望微波起伏的水面。若偶有蚂蚁搬家路过身旁,那更是一场不容错过的好戏,此时即使妈妈呼叫吃饭,他也全然充耳不闻。所以,爱因斯坦终生都酷爱乡村小镇,喜欢居住在海岛或岸边;甚至,有一次他与居里夫妇一起度假时,还对居里夫人开玩笑说:“真难相信,夫人您竟从未聆听过小鸟唱歌!”

再后来,从生理角度看,爱因斯坦总算能说话了。但从社会角度看,他好像一辈子都不会说话,因为他说话从不拐弯抹角,也不管听者是否受得了,只顾直来直去,所以经常因不会说话而得罪人。

在爱因斯坦的早期成长过程中,对他影响最大的人物主要有3位。

第一位,自然是妈妈。为了让孤僻的儿子快乐起来,从他6岁起,妈妈便开始指导爱因斯坦学音乐,教他拉小提琴。起初,当然是被迫,但很快他就被音乐所征服,不但学得专心致志,甚至还入了迷,以至音乐几乎成了他的“第二职业”。每当工作疲倦时,他便拉起小提琴,使内心平静下来。不管旅行到哪儿,他都带上小提琴,以便闲暇时拉几段莫扎特,自我陶醉一番。若遇普朗克、玻尔等音乐迷,那就更得一起把海登(又译作海顿)和巴赫等的代表作痛痛快快地合奏一遍。至于各种慈善募捐等场地,当然也是他献艺的重要舞台。回溯爱因斯坦的人生,不难发现,音乐对他的成功起到了关键作用:首先,音乐改变了他的性格,增强了他的自信心,甚至使他整个人都变得振奋,生命也变得迷人和生动;其次,音乐给了他许多科研灵感;最后,音乐更是他思考问题的方法论,他经常一边拉琴一边思考,直到突然顿悟,就好像那答案是通过音乐传给他的一样。总之,用爱因斯坦自己的话来说,他对小提琴的爱也许早就融入了血液。小提琴对他而言,绝不只是消遣,更为他的生命增添了无数惊喜和浪漫。

第二位,是爸爸。爸爸的影响还有点偶然。大约7岁时,爱因斯坦病了,爸爸就送来一个小罗盘,以让儿子在病床上不觉得寂寞。可哪知此举在无意间激起了他强烈的求知欲,而且该求知欲一直延续终生,甚至在某种意义上改变了他的世界观。因为,他惊讶地发现,无论怎么晃动罗盘,其指针总会指向一个固定方向,好像虚空中有一种力量在强迫着指针做特定的运动。这种怪现象一直让爱因斯坦迷惑不解,以至长大后,他虽懂了罗盘的磁场原理,但仍觉不过瘾,所以就花了大量时间和精力去研究“场”的特性和空间问题,直到创立了广义相对论才最终找到了满意答案。

第三位,也许是影响更直接、更全面的一位,是舅舅。

由于爱因斯坦发育较晚,所以直到9岁后才开始上学,故常受同学歧视,甚至被嘲笑为“傻大个”。

又由于他性格孤僻,故很难被大家喜欢,甚至有位老师当面对他说:“假若你不在这里,也许我们会快活一些。”比如,老师向他提问时,他好像根本听不见,总陷在自己的深思中,当然就会被老师呵斥。

再由于他生性耿直,故经常让老师下不了台。比如,在一次工艺课上,老师从学生的作品中挑出了最差的一张木凳,批评道:“也许没有比这更糟的凳子了!”可哪知,迎着大家的哄笑,不谙人情的爱因斯坦红着脸站起来说:“有的!”说着,他便拿出两个更差的凳子,并补充道:“这是我前两次的废品!”此言一出,教室里只剩目瞪口呆了。

还由于不喜欢死记硬背,因此他常以消极怠工来抗议:能逃学时就逃学,能迟到时就迟到,能早退时就早退,当然也就经常不及格了。总之,大家都认定他是“笨学生”。比如,上下课时,班长喊“起立”和“坐下”,而他故意反应迟钝,因此常被罚站,甚至被指着鼻子骂为“笨家伙,啥都差”。当爱因斯坦的父亲询问校长自己的儿子将来该干啥时,校长竟直言道:“干啥都一样,反正都没出息。”

当然,事实表明,爱因斯坦被视为“笨学生”,其实该归咎于呆板的教育制度。后来,针对这一点,爱因斯坦还批评说:“若以恫吓和人为权威来教学的话,那学生就太惨了:自信心被摧残,灵感被践踏,诚恳与正直被破坏。”其实,爱因斯坦一直就是被忽略的天才,他有着超强的自学能力。比如,10岁时,他就开始阅读科普和哲学著作;12岁时,他自学了欧几里得几何,并自证了勾股定理,从此疯狂爱上了数学;13岁时,他开始阅读康德的名著《纯粹理性批判》,还读完了12卷本的《自然科学通俗读本》,从此明白了“哦,原来自然现象也有规律”;15岁时,他开始自学微积分,此时父亲的生意又遭失败,全家被迫迁居苏黎世;16岁时,他在上大学前,就已学会了解析几何,甚至还发表了首篇学术论文。总之,他已远远超过了其他“优秀学生”。

一直被嘲笑为“笨学生”的爱因斯坦,为啥会有如此出人意料的另一面呢?嘿嘿,秘密就藏在舅舅身上!原来,舅舅本是数学迷,不但对数学有深刻研究,还特能将高深的知识讲得生动有趣,更会激发听者的学习热情,故深得外甥喜欢。比如,舅舅在讲到某个函数f(x)的极限为a时,他说:“正如猫抓老鼠一样,那只老鼠a藏在草里一动不动,然后,函数f(x)就是那只猫,它一步一步地悄悄逼近老鼠,直到把它逮住!”从此,极限的真谛便深深印在了爱因斯坦的脑海中。更重要的是,舅舅就这样训练出了外甥的一项特别本领—他能将每个抽象公式都想象成一幅活泼的画面,所以,爱因斯坦头脑中的数学推导过程一点也不枯燥,而是一部精彩的动画片。

在舅舅的巧妙辅导下,爱因斯坦不仅掌握了许多知识,还开始大胆思考“高大上”问题。比如,16岁左右,当他知道了“光是以很快速度传播的电磁波”后,竟问舅舅:“若我以光速与光一起并肩前行,那我能看到空间里振动着的电磁波吗?”舅舅当时就傻眼了,不知如何回答,只是用异样的目光盯着外甥看了半天,心里既赞许也担忧。此后,爱因斯坦就一直被这个问题折磨,并最终引发了相对论研究。后来,爱因斯坦也将该问题称为“狭义相对论的首个思想实验”。再比如,有一次,爱因斯坦从高处摔下,他顾不上叫痛,反而突然问道:“为啥会笔直掉下来呢?”经过认真思考后,他答道:“哦,物体会沿阻力最小的路径运动!”伙计,别小看了这个结论,它其实极大地启发了爱因斯坦后来提出广义相对论。

17岁时,爱因斯坦总算勉强考入了位于瑞士的苏黎世联邦理工学院。考大学虽不易,但读大学更难,他不但经常逃课,还严重偏科,把大部分精力都花在了物理、课外阅读和实验室方面,所以被数学老师、著名数学家闵可夫斯基臭骂为“懒鬼”。总之,若从考试角度看,在整个大学期间,爱因斯坦确实乏善可陈,但其实他有两大重要收获:其一,他集中精力,思考了一些颇具颠覆性的问题,为毕业后创立相对论打下了坚实基础;其二,他竟以穷小子身份,赢得了班上物理“学霸”、唯一的女生米列娃的芳心,并在婚前就生下了一女儿,后来他们终于结婚了,又生了俩孩子。可惜,事实证明,这是一桩失败的婚姻,双方特别是女方为此付出了沉重代价。实际上,米列娃在爱因斯坦一生中扮演了无数角色,她曾是他的灵感源泉、同伴、恋人、妻子、对手及最后的厌恶对象等。在这场婚姻中,爱因斯坦也因其言行,受到了众多长期指责。有关他的情史还很多,此后就不再提及了。

21岁时,爱因斯坦以很一般的成绩从大学毕业了。他本以为从此便可找到“铁饭碗”,然后安心做自己的科研,可哪知刚好赶上世界经济危机,再加上他是受歧视的犹太人,所以只好失业在家,依靠做各种临时工挣点稀饭钱:今天当家庭教师,明天任代课老师,后天又帮别人跑点腿。光阴似箭,两年一晃就过去了,一事无成的爱因斯坦一边不断努力找工作以解决长期吃饭问题,一边积极想办法解决短期饿肚子问题。1902年2月,爱因斯坦咬牙花钱在当地报纸上登了一则招生广告:“本人愿为所有学生提供数学和物理补习,保证效果良好,收费便宜。名额有限,欲来从速。”广告一出,经过几天的门可罗雀后,哇,还真是“名额有限”了,最终只招来了区区两位学生。而且,更奇葩的是,这两位学生压根就不是来“补习数学或物理”的,而是来找爱因斯坦讨论“高大上”问题的。于是,他们三人一不做二不休,干脆挂出吓人的招牌:奥林匹亚科学院!爱因斯坦任“院长”,另两位学生任“院士”,接着他们便开始了没日没夜的、天马行空式的“头脑风暴”。他们的话题横跨马赫、休谟、安培等全球古今名人的代表作;他们的思想不受任何羁绊,彼此完全沉浸在学术交流的兴奋中,经常为某一页、某一言争论不休,持续到深夜,甚至数天。就这样,零成本的“奥林匹亚科学院”竟运行了整整3年,直到两位“院士”毕业为止。千万别小看了这个名不正言不顺的“奥林匹亚科学院”,它其实是爱因斯坦心中最理想的教学模式,他后来的许多独创思想都来自这个阶段的“头脑风暴”。直到逝世前两年,他还对“奥林匹亚科学院”念念不忘呢。

就在创立“奥林匹亚科学院”的同一年,也就是1902年的7月,爱因斯坦终于找到了一份工作—伯尔尼专利局审查员,并在这里工作了整整7年。这7年,也是爱因斯坦最幸福、最多产的7年。其间,他的工资虽不高,但相当稳定,至少不必再为生活操心了,而且,专利局的时间很自由,甚至上班时间也可思考物理问题,这也是“奥林匹亚科学院”之所以能维持3年不倒的另一重要原因。

至此,万事俱备的爱因斯坦开始摩拳擦掌,要从“珠峰大本营”出发向科学顶峰冲刺了!同时,时间也一分一秒地向1905年这个神奇的科学之年,或者说“爱因斯坦奇迹年”逼近。“3,2,1”,“啪”一声枪响后,再看那26岁的爱因斯坦,他早已像离弦的利箭,瞬间就消失在了观众的视线之中。只见他轻轻一跳就跃上了原子论的巅峰,用一篇名为《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》的文章证实了原子的存在,给出了测定分子体积的方法,甚至还能数出分子个数,让古老的原子学说从此站稳了脚跟。当观众的掌声还来不及响起时,爱因斯坦已左腿一跨,就又站上了光学理论的巅峰,用一篇名为《关于光的产生和转化的一个启发性观点》的文章完美解释了光电效应并提出了光量子理论,为原子物理学奠定了坚实的基础。紧接着,他又是一番闪转腾挪,这次他干脆整个人影都消失了,正当观众目瞪口呆时,却见在已有的物理最高峰上“嗖嗖嗖”又长出了另一个直逼蓝天的新高峰—狭义相对论,峰侧清晰标着爱因斯坦的两篇著名论文《论动体的电动力学》和《物体的惯性同它所含的能量有关吗》,而爱因斯坦则巍然屹立在峰尖,那个著名的质能转换方程则正在爱因斯坦掌中闪闪发着金光。哇,一时间,全球物理学家惊呆啦!大家都不敢相信自己的眼睛,更不相信这位“民间科学家”天方夜谭般的成果,所以,爱因斯坦依然过着平静的专利局审查员生活,并按部就班地于1906年由最低的三级审查员晋升为二级审查员;1907年,再晋升为一级审查员;然后,于1908年10月,在29岁时才被伯尔尼大学勉强聘为编外讲师。

就在爱因斯坦即将被埋没时,只听一声惊雷,“伯乐”终于出现了!他就是著名的物理学家普朗克。果然,普朗克慧眼识珠,很快意识到“爱因斯坦的成就可与哥白尼相媲美”。正是在普朗克的积极推动下,相对论很快就成为全球物理界的热门课题,爱因斯坦也才受到了普遍关注。于是,他于1909年当上了副教授;1912年,又升为教授;1913年,应普朗克之邀,终于成了威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授;1915年,他再接再厉,创立了广义相对论,并成功解释了水星近日点进动现象;1916年,他提出了受激辐射理论。至此,爱因斯坦终于攀上了自己的科研高峰。

随后,两次世界大战接连爆发,已是最著名科学家的爱因斯坦身不由己地卷入了许多政治、军事、哲学、宗教等重大事项中,做科研的时间因而越来越少。不过,在他中年时,还是出现了科研成果的第二次小高潮:43岁时,开始研究统一场论;45岁时,取得最后一个重大科学发现,即论证了波和物质缔合的独立性等。此后的爱因斯坦生平事迹就不再是重点了。整体看来,他的后半生依然相当成功。

说起成功,爱因斯坦总结了自己的秘诀。他说:“学习时间虽为常数,但效率是变数,只追求学习时间是不明智的,其实提高学习效率才更重要,其办法就是,通过文体活动获得充沛精力,以保持清醒头脑。”爱因斯坦还根据亲身经历,总结了一个公式:成功=正确方法+努力工作+少说废话。真心希望他的这个秘诀能帮助各位走向成功,帮助各位成为科学家。

1955年4月18日,爱因斯坦安然离世,享年76岁。遵其遗嘱,未举办丧礼,也无坟墓,更没立碑,遗体火化后,骨灰也撒在了永远保密之处。不过,后人为感激他的巨大贡献,将第99号元素用他的名字命名为“锿”,将第2001号小行星命名为“爱因斯坦星”。

相关图书

原子核的秘密:一段前往物质核心的旅程
原子核的秘密:一段前往物质核心的旅程
换道赛车:新能源汽车的中国道路
换道赛车:新能源汽车的中国道路
疯狂制作:超酷奇妙装置制作指南
疯狂制作:超酷奇妙装置制作指南
迎难而上:乔治·穆勒与NASA载人航天计划的管理
迎难而上:乔治·穆勒与NASA载人航天计划的管理
哈利波特电影制作全幕后
哈利波特电影制作全幕后
NFT新视角:数字时代的权益变革
NFT新视角:数字时代的权益变革

相关文章

相关课程