天才。心不在焉的教授。相对论之父。蚀刻在我们心目中的阿尔伯特•爱因斯坦的形象,总是一头爆炸的头发,不穿袜子,上身是特大号的毛衣,嘴里叼个烟斗,对周围世界好像并不注意。传记作家丹尼斯•布莱恩曾这样描述他:“与埃尔维斯•普雷斯利和玛丽莲•梦露齐名的流行偶像。他那神秘莫测的形象经常出现在明信片、杂志封面、T恤衫和比真人还要大的招贴画上。好莱坞有个经济行专门经营他的形象图片,供电视广告使用。他要是见了这些可能都会生气。”
爱因斯坦是有史以来最伟大的科学家之一,其贡献堪与艾萨克•牛顿比肩。因此,《时代》周刊选他作世纪人物毫不奇怪。许多历史学家将他列入过去的千年里一百位最有影响力的人物之一。
考虑到爱因斯坦在历史上的地位,有多个原因值得我们重新审视他的一生。首先,他的理论极为深刻,其在几十年前作出的预言至今仍占据着报纸头条的位置,因此我们极有必要试图理解这些理论的本源。随着新一代仪器的出现(其中包括卫星、激光、纳米技术、超级计算机、引力波探测器等),这些在1920年代都是不可想像的,人们可以探索宇宙外围以及原子内部,爱因斯坦当年的预言不断为科学家赢得诺贝尔奖。即便是爱因斯坦餐桌上的面包渣都会为新科学开辟新的前景。例如,1993年的诺贝尔奖就授予了两位证实了引力波存在的物理学家。而引力波是爱因斯坦在1916年分析双中子星运动时所预言到的。2001年的诺贝尔物理学奖则由三位物理学家共享,他们证实了玻色-爱因斯坦凝聚的存在。这种物质在接近绝对零度时的新的状态是爱因斯坦在1924年预见到的。
他的其他的预言现在也正被一一证实。黑洞曾被看作是爱因斯坦的理论的一个奇怪的方面,而现在哈勃太空望远镜和甚大阵射电望远镜都已找到了黑洞。爱因斯坦环和爱因斯坦透镜现在不仅已经被发现,而且业已成为天文学家观测外太空不可见对象的关键工具。
即使是爱因斯坦的“错误”现在都被认为是对宇宙认识的意义深远的贡献。2001年,天文学家找到了令人信服的证据,证明“宇宙常数”这个一度被看作是爱因斯坦最大的失误,实际上包含有宇宙中最大的能量,而且它将会决定宇宙最终的命运。因此,从实验的角度来看,随着越来越多的证明累积起来,验证他当年的预言,对于爱因斯坦的遗产的认识问题,出现了“复兴”。[13]第二,物理学家正重新评价爱因斯坦的遗产,尤其是他的思维过程的价值。近年来,为他作传的传记作家不厌其详地研究了他的私人生活,以寻求其理论的本源。但是物理学家却越来越清醒地认识到,爱因斯坦的理论与其说是建立在神秘的数学之上(更不要说他的爱情生活了!),倒不如说更多的是建立在简单而优雅的物理图像之上。爱因斯坦经常评论说,某个新的理论,若不是建立在连儿童都能理解的物理图像之上,那么它极有可能毫无价值。
因此,本书就以这些图像,即爱因斯坦的科学想象力所带来的成果为主线,并围绕这些图像描述其思维的过程和最伟大的成就。
第一部叙述的是爱因斯坦第一次在十六岁时所想到的图景:如果追随一束光运动,光会是什么样子。另外,这幅图景很可能是受到他小时候读的儿童书籍的启发产生的。通过想像和光束赛跑可能发生的情形,爱因斯坦将当时最伟大的两个理论——即牛顿力学和麦克斯韦的理论——的矛盾之处分离了出来。通过思考解决这一对矛盾,他知道这两者之中必有一方是错误的。事实证明牛顿学说出了问题。从某种意义上说,整个狭义相对论(这一理论后来揭示了恒星和核能的奥秘)就蕴含在这一图景中。
在第二部,我们领略的是另一幅图景:爱因斯坦想像,行星就像是玻璃弹球,沿着以太阳为中心的弯曲的平面滚动。引力是时空弯曲造成的。通过将牛顿所说的万有引力替换成平滑表面的曲率,爱因斯坦使我们对引力有了全新的、革命性的认识[14]。在这一新的思维框架中,牛顿所说的“万有引力”其实是空间弯曲所造成的假象。这一简单的图景所带来的结果,包括黑洞、大爆炸,以及宇宙最终的命运。
第三部没有相应的图景。这一部分其实叙述的是爱因斯坦在探索统一场论中,由于缺乏图景的指引所遭受的挫折。假如有了这样的图景,爱因斯坦也许能够找到正确的路,摘取人类二千年来在探寻物质和能量的法则中的最高荣誉。到了这个阶段,爱因斯坦的直觉帮不上多少忙了,因为当时对于原子核和亚原子粒子的力,人们几乎一无所知。
未完成的统一场论,和他生命中最后三十年对“万物至理”的探索绝不是一个失败——虽然这一点只是最近才为世人所认识到。当年他的同时代人把这看作是愚蠢的行为。比如,物理学家兼爱因斯坦的传记作家亚伯拉罕•Pais就抱怨说:“在他生命的后三十年中,他一直勤于研究。但是假如他放下工作,钓鱼去也,其声名,即使不会比现在更高,至少也不会丝毫受损。” 换言之,如果他在1925年就离开物理学,而不是1955年,他所留下的遗产可能更伟大。
前言:重新审视阿尔伯特•爱因斯坦的遗产
《爱因斯坦的宇宙》热门书评
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前言:重新审视阿尔伯特•爱因斯坦的遗产
3有用 0无用 binich 2010-02-09
天才。心不在焉的教授。相对论之父。蚀刻在我们心目中的阿尔伯特•爱因斯坦的形象,总是一头爆炸的头发,不穿袜子,上身是特大号的毛衣,嘴里叼个烟斗,对周围世界好像并不注意。传记作家丹尼斯•布莱恩曾这样描述他:“与埃尔维斯•普雷斯利和玛丽莲•梦露齐名的流行偶像。他那神秘莫测的形象经常出现在明信片、杂志封面、...
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读完这本书之后,有一种想重新过这一生的冲动
3有用 0无用 kinsuo 2012-02-27
看到爱因斯坦从16岁就开始思考超越光速会发生什么,我在想我16岁时在想啥:这些代数、几何或曲线学着能干啥啊,力学和电磁学咋这么难啊!爱因斯坦是带着问题去学习的,解决超光速问题就会玩命的学习相关联的理论知识。从一开始鄙夷数学在物理学上的作用,到最后认为物理就是优雅的数学描述而来的。加来道雄是一个好的理...
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第五维度
0有用 1无用 唐棣 2012-08-20
天才的爱因斯坦创立了相对论,人类对宇宙的认知有了四个维度。在普通人尚无法理解“四维时空”的时候,不满足于狭义相对论和广义相对论的爱因斯坦,已经开启了统一场论的探索征程。这是爱因斯坦毕生没有完成的追求,在他一筹莫展的时候,读得一篇令他大为震惊的论文。一位不知名的数学家卡鲁扎建议爱因斯坦这位四维概念的先...
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论宇宙
0有用 0无用 qhors苗广飞 2010-04-01
宇宙就是时空结构的复合,因此不要单纯理解这个宇宙。因为这个宇宙不是一个纯粹的虚幻,而是有着深刻的哲学和社会学基础的。这就是我们的设计,因此我们要为这个宇宙负责,他的生命在于有一种理想和信念及力量支撑着我们,因此我们可以给予他更深刻的内涵,这就是我们的信念。...