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2014-05-03 11:39:03| 人氣23,877| 回應1 | 上一篇 | 下一篇

Einstein, His Life and Universe(愛因斯坦傳)讀後感(全文完)

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Einstein, His Life and Universe(愛因斯坦傳)Walter Isaacson所著(作者後來也受Jobs賈伯斯之邀寫傳記),相對過去我讀過卻沒讀完的Ronald W. Clark愛因斯坦傳(見本欄其他讀後感),這本回答幾乎所有我所生疑竇而不是問題(因為還沒讀完,目前421/551頁),且非常實際、專業,我也頗滿足也感受到這本的確用心。

 

寫傳記個人淺見,首先要交代、鋪陳這個人之所以會做這些事情動機、方法、毅力、決心。個人偏好,故事要能向前推動,這動的原動力為何,遇到棘手困難、天人交戰人物心理上刻劃、痛定思痛後所採取動作,以及最後百折不撓達成目的過程,這才好看是吧?

 

這次,我卻先讀該書最後一章,發現大多數人基本上最愛的包括我在內雖然羞於承認,所謂macabre,不堪入目、令人毛骨悚然、現今八卦,就是愛因斯坦大腦的下落。沒錯,上天給愛因斯坦開了個大玩笑:死後雖遵守死者遺囑,火化後撒在河裡,但普林斯頓大學法醫將愛因斯坦的頭先用電鋸鋸開,取出大腦後再縫好火化。這瓶裝大腦隨著法醫全美到處漂泊,而此人也將愛氏大腦部分切片"是否零售不知"交給好幾個不同這方面專家研究。這有夠荒唐?分析結果顯示,愛氏大腦內部分頂葉皮質內,其神經膠質細胞vs.神經元比例很高,所以造就愛因斯坦是天才?當然這除了八卦瞎扯以外沒有任何意義;要是還有,那我不知道是什麼,畢竟據作者,這不符合科學作為因為比對對象、手法、大腦保存技術是否有所謂現代科技認知下的缺失等等;同時,大腦不等同心智(mind),更不能隨意與心智活動劃上等號。若皆屬實,那誰能從愛氏大腦內能看出何等端倪?除了過了頭的病態崇拜之外還能有什麼意義?


當然也不能說假裝成衛道分子中堅,以此批判任何不入流事(如法醫切出大腦,放在罐子內,裝在旅行車後車廂,全美到處跑),要知道當時法律、人權尚未上今人所謂的軌道,基本原因在於人人都想"不勞而獲"知道愛因斯坦天才是從何而來;即使有法律、人權保護,都很可能束之高閣以利便宜行事,所謂管你愛因斯坦後人同不同意,我就是要知道要這樣做所以說人性,不再侷限本善或本惡:我就是想知道不管我該不該知道之事!

 

上天之所以會給愛因斯坦開這個玩笑,自己大腦落著個這種下場就在此,畢竟愛因斯坦過世前曾說過,我其實也沒有所謂的天才,只是好奇加上努力。這種謙沖高尚的好奇,當然不能與等而下之的偷窺相提並論。不過別擔心,很多人到現在為止都不懂其間差異;而即使懂了或許更不在乎。

 

不過我相信很多人還是很在乎愛因斯坦到底是個怎麼樣的人。

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早期愛因斯坦給熟識的人,最深刻印象,總是漫不經心(insouciant)。這中文翻譯漫不經心(原意為lighthearted unconcern)可能有點貶義在內,但事實上,由教條化社會長大成熟的長輩觀之,愛氏的確屬不可取,成就不了大事;因為老師想教他什麼,他要認為不恰當或不對,他還很挑剔,那就顯現出一種傲慢。問題是,一個很有主見的學生,在當時德國社會當然很難受歡迎。可能這愛因斯坦到瑞士讀書時,同學觀察到他這種形於外的"傲慢",因而形容他為:impudent Swabian(令人不悅、唐突的(德文Schwabe)沙貝人),可愛氏卻充滿精力,旁人易被他這種我所謂強勢人格特質所吸引。


當時的德國甚至包括瑞士在內這兩個愛因斯坦受教育地方,基本上對紀律要求頗高。紀律,對一般凡夫俗子,十九世紀末二十世紀初,這搞不好屬命運救命稻草;命運多舛很可能派得上用場,我猜當然也自動反映到所有人的心態。問題在於,自己有自己看法也想辦法做得到時,這時候別人意見,不就僅為參考?


作者也不浪費時間,開宗明義提到,愛因斯坦跟朋友書信上來往是很調皮,說話油裡油氣年輕人稱呼對方為“you frozen whale你這凍僵的大鯨魚。當時愛氏一口氣弄好四篇論文,想請"凍僵的大鯨魚"朋友嘗鮮,聽聽他的看法。言歸正傳後,還很很謙虛論及這些論文屬“inconsequential babble無關緊要的喋喋不休。要知道這四篇論文內,第一篇談到光輻射及能量性質;第二,原子真實尺寸大小(想穩紮穩打靠這篇拿到博士學位,也能從專利局三等檢驗師昇到二等);第三,確定原子、分子共存;第四,雖屬草稿,卻想修正科學界顛撲不破牛頓space time絕對性理論,特別相對論。剩下他當時正在替第四篇做附件用的,裡面提到也就是後日大放異彩E=mc(square)


1905年的確是愛因斯坦大豐收一年,他當時可能還不知道,頭腦內思維、想像力,加上想打破成規天生叛逆性,終成就20世紀至今最偉大發現,告訴科學界過去那一套現在是行不通,後知後覺會認為屬理所當然,但愛氏更拿出解決辦法,指出一條明路,也替後日光電池、雷射、核能、光纖、太空旅遊、半導體等實際應用上鋪下厚實理論基礎。

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1879314早上11:30星期五,Albert Einstein出生於德帝國Swabia省Ulm市(上圖WURTTEMBERG右下方)。當時想以襲承祖父名Abraham亞伯拉翰來命名,可是擔心猶太味道太重,所以也以A開頭名字Albert為名。

 

Albert年幼能開口說話時候比常人慢,也養成一種重複自己想說的話,一直到滿意為止後才說出來。小時候上學叛逆性就很強,弄得校長不得不請他回家,也就是說,你不必來了;另一個校長說,你這個人長大也沒多大出息。

 

要知道,凡是寫愛因斯坦傳的人,都有潛在壓力,盡快交代愛因斯坦為何日後能發現、發明相對論。本書作者也不例外;作者人之常情,想幾句話就講清楚。

 

愛因斯坦個性內的叛逆,是他日後幾乎所有成就上原動力;我想大概作者也是這樣想,所以在他年幼叛逆上著墨頗深。

 

叛逆最大好處就是對常人習以為常之事,充滿懷疑不信任;他人看來,這不是無事生非麼?也是。可用在科學上,那就大不同。深層面,叛逆只是原動力,能不能"發揚光大"繼續走下去,那就要真功夫,這時候不滿十歲小鬼哪來真功夫?不就是把書讀好同時你本來就該把書讀好這有什麼了不起?

 

愛因斯坦不同之處:首先,他有個習慣,至年老也如此,經常喜歡模仿人說話,同時最重要、最關鍵的能力就在於他能以圖像來思考。這對他以後寫論文上之所以能有突破性發展居功厥偉,不僅限於以數學方程式來表達。

(愛因斯坦與妹妹Maja合照)

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愛因斯坦之父,Hermann1847年出生於BuchauSwabian小村莊,自幼喜愛數學,但當時德國環境不許可不得讀大學,因為大學當時不收猶太人。可Hermann弟弟Jakob有上過大學且擁有工程師執照,這在當時屬很重要謀生工具;也可開公司爭取工程相關合約營生。其母Pauline Koch也是出生於德國猶太人,但Koch家族因為做生意關係,家境不錯收入也很好,因為Koch他們WURTTEMBERG皇族穀物交易商兼食物用品等承辦商,而Pauline之所以會嫁給Hermann,那時候很沒搞頭卻在Koch家族工廠內上班的Hermann,大概就是因為Hermann非常溫和幾近溫順,很能搭配”Pauline的強勢女性作風?實情我看誰也不知道。


那時候慕尼黑在King Ludwig II治理下,被打造成文化氣息濃厚的城市,到處都是教堂、畫廊、演奏廳等等,同時偏好當地Wagner作品。這時候他們一家人都在慕尼黑定居做個非常令人羨慕的小資產階級,日子過得也不錯。


1882年的慕尼黑人口三十萬左右,其中85%是天主教背景而這些天主教中的2%才是猶太人。因為愛因斯坦家人,對傳統猶太人那一套禮儀、宗教信仰非常疏離,主要就是不想受到社會上排猶影響;可當時身為猶太人不管你如何做,多多少少都會遭受歧視;這個跟德國大環境有關基本上到處都差不多。所以當時環境,對個猶太人來說除了經商以外,什麼公職等機會當然就被排除於外。其實這方面當地所有猶太人心裡都有數,只要一扇門能打得開,猶太人當然不會放棄。Hermann是個天生就想自己做生意的理想主義樂觀份子,可他一輩子都生意失敗或不利;所以自然而然與他弟弟Jakob搭上線合夥做生意。以Hermann紀錄,他弟弟之所以會答應,就是看到Koch經濟上支援;不然Jakob還不會跟個常敗將軍合夥。人之常情。

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愛因斯坦年幼時,一雙褐色大眼頗討人喜。個性上不喜與同齡小孩玩在一起,總是獨處沉思,看起來一天到晚在冥想遐想什麼著還自言自語。可是小Albert脾氣可是非常大,對小時候tutor(我猜是半babysitter一半是家教)之類,不喜歡時候,還會摔椅子趕他們走;練續換了好幾個。五歲以前發脾氣時,全臉發黃、鼻端雪白,完全失控。這時候的全家小霸王,家人因為寵愛關係,一發脾氣,我想人人避而遠之。不過愛氏個性上堅持與韌性,可以從他玩遊戲上看出來,他妹妹轉述他可以用遊戲卡片,細心呵護下搭出十四層高的卡片塔;不信你我試試看作得到不?


年老時愛氏回憶,他幼年時玩的羅盤,對其後日物理上的場域之興趣,這羅盤是有相當大啟發作用,畢竟心中一直在想這指北針為何一直往北方指著?這對一般無深入研究探討習慣的小朋友,豈不是無聊的問題?教育上,因為Pauline堅持Albert要有個藝術上愛好,叫他去學拉小提琴,Albert也學得不錯,日後求學時沒事就找機會拉小提琴甚至加入私人小圈圈演奏,不亦樂乎。Conan Doyle筆下的福爾摩斯,也喜歡拉小提琴,不知靈感也源於此?拉小提琴,Albert自己承認,這對他思考問題被困住時,經常靠琴來破疑團;等想到答案或想通時,也時候會大叫原來如此這般。


 

今人許多家庭都將寶貝兒女送去學琴不是沒道理的。愛氏自小不信神也不知神(agnostic)這可能是受家庭影響,不造成後日因為猶太人而受歧視,畢竟一知半解的糊塗沒水準信基督者會認為:猶太人殺了耶穌基督這種愚昧而無故歧視猶太人,所以都逃不過外界、同學歧視或以怪異眼光視之。但是小學時期,也渡過了偶而有班上老師舉例時,突然拿出一根大釘子,說著耶穌釘十字架的釘子也就是這麼大云云;想想看,這對班上唯一猶太人Albert,情何以堪?大概這也造就Albert為何一輩子都是局外人真正原因,我的解讀:被別人強加猶太人原罪

 

九歲,他就(不知是否跳班)上慕尼黑市中心的Luitpold Gymnasium高中(大概是種初中高中一體),裡面強調數學、科學及拉丁、希臘文,學校這段時間特別為猶太子弟開宗教課,Albert也非常投入,甚至全心全意奉行猶太禮儀,產生對猶太教狂熱,例如遵奉猶太人教義、戒律等等,當然豬肉也不吃了。他的數學,不像網上一般傳頌謠言,卻一直不錯,但是後來進蘇黎世理工學院,他的數學比起同班同學,是不怎麼好。甚至蘇黎世理工學院數學教授Minkowski稱愛因斯坦為懶狗(lazy dog)”(因為教授對物理學家Max Born後日提到,他愛因斯坦從不關心數學)。但是愛氏自稱,他15歲就學會微積分、微分方程;所以說,你說呢?

 

因為愛因斯坦讀書時候,總是先讀好下一年的科目,相對於其他同學,他喜歡去解困難複雜的問題。老爸老媽當然也就替他在寒暑假時準備好下一年度書籍,讓他先讀。這個嗎,當時是很了不起,現在我想大家都一樣:競爭力之培養,不是麼?

 

愛氏後來告訴記者,我自小就喜歡自己問問題、找答案,我始終相信這大自然有一條定律來掌管著整個世界。這就是他日後科學上能有成就最大原因:自己問問題,自己動手找答案。

 

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愛因斯坦在長大過程中,有幾個貴人:首先他的父母親,其次,Max Talmud,在就是後來再沒進蘇黎世聯邦理工學院(ETH--Eidgenössische Technische Hochschule)時,自己私下成立的Olympia Academy朋友;再就是Max Planck。

 

 

 

Talmud會出現於愛因斯坦生命中,因為當時10歲大的愛因斯坦,他家中遵循猶太人習俗,於安息日時候,邀請外人來家中聚餐,這外人被定義為:needy religious scholar需要幫助的宗教學者。Talmud每周來他家一次,久了發現從未看過Albert與其他小朋友來往也讀書很認真,於是沒事就帶些書籍,科學、哲學等書給他看。當時德國有本非常受歡迎的書:People’s book on national science,由Aaron Bernstein所著,介紹當時德國這方面對生物與物理間關係的研究及報告,長達21冊。其中第一冊,就介紹光的速度等等,這下Albert一開始讀就被深深吸引。10歲大概是小學四、五年級左右,現在咱們的小朋友還在忙著學英文,愛因斯坦就開始訓練自己,上面所有問題都在做,後來Talmud又陸陸續續給他神學院讀書程度的數學、哲學(康德)給他看,他也讀得津津有味,記住,愛因斯坦是所有習題他都在做,自己動手找答案,絕無什麼補習班啦,考古題啊助拳。

 

 

 

這意義在哪?啟發。我想即使他當時做不出這些問題,他會去想、思考、重新檢驗問題之定義部分,弄久了即使沒做出來,可所花的精力、時間、訓練的思考能力,尤其是從另一方式、全新不同角度與洞察來看同一問題,這就是學習真正意義所在。這個習慣他一直維持到當上特許教授時也是如次。同時他後來強調,我們要學習不去看他人做錯、抓到後沾沾自喜,我們要懂得看整個事情的內容。沒說的,得罪人絕對沒必要;而你我誰都不知道,什麼時候你會需要你得罪的人真誠幫助。


雖老生常談,在當理工學院(師範學院)學生的愛因斯坦,可不是這樣。

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所以說小孩子會不會讀書,首在專心。據愛因斯坦一位朋友轉述,那時候愛氏已經在當教授,可是薪水太低,要養家活口,兩個小孩加上沒工作的太太,經濟壓力很重,教授薪水比在瑞士專利局當檢驗員還少,可是愛因斯坦還是能夠一手抱著小兒子,一面哄著大兒子,手上還不停寫著心中思考的物理公式;這朋友之到來愛因斯坦還招呼他,告訴他說這篇論文如何如何。

 

 

 

愛因斯坦兒子後來轉述,我老爸的厲害在於,他能夠完全不受外界噪音影響,譬如說嬰兒大哭大鬧時,照樣能將噪音抵擋於外,繼續思考甚至寫下論文內公式。這種專注功夫,你我這種資質的都不能有,難怪愛氏

 

 

 

回到他讀高中事情。首先,德國當時教育,對那種不能遵守紀律,又加上對權威、上級不服從的學生,最不能包容。而愛因斯坦正是這號人物。那怎麼辦?後來愛因斯坦高中還沒畢業,他就申請退學,醫生開的證明說:神經衰弱。

 

 

 

當然愛因斯坦私底下早就打聽出瑞士那邊學校也不錯,德國式教學同時非常開明,不像德國這裡具壓抑、箝制性校風。於是他就想辦法去申請學校,蘇黎世理工學院。這間學校事實上等同我們的師範學校,培養教書的老師,但是理工很強。這意味著,將來能有份職業當老師也不錯。同時愛因斯坦正打算放棄德國國籍,同時每月準備存20瑞士法郎,用來申請瑞士公民用。

 

 

 

蘇黎世理工學院,可以招收高中沒畢業者,但前提要考試。所以愛因斯坦也去考,沒考過。但在申請之前,17歲愛因斯坦托家裡親戚(Caesar Koch舅舅)遞上一篇自己論文給這間理工學院: On the investigation to the state of the Ether in a magnetic field以壯聲勢,但是考試沒過關,即使數學、科學部份過了,但是 “General Section普通科”:文學、法文、動物學、生物學、政治,沒過關。所以沒上;結果被迫上補習(以利重考)的學校:Aarau補習學校。

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Aarau補習班,愛因斯坦因而學會圖像思考。當時德國體制學校內,幾乎絕無僅有。此校,謹奉此方面教育大師,瑞士教育界改革者:Johann Heinrich Pestalozzi所提倡教育方式,他這套對培育兒童自尊與自主能力上,居功厥偉。沒說的,這就是一個人真正會開竅的主要原因。


這套功夫犀利之處,思考強調圖像,不再侷限於過去公式、文字。問題在於,如何去做到讓學生能夠這樣。所以作者沒說的,這麼多學生內,為何只有愛因斯坦能受益於圖像思考,這才是值得我們深思。不然豈不愛因斯坦會多到滿街跑?


另外學校是採取開放式教學,沒有固定班級制,當學生的你想學什麼,就上那堂課。這意味著學生必須立即學會選擇真義在那,如何選這才是大學問。可是我的讀後感,想想看若愛因斯坦沒在權威制式下的德國學校,扎扎實實打好基礎,也就是紀律下才能打好的基礎,那你把愛因斯坦放到這種學制下學校,他也很可能混不出個啥名堂來。總之,這是愛氏的福氣、運氣,能兼得各地所長,也懂得好好把握利用機會自我充實。所以說,自我充實才是關鍵。正如學武術功夫的人,一定要懂得練氣如蹲馬步;沒聽說過誰能不練氣就能學得一身真功夫;否則花拳繡腿這句話豈不是無的放矢?


愛氏這時候住在該校一位老師(Jost Winteler)家裡,此家庭對愛氏照顧有加,同時全方位培養愛因斯坦各種學習上準備,尤其是社會、哲學方面著墨頗深。Jost與愛因斯坦非常對盤,都對德國權威那套厭惡;所以一見如故。而當時青少年時期愛因斯坦,在女性眼中為"一身男人味道,1800世紀尾能令女人內心亂撞,一頭捲髮、(深情)具表達性大眼、高前額、輕鬆活潑神態,尤其是下半部臉頰,顯而亦見屬於熱愛生活的感官主義者"。


Winteler的女兒也非常喜歡愛因斯坦,但是後來這股友情很可惜不得昇華為愛情,因為愛因斯坦選擇理工學院物理系內唯一女同學,塞爾維亞來的學生Mileva Marić.

 

Aarau補習班時候,他的法文、化學都還要補考才過得了關。可見愛氏個相當有個性的人,作他喜歡做的事;不喜歡,他就不做。這時候部分也因為Jost Winteler影響,終於1896.1月,愛因斯坦正式放棄德國籍,成為無公民者。但是在音樂也就是小提琴上,卻成為小圈圈內第一小提琴手,非常得意。


這班上同學愛因斯坦在內,他在1~6分數區間內,所有科目得分5或是6,第一名畢業,所以可參加理工學院入學考試。這時,他的德文考試,以敷衍了事方式敘述歌德戲劇6分內得5分;數學,要不是他犯了一個實數虛數表達上錯誤,應該是滿分。考物理時,他老大還遲到,不過2小時預定考試時間,他1小時15分就交卷,考了5.5。雖法文還是考不好,但總算給考進去了。


不過這時候父親經商又失敗;那很有趣就是,愛因斯坦居然反對親戚借錢給父親。那你會說,他父親應該不要這兒子才對可不?不過好老爸還是很愛他,到他後來蘇黎世理工學院畢業後,找工作報處碰壁,你猜怎麼著,他爸爸還到處幫Albert寫介紹信,想幫愛因斯坦謀得一席教書職位。所以說,清官難斷家務事,此言甚篤。


 

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愛因斯坦的成就,後日觀之,他數學不像物理學習得好,他一輩子的痛,因為年幼時就認為專長在物理,因而基本程度數學足足可以;孰不知兩門科學是息息相關且互督促”在科學上的進展。像牛頓,他有天份發明微積分其實也是因為物理上需求所促使;正如愛因斯坦後日在廣義相對論上,必須要靠非歐幾里得幾何才能建立其模型,道理是一樣;但是他可能不知道是"精疲力盡或是力有未逮",他的數學、幾何(歐幾里得)不行必須拜託蘇黎世工學院同學,當時借數學筆記給愛因斯坦而後來當教授Gossmann幫忙,而這位同學也不是非歐幾里得幾何上專家,同時這是相當新的一門研究,於是同學推薦另一位這方面有建樹的Bernhard Riemann所構建的非歐機理得幾何來協助,才得定義此廣義相對論模型雖不是解決實質問題;這方面才是愛因斯坦強項,物理。


而Riemann從小就對數學很有天分。長大後又在數學方面尤其是幾何,頗有建樹。本來是想學神學接替做牧師的父親,後來因為讀神學時受老師鼓勵,改讀數學。他在幾何建樹,至今仍影響頗深。他當時已經預測到無絕對空間,同時也建置一套非歐基里德幾何,以描述真實的世界。可惜身體不好,40歲就過世。不過愛因斯坦在自組Olympia"小圈圈讀書會"時候,就已研習過Riemann著作。


畢竟後日科學家知道地球不再是平面,甚至圓形,光這地球的幾何,就要能開發出一套新的、能精準描述各種形狀的幾何學,這才能對天文、地理學家,有所助益;這是後話。可見一個國家強盛與否,各種科學家之建樹,幾乎決定這個國家之前途;而不是會不會讀書而已。


這是個什麼概念?欲成事,廣納各路英雄也。


同時,愛因斯坦有句名言: "我對有種科學家,專門在木板上最薄之處、最容易鑽洞之處拼命鑽一大堆洞者,很沒耐性(I have little patience with scientists who take a board of wood, look for its thinnest part, and drill a great number of holes where drilling is easy)".


所以,當科學家不是項職業;若很容易就發明、發現科學理論定律者,大概全世界科學家會多到嚇人!


愛因斯坦進入蘇黎世工學院,數學課幾乎不上課都是翹課,但有Gossmann筆記可以抄,所以考試能過關;Gossmann筆記,後日愛氏回憶:好到可以直接排版印刷出版。物理課起初都上得不錯,成績也很好,可他不喜歡做物理實驗,其中最大原因在於,實驗上不具挑戰性,同時他有一次做物理實驗時燒傷了右手,據說還有爆炸,這個呢很快就被一般人解讀為:一朝被蛇咬十年怕井繩?哈哈哈這比喻未免也太老掉牙了?不過1800年底1900年初,還不算老。


那物理教授當然不悅,可帶實驗課的助教卻認為愛因斯坦對物理實驗的步驟與方法,非常有效合理具創意,甚至突出。這意味著什麼?當老師的要是跟不上愛因斯坦學習速度、不符合他認為的當代物理趨勢走向,他愛因斯坦就不去或是敷衍了事。但愛因斯坦仍會另謀出路。像他有些課不去上,實驗不做,但是他常窩在圖書館或家裡,讀些當代具影響力、甚至劃時代科學發明、書籍、概念。說穿了,啟發。像Foppl所著電流的麥克斯威爾理論入門其中有篇電導體電動力學”,據說甚至啟發後日特別相對論成形。同時愛氏也讀博學多才的大師,法國人Henri Pointcare(儒勒·昂利·龐加萊)著作;其中共同點:懷疑、反對絕對時間與空間。他也讀其他哲學書籍;人說,你好端端的物理,課愛上不上,還有時間閒暇讀哲學?要知道後來,愛因斯坦物理研究上,會扯到真實性到底是什麼時,這時候,哲學素養,就派得上用場了!


所以愛因斯坦還有其他同學當然對蘇黎世理工學院物理教授Weber期望他能講授,至少要包括最新穎Maxwell理論,問題是Weber是個很有天分的牛頓時代物理學專家,對凡是牛頓學說不能解決的物理部分,置而不論;因為科學上兜不攏了。那你這不就是要教授下不了台?

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不論做任何事,尤其研究開發,最重要的素質,可簡化為直覺。直覺這兩字,可能太簡陋不足以清楚描繪遑論畫龍點睛真正關鍵、竅門。但直覺的培養攸關重要,既非迷信,也非固執,而是一種千錘百鍊後具透視效果的洞見。既然稱為洞見,必有能矚目到真正價值的能力存在。而愛因斯坦,後來在做研究如推出廣義相對論前前後後一再碰壁,幾乎絕望,可是他絕不輕易放棄原來的直覺;所以這種堅持到後只有兩個結果:慘敗或是大勝。


而音樂像拉小提琴,也是種直覺的培育最佳工具,透過另一種鍛鍊、欣賞、參與過程,終究能讓有志者能既放鬆工作研究上困境、挫折,也能替腦中掀開另一扇門,一窺奧秘。


愛氏對小提琴熱愛,可看出這個人是充滿高尚熱情,追隨時亦不怨不悔。每次一有機會就:不知炫耀還是想與任何人譜出一段永恆的友情,他這種熱力自然感染到旁人,這也是他人際關係上成功最大原因。當理工學院學生,有天回家聽到隔壁有人在彈鋼琴,其實是在教琴,曲目是莫札特奏鳴曲。二話不說,扯下領帶後提著小提琴就衝過去,來個鋼琴小提琴合奏莫札特。


愛因斯坦對音樂上也時有領悟。他這個不成熟的樂評認為:非常欣賞莫札特、巴哈樂曲架構上具決定論味道,好像從宇宙中隨意擷取而非譜曲能譜得出。貝多芬的音樂是創造出來,而莫札特音樂卻非常純淨像永遠存在於宇宙。有人問他對貝多芬與巴哈看法,愛因斯坦則回以:貝多芬音樂太屬於他自己,我有點不太適應,巴哈?多多益善。


要知道,後來愛因斯坦在學術論文上能出人頭地,其靈魂深處總是隱藏著一種協和、協調,不強調干預的素質。這跟來自音樂的觸感、靈感,一定有相關程度的互動、啟發。

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愛因斯坦運動上有個偏愛,喜歡爬山健走。說也奇怪,居禮夫人,得過諾貝爾物理(1903)、化學獎(1911)者,也喜歡爬山健走運動,後來在愛因斯坦名聲大噪後邀請,兩人各攜家人一起爬山出遊,高談科學闊論。


愛氏興致一來,還一面爬一面走,面對大自然呼喚,得意不已。後來畢業後失業好幾年,自組Olympia Academy,與同好也就是他開的家教班學生,一有閒暇經常爬山健走,多半是沿著湖走,甚至有時露營野外,面對星空不是長嘆而是辯論探討科學論文上疑竇,一種對無私大自然的真誠與致敬。


可當時讀理工學院,與物理教授Weber及數學教授,都關係不好;前者是因為不尊敬教授,甚至直呼Herr Weber而不是Herr Professor Weber,因為Weber對愛因斯坦這種不尊師重道且獨斷獨行行徑,很難容忍,同時愛氏兩次提出的物理試驗內容部分,都將其否決,最後,他給愛因斯坦畢業時物理打分幾乎過關最低分,4.9/6。那數學更不不說了,教授對其印象壞透了。基本原因在於,這種德國式教育制度強調紀律,不用說的,不尊重、服從師長,那更是大逆不道。但這都可解讀為,愛氏經常為了自己理想、所信真理,甚至不惜與老師頂撞,當然頂撞部分,後人觀之,這可以技巧性化解為另一個問問題方法或解決辦法,但是心中對科學之堅持,這個只有愛因斯坦心裡有數。


所以說愛氏畢業後,班上五個人內就他一個人找不到工作;畢竟在理工學院當助教也是份很好工作;所以到處求職碰壁,弄得父親Hermann也替其到處寫介紹信求職。問題是愛因斯坦過去認識的朋友,幾經周折後,終於介紹他去瑞士專利局上班;這個要考試的。這已經是好幾年之後了。


可在畢業與正式專利局工作之間,愛因斯坦毫不浪費自己時間精力別說哀怨怨嘆了,繼續論文研讀及研究報告上,深思努力,同時替後日發現相對論,定下堅實基礎。

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愛因斯坦在專利局上班時候,據作者,專利局大老闆還經常性 放水,讓愛因斯坦做完公事後自己研習;所以說愛因斯坦也趁機一有空,就開始讀些研究資料,人一來他立即收好資料,好像是在辦公。讀到這心中不覺莞爾,這不是很多人年輕時寫照?

 

在這要提一下愛因斯坦他之所以具有令人敬佩的眼光與獨到智慧真正原因。因為他一直都與當時歐陸科學界,也就是透過讀論文來啟發他該如何走下一步研究方向。譬如說,當時Phillip Lenard(1905年諾貝爾物理獎得獎者),在光電池這方面實驗上,做了許多工作譬如說他對光打到金屬板上而激發出的電子量多寡,與頻率掛勾,但這些實驗論文卻被愛因斯坦讀完後,卻能將能量與Planck常數、頻率結合,這就了不起。畢竟當時這Planck常數,只是被Max Planck做實驗時當作一個解釋輻射用的數學計算因子,而Max Planck卻不能從中發現物理上意義,進而做為下一步研究的跳板。

 

這為何重要?因為Planck已經發現光是一種輻射,同時這Planck常數可以用來解釋光的輻射是以packet形式進行,同時就光微粒子學說這方面,解釋得非常好。而作者也感慨,認為Planck之所以不能像愛因斯坦一樣,僅開啟而不能進而發展出後日量子理論,就在於Planck研究上缺乏解讀物理現象之真功夫,加上不能以場域觀念來思考。這就是愛因斯坦與其他物理學家之所以會分道揚鑣真正原因。

 

這兩人LenardPlanck,對愛因斯坦而言,Planck盡其可能處處提攜愛因斯坦;而Lenard後來在愛因斯坦成名後,卻站在種族主義角度,支持一群此類(既不了解只知道反對相對論)謬論,兩人完全鬧翻掉。想想看,一個得過諾貝爾物理獎者Lenard(而Planck也有得過諾貝爾),居然會因種族主義而被矇蔽,豈不是科學界最大損失?心智之浪費莫此為甚?

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愛因斯坦在畢業後找工作上,吃盡苦頭,當然那時候 小康的家庭,當兒子的畢業後,不可能像現在當 啃老族;那怎麼辦?只得悶著頭努力找。問題是,這歐洲,就這麼大,當時於理工學院上學,你愛因斯坦得罪物理教授Weber,所以愛因斯坦會揣測,是不是Weber在背後搗鬼?大家當教授的,全都不理會愛因斯坦?我想,這個是有點過分了,我指的是愛因斯坦。


問題還不僅限於此,這愛因斯坦,還經常性挑釁教授,居然一面指出教授論文上缺失(錯誤),還一面懇求人家給他一份工作;你說這愛因斯坦是不是真是個書呆子?找工作,在1901年左右,人浮於事,你還以為你自己是件寶物,不用你,是別人損失?不過笑話歸笑話,這些人當時沒眼光看到愛因斯坦才華,的確是他們的短視;當然不是說每位教授都能像Planck一樣有眼光,會處心積慮把愛因斯坦挖過去柏林;這是後話。


當時有兩位教授級,被愛因斯坦得罪,一位是Paul Drude,另一位是BoltzmannDrude當時有篇電子理論論文,裡面有些地方被愛因斯坦給逮個正著,錯誤、缺失等等,這愛因斯坦在信中不但指出Drude錯誤,還順便Drude求職?你說,你看過這種幾近白癡行徑麼?我是沒有;另外,Boltzmann,他是當時氣體動力學理論專家,愛因斯坦他因為心中一直有個念頭,想將各種學科的最基本架構,給串聯起來,這也就是其後來聞名於世統一場論真正來源;所以愛因斯坦對當時統計物理專家Boltzmann的論文也很用心,讀起來也很帶勁;這愛因斯坦高手一讀,不就破綻百出,很令人難堪可不?哈哈哈


同年11月愛因斯坦向蘇黎世大學Alfred Kleiner遞上博士論文,這篇論文是討論 使用不同現象探討氣體中分子力量”。你猜愛因斯坦自信或是狂妄到何等程度?他說(Kleiner)不敢退我論文;否則這短視的他,對我也沒多大用處!”。哈哈哈初生之犢,豪氣萬千!

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19054月份,愛氏遞上一份 保險起見以利拿博士學位論文,因為他懷疑指導教授Kleiner可能生性保守,會對自己不熟悉(正確說看不懂的如量子、光子啊等等)論文,會打回票,所以又寫了一篇有關分子大小的論文,其基本用意,就是計算出這一百多年前一位義大利科學家Amedeo Avogadro所推論一摩爾氣體分子數量(實際上要正確計算出來,現今還是很費工):6.02214x10(23次方)

 

 

 

愛因斯坦做法,他不去用氣體來做試驗、推論出這個數子,反而用液體也就是糖漿做試驗再計算出這個數子。同時他利用兩個方程式,每個方程式內有兩個未知變數,也就是醣分子大小及其溶於水中的數目多寡,這兩樣,就是他要去解答的。結果算出是:2.1x10(23次方)(詳見德文論文倒數第二頁: http://e-collection.library.ethz.ch/eserv/eth:30378/eth-30378-01.pdf)。


這個時候,他也去Annalen der Physik(Annals of Physics物理學紀事)發表。論文是遞上去了,也過關被收下,可當時該期刊總編(Drude,上文提到曾經被愛氏給嘲笑過,但他當時卻不知情)認為計算上有不妥,暫時給擱下不發表,卻給了該論文作者另一個Drude認為比較好的(值得信賴的)糖漿數據。結果愛氏拿來一計算,答案為4.15x10(23次方),比2.1那個好多了。結果幾年後,一位法國學生測試愛氏這套計算方式,發現有漏洞。這時候愛因斯坦已經當教授,他請一位蘇黎世學生再重新檢討這個方程式缺失,發現一小錯誤,更正後答案為:6.56x10(23次方)

 

 

 

Avogadro數字之所以重要,就在於它對水泥調配、牛奶生產過程、噴霧劑產品過程上,攸關重要。

 

 

 

所以說,這愛因斯坦也很有意思,也懂人性,也知道如何去討好拿到博士學位。可是這位指導教授,雖當時退他第一篇論文,但Kleiner後日在愛因斯坦科學路途上也有些幫助。

 

 

 

總之,囂張、得意,絕對是沒必要,不僅限於科學界。

 

 

 

這證明什麼?這德國文化下的學者、科學家也好,基本上對識才、惜才是很有一套。你可以跩,只要你有真本事。不然真會沒人理你。

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在這裡要稍微提一下,愛因斯坦追求大自然真理,也就是從大自然謹守住、手中抓得很緊原()那兒,將那原理給過來。這句話以中文表述,是很彆扭;不過這是作者的看法。


愛氏受兩位哲學家影響頗大:David Hume、Ernst Mach;畢竟前半生自視為經驗主義者(empiricist)或實證主義者(positivist)之傳承。也就是說:To be is to be perceived. 要看得到、摸得著、被感覺得到(perceived),才算存在,沒說的:說那些不能被感覺得到咚咚,是沒意義的。但物理界那時候不斷進步,新的物理實質(entities)不斷被發現;這是後事;這在1910年左右,還不是愛因斯坦所在乎。


同時愛氏他理論之成型,不依靠先存在實驗數據。基本上這段時間,物理實驗被他視為:用來證明他的理論,而他理論更不是在歸納那些數據。愛氏強項在於具有比別人更敏銳的洞見,能提出很普遍的假設及原則,然後從此開始進行研究甚至結論。譬如在發表統一相對論時於朋友信中透露:“我相信,為了要能有真正進展之前,必須從大自然緊握手中,奪取某種普遍的定律


 

所以他在發現廣義相對論之後,其信念即轉變或修正為: “大自然,即為最簡單、可想像得到的數學理念之實現。這也成為愛氏後來心中的一股定見:數學掌旗、實驗殿()後。換句話說,其他實驗及物理實驗,幾乎是因為了數學而存在。


不過也別太在意:只要你不是從事理論物理研究,或即使是卻沒到人家廣義相對論境界,大概也應該無所謂...


譬如說,愛因斯坦利用Brownian motion來間接證明原子、分子的物理性質;同時,也無意中顛覆傳統熱力學,也就是愛因斯坦說的“…傳統熱力學,從嚴謹角度觀之將不再被視為正確…”


他這篇論文,其出發點不是在解釋Brownian motion,而是做為他前一篇論文之延續,如何將分子動作行為,展現於可觀察得到的世界。


譬如說這花粉分子體積比水分子大太多,大到10,000倍。所以說要去解釋為何這麼多(很大數量)水分子,能夠將花粉分子給撞到能動來動去、扯來扯去,他就開始假設,同時提出一個模型:一個醉漢,醉醺醺地走在路上,最後終於撞到路上路燈燈桿。這個過程,經統計學模型,可描繪成:醉漢離路燈燈桿之距離,與醉漢醉醺醺走路時的時間間隔的平方根,成正比。比擬:醉漢,水分子;路燈燈桿,花粉。


剩下,就是利用這模型,加上假設(或觀察得到)粒子大小等等,一套進去,就得出: “每分鐘平均間距將為6微米…”(詳見其論文)。後來這論文正確性,也被一位德國學生以超大顯微鏡證實。


愛因斯坦不是各方面專家,但是他學習速度很快;即是當時不懂,可是能當工具用能拿來證明他所想要的;這就足足夠用。


這樣我們可以看出,他一直在關注當時最先進科學進展;同時心中一有個想法,就想辦法做到。


不過有樣事情要說明:愛因斯坦他二十來歲時候,腦袋內同時想著好幾個問題。像前面一篇去證明Avogadro數目多寡那篇論文剛寫完,十幾天內,就去寫好發表這篇Brownian motion論文。這不是天才,還是什麼?不信,你我試試看同時,這是一百年前的事沒有電腦更別說網上處處都是資訊,正耐心等待您我來使用呼喚哈哈哈


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在專利局上班,除了解決最基本生活開銷問題外,上班地點附近,各式各樣的很多鐘,這鐘是要對時的。1890年瑞士就已經能以電子儀器來對時;這時間都會跑得不對還需要對時,這對愛因斯坦很具啟發作用,意味著時間不是絕對的,這跟當時物理大師牛頓的絕對時間與空間,豈不大逆不道?也是。

 

前面已提到,愛因斯坦個性,從小就喜歡挑戰權威,我猜當時若不能挑戰權威,至少心理會敢去想挑戰。剩下,資訊收集、頭腦思考,不就弄久了雖暫時無答案,只少指出一條研究方向,甚至明路可不?

 

在專利局上班,經常要讀些各種專利、發明申請,在對時儀器發明上,1901~1904的這方面專利申請就高達28項,所以愛因斯坦讀完這些,其啟發作用,不言而喻;亦為,專利局工作與其研究開始掛勾。專利局上班還有個最大好處,報告敘述時的文字掌控的訓練,對愛因斯坦而言可說是最大收穫。想想看,你有一大堆好主意、好點子、精闢分析結果,卻寫不出來;寫出來後,該看的人卻看不懂,那就不知道您這好主意、好研究分析報告等,有啥用處?你若笨到去找文筆好的人來寫,這下寫的人若是外行很可能寫得不知所云。

 

愛因斯坦因為其他研究觸類旁通後,開始對絕對時間、空間,這種當時被所有物理界認定為真理者產生懷疑。當然後事好事者論之:這不就是人類科學界有了新的接班人:加里略、牛頓、法拉第、麥克斯威爾….愛因斯坦?哈哈哈說得也是。

 

下面是愛因斯坦簡述狹義相對論精髓:“…幾句話來說明相對論。就相對事實而言,自遠古即知,能被感覺到的動作,僅為相對的動作,然而(目前)物理屬基於絕對動作的想法(概念)。我研究光波時已經假設動作的一個狀態,乃攜帶光的ether,與其他所有(狀態)是不同的。所有物體的動作,其相對點應該就是攜帶光的ether,而此(ether),就是絕對靜止的化身。但經不斷努力,以實驗去發現此假設ether的動作之特權(privileged)狀態已宣告失敗,所以看起來此問題要重新做申述。這就是狹義相對論所要做的。狹義相對論假設,沒有任何動作上的(所謂)特權物理狀態存在,同時追求可以去下那一種結論(而已)”。(若有興趣,在youtube上隨便搜索,即可觀賞狹義、廣義相對論明白清楚之解說)

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圍繞著愛因斯坦狹義相對論,有幾個有趣故事。


大家都知道,任何科學到一種極致都是相通的。狹義相對論,據作者也是如此;到後來廣義相對論更是如此。愛因斯坦當時在理工學院求學時的數學教授Minkowski(曾經對他人戲稱愛因斯坦為"懶狗"者),俄裔猶太人,在了解相對論後,也開始以數學角度去探討;結果當時愛因斯坦讀完他的解說後,說他自己也不知所云;不過後來,學多了了解多了後,也同意他數學老師看法。畢竟當時要不是因為Minkowski以數學,四度空間方式,去探討相對論,離開物理圈,大概幾乎沒有人知道特別相對論為何。


另外,據作者引用後來物理學家Freeman Dyson評論學術界各領域“掌旗者PointcareLorenz等,為何在臨門一腳時,卻不能發現相對論,就是他們不像愛因斯坦有股衝撞當時學界所普遍認知真理的勇氣;同時真正桎梏這兩人的正是深信牛頓學說後果。


稍微提一下,為何這時候,狹義相對論提出後,反而愛因斯坦即使有被提名諾貝爾獎,卻與獎無緣,這根本原因在於諾貝爾獎審核委員會的成員,投票過程中,大多數可能因為看不懂相對論,同時也無人能以實驗證明相對論,於是委員們也因固守諾貝爾當時創立獎金時必要條件,得獎人必須要對人類科學發展上有實質(意味著可以證明)上貢獻云云。當然大家若有心去追問,很多得獎人根本就不符合這條件不就照樣得獎?哈哈哈凡是有人之處,就會有私心與偏見。後日愛因斯坦會被提名兼得獎,是因為諾貝爾審查委員因為外部壓力太大,要還不給愛因斯坦得獎,反而其公信力將毀於一旦;這時候逼急了,這才隨便找篇愛因斯坦寫的有關光電方面論文交差,讓他得獎。這是後話。


總之,能有愛因斯坦這種才華與努力的人,得獎與否,大概他本人根本不會在意。

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愛因斯坦拿到博士學問的論文是靠計算Avogadro No.而來,不是狹義相對論。所以他當時在蘇黎世大學得到副教授位子後也開始於1909.10去當老師。這個裡面也有個故事,這教職位子本來是留給一個家世不錯、對奧地利社會民主黨很狂熱的Friedrich Adler. 這裡面原因,據Ronald W. Clark那本愛因斯坦傳,蘇黎世大學內很多教授尤其是對評比新進教職員的那幫子人而言,他們對奧地利社會民主黨非常熱愛,這樣一來,前面所提到給愛因斯坦博士學位的Alfred Kleiner,不就以為做了一件同僚都很高興的事:我居然引進一位Adler同時也熱愛參予社會民主黨者等等,大家應該都"皆大歡喜"?但是誰知道,這Adler這人,除了是ETH愛因斯坦同學之外,對愛因斯坦非常敬佩,尤其是愛氏物理方面能力與天才,所以Adler反而不接受教職,讓賢給愛因斯坦;這樣,愛因斯坦才有個教職;不然,還不知道哪年哪月。所以說你即使有博士學位,在1909年,也不能保證有份工作,那現在2014年,那你有了博士學位,就該有份工作了?哈哈哈


問題是這副教授薪水,跟專利局一樣,另外令愛因斯坦心理不平就是,還是個副教授不是正教授,所以1911.3以後他又跳槽或是被挖腳到”(德國)布拉格大學正教授。結果蘇黎世大學學生聯名要求學校要把愛因斯坦給挽留下來。問題是,這背後是Planck動作,所以說,愛因斯坦大概心裡也知道他自己市場價值,在他那孤獨又困難工作上豈不更加甘之如飴。


其實愛因斯坦是個很喜歡教書的人,在沒有得到蘇黎世聘書前,那時候他已經打算去高中教書去了。所以說他其實也是懂得如何去隨時調整自己,畢竟他對喜歡做的事根本就不在乎人家給不給他相對報酬,過去Olympia academy就可看得出,說是個家教班替人家補習物理的,結果卻成為互相切磋的小圈圈,大家都非常得意,也沒聽他抱怨說錢太少或沒錢老子不幹了


不過從這裏面大概誰都可以看出,Planck這個識才、惜才的人,他這隻手一直在幕後運作,想一步一步把愛因斯坦給挖角到德國去。

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到了布拉格過日子,愛因斯坦全家都不是味道,與當地文化格格不入。原因?在瑞士待久了已成為瑞士人,朋友啦等等都在瑞士,同時吃、住、隔壁鄰居往來、與一般當地人相處等,覺得布拉格有種Bohemian味道,他們很不習慣。所以後來全家都吵著要回瑞士。

 

這段時間,日子還得過,可精神生活上非常貧乏。愛因斯坦倒是能隨遇而安可是妻子、小孩過得非常沮喪。同時據作者描述,尤其是愛因斯坦太太她因為是塞爾維亞人,而她感覺也意識得到,德國文化下對塞爾維亞無意中流露出一種鄙視,於是愈發心中感覺到一種莫名憤怒;這才是他們心中的一種疙瘩,解不開的那種。要知道愛因斯坦到布拉格申請當教授時,其中經歷各種有形、無形刁難,譬如說“(宗教)信仰一欄,愛氏填的是“Mosaic”。當然申請該國公民過程,各式各樣刁難還不只於此。總之,愛因斯坦這時候正式申請為奧匈帝國的國籍。

 

這段時間,比利時有位實業家Solvay,靠一種全新方式生產Soda ash(純鹼、無水碳酸鈉)發了大財;此人想,我來做做公益方面事情,同時Solvay對比利時各地科學研究非常注重,建學校、圖說館啦等等那當然不在話下。這時候他想在比利時招開一個全歐洲物理界的大會:受邀之人都是有頭有臉的學者,尤其是與物理相關者。

 

大會期間1911.10.30~11.3日,這時候Solvay已經七十歲耆老。地點在布魯塞爾Hotel Metropole,受邀知名人士:來自德國,Planck, Nernst, Rubens;法國,Pointcare, CurieLangevin;英國:James Jeans, Rutherford;奧匈帝國:愛因斯坦與Hasenohrl。而Lorentz因為科學地位最高,被邀主持會議。而愛因斯坦將於會中宣讀論文;與會者每人酬金1,000馬克(等於愛因斯坦當專利局專員幾個月薪水)

(愛因斯坦(站立,右二)、居里夫人(坐,右二)、Planck(站立,左二),Solvay(坐,左三)當時不在場,而是後來剪貼進去以利宣傳用。

愛因斯坦與Lorentz合照


這次Solvay congress,而原來使用詞彙就是此,後來因為所邀代表物理界菁英,意味著人少,畢竟congress本來就意味著人很多的意思,所以後來改為conference或是council而不再用congress。具書中資料顯示,NernstSolvay是好友,而後者是很想以門外漢角度介入物理界事務,所以NernstSolvay就想趁機舉辦個物理界聚會,剩下,菁英或是 大拜拜區隔;顯然菁英乃無庸置疑。


1911年是個物理界以及科學上大轉折的時候。原子、分子、量子等等,各種新理論隨時互相較勁。這時候Planck就想叫Nernst趁機招集大家來討論以後物理發展該朝那一條路走。但不論是哪一條路,這古典與量子世界,必須要先能整合起來;看得到的至少觀念、使用符號、說明等,得先統一起來。眼前Planck所看得到的問題,就是輻射這方面的。於是LorentzPlanck等搭上線,想藉這機會於大家見面後,能於會中訂下遊戲規則;這是個人讀了一些資料後淺見。


其實背後的活動,也在積極進行中;因為有了狹義相對論後,原子、分子、量子等,其研究上如果納入相對論,想必遊戲將更加大不同”:這牽涉到放棄古典理論,繼以量子、相對論著墨。


另外還有一項,就是Lorentz所在Leiden大學,他想退休不幹了;所以也積極拉攏愛因斯坦過去接班。再加上愛因斯坦,他有他的盤算,他心中一直想回瑞士去而他第一志願,就是他母校ETH


還有,如果以猶太人建國者眼光Chaim Weizmann(本人是個化學家)觀之:此大會是主要看兩個人表演:理論,愛因斯坦;實驗,Rutherford而已。


愚見以為,當然不是這麼簡簡單單的戲劇化。

 

 

 


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這次Solvay會議,愛因斯坦宣讀一篇論文: The present state of the problem of specific heat”.這篇論文也被大師級如Planck, Poincare, 居禮夫人,甚至對愛因斯坦有如父子關係的Lorentz質詢,不過旁人觀察,愛因斯坦被 挑戰時,仍能保持冷靜且說得頭頭是道同時展現一種受教的低姿態;但是事實上,其他資料顯示,愛氏對Poincare不了解相對論的糾纏,甚不以為然;當然這部份聽聽就好。要知道居禮夫人、Poincare等對愛因斯坦是非常佩服又關愛,所以後日愛氏回母校ETH當教授時,遇到困難與學校刁難,這兩人還出面替愛因斯坦,當然不是說情,而以自己科學上地位,去影響、說服ETH讓愛因斯坦順利回去當教授。當然這時候當時ETH物理教授Weber已經去世;不然,還真可能會搞不定。

 

Solvay這種聚會後來也持續了好幾次,相信對科學界影響是不在話下。

 

這時候,愛因斯坦還只是在物理圈內小有名氣,尚未到世人皆知地步。這個嘛要等到另一位科學家Eddington之到來(https://www.youtube.com/watch?v=IVHQH4UPIFs),利用日蝕觀察拍照,證明愛因斯坦的廣義相對論所預測:光被太陽的重力場彎曲後,這才名聲大噪,聞名全球。事實上,太陽的重力場造成時空捲曲後,光線傳過這被捲曲後時空,因而人們得以觀察到光線被彎曲。這是後話。

 

愛因斯坦在回ETH路途中,有點曲折及挫折感。原因是,校方大概受到過去Weber教授影響,對愛因斯坦是當然很感冒。問題在於,愛因斯坦的老同學,就是過去借他數學筆記抄而考試過關的Grossmann已經當該校數學教授兼系主任,加上老友、醫學研究者Zangger積極介入要將愛因斯坦拉回母校當教授,所以各方奔走下,愛氏回ETH好像是眾望所歸;問題是,愛氏也同時正在被挖角去Utrecht(荷蘭烏特勒支大學),所以愛因斯坦也很聰明,想來個雙方搶人遊戲,而他正是個樂在其中被搶的人。讀起來也真好笑

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愛因斯坦後來於1912.7回到母校ETH任職,其間日子過得相當滋潤,老朋友老同學等都在,這下因為Solvay conference關係,歐陸物理界大老對愛因斯坦之賞識,豈不更添加一份光環,本地俗語:走路有風?的確。


要知道愛因斯坦他並不為此所動,即為,我現在有名氣了,這學術嘛,mmmm,可以靠打混過關即可?這就不是愛因斯坦。同時,他很早就在著手相對論上精進,想把重力場給納入,所以做學問上從無休閒;再說,他是從事理論物理,不需要各種儀器、做實驗等。畢竟到後來,以外行人角度,他不就是在數學上玩遊戲?說得也是。


這時候遠在德國的Planck,因Solvay之後,全歐陸物理界都看出愛因斯坦才華,要還不趕快把愛因斯坦給來德國,還待何時?那時候德皇下令要重振德國於科學上領先地位,於是德國內部當然大洗牌。這時候Planck是主要負責人,他的任務就是要找個有真才實學來主導德國物理這方面進展的人,那這個位子---普魯士科學院院士兼柏林大學物理學院院長,最理想的人選,不就是愛因斯坦?經過Solvay,各種人才不就已經攤在Planck眼前?不就是更堅定Planck看法,只剩下愛因斯坦符合此條件?


所以PlanckNernst連袂遠赴蘇黎世,這遠赴二字非誇張,柏林距蘇黎世,地理直線上是415英里,當時既無飛機,所以往來是頗費工夫。這兩位德國科學界大老親自來此,力邀愛因斯坦加入德國科學研究陣營,這是1913.7事情。

 

德國在WWI之前,已經是歐陸科學發明應用上,居領先地位。這時候德皇已經同意,以自己名號,加諸於將成立科學研究機構:Kaiser Wilhelm(德皇) Society for the Advancement of Sciences,以壯聲勢。這裡面主要就是化學方面,另一個尚未成立的未來物理研究機構;這個機構將由愛因斯坦,也就是德國物理界兩大支柱: Planck, Nernst所推薦的人來真正主導。當然很多人不理解就是,這愛因斯坦明知為理論物理上後起之秀,他真能達成此項任務?


 你我可以質問直至地老天荒都會被認為無所謂,畢竟真正懂得的人都知道,物理、化學等基礎科學,因為時勢變化輪迴,各種科學上互領風騷、互相督促影響,智者早已看出:基礎科學強盛,才會有後續應用科學上長足發展。


這時候WWI之前德國,在應用科學上之成就,譬如像染劑、煉鋼上的鎢(老蔣北伐時德國就在江西等地尋找及開伐鎢礦)、引擎電磁點火等等,這將於後續戰爭武器上具決定性影響,以及甚至英國人高射炮瞄準器都是由德國柏林Goerz所製造。


所以說人家早就懂得如何以純科學來領導、引導後續應用科學上發展。這理論物理,你外行人只能看熱鬧;那PlanckNernst會是看熱鬧?嘿嘿嘿


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1911~1915年,愛因斯坦正在推導廣義相對論。大家都知道,狹義相對論中,主要假設在沒有加速狀態下,這時候,這種理想性的相對論,顯然需要調整。過去狹義相對論,愛因斯坦ETH數學教授,他的老師Minkowski以數學來表達物理上意義;所以說這次廣義相對論時,自然找上已經當ETH數學系主任的老同學Grossmann,來替他建構數學模型。後日物理學者James Hartle形容: “廣義相對論中心理念,重力源於時空捲曲;而重力即為幾何云云。


沒說的,數學亦可導出廣義相對論來;這正是後日David Hilbert也想從純數學角度,推導廣義相對論真正的動機。而Hilbert正是因為愛因斯坦跟他提及相對論精髓之後,據愛因斯坦形容,Hilbert完全了解物理上意義;只是他要從數學來導出,正如Minkowski一樣。


剛開始愛因斯坦邀請Grossmann,共同來寫廣義相對論及重力理論的大綱(德文:Entwurf)”。之後老友Michele Besso又來訪,共同寫了40頁一人一半,有關此大綱弦外之音:當時科學界尤其是天文學家對水星軌道之觀察,發現有些近日點變異,也就是不符合牛頓解釋;於是乎他們就想: 是不是這 大綱能引導後續針對水星軌道這方面變異的解讀呢?(詳見: https://www.youtube.com/watch?v=hSXNE0pNtr8)。同時,這兩人也發現些大綱問題,主要就是愛因斯坦認為重力公式不具有廣義協變特性。所以說,公式協變性一直困擾這兩人。這是我外行人,看得懂的部分之轉述。


當然這段時間,愛因斯坦是不會閒著;一下弄光子、量子方面論文,發現沒多大進展,終於定下心來,決定進行廣義相對論工作。


前面提到行家說法:“重力即為幾何,那愛因斯坦豈不得從這方面下手?於是乎Grossmann當然是首選,畢竟他這數學系系主任,在拿博士時就以幾何方面論文得到學位,之後他又發表好幾篇這方面論文可說是行家。問題在於,這愛因斯坦他的廣義相對論內,提及重力方面各種case是需要四度空間幾何來表達。於是乎Grossmann就推薦半世紀前就過世的Riemann幾何,來開發所謂非歐基里德幾何。作者,根據John D. Norton教授的幫忙解讀下,基本上交代為何做四度空間描述,需要Metric tensor(度規張量)來定義,而張量內有10個獨立成分。而根據作者,這度規張量,不就成為時空(spacetime)的場域了?


重要部分,愛氏當然也考量過其他幾何方面這個適不適用性,而關鍵在於,基於Riemann所弄出來的幾何模型,具一般協變性,也就是說:掌控成分之間關係的定律,可以維持不變。這樣,往下推展公式,到後來不會因為協變性而成為問題;外行人說法:兜不攏了。


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愛因斯坦也考慮到如何證明廣義相對論,於是他找到一個柏林的年輕天文學家Erwin Freundlich,預定在1914.08.21,這時候日蝕投影剛好落在俄羅斯克里米亞地區,請他去拍照觀察星球光線被太陽重力場給彎曲。同時Freundlich1905年時候就讀到有關愛氏推論,也很有興趣參與,再說Krupp基金也出錢贊助此行。人算不如天算,因WWI而告吹;畢竟德俄交戰,一切化為泡影。


HBO那部愛因斯坦與艾丁頓(Eddington)”內,描述艾丁頓當時是Quaker,所謂後人 “conscientious objector(良知上反對者: 拒服兵役)”,拒絕參加WWI戰役;因為他是個非常優秀英國(蘇格蘭裔)物理學家,於是乎逃過一劫,沒去打仗送命,但是上級丟給他一個任務亦為政府不囚禁你的理由,去了解WWI德國這方面科學研究,尤其是物理方面。此時愛因斯坦相對論優秀與劃時代意義,當然逃不過艾丁頓法眼。艾丁頓讀完後充分了解愛因斯坦這方面論述,同時影片中描述艾丁頓對太陽系內星球運轉以及近日點疑問等,他能從愛氏推論看出眉目,於是乎才會於後日組團進行日蝕攝影,"德國理論、英國證實",以撫平英國人因"失去牛頓為物理界一錘定音的聖人"的失落感,艾丁頓終於證明愛氏理論:太陽重力場扭曲時空而造成星光彎曲的事實。


我想愛氏之所以對此耿耿於懷,這也與得到諾貝爾獎有關;畢竟以愛氏聰明智慧,老早就知道,一般人,這當然包括諾貝爾審核委員會成員在內,你期望他們能因為相對論而頒獎給你,這些審核委員當時很多人連看都看不懂;那,我愛因斯坦請人證明給你們看,不就得了?問題是,這牽扯到德國文化下的反猶論調,後日即使愛氏 功成名就之後,偏激仇恨猶太人的德國科學界名人,居然譏諷相對論等為猶太人科學”…等等。要知道這對當時愛因斯坦,打擊是多麼的大。

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1914年春,愛因斯坦接受Planck之邀,去了柏林住在Elsa(愛因斯坦堂妹)附近,一間五層樓的三樓上,共七間房,足夠其思考優游漫步。這時候大家想這下愛因斯坦一定會去朝量子論鑽研,畢竟推薦他去的Planck是量子論起始人,同時也認為愛因斯坦一定會找一堆這方面的人,圍繞著他,所謂千穿萬穿馬屁不穿?”哈哈哈作者說,Planck就有此傾向意味著他身邊為繞著一票這種人,視老闆意見:馬首是瞻?


可愛因斯坦完全不這樣,他繼續朝廣義相對論默默前進;雖然偶而會面臨舉步維艱,可這個人對他認定的事決不輕易放棄。這也可看出,當一個好老闆,一定要學會如何有能力去找到像愛因斯坦種人:獨當一面、有自己堅持與看法、作法,也做得出來。


要知道Hilbert他以數學角度去切入相對論,當然不會像愛因斯坦會面臨covariant(協變)問題,所以愛氏一度還擔心很可能Hilbert會比他早一步發展出相對論來;這,以外人觀之,豈不是老臉都掛不住?難看已極?要知道愛因斯坦的確是面臨走不下去之困境,勢必要改弦更張,但朝哪走?


據作者: “…不尋常的改弦更張,讓愛氏回到幾年前就放棄的Riemann & Ricci tensor途徑,終於找到一條"明"路,完成廣義相對論。要知道這時候愛因斯坦已是柏林大學物理學院院長兼普魯士院士,他也能有機會於每周講座內發表一系列他在廣義相對論上進展,同時也接受他人評論挑戰;而不是悶在自己辦公室、房間苦思兼隻身奮鬥,說不好聽閉門造車出來的。


191511月底,愛因斯坦終於成功發表廣義相對論,徹底改變了牛頓世界。


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在這,要稍微提下,當時愛因斯坦論文都是以德文寫的,而轉述的人,德文為母語者,因為不從數學家角度來看,卻使用 Raum-Krümmung(空間曲率),來形容數學家所謂的非歐幾里得“curve”。所以說數學家的慣用辭,任何非歐機里得捲曲、彎曲等,不是說這空間是捲曲、彎曲,而是說:這是非歐機里得幾何(平面)而已。….所以說,這以訛傳訛後果,一般常人詞彙 時空捲曲即儼然成形。

 

愛氏推出廣義相對論之後,可以說他的理論,對牛頓時代一個最好的延續,畢竟廣義相對論在重力影響不強之時,牛頓力學還可以使用;因為誤差很小。至於水星近日點的觀察,愛氏以新出爐的理論,推論水星近日點,於一次繞日旋轉後,會向前推進0.1”

 

Eddington後來透過日蝕拍照後(見下圖,缺角部分),確實證明愛因斯坦理論,星光被太陽彎曲後,這時候,愛因斯坦才舉世聞名。


有人問愛因斯坦,如果那次日蝕不能證明你的理論的話?那怎麼辦?愛氏回以: "那我只好對親愛的上帝感到抱歉,無論如何,我理論是正確的!"....嘻嘻嘻,愛因斯坦,大概他以為其理論是在替天"型"道。

 

不過這段時間,愛因斯坦一面推導統一場論之時,也有點積極以人道觀念,不知不覺涉入政治。個人以為,這是很可惜之事。當然從另一角度觀之,身為猶太人而希特勒上台後,猶太人的悲慘命運從而開始;這時候,愛因斯坦作為,雖偶屬於不務正業,但基本上其出發點是好的,所以後人得以平衡角度觀之。

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(全文完)

 

 

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2019-12-20 12:24:09
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