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破除论文“SCI至上”:成就伟大科学成果的,是编辑,而不是科学家!
热度 5 zlyang 2020-7-25 15:02
“ 一切真理开始时总是在少数人手里,总是受到大多数人的压力。这是一个规律。 ” 为我国2070年开始 的诺贝尔 科学奖“井喷”清除障碍、铺平道路! 客观规律是客观的;独立于人而客观存在。 破除论文“SCI至上”: 成就伟大科学成果的,是编辑,而不是科学家! 一、按照 2003年《Nature》的短文“How genius can smooth the road to publication **”: (1)1905年爱因斯坦“奇迹年”的论文们,都没有经过同行评议。而是由《Annalen der Physik》的编辑直接决定发表。 联合国UNESCO 在 2005年世界物理年庆祝爱因斯坦“奇迹年”时,特别强调了编辑部判断的重要性。 要是爱因斯坦的这5篇论文,根据同行评议的意见进行“修改”,就不会有 1905“奇迹年”了。 (2)Watson 和 Crick 于 1953年在《Nature》发表的短文“Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid”,给出DNA双螺旋结构模型。“As Jens Brümmer states, the Watson and Crick paper was not peer-reviewed by Nature.”也没有送专家评审,直接由编辑部决定发表。 二、同行评议真的会迫使“学术水平普遍下降”吗? 1980年代阿加西这样说; 2017年Sir Richard Roberts(1993年贝尔生理学或医学奖得主)这样说。 还有丁肇中说过的:“不要盲从专家的结论。” 同行评议的先天性内在的本质性缺陷: (1)用旧知识评论新知识; (2)打击对手(同行是冤家)。 参考资料: Jens Brümmer. How genius can smooth the road to publication . Natute, 426(6963): 119-119. https://www.nature.com/articles/426119b John Maddox, How genius can smooth the road to publication - If at first your paper doesn't succeed, try, try - and try to find a brilliant supporter. Reply . Natute, 426(6963): 119-119. https://www.nature.com/articles/426119b J. D. Watson, F. H. C. Crick. Molecular structure of nucleic acids: a structure for deoxyribose nucleic acid . Nature, 171(4356):737–738. https://www.nature.com/articles/171737a0 (苏)A. H. 卢克 著, 马约(署肖自力) 译. 科学史上的高水平人才 . 科学史译丛, 1987, (2): 58-66. 2017-04-20,诺贝尔奖获得者谴责“缺乏想象力”的研究资金模型 Nobel laureates condemn ‘unimaginative’ research funding models https://www.timeshighereducation.com/news/nobel-laureates-condemn-unimaginative-research-funding-models 理查德·罗伯茨爵士(Sir Richard Roberts)是1993年诺贝尔生理学或医学奖得主。他声称决策者更愿意将钱分配给他们知道会取得成果的研究,因为 他们“主要是希望再次当选”, 而不是资助那些“对国家好的”研究。 Sir Richard Roberts, joint winner of the 1993 Nobel Prize for Physiology or Medicine, claimed that policymakers prefer to assign money to research that they know will get results because they are “mainly interested in getting re-elected” as opposed to funding what’s “good for the country”. William G. Kaelin Jr.,2017-05-23, Publish houses of brick, not mansions of straw https://www.nature.com/news/publish-houses-of-brick-not-mansions-of-straw-1.22029 The danger is that papers are increasingly like grand mansions of straw, rather than sturdy houses of brick. 人民日报,2000-05-02,第5版 丁肇中:科学发现的几点体会 http://data.people.com.cn/rmrb/20000502/5 http://edu.people.com.cn/n/2013/1230/c1053-23978650.html http://blog.sciencenet.cn/blog-3416370-1202379.html 科学出版社,2018-06-09,21世纪的物理学,迷失方向了吗? http://www.sohu.com/a/234786002_410558 科学网,2008-11-13, 《探索》杂志:爱因斯坦一生中的23个错误 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2008/11/213197.html 1.1905年:爱因斯坦根据狭义相对论,在计算时钟同步过程上出现错误; 2.1905年:错误估计迈克逊—莫利实验; 3.1905年:在高速粒子的横向质量计算上出现错误; 4.1905年:爱因斯坦在运用数学和物理知识计算液体粘性时多次出现错误。爱因斯坦通过计算液体的粘性,推导出分子的大小; 5.1905年:在热辐射和光量子关系的认识上出现错误; 6.1905年:首次验证质能方程E=mc 2 时出现错误; 秦四清,2020-07-25,天才如何为发表铺平道路 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1243571.html 相关链接: 2020-07-23, Zenas 公理:阿加西教授(Joseph Agassi)于1980年代? http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1243254.html 2019-12-21,爱因斯坦“奇迹年”的直接原因:没有“同行评议” http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1210941.html 2019-12-02, 科技“同行评议”引发美国《大停滞》? http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1208480.html 2020-01-20,Donald W. Braben:杀死同行评议,拯救人类文明! http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1214979.html 2020-01-08,1970年以后人类数学、物理学的停滞不前:“同行评议”的直接作用? http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1213380.html 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误! 感谢您提供更多的相关资料! ____________________后记____________________ 一、幸运 “its correctness is self-evident. ” “No referee working in the field (Linus Pauling?) could have kept his mouth shut once he saw the structure.” 都是编辑部的“主观感受”,不是“同行评议”。 二、“同行评议”会出错,“编辑们”也会出错 评审(同行评议),是个尚未解决的重大难题: (1)在DNA双螺旋上,1953年的《Nature》编辑部“赌赢了”。 (2)在“小保方晴子的STAP”上,2013年赌输了。 参考资料: 2014-9-12 ,Science:《Nature》外审专家其实并不认同STAP论文 https://www.loybio.com/biology-news/t3866/ http://www.medsci.cn/article/show_article.do?id=ba85402632a EXCLUSIVE: Nature reviewers not persuaded by initial STAP stem cell papers By Gretchen Vogel, Dennis NormileSep. 11, 2014 , 9:45 AM https://www.sciencemag.org/news/2014/09/exclusive-nature-reviewers-not-persuaded-initial-stap-stem-cell-papers 孙学军,2014-09-12,《科学》对STAP稿件的专家评审意见曝光 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-41174-827034.html 《科学》对传说中的STAP细胞论文的三名评审专家意见,过去一直被雪藏,今天终于被曝光。 专家对这一研究的评价不高, 认为非常全面的描述性研究,如果结果确定,可能导致发育生物学大厦的颠覆, 其实是不相信这种研究结论。 三、《Physical Review》 2019-12-28, 激光器与引力波“被”拒稿:功不抵过? http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1211851.html 认识真理是个过程。没有谁能穷尽真理。
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疫情与牛顿“奇迹年”(链接,意识流)
热度 2 zlyang 2020-3-28 13:55
疫情与牛顿“奇迹年”(链接,意识流) 文双春老师 2020-03-27 的《牛顿有小孩还能宅家创造科学奇迹吗》是科学网博客头条。牛顿奇迹年(Newton's year of wonders)。 一、科学上的一些“奇迹年” (1)科学诞生 1543,维萨里与哥白尼,1543 – The year of science 安德烈·维萨里(Andreas Vesalius, 1514-12-31 ~ 1564-10-15 ),著名医生、解剖学家,近代人体解剖学的创始人,与哥白尼齐名,是科学革命的两大代表人物之一。《人体构造》、《天体运行论》。 (2)牛顿1666,1666 – The year of wonders, Isaac Newton (3)爱因斯坦 1905,1905 – Albert Einstein 二、感谢科学史家、研究牛顿的专家们指教 (1)17岁的牛顿,当了一名“相当不快乐”的农夫。 1665,牛顿因为“伦敦大瘟疫 Great Plague of London”回老家, 不干活?光白吃饭? (2)1666年“奇迹年”前后,牛顿在老家,自己搞研究?还是有助手? (3)牛顿当了卢卡斯数学教授之后,是自己单独搞研究,还是有几位助手? (4)牛顿研究炼金术,有没有助手? (5)牛顿炒股,一生整体是赔是赚? 牛顿三叉戟函数 http://www.serengeseba.com/zonepic.php?wd=%E7%89%9B%E9%A1%BF%E4%B8%89%E5%8F%89%E6%88%9F%E5%87%BD%E6%95%B0img=http://i.serengeseba.com/uploads/i_0_496363180x1884677438_26.jpgtip=0 让牛顿崩溃的经济危机,1720年英国南海泡沫事件 https://baike.baidu.com/tashuo/browse/content?id=f5a54d499f2314bdb8ec5435fr=vipping 大科学家牛顿炒股狂亏十年薪水后说了一句话 https://cj.sina.com.cn/article/detail/5136310265/107423?column=fundch=9 https://www.brainyquote.com/quotes/isaac_newton_384639 “I can calculate the motions of heavenly bodies, but not the madness of people.” — Sir Isaac Newton 三、2020“科技奇迹年”的基本条件 没有感染疫病; 有集中的大块时间; 研究重大原创问题; 没有被“同行评议”! …… 参考资料: 中国国家历史,2018-10-12,让牛顿崩溃的经济危机,1720年英国南海泡沫事件 https://www.sohu.com/a/259075480_486911 文双春,2020-03-27,牛顿如果有小孩还能宅家创造科学奇迹吗? 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-412323-1225501.html 陈德旺,2020-03-28,为什么今天我们没法和牛顿比较? 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-57940-1225665.html 刘良桂,2020-03-27,刘良桂:【新冠肺炎疫情期间已婚还带娃的牛顿还能愉快的科研吗?】 http://blog.sciencenet.cn/blog-3410526-1225565.html 施郁,2017-10-15,爱因斯坦奇迹年的五篇论文 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-4395-1080881.html 史晓雷,2013-10-29,科学史上的奇迹年 http://blog.sciencenet.cn/blog-451927-737076.html 相关链接: 2018-03-14,爱因斯坦“奇迹年”的直接原因:没有“同行评议” http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1210941.html 2020-02-13, 02 今年会是科技“奇迹年”吗? http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1218321.html 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误! 感谢您提供更多的相关资料!
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[抗疫备课日记] 02 今年会是科技“奇迹年”吗?
热度 5 zlyang 2020-2-13 13:58
02 今年会是科技“奇迹年”吗? 杰夫·贝佐斯(Jeff Bezos)的爷爷说: https://www.princeton.edu/news/2010/05/30/choices-shape-lives-bezos-tells-seniors “Jeff, one day you’ll understand that it’s harder to be kind than clever ,” https://blog.csdn.net/ydm19891101/article/details/77783469 “杰夫,有一天你会明白, 善良比聪明更难。 ” 昨天遇上好人了。 “Cleverness is a gift, kindness is a choice. 聪明是一种天赋,而善良是一种选择。” 现在“新型冠状病毒(nCoV)”有点过分。 忽然想起1665年瘟疫(淋巴腺鼠疫)在英国大规模传染病爆发,剑桥大学停课。23岁的牛顿回到老家伍尔斯索普庄园(Woolsthorpe Manor in Woolsthorpe-by-Colsterworth, near Grantham, Lincolnshire, England, 英格兰林肯郡格兰瑟姆附近)。在1666年发明了微积分(流数),完成了光分解的实验分析,万有引力的开创性工作,以及运动定律,calculus, motion, optics and gravitation。后来人们将1666年称为牛顿奇迹年(The Miraculous Year)。 今年会不会也成为一个“科技奇迹年”。请青年学生们关注一下! 前天,天津大学第二代牛顿苹果树,也是这么说的: “23±30岁的青年学者们,你们的奇迹年来了!” 参考资料: Princeton University,2010-05-30,Choices shape lives, Bezos tells seniors https://www.princeton.edu/news/2010/05/30/choices-shape-lives-bezos-tells-seniors CSDN,2017-09-02,善良比聪明重要 https://blog.csdn.net/ydm19891101/article/details/77783469 Isaac Newton, English physicist and mathematician https://www.britannica.com/biography/Isaac-Newton/Career 陈子帅**,2020-01-29,1666年,牛顿变牛啤的奇迹年,英国大疫情下的真理追求和科学探索 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1657044440470547605wfr=spiderfor=pc Age dynamics in scientific creativity,作者: Jones, Benjamin F.; Weinberg, Bruce A.,PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA,卷: 108,期: 47,页: 18910-18914,出版年: NOV 22 2011 https://www.pnas.org/content/108/47/18910 相关链接: 2011-11-20,科学家出重要成果年龄变大 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-509890.html 2020-02-11,无图有真相:牛顿苹果树上现在还有10多颗苹果!(第二代,天津大学) http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1218012.html 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误! 感谢您提供更多的相关资料!
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爱因斯坦“奇迹年”的直接原因:没有“同行评议”
热度 9 zlyang 2019-12-21 16:12
为我国2070年开始的 诺贝尔科学奖“井喷”清除障碍、铺平道路! 爱因斯坦“ 奇迹年 ”的直接原因: 没有 “同行 评议 ” 1905年是爱因斯坦“奇迹年”,他在德国《物理年鉴 Annalen der Physik》发表了包括狭义相对论、光电效应在内的5篇论文。2004年6月10日联合国大会第58次会议正式宣布,将作为爱因斯坦奇迹年100周年的2005年定为“国际物理年”。 但是,根据作家汉斯·奥哈尼亚(Hans Ohanian)在一本名为《爱因斯坦的错误:天才的人性弱点》(Einstein's Mistakes: The Human Failings of Genius)一书,爱因斯坦1905年论文里至少要下述6项错误: 1.1905年:爱因斯坦根据狭义相对论,在计算时钟同步过程上出现错误; 2.1905年:错误估计迈克逊—莫利实验; 3.1905年:在高速粒子的横向质量计算上出现错误; 4.1905年:爱因斯坦在运用数学和物理知识计算液体粘性时多次出现错误。爱因斯坦通过计算液体的粘性,推导出分子的大小; 5.1905年:在热辐射和光量子关系的认识上出现错误; 6.1905年:首次验证质能方程E=mc2时出现错误; 此外,还有爱因斯坦用“显然有”省略了从洛伦兹变换到尺缩效应的推导等重要疏漏。 所谓“原创”,就是【 只有爱因斯坦自己明白 】,同时【 别人不太明白 】。 人类应该庆幸! 按照《自然 nature》的(“Coping with peer rejection”, Nature 425, 645; 2003)和(“How genius can smooth the road to publication”, Nature 426, 119; 2003),爱因斯坦的论文均未找审稿人进行“同行评议”,而是直接由总编辑马克斯·普朗克(Max Planck)或共同编辑威廉·维恩(Wilhelm Wien)决定发表。 当时 德国《物理年鉴 Annalen der Physik》的 拒稿率只有百分之几。 普朗克和维恩才是1905年爱因斯坦“奇迹年”的真正创造者! 因为“the publication in Annalen der Physik of five extraordinary papers, all written by Einstein in 1905. However, when reconciling these events with the current peer-review system, it is worth noting that none of Einstein’s papers were sent to reviewers. ” 爱因斯坦发表在《物理年鉴 Annalen der Physik》上的这些的奇迹论文,在当今现行的 同行评议系统下可能根本不会被送审 ,而是 “被编辑部直接退稿!” 那些“同行评议”的拥护者们,总是以1936年《物理评论 Physical Review》拒绝爱因斯坦的引力波论文来维护同行评议。他们似乎有意遗忘了 可怜的《物理评论 Physical Review》 Samuel Goudsmit 主编上了审稿人的大当,1960年拒发美国休斯公司梅曼(Theodore Harold Maiman)的红宝石激光一文。 要知道,激光技术、原子能、半导体及计算机并称为20世纪的四项重大发明。 令人深思的是,这4大技术发明,有3项是在同行评议之前。 没有 Mervin Joe Kelly 先生的宽容,就不会有晶体管!相反, 1960年梅曼的“激光”和高锟1964年的“光纤”,遭到的却是“同行评议”的迎头痛击!! 一九五七年六月十九日: 不是由于有意压抑,只是由于鉴别不清,也会妨碍新生事物的成长。 因此,对于科学上、艺术上的是非,应当保持慎重的态度,提倡自由讨论, 不要轻率地作结论。 善良的人们,为了人类的明天,革“ 同行评议 ”的命吧! 参考资料: Nature volume 425, page645(2003), 16 October 2003, Coping with peer rejection https://www.nature.com/articles/425645a?error=cookies_not_supportedcode=e90740dc-acb8-436a-b2e5-0a52d8d7e3df Nature volume 426, page119(2003), 13 November 2003,How genius can smooth the road to publication https://www.nature.com/articles/426119b 科学网,2008-11-13,《探索》杂志:爱因斯坦一生中的23个错误 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2008/11/213197.html 刘寄星. 《爱因斯坦和同行审稿制度的一次冲突》 . 物理, 2005, 34(07): 487-490. http://www.wuli.ac.cn/CN/abstract/abstract30656.shtml 《物理评论》当然也发表过错误文章,也犯过由于审稿人知识所限对重要文章拒稿的错误,最有名的事例是20 世纪60 年代初,当时的主编 Goudsmit 拒绝 Maiman 关于激光的文章。 Csiszar A. Peer review: Troubled from the start . Nature, 2016, 532(7599): 306-308. https://www.nature.com/articles/532306a 学术期刊同行评议的历史演进 ,张彤、云霞、蔡斐、张蓓,中国科技期刊研究,2019-06-15,2019,30(6):588-595 http://mall.cnki.net/magazine/article/JYKQ201906005.htm 2019-9-25,近年关于“同行评议”的大数据实证研究论文(汇集) http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1199462.html 施郁,2016-08-01,爱因斯坦被拒授过博士学位和副教授职位吗? http://blog.sciencenet.cn/blog-4395-993806.html 全部发表在Annalen der Physik。当时该刊拒稿率只有百分之几。 黄晓磊,2013-04-13,天才是如何发表论文的 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-111883-679896.html 沃森和克里克1953年发表的DNA双螺旋论文同样没有被 Nature 送出去外审 ,编辑部根据诺贝尔奖得主Lawrence Bragg的推荐直接发表了该文。 相关链接: 2019-07-13,有关 Mervin Joe Kelly 先生的网页 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1189385.html 2015-09-04,1900年以来,被拒绝发表的重大科技成果实例(搜集) http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-918419.html 2019-12-18,Zenas 公理:2017年《Nature》主编的表述 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1210560.html 2019-12-06,同行评议“不靠谱”的本世纪一些典型事件 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1209027.html 2019-12-02, 科技“同行评议”引发美国《大停滞》? http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1208480.html 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误! 感谢您提供更多的相关资料!
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牛顿、爱因斯坦“奇迹年”的共同点有哪些?
热度 3 zlyang 2019-1-26 18:07
只有蠢人,才是他一个人,或者邀集一堆人,不作调查,而只是冥思苦索地“想办法”,“打主意”。须知这是一定不能想出什么好办法,打出什么好主意的。换一句话说,他一定要产生错办法和错主意。 毛泽东,《反对本本主义》,一九三○年五月, http://www.qstheory.cn/books/2016-08/24/c_1119448591_7.htm 牛顿、爱因斯坦“奇迹年”的共同点有哪些? “奇迹年”的拉丁语是 Annus mirabilis (pl. anni mirabiles)。 牛顿、爱因斯坦“奇迹年”的共同点:(1)没有科研费。(2)没有同行评议。 牛顿、爱因斯坦“奇迹年”的其它的共同点有哪些? 一、科学上的一些“奇迹年” (1)科学诞生 1543,维萨里与哥白尼 安德烈·维萨里( Andreas Vesalius,1514-12-31 ~ 1564-10-15 ),著名医生、解剖学家,近代人体解剖学的创始人,与哥白尼齐名,是科学革命的两大代表人物之一。 1543 – The year of science Andreas Vesalius published De humani corporis fabrica (On the Fabric of the Human Body) in Basel, which revolutionised the science of human anatomy and the practice of medicine. Nicolaus Copernicus published De revolutionibus orbium coelestium (On the Revolutions of the Heavenly Spheres) in Nuremberg, Germany, which eventually altered the science of astronomy forever. https://www.britannica.com/biography/Andreas-Vesalius https://www.britannica.com/biography/Nicolaus-Copernicus (2)牛顿1666 1666 – The year of wonders, Isaac Newton In the year 1666, Isaac Newton made revolutionary inventions and discoveries in calculus, motion, optics and gravitation. As such, it has later been called Isaac Newton's Annus Mirabilis. It was in this year that Isaac Newton was alleged to have observed an apple falling from a tree, and in which he in any case hit upon the law of universal gravitation (Newton's apple). He was afforded the time to work on his theories due to the closure of Cambridge University by an outbreak of plague. (3)爱因斯坦 1905 1905 – Albert Einstein The year 1905 has often been linked to the term annus mirabilis, as it was in this year that Albert Einstein made important discoveries concerning the photoelectric effect, Brownian motion, the special theory of relativity, and the famous E = mc2 equation. His four articles, collectively known as his Annus Mirabilis papers, were published in Annalen der Physik, all in 1905. 二、百业英才,各自有哪些基本特征?这些特征与各个时期的教育有怎样的关系? “我们应当尊敬的是凭真理的力量统治人心的人,而不是依靠暴力来奴役人的人,是认识宇宙的人,而不是歪曲宇宙的人。” 三、真理是客观的 真理可能在少数人一边。---柏拉图(希腊) 没有一个人能全面把握真理。---亚里士多德(希腊) 谬误的好处是一时的,真理的好处是永久的;真理有弊病时,这些弊病是很快就会消灭的,而谬误的弊病则与谬误始终相随。---狄德罗(法国) 历史告诫我们说,一种崭新的真理惯常的命运是:始于异端,终于迷信。---赫胥黎(英国) 真理往往掌握在少数人手里。---列宁(苏联)。 求出处,似为话剧台词,不是列宁原话。 他杀,往往是自杀。 自杀,常常是他杀。 竭尽全力,去阻碍人类文明的进步,去争做历史的罪人? https://cdn.britannica.com/s:s:300x200/09/75509-004-CFE09F17.jpg 爱因斯坦: 在真理和认识方面,任何以权威者自居的人,必将在上帝的戏笑中垮台! 一个人的价值,应当看他贡献什么,而不应当看他取得什么。 相关链接: Annus mirabilis, From Wikipedia, the free encyclopedia https://en.wikipedia.org/wiki/Annus_mirabilis#1759_%E2%80%93_William_Pitt 维萨里,百度百科 https://baike.baidu.com/item/%E7%BB%B4%E8%90%A8%E9%87%8C 江晓原,2009-12-28,爱因斯坦:曾经的超级“民科” http://blog.sina.com.cn/s/blog_485f2bc80100gyz0.html 爱因斯坦:曾经的超级“民科”--《创新时代》2011年11期 http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-CXSD201111053.htm 施郁,2017-10-15,爱因斯坦奇迹年的五篇论文 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-4395-1080881.html 2018-03-14,牛顿、爱因斯坦“奇迹年”的直接原因:没有“同行评议” http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1103814.html 2018-09-13, 教育:什么是正确的教育?怎样实现正确的教育? http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1134603.html 2018-12-08, 教育之母,是谁? http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1150581.html https://www.britannica.com/biography/Albert-Einstein/images-videos/media/181349/69360 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误! 感谢您提供更多的相关资料!
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2018:科学网奇迹年
slsql2013 2018-12-26 21:58
2018:科学网奇迹年 \0 \0 \0 \0
个人分类: 科学网人气,博友|9217 次阅读|0 个评论
牛顿、爱因斯坦“奇迹年”的直接原因:没有“同行评议”
热度 18 zlyang 2018-3-14 09:35
牛顿、爱因斯坦“奇迹年”的直接原因: 没有“同行评议” “奇迹年”这个拉丁语词( annus mirabilis )原本就是用来称呼牛顿的 1666 年的,后来也被用来称呼爱因斯坦的 1905 年。 施塔赫尔( John Stachel )比较了牛顿和爱因斯坦这两个“奇迹年”的多项异同,但是有一个非常重要的共同点,却完全没有被注意到,这个共同点也是经常被后来的科学家们有意无意忽略的,那就是—— 牛顿和爱因斯坦创造奇迹时,都没有用过一分钱的“科研经费”! 其实,真傻以为: 没有“ 同行评议” ,是牛顿、爱因斯坦奇迹年的 直接原因。 ( 1 )爱因斯坦 1905 年奇迹年的论文都发表在《 Annalen der Physik 》,这个期刊当时的拒稿率只有百分之几。 ( 2 )牛顿 1666 年,及其以后,更是随便发表吧? (请科学史家的指教) 事实上,牛顿、莱布尼兹遇到了“无穷小”麻烦, 200 年之后人类才解决; 爱因斯坦用“显然有”省略了从洛伦兹变换到尺缩效应的推导,假如要爱因斯坦“严密化”的话,不知道猴年马月才行。 所以, 俺以为“同行评议”,将越来越成为阻碍科技进步的内在关键因素, 因为“同行评议”, 是 用现有知识(旧知识)来评判未知知识(新知识) , 本身就具有不科学性。 “同行评议”天生地具有“阻碍创新”的先天本能。 多数人的观点,不一定总是正确的: (1) 丁肇中说,科学是多数服从少数,只有少数人把多数人的观念推翻以后,科学才能向前发展。因此,专家评审并不是绝对有用的。因为专家评审依靠现有的知识,而科学的进展是推翻现有的知识。 (2) 在遵义会议之前,毛泽东同志的正确主张,长期被陈独秀总书记、博古总负责“合法地”、“民主地”否决掉。造成中国革命的重大损失。 (3) 《论语》:子贡问曰:“乡人皆好之①,何如?”子曰:“未可也。”“乡人皆恶之②,何如?”子曰:“未可也。不如乡人之善者好之,其不善者恶之。” 孔子说:“未必可以。 不如是全乡中的好人都喜欢他,坏人都讨厌他。 ” 无独有偶,王东京的《中国官场三大定律》里也说: 第三定律:好人未必就是好官 如有 70% 选民通过,就已是一个好官;相反,如果有了 100% 的选票,也许此人是一个“好人”,但作为一个官,就要大打折扣了。 (4) 自由资本 主义经济,好像以“自由竞争”为目的, 但是, 最终形成的却是“垄断”! 垄断会直接提高产品质量,且降低能耗和污染? 垄断会直接提高产品的服务水平? 在资本主义制度下, 垄断, 是促进生产力发展、社会进步, 还是相反? 在美国,靠两个罗斯福总统采用政府的力量消除经济领域的“垄断”! 真正的核心困难:真理(客观规律)是客观的 。 客观规律是客观的,人们不能创造、消灭或改变规律,但人们可以在尊重客观规律的基础上,通过发挥主观能动性,发现、认识和运用客观规律。 相关链接: 江晓原, 2009-12-28 ,爱因斯坦:曾经的超级“民科” http://blog.sina.com.cn/s/blog_485f2bc80100gyz0.html 施郁,2016-08-01,爱因斯坦被拒授过博士学位和副教授职位吗? 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-4395-993806.html 全部发表在Annalen der Physik。当时该刊拒稿率只有百分之几。 Lisa Bero 来源:PNAS,2015-01-12,科学家分析同行评审有效性 http://news.sciencenet.cn/htmlpaper/201511219413977135306.shtm?id=35306 近日,刊登在美国《国家科学院院刊》上的一项研究,分析了科学同行评审的有效性,研究人员表示,同行评审在预测“良好的”论文方面是有效的,但可能难以识别出卓越和(或)突破性的研究。 凤凰号,2017-12-28,科技评价老大难:原地徘徊甚至恶化趋势如何破?| 专访程津培 http://wemedia.ifeng.com/42800394/wemedia.shtml 周健,2016-09-11,科学面临的七大问题及出路 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-1248178-1002186.html Julia Belluz, Brad Plumer, and Brian Resnick, 2016-09-07, The 7 biggest problems facing science, according to 270 scientists, by Julia Belluz, Brad Plumer, and Brian Resnick on September 7, 2016 http://www.vox.com/2016/7/14/12016710/science-challeges-research-funding-peer-review-process 2017-06-01,科技评价的可能会遇到的几个实质性困难 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1058444.html 2017-06-18,Zenas 公理:2017年继续领跑世界! http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1061527.html 2017-11-12, 科技教育评价:瞎评,不如不评 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1084943.html 2018-01-01,2018元旦献词:科技教育评价,瞎评不如不评 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1092529.html 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误! 感谢您提供更多的相关资料!
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科学史上的奇迹年
热度 15 Einstein 2016-3-2 15:18
按:这是笔者参加2015年年底由《中国科学报》等组织的“科学精神与中国精神”诗歌大赛的获奖作品,忝列二等奖,网络首发。 那是 1665 年的夏天 因鼠疫你从剑桥回到故园 在接下来一年多的时间里 你的才思喷薄如泉 在数学上 ——二项式定理你荆棘披斩,流数法 的运用如鸿蒙开元 在天文上 ——万有引力定律你堂奥初探,后来哈雷的预言 靠它成了经典 在光学上 ——你把白光的秘密完全呈现,三棱镜折射出了七彩光颜 任何一项成就足以名垂青史 二十四岁的你已经囊中全揽 伽利略和开普勒后继有人 你站在巨人的肩膀上笑傲群贤 诗人蒲柏 对你敬佩不已 他说自然之律在幽冥中亘古长眠 上帝说,让牛顿来 于是一切光照宇寰 那是 1905 年伯尔尼的斗室一间 在专利局的空闲中你挥笔运算 少年时代的追光疑窦 在相对论的时空中找到了释诠 这是奥林匹亚 的万丈光芒 让世纪之交的“乌云” 烟消云散 两条简明的基本原理 把时间和空间紧紧相连 此后你继续拓荒 把质量和能量牵上姻缘 你还解释了光电效应 是量子论提出后的第一次回音呐喊 光的波粒二象性也无余一览 因此十六年后你诺奖折冠 布朗运动研究也留下了足迹 原子的实在性无可争辩 众人惊叹于你的奇迹 你忘我地拔动宇宙的琴弦 回望科学史上的两位巨擘 他们是才智和时运共结的硕果 浩浩荡荡的科海洪流 激励着后来者扬帆碧波 流数法是牛顿创立微积分时运用的方法。 英国天文学家哈雷( 1656-1742 )对 1758 年哈雷彗星回归的推测主要依靠牛顿的万有引力定律。 英国诗人亚历山大·蒲柏( 1688-1744 )盛赞牛 顿 Nature and Nature's laws layhid in night: God said, Let Newton be! and all was light 。 “奥林匹亚科学院”是爱因斯坦在伯尔尼专利局工作期间,与几位好友创建的一个讨论自然科学哲学问题的兴趣小组,对爱因斯坦早年的科学研究起到了激发作用。他晚年曾几次深情回忆他们自由讨论的生活。 这里的“乌云”指的是 19-20 世纪之交,英国物理学家威廉·汤姆逊( 1824-1907 )指出,在物理学的“天空”上飘着两朵“乌云”,一朵是迈克尔逊 - 莫雷实验的零结果,另一朵是黑体辐射中的“紫外灾难”。这两朵乌云导致了(狭义)相对论与量子论的诞生, 1905 年爱因斯坦对前者做出了主要贡献,对后者也做出了重大贡献。 这里是指他 1905 年推导出的质能方程: E=MC^2 爱因斯坦 1905 年提出的光量子(后来又被称作光子)假设,用以解释光电效应。这是 1900 年普朗克( 1858-1947 )提出量子论之后首次运用该理论的重大突破。 1905 年爱因斯坦完成了两篇关于布朗运动的论文(一篇是其博士论文),是准备解决长期争论的原子 - 分子是否真实存在的问题。 1908 年,法国物理学家佩兰( 1870-1942 )证实了原子 - 分子假说的可靠性。 爱因斯坦喜欢拉小提琴,另外美国物理学家布莱恩·格林有本书叫《宇宙的琴弦》(中译本书名,英文the elegant universe),这里借指宇宙的奥秘。 (图片来自网络,与本博文无直接关系,引力波的发现与爱因斯坦有关,就拿过来,仅供欣赏) 相关链接: 过去,笔者还写过相关内容的博文,有: 同名随笔:科学史上的奇迹年 http://blog.sciencenet.cn/blog-451927-737076.html 大鹏何以冲九天——1905年物理奇迹年探源 http://blog.sciencenet.cn/blog-451927-737456.html
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大鹏何以冲九天 ——1905年物理奇迹年探源
热度 3 Einstein 2013-10-30 15:59
按:这篇文章是网络首发,但是完成于8年前——2005年。那一年是联合国教科文组织确立的国际物理年,旨在纪念爱因斯坦创立狭义相对论100周年。我当时在东华大学读硕士,恰好之前参加湖南科技出版社一征文活动,得到一个奖励(大概是二等或三等奖,忘记了)。是送我一套爱因斯坦全集前5卷。这成了我完成该文的宝贵资源,我当时以此文参加了当年12月3日在华东师范大学举办的上海科学史年会并做了宣读。为保持原貌,拙文不做任何改动。现在看,文章一些地方还能粗拙,还望读者朋友见谅、方家指正。图片为临时插入。 前天我发了一篇有关科学史上的奇迹年的文章,此文算对其中第二个奇迹年(1905)的一个注脚吧。关于探讨1905年奇迹年的文章,有兴趣者可参考许良英先生在2005年第2期《科学文化评论》发表的“爱因斯坦奇迹年探源”一文以及李醒民先生的一系列论文。这两位先生是研究爱因斯坦的大家。 大鹏何以冲九天 —— 1905 年物理奇迹年探源 史晓雷 摘要: 1905 年是人类科学史上,尤其是物理学史上的奇迹年。这一年,年仅 26 岁的爱因斯坦完成的 6 篇论文宣告了自牛顿科学革命之后的又一次科学狂飚的到来,身为伯尔尼专利局三级技术专家的爱因斯坦成为了这场革命的领袖和旗手。本文试图从爱因斯坦早年的性格特征以及具备的科学素养两方面着手探求“物理奇迹年”的原因,揭示他成功的必然性并澄清人们对早年爱因斯坦的一些误传。 关键词: 爱因斯坦 物理奇迹年 性格特征 科学素养 2005 年是联合国确立的“世界物理年”,德国和瑞士干脆称为“爱因斯坦年”,旨在纪念爱因斯坦的狭义相对论发表 100 周年及他逝世 50 周年。 1905 年,的确是人类科学史上,尤其是物理学史上的奇迹年。这一年,身为瑞士伯尔尼专利局三级评审专家的爱因斯坦写下的 6 篇 (当年发表 4 篇)论文如晴空一声霹雳,如漆夜一道闪电,宣告了科学史上自牛顿革命之后又一次科学狂飚的到来。这一年他的科学成就涉及量子论、分子运动论、相对论三个领域,除了牛顿在 1665 年- 1666 年因伦敦的瘟疫回到家乡乌尔索普那段时间的创造力可与之媲美外,没有哪一位科学家能在这么短的时间为科学大厦做出如此奠基性的贡献。德布罗意( de Broglie )在谈到这一奇迹时说:“爱因斯坦以非凡的精力,在同一年里建立了今天主宰着全部现代物理学的两大理论(相对论和量子论)中的一个,并且对另一个理论的发展也作出了主要的贡献。”( 1 , P260 ) 本文不打算就爱因斯坦这几篇论文在科学上所产生的影响作详细分析,因为这是任何一本哪怕是通俗的介绍爱因斯坦生平的书籍中都不会错过的内容。本文主要试图对 1905 年之前的爱因斯坦性格特征以及他具备的科学素养着手分析他创造奇迹的原因。最终我们会发现,这些奇迹决不是什么“上帝的垂青”,而是他矢志奋斗的结果。 一、 性格特征 如果从爱因斯坦早年的性格特征来搜寻他日后成功的原因,那么他强烈的好奇心,顽强、坚定的信念,追求独立自由的“叛逆”倾向是非常突出的。 1、 好奇心 爱因斯坦从小就拥有对事物强烈的好奇心。他感觉我们周围的经验世界就像一个“伟大而永恒的迷”( 1 , P3 ),对其凝视沉思,就像得到解放一样吸引着他。他小时候偏偏有这种“解迷”的情节,他最爱玩的两种游戏之一就是猜谜一类的智力游戏。他的第一次惊奇是当他四、五岁的时候,父亲给他一个罗盘做玩具,指南针明晰、确定的行为给了他“一个持久而深刻的印象”。( 1 , P5 )还有他在 12 岁时,他得到一本关于欧几里得平面几何的小书,书中那些尽管不是显而易见、但却可以可靠证明的命题使他“经历了另一种性质完全不同的惊奇”。就在他拿到这本“神圣几何小书”之前,他的叔叔雅克布( Jakob )曾把毕达哥拉斯定理告诉过他,但他不满足于书中已给的证明,经过自己的努力,根据三角形的相似性证明了这条定理。这对他好奇心的满足,用他妹妹玛雅( Maja )的话而言:“获得这样的结果,这个孩子感到莫大的幸福。”( 2 , P65 ) 青少年时代的爱因斯坦对科学研究中巧妙的实验设计和杰出研究同样表现出了自己的赞叹。 16 岁所写的他的第一篇科学文章中他称巧妙的赫兹( Hertz )实验是“令人惊奇的”;( 2 , P9 )在他 1900 年 8 月 1 日 给米列瓦( Mileva ,后来成了爱因斯坦的妻子,因为本文多次提及她,下文用 M 代替)的信中提到他读了基尔霍夫( Kirchhoff )关于刚体运动的研究时,称这项伟大的工作令他“惊叹不已”。( 2 , P231 )爱因斯坦永不枯竭的好奇心成为连接他身处的经验世界和思维世界的桥梁,以至于他认为“这个思维世界的发展,在某种意义上说就是对‘惊奇’的不断摆脱。”( 1 , P4 ) 2、 顽强、坚定的信念 1953 年 3 月爱因斯坦在给他的合作者米萨姆( Muhsam )的信中写道:“是好奇心、顽强的信念和坚忍不拔的精神,使我最终实现了我的理想”。( 3 , P14 )我们再从他小时候谈起,上文讲到他最喜爱的一种游戏,另一种是一些需要持久耐心的活动,比如用线锯做细工活或者一种类似搭积木似的利用拉杆积木匣安装复杂建筑物等。玛雅说:“他最喜欢的还是用卡片搭起多层楼房,他的闲暇时间都花在这上面。”( 2 , P62 )他不到十岁时候就能搭起十四层高的“楼房”了,而这是需要很大耐心和顽强毅力的。正是小时候这种坚忍不拔和不屈不挠的性格造就了他日后的成功,玛雅指出:“许许多多人,一生中也许有过绝妙的念头,别出心裁的想法,而他们依然是一事无成。只有靠顽强的毅力,不清除一切不明白的地方决不罢休,不克服一切困难决不罢休,一个想法才能形成为真正的天才思想。”( 2 , P62 )上中学时,爱因斯坦为了自己证明书中的定理,常常“潜心求解,连续好几天坐着,得不到解决绝不松手”。( 2 , P64 )这种性格也显示了他充分的自信。即使在 1900 年他从瑞士联邦技术大学( ETH )毕业后,其余同学都留校任助教而他四处谋职、接连碰壁后,他也始终未对自己的职业前途和科学目标失去信心。我们以他在 ETH 毕业后求职这段经历中的表现看看面对困境他是如何坚定自己的信念的。 1900 年 7 月他从 ETH 毕业后,首先是因为他的“叛逆”个性而丧失了担任韦伯( Weber )教授的助教职位。其后他获知胡尔维茨( Hurwitz )教授的助教马特( Matter )已经获得一中学教师的职位从而余下一个助教的空位,他 9 月 23 日 提出申请,他收到了答应考虑的回复, 26 日又向胡尔维茨询问,直到 10 月 3 日 仍未收到答复。但他依然信心十足,在给 M 的信中他对自己的成功“不抱任何怀疑”。( 2 , P248 )但最终这个职位留给了他人。 10 月 11 日 他给海伦尼( Helene )的信中谈到他和 M 都没有获得职位紧靠给别人补习的钟点费维持生活时说:“这岂不是流动手艺人的生活,或者简直就是吉卜赛人的流浪生活吗?然而我相信,即使在这种情况下,我们至少也会根跟平常一样很快活。”话中虽然有些戏谑,但丝毫没有气馁的迹象。 12 月 13 日 爱因斯坦完成了他的第一篇科学论文《由毛细现象得到的一些结论》并投给了德国的《物理学年报》,该论文于 1901 年 3 月 1 日 发表。他以此为契机, 3 月 9 日 向莱比锡大学的维纳( Wiener )教授, 3 月 19 日 、 4 月 3 日 两次向莱比锡大学的奥斯特瓦尔德( Ostward )教授申请助教职位。 4 月 4 日 在给 M 的信中他自信地说道:“不要多久我就会以我的投标来给从北海到意大利南端的所有物理学家增光”。( 2 , P268 )真是少年心事当拿云的壮志。当申请没有得到一丝反馈时,他依然对生活充满了信心, 4 月 10 日 给 M 的信中说:“但我决不因此而气馁,而且我已经戒绝了怨天尤人,这种怨气主要还是由于虚荣心受到了伤害”。( 2 , P270 )自从毕业后直到 1901 年 5 月他到温图尔特技术学校担任两个月的代课教师之前,甚至可以说在 1902 年 6 月任职伯尔尼专利局之前,爱因斯坦一直处于颠沛流离的状态中,连他的父亲都背着他向奥斯特瓦尔德“求助乞援”,但他面对逆境表现出的顽强、坚定信念孕育了日后他在奇迹年跃步云颠。 3、 追求独立自由的“叛逆”倾向 对创造者而言,对传统的叛逆是不可避免的。在人们的印象中,爱因斯坦是二十世纪初科学革命的开路先锋,并且已成了那个时代的一个象征符号。这不但表现在他以敏锐的眼光和巨大的魄力抛弃了牛顿以来的绝对时空观,而且体现在他解释光电效应中大胆地提出光量子理论。后者使得沉寂了多年的光的微粒说“起死回生”,连当时鼎力支持相对论的普朗克( Plank )也认为他走得太远了。 这一切我们都可以从爱因斯坦的成长历程中找到答案。玛雅谈到小时候的爱因斯坦时说:“与欧洲一向流行的以过分操心的监护内容的教育体制截然相反,这个男孩子从小就培养独立自由的习惯”。( 2 , P61 )三、四岁的时候便能独立穿过慕尼黑最繁华的大街。 1889 年他进入了一所名叫卢伊特波尔德的高级文科中学,这所学校不仅教育方式陈旧、僵化,而且弥漫着德国军国主义的气息,强调对权威的绝对服从。爱因斯坦对这种窒息的教育方式极其反感,他曾就此段经历与他后来就读的自由的阿劳中学对比时说:“与德国一所权威高级中学相比较,使我清楚地了解到能让学生自由行动和具有责任感的教育,比起依赖权威和野心约束学生的教育真不知道要优越多少。”( 3 , P27 )玛雅也谈到爱因斯坦在这个学校的学习“感到很不愉快,大多数学科的教课方法使他厌恶,……这个学校的军队风气,要使学生在早年就习惯于军队纪律那种崇尚权威的系统训练,也让这个少年感到特别不痛快”。( 2 , P67 )爱因斯坦认为青少年时代科学欲望的培养必须要有宽松的自由。他 1895 年 10 月进入阿劳镇的州立学校(即阿劳中学)修完他的高中教育,这个学校自由、宽松的民主氛围给他留下了深刻的印象。在这个学校毕业时,他的笔试平均成绩为 (满分 6 分),是九名考生中最高的。特别应指出的是,与爱因斯坦创建狭义相对论有关的第一个朴素思想实验——追光实验,便是在阿劳中学萌发的。这难道是巧合吗! 追求独立自由,就必然表现为与对权威的怀疑和对传统的“叛逆”。 12 岁那年,他因读到一些通俗的科学书籍,使他认识到宗教的欺骗性,他信仰宗教的经历也嘎然而止。晚年他回忆说:“这种经验引起我对所有权威的怀疑,对任何社会环境里都会存在的信念完全抱一种怀疑态度,这种态度再也没有离开过我,即使到后来,由于更好地搞清楚了因果关系,它已失去了原有的尖锐性时也是如此。”( 1 , P3 )爱因斯坦独立不羁的个性在后来 ETH 也表现得淋漓尽致。他自己不喜欢的课就索性不上,但是省下来的时间他用于自学自己感兴趣的知识。后来他回忆这段时光:“于是我带着几分负疚的心情,逐渐学会自由自在地生活,安排自己学习那些适合我的求知欲望和我的兴趣的东西。我以急于知道的兴致听懂几门课,但是我可‘刷掉了’许多课程,而以极大的热忱在家里向理论物理的大师们学习。”( 2 , P67 )极有可能因为他“不循常规”,称韦伯教授为“韦伯先生”而不是“教授先生”,才使韦伯没有把助教的职位让给他。这种个性在学习科学理论中的表现使他极具批判眼光,能很快抓住问题的要害之处。 1901 年 4 月 30 日 给 M 的信中谈到自己正在学习玻尔兹曼( Boltzmann )的气体理论,他评价说:“全部都很精彩,可是太不重视与事实相对照”。( 2 , P278 ) 1901 年 7 月 8 日 他给约斯特·温特勒( Jost Winteler )的信中谈到他对德国物理学家德鲁德( Drude )金属电子理论提出两条具体意见,但是德鲁德的回复使他很失望。他以讥嘲的口吻写道:“我又结识了这类人中一个可悲的家伙——一位第一流的德国物理学家。……他竟以暗示来回答我,说他的另一位(从不出差错的)同事也持相同的意见。我不久就要发表一篇精练的论文来训斥这个人。权威冲晕了头脑是真理的最大敌人。”他犀利的批判眼光后来在专利局的工作中得到了用武之地,因为审阅专利就是要用反驳、批判的眼光去看待每一件作品。正是在伯尔尼,他用类似的方法审视经典物理学大厦后,以他的勇气和智慧为新物理学开辟了道路。 二、 科学素养 我们时常会在各种媒体上看到这样的说法,就是认为 1905 年爱因斯坦从一位普通的专利局小职员一夜间名声雀起。甚至国内好多民科(民间科学家)以爱因斯坦为“榜样”,在没有高等数学基础的情况下毅然向歌德巴赫猜想进军,也试图创造科学史上的奇迹。其实爱因斯坦当年的科学成就在科学界的理解程度,如同黑格尔所说的“听众中只有一个人理解我,却又误解了我的意思”。尤其是光量子概念,迟迟得不到科学界的认同。我们后来之所以称那一年是“奇迹年”,并不是说当年的轰动效应像今天的“超级女声”似的而称之为奇迹的,而是因为爱因斯坦当年的科学论文对物理学转折时期的奠基性贡献而言的。同样可以说明爱因斯坦并非“一夜暴富”的理由是他 1909 年 10 月才正式离开专利局到苏黎世大学的。我们可以从爱因斯坦成长中积累的科学素养来追寻他那一年硕果累累的原因。 1 、少年才华 爱因斯坦小时候已经崭露头角(尽管他开始说话比较晚),最早的一份证明材料是他妈妈葆林·爱因斯坦( Pauline Einstein )在 1886 年 8 月 1 日 致她姐姐的信中说道:“昨天阿尔伯特接到他的分数单,他又是第一名,他获得一份光彩夺目的成绩报告单。”我们已经注意其中的“又”字,说明爱因斯坦当时的学习成绩非常优异。 1895 年他从意大利赶到苏黎世,试图在 ETH 入学,他参加了一次考试,此次考试他未能录取,原因是他对语言学、历史以及描述性的自然科学方面缺乏足够的知识。不过,他的数学和物理成绩很好,以至于韦伯教授都允许爱因斯坦听他的课,条件是倘若他能留在苏黎世的话。但是由于他当时没有获得中学毕业证书,加上比瑞士规定的入学年龄小两岁,他只好到阿劳中学修完他的中学教育。前面已经谈过,在阿劳毕业时他的成绩是最好的。我们可以从阿劳中学的档案中看到他的“强势科目”是代数和几何、其次是物理。就在阿劳毕业考试的法语作文中,他写了一篇题为“我的未来计划”的短文,文章清楚地显示了他对自己未来的规划和理由:“我若运气好,一帆风顺地通过我的各门考试,我就会去苏黎世上联邦技术大学。我在那里待上 4 年学习数学和物理。……我个人的性情喜爱抽象的和数学的思维,缺乏想象力和实际才干。”( 2 , P33 ) 2 、扎实的理论功底 而恰恰是在 ETH 的四年,为爱因斯坦后来的科学事业打下了坚实的理论基础。一方面是学校的理论课程的培养,尽管他逃了一些不感兴趣的课;另一方面是他自学了许多课堂上学不到的物理理论。 1952 年 7 月 14 日爱因斯坦给阿诺德·海姆( Arnold Heim )的信中还生动地回忆起在 ETH 那些难忘的课程:阿尔伯特·海姆( Albert Heim )的地质课有“不可抗拒的魅力”,盖泽( Geiser )的微分几何是“教授法艺术的真正杰作”。此外,他还十分喜欢韦伯的物理课, 1898 年 2 月 16 日 给 M 的信中谈到:“韦伯以非常高超的技巧讲授了热学(温度、热量、热运动、气体动力学),我殷切盼望他不断讲授新的课程。”( 2 , P191 )不过,无庸讳言, ETH 是一所侧重工程技术知识的大学,物理学相对比较落后,但是我们前文已经提到,爱因斯坦如饥似渴地通过自学汲取着物理学前沿的理论。 1899 年 8 月 10 日 在给 M 的信中说:“我已经归还了亥姆霍兹( Helmholtz )的书,而今正再一次深入细致地攻读赫兹( Herz )的电力传播……。”( 2 , P206 ) 9 月 10 日 他提到已经向图书馆预约了亥姆霍兹、玻尔兹曼和马赫( Mach )的书, 9 月 28 日 他说要着手读亥姆霍兹的电磁光学理论了。他为当时物理学洪流的迅猛进展兴奋异常,在 1900 年 10 月 3 日 给 M 的信中他说道:“我现在在物理化学方面已经懂得相当多。最近 30 年来在这个领域中所取得的成就简直叫我心醉神迷。”( 2 , P249 )也难怪 1901 年他在温图尔特技术学校期间有些抱怨地对 M 说:“很遗憾,技术学校这里没有一个人掌握近代物理的最新情况,我向所有的人探询都是徒劳无益。”( P289 )爱因斯坦对当时科学发展的迅猛深有体会,在 1901 年 12 月 28 日 致 M 的信中说:“米凯耳( Michele )给我一本关于以太理论的书,它是 1885 年撰写的。这本书的观点这样的陈旧,使人觉得它好像是出自古代。”( 2 , P314 )此外,他经常通过阅读德国的《物理学年报》来了解物理学的最新进展。 爱因斯坦不但密切关注当时着物理界的最新动向,而且他积极地试图融入到科学共同体中去,他通过书信交流和发表论文以获得学术界的认可。在 ETH 期间,他曾写过一篇有关以太对有重物质相对运动的论文,可惜没有得到韦伯的赏识,当他得知吉森大学的维恩( Wien ) 1898 年讨论过以太理论时,他便给维恩去了信。还有我们前面提到的他与德鲁德的通信,尽管结果令他失望。 1900 年他的第一篇论文发表后,他立刻给玻尔兹曼寄去了副本,希望能获得他对论文的意见。从 ETH 毕业后求职期间,他发表的这篇论文成了他很大的“招牌”。他知道试图融入学术界必须有一定的学术水平,而这篇论文恰恰派上了用场,当然还有他对自己实力的自信,在给奥斯特瓦尔德的第一次信中,他称自己是“一位熟悉绝对量度的数学物理学者”。( 2 , P261 ) 3 、实践经验 就爱因斯坦的一生来看,他主要研究的是理论物理。但是一些人认为爱因斯坦只重视理论物理而轻视物理实验的说法是站不住脚的。 1905 年的科学成就与他青年时代重视经验事实也是密不可分的,首先因为任何一位理论物理学家的思维总是以经验事实为起点的,其次因为青年时代的他具有经验论倾向(下文详述)。小时候,爱因斯坦的家庭环境也影响了他的动手能力。他的父亲和叔叔经营的公司从 1882 年就已经开始同电技术有关了,到 1885 年则专门从事电器设备的制造。此外,对他影响很大的叔叔雅克布还是一位工程师,制造的产品有一些还获得过专利。在这样的氛围中,爱因斯坦对机械设计也有浓厚的兴趣, 1895 年在意大利期间,他经常帮叔叔搞设计。他的实践能力让雅克布大吃一惊,一次雅克布对一位见习生谈到他说:“您知道,我的小侄儿本来就是非常了不起的。我和我的助理工程师绞尽脑汁考虑了好多天的问题,这个青年人用了不到一刻钟的工夫就完全解决了。”( 3 , P42 )后来在 ETH 期间,他非常热心于物理实验,而且侧重工程技术的 ETH 的欧洲一流的电工实验室也为他提供了绝好的条件。他曾回忆道:“大部分时间我都在物理实验室操作,为直接与观察接触迷住了。”( 3 , P63 ) 1900 年 8 月 30 日 他给 M 的信中谈到:“我们无论如何都要求得到韦伯的好感 ,因为他的实验室的确还是最好的实验室,而且也管理得最好。”(全 P240 )正是得益于他在实验室的实践操作,使得他构思、设计出的关于检验物理理论的实验既简单又有效。 1899 年 10 月 10 日 他致 M 的信中说:“我还想出一个极其简单的方法来判定金属中的潜热是否应当归属于有重物质的运动……。这些方法实施起来很简单,不需要任何我们不易得到的仪器。”( 2 , P219 ) 1901 年 9 月 6 日 在致格罗斯曼( Grossmann )的信中说:“我现在想到一个简单得多的方法来研究物质对光以太的相对运动,这个方法只是以通常的干涉实验为依据。”( 2 , P300 )后来,当他把这个想法讲给克莱纳( Kleiner )教授时,克莱纳称他提出的实验方法是“可以想得出的方法中最简单也是最适合的一种”。( 2 , P313 )当爱因斯坦就职专利局之后,更使他保持了对实验、技术的兴趣,这种工作对他而言是一种真正的幸福,因为“它迫使你从事多方面的思考,它对物理的思索也有重大的激励作用。”( 3 , P114 ) 4 、哲学思维 青年时代的爱因斯坦不但具备了扎实的理论功底,而且还有亲身的实验经验,此外还必须提及的是他的哲学思维。这里不谈他青年时代已经显露的卓越的社会哲学和高尚的人生哲学,而要谈对他科学事业有直接影响的科学哲学,当然范围是 1905 年之前。国内学者李醒民先生认为爱因斯坦的科学哲学是一以贯之的,是实在论、经验论、理性论、约定论、整体论诸元或者多极之间保持必要张力的哲学体系,他称之为“多元张力哲学”。当然,爱因斯坦青年时代尤其在专利局的“奥林匹亚科学院”活动中讨论了许多哲学大师的著作,与科学哲学相关的有:皮尔逊( Pearson )的《科学的规范》、斯宾诺莎( Spinoza )的《伦理学》。马赫的《感觉的分析》、穆勒( Mill )的《逻辑学》、休谟( Hume )的《人性论》、亥姆霍兹的论文和演讲稿、安培( Ampere )的《科学哲学论文集》、黎曼( Riemann )的《几何学基础》、阿芬那留斯( Avennarius )的《纯粹经验批判》、彭加勒( Poincare )的《科学与假设》等。如果从每位大师对爱因斯坦的影响来分析也的确会找出他们的“蛛丝马迹”。但是,就 1905 年之前的爱因斯坦来看,应该说他是一位怀疑的经验论者或者说批判的经验论者,并有些唯理论的萌芽。爱因斯坦本人也曾在一封信中谈到他的哲学转变过程:“从有点类似马赫的那种怀疑的经验论出发,经过引力问题,我转变成为一个有信仰的理性论者,也就是说,成为一个到数学的简单性中去寻找真理的唯一可靠源泉的人。”( 4 , P104 )爱因斯坦最早接触马赫的著作,是 1897 年在贝索( Besso )的推荐下阅读勒马赫的《力学史》。正是这本书,使他后来回忆说:“是恩斯特·马赫,在他的《力学史》中冲击了这种教条式的信念;当我是一个学生的时候,这本书正是在这方面给了我深刻的印象。我认为,马赫的真正伟大,就在于他的坚不可摧的怀疑态度和独立性。”( 1 , P9 )马赫对经典力学的批判成为爱因斯坦创建狭义相对论的锐利武器,他后来也多次提到,马赫为相对论的发展铺平了道路。但是爱因斯坦也有不同于马赫的地方。首先是他具有朴素的唯物论,这是受斯宾诺莎以及早年实验实践影响的。其次是他不像马赫那样是十足的经验论,他又有唯理论的萌芽——表现在不泥于经验而敢于大胆假设上,这是受休谟带有理性成分的怀疑论的影响,即概念形成的非归纳、非逻辑性,尽管当时他对此理解得并不充分。因此 1905 年的爱因斯坦的科学哲学思想可以说是在批判的经验论和唯物论之间保持了必要的张力,这些原则为他的科学研究指明了方向。 小结: 本文通过分析爱因斯坦早年的性格特征以及他具有的科学素养,旨在说明物理奇迹年产生的原因。(当然是属于内史的方法)爱因斯坦从小具有的强烈好奇心、顽强坚定的信念、独立自由的个性以及扎实的理论功底、丰富的实验实践、独特的哲学思维共同促成了他在 1905 年建立科学上的不朽功业。现在,当我们回顾历史,想到当年爱因斯坦在如此短的时间内完成的那样深邃又富创造性的工作,每一个后来人都会惊叹不已。本文所揭示的这些个性和才华完美地集中在爱因斯坦一个人身上,难道不是人类历史的奇迹吗! 谨以此文献给“世界物理年”。 参考文献: 1、 赵中立、许良英编译.纪念爱因斯坦译文集.上海:上海科技出版社, 1979 . 2、 赵中立主译.爱因斯坦全集(第一卷).长沙:湖南科学技术出版社, 2002 . 3、 杨建邺著.爱因斯坦传.海口:海南出版社, 2003 . 4、 李醒民著.爱因斯坦.北京:商务印书馆, 2005 . 按照论文完成的时间顺序,这 6 篇论文依次是: A 关于光的产生和转化的一个试探性观点; B 分子大小的新测定法; C 热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮粒子的运动; D 论动体的电动力学; E 物体的惯性与它所含的能量有关吗?; F 关于布朗运动的理论。 其中 B 和 F 发表于 1906 年。一般说的奇迹年产生的 3 篇论文是指: ACD (发表在同一卷); 4 篇指 ACDE ( 1905 年发表的);说 5 篇者是指前 5 篇。 因为当时他打算利用韦伯的实验室继续作博士论文。
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科学史上的奇迹年
热度 14 Einstein 2013-10-29 11:13
按:拙文发表在今年第4期的《民主与科学》杂志,原文无图片。 在科学史上,有两个时间段被称为“奇迹年”,对应着科学史上两位巨擘在非常短的时间内做出了奇迹般的科学贡献。一位是牛顿,时间是 1665-1666 年;一位是爱因斯坦,时间是 1905 年。究竟是个人的天才还是历史的风云际会,造就了他们以 20 多岁的年纪凭其贡献便可在科学史上英名百世? 英国诗人蒲柏有首盛赞牛顿的诗这样写道:“自然及自然律为夜幕所掩,上帝说,让牛顿来!于是一切大放光明。”这里有夸张,但也是事实。 说其夸张,是因为在牛顿之前,意大利的伽利略与德国的开普勒已经分别为地上与天上的运动学做出了可贵的探索。伽利略最重要的贡献在于创立了动力学,即研究运动物体的科学。伽利略进行的斜面实验的研究,已经蕴含了牛顿第一定律与第二定律的基本内容,但是伽利略并没有把它们上升为普遍的物理法则。开普勒于 1619 年已经完成了关于行星运动的三大定律,这是当时太阳系已知六大行星运动的铁律。但是对于行星为何绕太阳作椭圆轨道运行,开普勒受英国吉尔伯特的影响,试图把每颗行星都看做一块大磁铁,用磁力与太阳的相互影响去解释椭圆轨道。但是,这种解释未能奏效。 说是事实,也即这对牛顿而言的确名至实归。法国大数学家、天文学家拉普拉斯就曾羡慕牛顿说,综合宇宙的定律只能发现一次,结果被牛顿幸运地占了先。牛顿是幸运的综合者,但更是杰出的开拓者。在 1665-1666 年间的近 18 个月中,他为近代科学的几个分支奠定了基石。这辉煌的成就,竟然与一场瘟疫有关。 1665 年夏,伦敦黑死病(一种鼠疫)肆虐。距离伦敦不远的剑桥人心惶惶,学校索性遣散学生回家以躲过这场瘟疫。牛顿当时已经在剑桥大学三一学院待了 4 年,期间已经对当时许多科学问题做了思考。瘟疫使牛顿回到了家乡林肯郡乌尔索普,在接下来的 18 个月中,他改变了整个近代科学。这时期牛顿的贡献主要集中在三个方面:首先是微积分的发明(稍晚德国的莱布尼茨也独立做出)——当时牛顿称其为“流数法”,这是一种全新的数学方法,可以处理大量变动不居的量。其次是万有引力定律的发现,著名的苹果落地的故事就是它的开端。我们前面谈到的牛顿综合了天上与地上的运动,主要是指他发现了万有引力定律。这是牛顿一生最光辉的伟业。后来关于万有引力定律的三大验证:哈雷彗星的回归,海王星的发现,地球形状长圆、扁圆之争,一时成为美谈。牛顿也由此矗立于科学万神庙之巅。最后是通过光的色散实验,牛顿揭示了光的本性。任何一位科学家,如果三者能占其一,注定能在科学史上不朽。牛顿一人兼具,真是“万千宠爱在一身”,也难怪拉普拉斯惊羡不已呢。 图1 表现Newton的一张漫画 接下来说爱因斯坦,他已经成了整个现代科学的化身。我们对爱因斯坦了解得更厚实,主要不在他生活的年代距我们更近,而是他一生与整个社会(战争、和平、教育、正义等)紧密联系在了一起。不像牛顿那样,是仅与很有限的几位学者联系的“宅男”。 1905 年,爱因斯坦创造了科学史上第二个奇迹年。有人说他是平地起风雷,此话不对也对。 先说不对之处。大凡科学成就卓越者,无一不是历史机遇的结果。这话看似四平八稳,却颇值琢磨。牛顿得哥白尼之后风气大开之势,扶摇而上。爱因斯坦生于 1879 年,没过些时日,物理学界风云突变,由著名科学家英国开尔文勋爵宣称的“两朵乌云”阴霾不散。兵来将挡,水来土掩。谁能驱敌,便可名显。 1900 年的普朗克,年已四二(对后来量子力学那帮小将而言,此年龄可谓“垂垂老矣”),深情地面对自己献身半辈的经典物理学,不情愿地挥起一杆大旗,名曰“量子论”。这是驱散“紫外灾难”乌云的一道闪电,可惜无人能聆听这“高山流水”。此可谓千载难逢之机遇,时代在召唤英雄。 平地偏要起风雷,有了历史的机遇,还要有自身的造化。爱因斯坦赶上了好时候,但是 1900 年,他刚大学毕业,本打算在母校谋一个助教岗位了此一生,没想到碰了壁。聊可欣慰的是当年年底在《物理学年鉴》上发表了他的第一篇论文,是有关毛细现象的。小荷已露尖尖角,何时可以满庭芳? 1901 年,他继续找工作,还是碰壁;还好后来谋得了一个临时代课的职位。 1902 年 6 月,爱因斯坦通过朋友的关系,终于到了瑞士伯尔尼专利局谋取了一个职位(注意还是临时工,直到 1904 年才转正)。求职的挫折会让一位年轻人郁闷不已,但爱因斯坦那几年对科学的兴趣始终没受到影响,这从当时他与女友米列娃的信中能够看出。 专利局的工作,促使他从多方面考虑问题,当然还有他与几位朋友组成的“奥利匹亚科学院”激励作用, 1905 年——展露身手的时候到了。 像牛顿当年威风八面一样,爱因斯坦也是横扫八荒。上面提到普朗克高山流水待知音,这位知音就是爱因斯坦。在普朗克提出量子论之后的五年后,爱因斯坦第一个响应, 1905 年 3 月,他完成一篇关于光量子的论文,一举解决了光电效应问题。这篇论文,是爱因斯坦本人唯一用了“最革命的”词眼评价的论文。正是这篇论文,大大拓展了普朗克提出的量子论,使得爱因斯坦跻身量子论的三大教父之一(另一位是玻尔)。 1905 年的 4 、 5 月,他发表了两篇关于布朗运动的论文,提出了测定分子大小的新方法。几年之后,法国佩兰用实验证实了他的理论,无可辩驳地证实了原子的实在性。 1905 年 6 月完成了狭义相对论的论文《论动体的电动力学》。这篇文章驱散了前面提到的第二朵乌云,即“迈克尔逊 - 莫雷实验测定以太风的〇结果”。这篇论文,拓展了我们的时空观,是人类智识史上一次质的飞跃。在此基础上,同年 9 月爱因斯坦推导出了著名的质能方程。量子力学的奠基人之一德布罗意如此评价爱因斯坦的奇迹年:“爱因斯坦以非凡的精力,在同一年里,建立了今天主宰着全部现代物理学的两大理论(相对论和量子论)中的一个,并且对另一个理论的发展也作出了主要的贡献。” 2005 年,是联合国教科文组织确定的“世界物理年”,旨在向 100 年前的奇迹年致敬与纪念。 会当凌绝顶,一览众山小。面对科学史上笑傲群雄的两位巨匠,我们仰望、赞叹、感慨、评说。历史际遇与个人才情的共举,造就了他们的非凡与功业。遥望奇迹年,心潮与海连。 图2 在专利局工作时的Einstein
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爱因斯坦奇迹年探源
liuboshanxi 2012-2-9 13:29
爱因斯坦奇迹年探源 许良英* 摘要 爱因斯坦于1905年取得4项历史性成就是奇迹;更奇的是,他完全是用业余时间来探索科学的。本文着重从其成长过程和历史背景来分析产生奇迹的源泉。爱因斯坦的非凡创造力,不仅来自他对自然奥秘的惊奇和敢于向传统与权威挑战的反叛精神,更来自他那深邃的哲学思考——来源于理性论哲学家斯宾诺莎的自然界统一性的信念,以及来源于经验论哲学家休谟和马赫的怀疑精神和独立批判精神。文章随后简要介绍了爱因斯坦在第二个高峰期(1915—1917)所取得的伟大成就,并认为他一生中至少有8项成就可以获得诺贝尔奖。文章最后着力展示了爱因斯坦的人格魅力——强烈的社会正义感和社会责任感,为和平、自由、民主和人权的理想所作的不懈努力,以及对中国人民苦难的深切同情。 关键词 爱因斯坦 奇迹年 双重奇迹 独立批判精神 自然界统一性 人格魅力 一 双重的奇迹 2004年6月10日联合国大会通过决议,宣告2005年为“国际物理年”(International Year of Physics),理由是:鉴于物理学对于了解自然和技术进步的重要性,以及物理教育对于人类发展的必要性,同时“意识到2005年是爱因斯坦作出了为现代物理学奠定基础的开创性(seminal)科学发现的一百周年”。早在2000年,欧洲物理学会(EPS)就提出,以2005年为“世界物理年”(World Year of Physics)。随后,国际纯粹与应用物理联合会(IUPAP)于2002年,联合国教科文组织(UNESCO)于2003年都支持这一倡议。教科文组织还把这一倡议提请联合国大会讨论,联合国大会于是通过了上述决议。最近,德国政府又决定,将2005年命名为“爱因斯坦年”(EinsteinYear),从2005年1月19日开始,全国开展为期一年的庆祝活动。 联合国大会决议中所说的爱因斯坦于1905年作出的开创性科学发现,指的是在物理学3个领域中的4项历史性贡献:(1)提出光量子论,揭示微观客体的波动-粒子二象性,推动量子论的发展。(2)由液体中悬浮粒子运动推出测定分子大小的方法,彻底解决了原子是否存在的争论。(3)创建相对论,开创物理学的新纪元。(4)由相对论推出质量与能量相当性,预示核能时代的来临。这4项具有划时代意义的成就,都是年仅26岁的爱因斯坦于1905年3月至9月这7个月内完成的。这一年他共完成了6篇论文,都发表在当时国际物理学界最有声望的刊物《物理学杂志》(Annalen der Physik,德国莱比锡出版;它是月刊,却常被人误译为“年鉴”或“年刊”)上。 一个人,在一年之内,在几个不同领域,齐头并进地作出如此重大的贡献,在科学史上是一个奇迹。1967年,英国天文学家惠特罗(G. J. Whitrow)在他编的访谈录《爱因斯坦,其人以及其贡献》(Einstein, the man and his achievement)中,就把1905年称为“爱因斯坦奇迹年”(Einstein’s annus mirabilis)。美国物理学家、《爱因斯坦全集》第一、二卷主编斯塔切耳(J. Stachel)还于1998年编了一本《爱因斯坦奇迹年》(Einstein’s Miraculous Year),收了爱因斯坦1905年改变物理学面貌的5篇论文,并加了引导性的说明(此书已有中译本,2001年上海教育出版社出版)。 在历史上唯一可以与爱因斯坦奇迹年相媲美的是牛顿(Newton)于1666年的成就。据牛顿自己晚年的回忆,在24岁那一年(1666年),他孕育了微积分、颜色理论和引力理论。但这三种理论当时只孕育在他的脑海里,并没有写成文字发表,几年后才逐渐为周围朋友所知。而爱因斯坦1905年发表的几篇重要论文,都是多年酝酿的结果,特别是有关相对论思想的探索,10年前就开始了。1905年6月完成的论文《论动体的电动力学》,概念清晰,逻辑严密,文字简洁,是一篇十分完美的科学经典文献。 1905年,爱因斯坦不仅写了上述6篇论文,还写了21篇书刊评论,发表在当年的《物理学杂志增刊》(Beiblatter zu den Annalen der Physik)上。被评论的论文或论著所用的文字有德文、英文、意大利文或法文,内容主要是热力学和分子运动论。这些评论都是爱因斯坦应《增刊》编辑之约而写的。 一个年仅26岁的青年,一年之内在科学上作出如此众多的历史性成就,已经是够神奇的了。但更加神奇而不可思议的是,他当时并不是生活在大学或者学术研究机构中,而是在瑞士联邦专利局当一个最低级的技术员,本职工作是对发明专利的申请进行技术鉴定。这项工作是非常费脑筋的,不可丝毫懈怠。而饱尝失业之苦的爱因斯坦十分珍惜这份来之不易的工作,对此自然十分认真负责。因此,他只能利用每天8小时的公务以外的业余时间来从事科学研究。可是,他在家里还要帮助妻子照管不到一岁的儿子,经常是一手推着摇篮,一手执笔写论文。他周围没有一个物理学家,更没有一个可以请教的名师。 二 产生奇迹的源泉 爱因斯坦为什么能够在1905年创造奇迹?从当时的历史背景和他个人的成长过程,还是有印迹可寻的。 爱因斯坦出生于有犹太血统的中产阶级家庭。父亲赫尔曼·爱因斯坦(Hermann Einstein)与人合伙经营一个小企业,后与弟弟雅各布·爱因斯坦(Jacob Einstein)合办一家生产各种电器的公司。爱因斯坦这位叔叔受过高等教育,是一位有抱负的工程师,对当时正在兴起的电力工业有强烈兴趣,并在技术创新方面取得多项专利。他们的公司生产发电机、弧光灯、白炽灯和成套的电话系统,都属于当时的“高技术”。这样一位处于时代前沿并富有进取心的叔叔对爱因斯坦智力的成长产生了重要影响。 爱因斯坦并不是神童,相反,他童年时的智力发育比常人慢,很迟才开始说话,而且学习说话很困难。他不爱一般儿童打闹的游戏,而爱独自一人比较宁静的活动。四五岁时父亲给他看一个罗盘,他对指南针特殊的性状感到十分惊奇,以致浑身颤栗。这种对自然界奥秘的“惊奇”,正是他终生从事科学探索的动力。爱因斯坦在晚年对自己发育缓慢与创建相对论的关系作了饶有风趣和意味深长的表述: “我曾问自己,特别是我发现相对论的情况是怎样出现的。当时似乎是处于如下情况。正常的成年人决不会为空间-时间问题伤脑筋。在他看来,关于这个问题所应该思考的一切事情,在童年时代都早已思考过了。相反,我发育很缓慢,在我已经长大的时候,才开始搞清楚空间和时间问题。其结果,我钻研这个问题比通常的儿童所钻研的要深。” 在叔叔的启迪之下,爱因斯坦从小对动手的技术和抽象的数学都非常感兴趣。10岁以后,他又受到一位每周末到他家作客的医科大学生塔耳穆德(Max Talmud)的悉心引导,读了一系列数学、科学和哲学书籍。他12岁自学了平面几何,并自己证明了毕达哥拉斯定理。他认为,读“神圣的几何学小书”,是童年所经历的另一种“惊奇”。他13岁时还读了康德(Kant)的哲学名著《纯粹理性批判》,并与那位医科大学生讨论书中的问题。 另一方面,在他就读的德国学校,由于渗透军国主义精神,使他感到窒息和压抑,产生了反叛心理。教师对这个不顺从的学生也很恼火,他中学时一个班主任就曾斥责他不会有出息。碰巧,1894年他父亲和叔父合办的电器工厂因竞争不过德国的三家大公司,转移到意大利另起炉灶。他也就断然放弃了德国的学业,转到瑞士上学。 他大学上的是苏黎世瑞士联邦理工大学数理师范系。他对坐在课堂里听课兴趣不大,大部分时间在实验室里度过,“迷恋于同经验直接接触”。其余时间在宿舍里阅读一些著名物理学家的著作,逐步了解到当时物理学前沿的一些重大理论问题。他同班同学共5人,3人属于数学专业;物理专业只有他和一位比他大三岁半的塞尔维亚姑娘玛丽琦(Mileva Maric)。他们四年级时开始相爱。 1900年7月毕业考试,玛丽琦未通过,爱因斯坦和另3位同学都通过了。那3位同学都被教授留下来当助教,唯独他因特立独行、离经叛道的性格不见容于教授们,大学一毕业就失业了。 爱因斯坦大学毕业后,生活立即陷入双重的极端窘困之中。那时,他父亲的工厂早已倒闭,而且负债累累。他本来打算毕业后同玛丽琦结婚,但是遭到父母坚决反对,这激怒了爱因斯坦,使他同家庭的关系濒于决裂,两人相爱反而更深。 生活上的潦倒和婚姻上的挫折并没有动摇他献身科学的决心。这种决心早在1897年他给一位长辈的信中就明白地表达了:“紧张的脑力劳动和对神圣大自然的审视,将是引导我通过一切烦扰的天使,它虽然冷酷严厉,但却使我心情安宁,信心坚定。”物质和精神的双重逆境反而更激起他科学探索的激情。在跨出校门后4个月的1900年12月,他就完成了一篇论文《由毛细血管现象所得出的结论》,并于1901年3月在《物理学杂志》上刊出。论文的基本思路开始酝酿于大学二年级,用热力学与分子运动论相结合的方法,从分子概念推导出液体内能的表达式,企图由此揭示分子力与牛顿引力之间的内在关系,给化学以力学的基础。论文发表后,他给大学同班同学格罗斯曼(Grossmann)写信,表达如此喜悦的心情:“从那些对于直接感官知觉来说似乎完全是各不相关的现象中认识到统一性,是一种壮丽的感觉。” 从1900年到1904年这5年内,他每年都写出一篇论文,并且都被《物理学杂志》接受发表。可是论文的发表并没有改变他失业潦倒的命运。 在他失业后8个月,偶尔得到一个技术学校两个月代课教师的临时工作,他十分欣喜,在给人的信中说:“上午教了五六节课以后,下午在图书馆里自己进修,或者在住所研究有趣的问题,……即使像现在这样的情况,我也还有足够的精力和愿望去为科学奋斗。”就在这2个月中,他又写成第二篇论文。暑假后他找到一个家庭教师的工作。可是3个月后又失业了。1902年1月,玛丽琦生了一个女孩,但他们没有条件正式结婚,也没有能力抚养孩子,情况之窘迫,犹如雪上加霜。 为了谋生,1902年2月爱因斯坦迁居到瑞士首都伯尔尼,在报上刊登“私人讲授数学和物理学”的广告。几天后就有一位工程师和一位建筑师来听课。一个月后又招来两个大学生,一个是学哲学的索洛文(Solovine),一个是学数学的哈比希特(Habicht)。他们都对科学哲学问题感兴趣,与爱因斯坦志趣相投。于是他们3人每天晚上一起阅读科学和哲学名著,也读了一些文学作品,同时进行海阔天空、热烈深入的讨论。这项活动从1902年春天持续到1905年11月,他们戏称为“奥林比亚学院”,对爱因斯坦早期的科学创造,产生了重大的启发和推动作用。 1902年6月爱因斯坦终于结束了失业生涯,被瑞士联邦专利局聘为试用三级技术员。专利局局长是格罗斯曼的父亲,经他儿子的介绍,对爱因斯坦的才能很赏识,但还是经过考试才录用。由于爱因斯坦从小受精通技术的叔叔的熏陶,对技术也很感兴趣。由此,对专利局的工作尽心尽力,而且自己也曾取得过几项发明专利。70年前,中国报刊上流传不少爱因斯坦的奇闻逸事,其中有一则说爱因斯坦在专利局上班时,打开抽屉,偷偷在写物理论文。这纯属无稽之谈。 爱因斯坦所以能在1905年迸发出惊人的科学创造力,掀起一场物理学革命,考其原因有三。 首先,是他始终保持对自然界奥秘的惊奇。对科学探索的执著,不顾任何困顿险阻,始终信守为科学奋斗的信念和决心。 其次,是他的不愿随波逐流,不愿固步自封,敢于向旧传统和任何权威挑战的反叛精神。他生前的研究助手霍夫曼(B. Hoffmann)和秘书杜卡斯(Helen Dukas)合写传记《阿耳伯特·爱因斯坦创造者与反叛者》(Albert Einstein Creator and Rebel, 1972, Viking Press),这个不同凡响的书名,正是对他这种精神的中肯表述。 最后,也可能是最重要的是,他具有深邃的哲学探索精神,使他与同时代的物理学家相比,在思想境界上站得更高,看得更远,眼界更广。正如他在逝世前5天对一位科学史家所说的,20世纪初只有少数几个科学家具有哲学头脑;而今天的物理学家几乎全是哲学家,不过“他们都倾向于坏的哲学”。既要有哲学头脑,又要不倾向于坏哲学,并非易事。他自己是怎样走过来的?对他的科学探索产生影响的哲学思想又是什么? 爱因斯坦幼年时虽然发育迟缓,但少年时却相当早熟,爱好穷根究底地思考各种问题,包括大自然的奥秘和人生价值问题。在一位医科大学生引导下,12岁就读过康德的代表作。1902—1905年的“奥林比亚科学院”的活动中,他和两位大学生一道阅读并认真讨论了理性论哲学家斯宾诺莎(Spinoza)的代表作《伦理学》,经验论哲学家休谟(Hume)的《人性论》,物理学家兼经验论哲学家马赫(Mach)的《感觉的分析》和《力学》(此前他自己已读过这两本书),以及其他一些哲学家的著作。爱因斯坦通过自己的独立思考,以独立的批判精神,认真吸取各派哲学的精华,而不拘泥于任何一派哲学体系,不盲目附和任何哲学教条。他的哲学思想,是通常的物理学家难以企及甚至无法真正理解的。最近我国著名理论物理学家,90岁高龄的彭桓武先生在一次访谈时坦诚地说,对爱因斯坦两段论及哲学的话,他至今未能真正理解其意义(见2005年1月6日《大众科技报》)。这两段话正是爱因斯坦对知识和理论本性的精辟论断,值得向读者介绍: 1.“纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于经验世界的知识;一切关于实在的知识,都是从经验开始,又终结于经验。”(1933年6月10日在牛津大学的演讲《关于理论物理学的方法》) 2.“我们现在特别清楚地领会到,那些相信理论是从经验归纳出来的理论家是多么错误呀。甚至伟大的牛顿也不能摆脱这样的错误(‘我不作假设’)。”(《物理学和实在》,1936年;“我不作假说”是牛顿的话,他认为他的理论全部来自经验。) 三 奇迹的创造及其所借助的哲学工具 爱因斯坦曾经说过:“物理学的当前困难,迫使物理学家比其前辈更深入地去掌握哲学问题。”他又曾对人说过,“与其说我是物理学家,不如说我是哲学家。”对他一生影响最深的是两种相互对立的哲学思想:理性论与经验论。 爱因斯坦的理性论思想主要来源于17世纪荷兰哲学家斯宾诺莎。他多次宣称,他信仰斯宾诺莎的上帝:“我信仰斯宾诺莎的那个存在于事物的有秩序的和谐中显示出来的上帝,而不信仰那个同人类的命运和行为有牵累的上帝。”他也像斯宾诺莎一样,把“对神的理智的爱”,即探求对自然界统一性和规律性的理解,奉为自己生活的最高目标。用他自己的话来说,“斯宾诺莎的思想对我始终是亲切的,我始终是这位哲学家及其教导的诚挚的赞美者”。“我的见解接近于斯宾诺莎的见解:赞赏秩序与和谐的美,相信其中存在的逻辑的简单性,这种秩序与和谐,我们能谦恭地而且只能是不完全地去领悟。”作为理性论标志的自然界统一性的信念,是他探索科学,尤其是创建相对论的路向。 爱因斯坦的经验论思想主要来源于18世纪英国哲学家休谟和19世纪奥地利物理学家马赫,特别是他们的怀疑精神和独立批判精神。休谟对传统观念采取彻底的怀疑和批判态度,要求一切被认为先验的东西(如因果关系)都回到经验基础上来。马赫从经验论出发对牛顿的绝对空间概念的批判,给爱因斯坦很大启发,使他在创建相对论时找到了突破口。因此他在早期十分推崇马赫,但他坚决反对马赫顽固反对原子论的态度。后来他更远离马赫哲学,认为它“不可能产生任何有生命的东西,它只能消灭有害的虫豸”。这是对怀疑的经验论的历史贡献和局限性所作的最精辟、最中肯的评价。同样,他对休谟哲学的消极面也有中肯的评论。他指出,随着休谟的批判,“产生了一种致命的‘对形而上学(指本体论的研究)的恐惧’,它已经成为现代经验哲学的一种疾病”。 1905年爱因斯坦发表的第一篇论文,提出光量子理论,是对1900年普朗克(Planck)首创的量子论的重要发展。普朗克发现,物体在发射辐射和吸收辐射时,能量不是连续变化的,而是以一个最小单元值的整数倍跳跃式地变化的。能量的这个最小单元被称为“量子”。由于能量不连续性概念与当时公认的物理理论不相容,普朗克一直忐忑不安,竭力设法用传统的连续性理论来解释跳跃式的量子现象,但始终未能遂愿。深信自然界的统一性并具有独立批判精神的爱因斯坦,却从普朗克的发现中意识到,量子概念所带来的,将是整个物理理论的根本变革。他不满足普朗克把能量的不连续性只局限于辐射的发射和吸收过程,而认为即使在空间的传播过程中,辐射也是以量子的形式组成的。他把组成辐射的单元称为“光量子”(以后称为“光子”)。他进而发现,作为统计的平均现象,光表现为连续的波动;但作为瞬时的涨落现象,光却表现为不连续的粒子。这把以前认为是水火不相容的光的波动理论和光的微粒理论统一起来,揭示了微观客体的波动-粒子二象性。以此为契机,1923年法国物理学家德布罗意(de Broglie)提出物质波理论,1926年奥地利物理学家薛定谔(Schr?dinger)进而建立了波动力学。可是,光量子理论一提出来就遭到几乎所有物理学家的反对。1913年普朗克与3位物理学家联名推荐爱因斯坦为普鲁士科学院院士,在推荐信中高度评价了爱因斯坦的科学成就,但又声称“光量子假说”是一种“迷误”。 1905年3月爱因斯坦写出光量子论论文后,4月写了一篇向苏黎世大学申请博士学位的论文《分子大小的新测定法》,5月又写了一篇对上述论文进行理论注释的论文,讨论静液体中悬浮粒子受液体分子碰撞的运动(称为“布朗运动”,是1827年英国植物学家布朗 发现的)。他希望通过这次研究来彻底解决半个多世纪以来哲学家和科学家一直争论不休的原子、分子是否存在的问题。 19世纪中叶以后,科学思想界深受法国哲学家孔德(Comte)的实证论哲学的影响,认为未经实验证实的理论都是“形而上学”,在科学领域中无立足之地。因此,看不见、摸不着的原子、分子都是虚妄的幻想,不是实在的科学概念。由此出现了一股反对原子论、分子论的浪潮,其中最有影响的是马赫和德国化学家奥斯特瓦耳德(Ostwald),后者还提出“唯能论”,主张用能量取代原子作为实在世界的基元。在实证论思潮不可一世之时,致力于热的分子运动论研究并取得巨大成就的奥地利物理学家玻耳兹曼(Boltzmann)处处受到排挤、打击,深感压抑、孤单,1906年于忧郁中自杀身亡。爱因斯坦在大学时就读过玻耳兹曼的著作,这两篇论文中采纳了玻尔兹曼的研究成果。持有理性论的世界统一性信念的爱因斯坦,对原子、分子的存在深信不疑,他借助热的分子运动论,算出分子的大小,企求实验验证。一年后,瑞典化学家斯维德伯(Svedberg)就以实验初步证实了爱因斯坦的理论预测。1908年法国物理学家佩兰(Perrin)利用1903年才问世的分辨率比普通显微镜高20倍的超显微镜,进行了一系列观测,结果完全证实爱因斯坦的预测。他发表了5篇论文,其中有长达114页的《布朗运动与分子的实在性》。这使各国科学家一致认为,分子和原子的实在性已没有怀疑的余地了。1906年还断言“原子不过是假说性的东西”的奥斯特瓦耳德,到1908年就断然改变了态度,公开明确宣布:“原子假说……已经成为一种基础巩固的科学理论。”以后他还建议爱因斯坦把历年发表过的有关布朗运动的论文汇集成册出版。这就是爱因斯坦一生最早的文集《布朗运动理论研究》,收在奥斯特瓦耳德编的《精密科学经典》丛书。奥斯特瓦耳德还是第一个向诺贝尔委员会提名爱因斯坦为物理学奖候选人的科学家(1910年)。这样一位光明磊落、知错必改的科学家却被人(如列宁)说成是“伟大的科学家渺小的哲学家”,实在是历史悲剧。 1905年9月,爱因斯坦用5—6个星期完成了经10年酝酿的30页长论文《论动体的电动力学》。这是一篇开创物理学新纪元的经典文献,以其简洁、明晰、透彻、完整的形式提出一个关于电动力学和力学基础的新理论,克服了19世纪末出现的物理学的危机,揭开了物理学理论的革命。 以牛顿力学为基础的经典物理学理论体系,发展到19世纪70年代似乎到了顶峰。不少人认为,物理学理论已经接近完成,今后最多只能在枝节上作些细小的补充,在数值测定上在小数点后面加上几个数字。普朗克在青年时就有人劝告他不要学物理,因为物理学已到了头,没有发展前途了。可是事与愿违,80年代美国物理学家迈克耳逊(Michelson)用精度极高的干涉仪来测定地球在“以太”中漂移的速度,结果却与理论预期完全相背,使经典理论出现无法克服的危机。以洛伦兹(Lorentz)为代表的老一辈物理学家采取补漏洞的办法,提出各色各样的假设,结果漏洞越补越多。年轻的爱因斯坦,发扬从经验论哲学家休谟和马赫学来的怀疑精神和独立批判精神,对旧理论体系不是采取因循迷恋的态度,而是根据新实验事实,对它进行大刀阔斧的改造。而关于自然界统一性的理性论信念,又为他指明了创建新理论体系的路向。通篇论文处处闪耀着这两种哲学思想的光芒。 这篇惊世骇俗的论文,开宗明义宣告自然界统一性的信念不可动摇。论文开头指出,在运动相对性问题上,麦克斯韦(Maxwell)电动力学与牛顿、伽利略(Galileo)力学之间出现“不对称”,即统一性遭到破坏。运动相对性是伽利略于三个世纪前发现的,它表明:对于任何静止的或匀速运动的观察者,力学运动定律是完全一样的。可是这种运动相对性在麦克斯韦电动力学中并不成立,因为麦克斯韦方程只适用于静止的坐标系。论文接着指出,“这种不对称似乎不是现象所固有的”,理由是,法拉第(Faraday)1832年发现的电磁感应现象证明运动相对性还是成立的。因为感应电流的方向与强度只同电路与磁场之间的相对运动有关,而同它们的绝对运动状态无关。怎样消除这种不是现象所固有的“不对称”?经验论者马赫对牛顿的绝对空间概念的批判给了他启示。他在从未引起人怀疑的“同时”问题上找到了突破口。 依据经验论的信念——用他自己的话来说,就是:“唯有经验能够判定真理”;“一切关于实在的知识,都从经验开始,又终结于经验。”——他发现,两个在空间上分隔开的事件的“同时”,取决于它们相隔的距离和光信号的传播速度。在静止的观察者看来是同时的两个事件,在运动的观察者看来就不可能是同时的。这就是同时的相对性。由此可见,对于不同运动状态的观察者,时间的量度是各不相同的。因此,不可能存在牛顿所说的绝对时间。同样,也不可能存在绝对空间。他还进一步指出:既然测不出地球在绝对静止的“以太”中漂移的速度,被作为光传播媒质的“以太”也是不存在的。 为了建立一个体现自然现象统一性的新的理论体系,他以两个“基本实验事实”作为构建理论的基础(逻辑前提),也就是论文中所说的“原理”。一个是“相对性原理”,是把伽利略发现的运动相对性的适用范围从力学扩展到整个物理学。另一个是“光速不变原理”,是所有以太漂移实验所显示的光在真空中总是以一确定速度传播的事实。从这两条原理出发,通过逻辑推理,建成了一个把力学和电动力学统一为一体的理论。在这个理论中,运动的尺要缩短,运动的钟要变慢;它改变了传统的空间、时间概念。牛顿力学因而成了它在速度与光速相比接近于0时的一种极限状态的特例。尽管普朗克对爱因斯坦的光量子假说十分不满,认为是一种“迷误”,但对这篇论文却非常赞赏,亲自带了两个青年人投身于发展这个理论的研究,并把这个理论命名为“相对论”。他对相对论的评价极高,认为它“所带来的物理世界观的革命,在广度和深度上,只有哥白尼的世界体系的提出所引起的革命可以相比拟”。 这篇震撼世界物理学界的长论文写成后三个月,爱因斯坦又写了一篇短论文,作为上述理论的一个推论,提出质量与能量的相当性(E=mc^2)。它的发现,使当时困惑所有物理学家的问题:放射性元素(尤其是镭)为何能不断释放大量能量?太阳为何能长久发出如此强烈的光和热?都迎刃而解了。质能相当性是20世纪30年代开始蓬勃发展起来的核物理学和粒子物理学的理论基础,也为核能(早期称为“原子能”)的释放和利用准备了条件,使人类利用能源的历史从漫长的(几十万年)化学能(以火为标志)时代进入核能时代。 四 第二个高峰与诺贝尔奖 爱因斯坦对1905年建成的相对论并不感到满足,执意要进行根本性的发展,企图把相对论原理的适用范围从匀速运动扩展到非匀速运动。1907年他发现引力场与参照系相对应的加速度在物理上是完全等效的。经历了8年艰辛的努力,后期还在数学上得到大学同学格罗斯曼的协助,终于在1915年建成了广义相对论。它是关于引力的理论,是对牛顿的引力理论的根本性修正。他提出有3项天文观测可以检验广义相对论与牛顿引力理论的歧异。其中之一是:存在引力的空间必然弯曲,日全食时,可以观测到太阳边缘的恒星位置要发生1.7’’的偏转。在英国天文学家爱丁顿(Eddington)大力倡导下,1919年5月29日日全食时,英国派出两个观测队分赴西非和巴西。当年11月6日,英国皇家学会会长汤姆逊(J. J. Thomson)宣布两地观测结果都证实了爱因斯坦的理论预测。他声称:爱因斯坦的工作是“人类思想史中最伟大的成就之一,也许就是最伟大的成就”。“它不是发现一个外围的岛屿,而是发现整个科学新思想的大陆。”世界各国报刊竞相报道这一革命性新闻,爱因斯坦顷刻间成为家喻户晓的传奇性新闻人物。一项科学成就能成为轰动全世界的新闻,历史上没有先例。 1915—1917年是爱因斯坦科学创造的第二个高峰时期,类似1905年,他也在3个不同领域取得历史性成就。 在1915年建成广义相对论后,1916年他由这一理论推断,一个力学体系变动时必然发射以光速传播的引力波。由于引力波强度太弱,难以检测。但从1974年开始,美国两个射电天文学家对新发现的一对射电脉冲双星进行连续4年的观测,终于从脉冲周期的变化推算出确实存在引力波。两人由此获得1993年诺贝尔物理学奖。 也在1916年,他回到量子辐射研究,提出关于辐射的吸收和发射过程的理论,发现能态变化过程中存在“受激辐射”过程。受激辐射概念后被人发展成光放大的设想,是60年代开始迅速发展起来的激光技术的理论基础。激光技术是20世纪三大新技术之一,另两个是电子学和计算机。 1917年,爱因斯坦根据广义相对论提出宇宙学理论,认为宇宙在空间上是有限而无边界的,即自身是闭合的。这项研究使宇宙学摆脱纯粹猜测性的思辨,进入现代科学领域。经众多天文学家和物理学家的后续努力,相继出现了宇宙膨胀理论和宇宙大爆炸理论,并已得到了一系列天文观测的验证。 按照公认的诺贝尔奖的标准,爱因斯坦一生至少有8项成就可以得到诺贝尔物理学奖。这8项成就是:1905年4项,1915年—1917年4项。也就是说,他应该可以得到8个诺贝尔物理学奖。此外还应该可以得到一个诺贝尔和平奖。可是爱因斯坦直至1922年11月13日赴日本讲学途中经过上海时才接到通知,诺贝尔委员会决定授予他1921年(!)的物理学奖,理由不是广义相对论和狭义相对论,而是“光电效应定律的发现”!而光电效应定律不过是爱因斯坦1905年第一篇论文中提出的光量子理论的一个推论而已。当时诺贝尔委员会委员们的科学水平实在低得出奇;而且授予的并不是当年的奖,而是前一年的奖,也是空前绝后的怪事。 五 爱因斯坦的人格魅力 在爱因斯坦的心目中,诺贝尔奖这类身外之物是无足轻重的。在他晚年回忆中说,当他还是少年的时候,“就已经深切地认识到,大多数人终生无休止地追逐的那些希望和努力都是毫无价值的。” 他的人生追求和信念,在1930年的《我的世界观》一文中有生动、清晰的表述: “我每天上百次地提醒自己:我的精神生活和物质生活都依靠着别人(包括生者和死者)的劳动,我必须尽力以同样的分量来报偿我所领受了的和至今还在领受着的东西。我强烈地向往俭朴的生活,并且时常为发觉自己占用了同胞的过多劳动而难以承受。” “我从来不把安逸和享乐看作是生活的本身——这种伦理基础,我叫它猪栏的理想。照亮我的道路,并且不断地给我新的勇气去愉快地正视生活的理想,是善、美和真。……人们所努力追求的庸俗的目标——财产、虚荣、奢侈的生活——我总觉得都是可鄙的。” “我的政治理想是民主。让每一个人都作为个人而受到尊重,而不让任何人成为崇拜的偶像。” “强迫的专制制度很快就会腐化堕落。因为暴力所招引来的总是一些品德低劣的人,而且我相信,天才的暴君总是由无赖来继承,这是一条千古不易的规律。” “在人生的丰富多彩的表演中,我觉得真正可贵的,不是政治上的国家,而是有创造性的、有感情的个人,是人格;只有个人才能创造出高尚的和卓越的东西。” “一个人能够洋洋得意地随着军乐队在四列纵队里行进,单凭这一点就足以使我对他轻视。他所以长了一个大脑,只是出于误会;单单一根脊髓就可满足他的全部需要了。” 虽然长期对自然界奥秘的专心致志的探索使他养成了“对别人和社会直接接触的淡漠”,可是他始终具有“对社会正义和社会责任的强烈感觉”。爱因斯坦的强烈的社会正义感和社会责任感,与他的忘我的科学探索精神,组成了他的人生的至高境界:善、美和真,显现了爱因斯坦的巨大人格魅力。 1914年4月他回到德国工作后不到4个月,第一次世界大战爆发。10月初,德国一批最有声望的知识分子发表一个为德国侵占比利时等侵略行为辩护的《文明宣言》,声称“德国军民一家”。在宣言上签名的有93人。爱因斯坦拒绝在这个宣言上签名,而在一个与之针锋相对的反宣言《告欧洲人书》上签了名。《告欧洲人书》是生理学教授尼可拉(G. F. Nicolai)起草的,提出:“欧洲必须联合起来保护它的土地、它的人民和它的文化”,要开展一个“声势浩大的欧洲统一运动”,“努力去组织欧洲人联盟”(这可以说是今天的欧洲联盟的先声)。这个反宣言当时只有4人签名,未能公开发表。但爱因斯坦并不气馁,仍积极参与反战活动。1914年11月,他参与发起组织反战团体“新祖国同盟”,并积极参加他的各项活动。1916年2月这组织被查封,人员大批被捕,活动转入地下,爱因斯坦仍然参加。 1918年11月,德国士兵和工人起义,迫使德皇退位,宣布成立德意志共和国,战争结束。当天爱因斯坦给母亲寄了两张明信片,欢呼“伟大事变的发生”,“运动正以真正壮丽的形式发展着”。他深受学生和工人的拥戴。两天后,柏林大学生请他在国会大厦演讲,他强调“我们的共同目的是民主,是人民统治”,“应该提防不让左翼的新的阶级暴政来替代右翼的旧的阶级暴政”。 1919年11月日全食观测结果公布后,爱因斯坦成为轰动全世界的新闻人物,他的声誉如日中天,可是也招来了各国沙文主义、军国主义、种族主义和排犹主义者的恶毒攻击。1920年8月,柏林出现反对爱因斯坦和相对论的运动,两个得过诺贝尔奖的德国物理学家也卖力地参与攻击行列(当时爱因斯坦与诺贝尔奖无缘),爱因斯坦公开地与他们进行针锋相对的斗争。 在抗击对他的无耻污蔑的同时,爱因斯坦为实现持久和平和民主、自由、人权的理想尽心尽力。战后,反战组织“新祖国同盟”恢复活动,改名“德国保卫人权同盟”,他依然是积极参加者。1921年他又参加发起组织以对德国青年进行民主启蒙为宗旨的团体“共和同盟”。同时,他还致力于促进各国人民相互谅解的活动,访问了很多国家。他于1921年访问美国,1922年访问日本,在街头巷尾都受到群众自发的夹道欢迎。 他去日本讲学的往返途中,两次船过上海,共停留了三天。他目睹了处于水深火热中的中国劳动人民的苦难,目睹了“男男女女为每日5分钱的工资天天在敲石子”,他深感同情和不平。这对于他一心希望科学造福于人类,希望在全世界各处看到“社会幸福、经济公平、国际和平和阶级和平”的美好愿望,是一个沉重打击。从此,中国人民的苦难始终紧系着他的心。1931年日本侵占我东三省,他一再呼吁各国政府对日本实施经济制裁,以迫使它撤军,但杳无音讯。1932年陈独秀被捕,1936年救国会“七君子”被捕,他都曾联合英美知识界知名人士表示申援。 1974年初,为编译和出版《爱因斯坦文集》,我向科学界前辈周培源先生求教。他满怀深情地回忆起,1936年在清华任教满6年后到普林斯顿高级研究院进修,参加了爱因斯坦亲自主持的相对论讨论班。他说,爱因斯坦“同我第一次个别交谈时,就说中国人民是苦难的人民。当时我政治觉悟不高,未能完全领会他的思想,对自己国家人民的苦难也没有他那样强烈的感受。”周老这段带有自责性的谈话,使我十分感动,至今记忆犹新。于是我向周老介绍爱因斯坦1922年11月13日和12月31日两次路过上海在他的旅行日记上所记载的对中国人民悲惨命运的深挚的同情。我们都为爱因斯坦的崇高的精神境界和博大的胸怀叹服。当时周老还告诉我,爱因斯坦为人谦虚、淳朴,对人和蔼可亲,并过着俭朴的生活。他在欧洲旅行时,经常坐三等车,而不坐头等、二等。 1920年国际联盟成立,1928年标榜“放弃以战争作为国家政策工具”的《凯洛格—白里安公约》(Kellogg-Briand Pact)的签订,以及1932年召开全世界裁军会议的计划,引起了爱因斯坦极大的幻想,以为从此可以一劳永逸地消灭战争。为此,他到处奔走呼号,发表一系列文章。其中最有代表性的是1931年发表的呼吁限制国家主权的《主权的限制》。文章开头提出一个政治信条:“国家是为人而建立,而人不是为国家而生存。”最近德国政府决定,要把这个信条镌刻在德国政府大楼上,作为2005年的“爱因斯坦年”的庆祝活动之一。这篇文章还有不少隽永的思想闪光,如:“国家的最高使命是保护个人,并且使他们有可能发展成为有创造才能的人”。“国家应当是我们的仆从,而我们不应当是国家的奴隶。” 1932年世界裁军会议期间,他代表“反战者国际”列席会议,结果使他完全失望,他多年来热情宣扬的和平理想化为泡影。严酷的现实是:法西斯逆流在欧亚大陆泛滥,日本侵略中国,1933年1月纳粹头目希特勒当上了德国总理。 希特勒一上台就对自由知识分子、工人领袖和犹太人进行疯狂迫害,爱因斯坦是首要迫害对象之一。幸亏当时他在美国讲学,未遭毒手。1933年3月10日他发表不回德国的声明,声称他“只想生活在”实行“公民自由、宽容,以及在法律面前公民一律平等”的国家,而“这些条件,目前在德国都不存在”。随后他发表了一系列谴责纳粹暴行的谈话。他在德国的挚友冯·劳厄(Max von Laue)写信劝他在政治问题上要明哲保身。5月26日他写了一封义正辞严的回信: “我不同意您的看法,以为科学家对政治问题——在较广泛意义上来说就是人类事务——应当默不作声。德国的情况表明,这种克制会招致:不作任何抵抗就把领导权拱手让给那些盲目和不负责任的人。这种克制岂不是缺乏责任心的表现?试问,要是乔尔达诺·布鲁诺(Giordano Bruno)、斯宾诺莎、伏尔泰(Voltair)和洪堡(Humboldt)也都是这样想,这样行事,那么我们的处境会怎样呢?我对我所说过的话,没有一个字感到后悔,而且相信我的行动是在为人类服务。” 浩然之气沛乎寰宇。 面对希特勒的战争叫嚣,爱因斯坦改变了过去一贯反对服兵役的态度,放弃了反对一切战争的绝对和平主义立场,向全世界人民大声疾呼:法西斯就意味着战争,面对如此凶残的和平敌人,和平必须用武装来保卫。他庄严宣告:“为了保卫公理和人民的尊严而不得不战争的时候,我们决不逃避战争。”他的这一转变,遭到许多和平主义者的责难,有人甚至骂他是叛徒。以后的历史证明,真理是在爱因斯坦一边。 爱因斯坦这种知错必改的态度,在对待科学问题也是如此。他早期发表许多科学论文,往往随后又发表“更正”。在柏林曾与他多年共事的奥地利女物理学家迈特内(Meitner,铀裂变发现者之一,我国核物理学家王淦昌先生的博士导师),回忆起她参加的一次宴会上普朗克和爱因斯坦的谈话。普朗克说,在他的工作中出现错误时,总觉得很难堪。爱因斯坦笑着说,如果逐渐增长着的知识,无论是自己的还是别人的,否定他的科学论断,他一点不会感到难堪。普朗克的感觉,属于人之常情,凡是有声望的人更是如此,而爱因斯坦却与众不同,没有这种包袱!他的知错必改,从不文过饰非的光明磊落态度,正显示他的自尊、自信和人格的力量。 1939年1月发现铀核裂变,3月,流亡美国的匈牙利物理学家西拉德(Szilard)等人发现重核裂变链式反应的可能性。7月,西拉德获悉德国正加紧研究链式反应,并禁止被占领的捷克出口铀矿石,估计纳粹可能企图制造原子弹,对人类会造成难以估量的灾难,于是找爱因斯坦商量,想借助他的威望,建议美国赶在德国之前研制出原子弹。爱因斯坦欣然同意,8月2日在西拉德起草的给罗斯福总统的信上签了名。罗斯福采纳了这项建议,先后动员了15万人,耗资20亿美元。这项人类历史上规模空前的高技术工程,到1945年3月已接近完成。当时纳粹德国已濒临溃亡,参加原子弹研制的西拉德感到当初建议制造原子弹的理由已不复存在,美国不该继续制造和使用原子弹,于是他又找到爱因斯坦商议。爱因斯坦写了一封介绍信,让他去见罗斯福,面陈利害。不幸罗斯福已病危,半个月后就去世了。继任总统杜鲁门对此无动于衷。西拉德先后两次联合参加原子弹研制的科学家,上书反对使用原子弹,都无反应。8月6日和9日,美国向日本广岛和长崎投掷两颗刚研制成的原子弹,造成25万人伤亡。这对爱因斯坦是意外的沉重打击。由于他是原子能基本原理(E=mc^2)的发现者和制造原子弹的创议者,被人称为“原子弹之父”,更使他感到痛苦和懊丧。从此,防止毁灭人类的核战争,推进世界持久和平就成为他战后的首要任务。 为了唤起科学家的社会责任感,开展保卫世界和平运动,他于1946年发表组织“原子科学家非常委员会”,发刊《原子科学家公报》。他又给1945年成立的联合国写公开信,建议把联合国改组成“世界政府”,被苏联科学界首领指责为支持“和平与国际合作的最凶恶的敌人的阴谋和野心”。可是爱因斯坦不为所动,依然坚持不懈地宣扬他的和平信念。在逝世前7天还签署了由英国哲学家罗素(Russell)起草的《罗素-爱因斯坦宣言》,呼吁世界各国政府“寻求和平办法解决它们之间的一切争端”。 第二次世界大战结束,战时形成的反法西斯联盟随之瓦解,世界分成分别以苏联和美国为首的东、西方两大阵营,双方开始了彼此敌意的对峙但又避免直接军事冲突的所谓“冷战”。在苏联,变本加厉地恢复了官方意识形态对一切事物的严密控制。在美国,出现了恐苏、恐共歇斯底里,大批知识分子被怀疑对美国不“忠诚”而受到迫害。这股反民主逆流,经政治扒手、共和党参议员麦卡锡(McCarthy)的疯狂作祟,气势十分猖狂。1953年5月纽约一位教师弗劳恩格拉斯(Frauenglass)写信给爱因斯坦,说自己受到美国众议院“非美活动委员会”传讯(要问他的政治信仰、所参加的秘密的和政治性的组织),请教他该怎样应对。爱因斯坦于2月16日写了一封正气凛然的回信: “我国知识分子所面临的问题是非常严重的。反动政客在公众面前虚晃着一种外来的危险,借此来引起他们怀疑一些理智的努力。到目前为止,这伙人得逞了,现在开始来禁止教学自由,对一切不肯证明自己是顺从的人,就剥夺他们的职位,也就是说要饿死他们。 “为了反对这种罪恶,只居少数的知识分子应当怎么办?老实说,我看只有照甘地所主张的那种不合作的革命办法去办。每一个受到委员会传讯的知识分子都应当拒绝作证,也就是说,他必须准备坐牢和准备经济破产,总之,他必须准备为他的祖国的文明幸福的利益而牺牲他的个人幸福。 …… “如果有足够多的人下决心采取这种严肃的步骤,他们就会得到胜利。否则,我国知识分子所应当得到的,决不会比那个为他们准备着的奴役好多少。 “附言:此信没有必要被认为是‘机密’的。” 这封气壮山河的信在报上公开发表后,在美国引发了一场保卫人权、保卫《宪法》的运动。一年后,政治小丑麦卡锡遭到参议院弹劾,成了历史垃圾。 1953年冬,芝加哥律师“十诫会”通知他,要授予他人权奖,他于1953年12月5日写了回信。这封信于1954年2月20日在这个组织的集会上宣读,信中坦诚地表明了自己的心迹: “在长期生活中,我把我的全部精力都用在追求对物理实在的结构稍微深入一点的了解。我从来没有做过系统努力去改善人类的命运,去同不义和暴政作斗争,或者去改进人类关系的传统形式。我所做的仅仅是:在长时期内,我对社会上那些我认为是非常恶劣的和不幸的情况公开发表了意见,对它们保持沉默,就会使我觉得是在犯同谋罪。” 一个正直而有社会责任感的人,如果对暴政和政治迫害事件默不作声,会感到内疚和自责;爱因斯坦不仅如此,还会觉得自己成了帮凶,犯了同谋罪。在社会正义问题上,对自己要求如此之高,在科学家中未有第二人,即使在人类历史中也是罕见的。 爱因斯坦一生不仅在科学上创造了史无前例的奇迹,在人类社会生活中也充满传奇色彩。但他并不把自己看作是高人一等的领军人物,而认为自己不过是人类社会中的普通一员。他信守自己的信念:“我的政治理想是民主。让每一个人都作为个人而受到尊重,而不让任何人成为崇拜的偶像。”1955年4月18日走完他的一生前,留下遗嘱,死后不举行任何葬礼,不做坟墓,不立纪念碑或任何纪念性标志。骨灰由几个亲友秘密撒向天空,随风四处飘扬,为的是不让人间留下任何可供朝拜的“圣地”。他在普林斯顿住了20多年的房子,辗转易手,现归一位经济学教授所有,住着他一家,虽然仍保留着爱因斯坦用过的钢琴和家俱,但房子内外并无任何爱因斯坦故居的标志。 终生以探索大自然为己任的爱因斯坦,终于彻底回归了大自然,但他的那颗明亮的心,那个高尚的灵魂和博大的胸怀,仍将永远留在人间,成为全人类一份珍贵的精神财产。 2005年2月24日 * 作者简介:许良英,中国科学院自然科学史研究所研究员(已离休),三卷本《爱因斯坦文集》(商务印书馆,1976—1979)主要编译者。
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