愛因斯坦的故事


艾爾伯特•愛因斯坦 (Einstein, Albert) (1879-1955),猶太裔美籍物理學家,最為人所熟知的,是他創立的廣、狹義相對論,和他那關於光子的大膽假設。
 
愛因斯坦在一八七九年三月十四日出生於德國的烏爾姆鎮 (Ulm)。他有一位妹妹。 他一家在慕尼黑 (Munich) 經營一間小型電器廠。他到了三歲仍未懂得說話,但他在年幼時卻已明白深奧的數學概念。五歲時,有一次病倒了,他父親安慰他送了一個指南針給他,啟發了他對自然科學的好奇。他的叔叔是一位愛好數學的工程師,又是他數學的啟蒙老師,教授他代數和幾何。他的好朋友塔爾梅 (Max Talmey) 又送給他一些自然科學和哲學的書籍。十二歲他便自修學曉歐幾里得幾何 (Euclidean geometry)。由於生意屢次錯敗,全家便離開德國到意大利的米蘭 (Milan) 去。一年後,他到瑞士完成中學教育,隨後入讀蘇黎世的聯邦理工學院。他經常「走堂」來自修物理或練習小提琴。他在一九零零年畢業,但沒有教授願意推薦他在大學堣u作,他只好當私人導師或代課老師。一九零二年,他在伯爾尼的瑞士專利局謀得一職。一九零三年,他與在理工學院時的同學米列娃•瑪麗克結婚,育有兩名兒子,但最終離婚收場,愛因斯坦其後亦再婚。
 
 
烏爾姆鎮大會堂
烏爾姆鎮大會堂。(Ulm-Online)
 
 
 
愛因斯坦的貓
愛因斯坦筆下的愛貓。
 

一九零五年,愛因斯坦以他那篇關於以粒子為單位的論文,取得了蘇黎世大學的博士學位。同年,他發表了三篇論文,這些論文對二十世紀物理學的發展至為重要。在這三篇論文中,第一篇探討布朗運動 (Brownian Motion)。在這篇論文中,他對於液體中隨意分佈的粒子的運動,作出了一些重要的預測。第二篇論文討論光電效應 (Photoelectric effect),其中提出了一項革命性的假設:光可以被視為一些個別地帶有能量的粒子。第三篇論文 Zur Elektrodynamik bewegter Koerper 是關於移動中物體的電磁特性 (即後來的「狹義相對論」- Special Theory of Relativity)。

自英國數學家及物理學家牛頓以來,科學家便一直在嘗試了解物質和輻射的性質,並設法解釋從不同的慣性參考系來觀察──即是一個靜止的和一個正在以均速移動的人同時作出觀察──輻射和物質間的相互作用。一九零五年年初,愛因斯坦發覺問題的癥結不在於關於物質的理論,而在於關於量度方法的理論。於是他發表了一套理論 "On the Electrodynamics of Moving Bodies",而理論基於以下兩個假設:一、相對的原則:物理定律在所有慣性的參考系中都是相同的。二、光速不變的原則:在真空的情況下,光速是一個宇宙常數。愛因斯坦對在不同的慣性參考系中的物理現象,作出一致而準確的描述,並不須用為物質、輻射和它們間的相互作用的性質,提出個別的假設。然而當時還沒有人明白愛因斯坦的論據。

在早期,愛因斯坦的主要贊助人是德國物理學家麥斯•普朗克 (Max Planck)。在擔任過數個學術界的職位後,愛因斯坦於一九一三年被委任為柏林凱澤•威廉物理學院的院長。一九一六年,他把「狹義相對論」推廣至任何坐標系而導出「廣義相對論」(General Theory of Relativity)。在那裡他發表了廣義相對論,把引力、加速度和四維的時空連繫起來。他以此解釋在行星運動中出現的變化;這是從沒有人能正確解釋的。同時,他也預測了星光會在質量大的天體 (如太陽) 附近出現曲折。這項預測在一九一九年日蝕出現時獲得證實;日蝕成了傳媒爭相報導的新聞,而愛因斯坦的名氣也傳揚四海。在他的餘生中,愛因斯坦繼續進一步綜合他的理論。他獲得累累的榮譽獎項,包括一九二一年因光電效應研究方面的貢獻而贏得的諾貝爾物理學獎

和平主義和猶太主義是愛因斯坦支持的兩個社會運動。當亞道夫•希特勒於一九三三年成為德國總理時,愛因斯坦立刻決定離開德國,前往美國,並在新澤西州普林斯頓的研究學院 (Institute for Advanced Study) 工作。一九三九年,愛因斯坦聯同幾位物理學家,一同致美國總統羅斯福,指出製造原子彈的可能性,和德國政府也很可能會研製原子彈。後來他發覺德國人並未研製原子彈,希望及時去信羅斯福總統要求停止使用,可惜總統未及拆閱已經與世長辭,新總統下令用原子彈轟炸日本的廣島和長崎。他的理論 E=mc2 被驗證了,但可能由於內疚,愛因斯坦在宣揚全球裁減軍備及世界政府的事業上非常活躍。他的著作包括《相對論:狹義與廣義》(1916)、《我眼中的宇宙》(The World As I See It) (1934),和與波蘭物理學家利奧波德•因費爾德合著的《物理學的演變》。
 
 
原子彈冬菇雲
原子彈冬菇雲。(Yahoo! Picture Gallery/www.corbis.com)
 
愛因斯坦在一九五五年四月被診斷出患有主動脈瘤,十八日午夜在睡夢中感到呼吸困難,主動脈瘤破裂導致大溢血,卒於普林斯頓。雖然他在政治和社會方面亦有其影響力,但是他的最大興趣仍是在科學方面,因為他經常說:「只有了解宇宙的本質這學問才有恆久的意義。」

愛因斯坦在普林斯頓的家
Person of the Century
Einstein's Legacy