环球科学朝圣

第四节 爱因斯坦创造历史的一代科学巨匠

　　爱因斯坦出生在一个犹太人家庭里，他的父亲和叔叔合开了一个电器工厂，为电站和照明系统生产电机、弧光灯和电工仪表。他的母亲是一位富有粮商的女儿，受过中等教育，很有音乐天赋，在她的指导下，爱因斯坦六岁时就学会了拉小提琴。小提琴终身陪伴着他，几乎成了他的“第二职业”。

爱因斯坦刚出生时，后脑大得不同一般，而且头骨呈棱角形，这种大而怪的头形让他的父母感到很不安。爱因斯坦小时候性格很沉闷，三岁多还不会讲话，更让父母不安，他会不会是个哑巴呢？

于是，就带他去找医生检查。谢天谢地，医生肯定地说，这个孩子不是哑巴，他父母才放下心来。可是爱因斯坦直到九岁时讲话还不很流畅，每讲一句话都要经过吃力但认真的思考。

四五岁时，爱因斯坦生了一场病，静静地躺在床上。

父亲怕他闷坏了，就拿来一个小罗盘给他玩。爱因斯坦用小手捧起罗盘，只见罗盘中间那根针在轻轻地抖动，但一直指着北方。不管他怎样转动身子，那根细细的红色磁针总是顽强地指着北边。爱因斯坦感到非常惊奇，一连好几天都对这个罗盘爱不释手，还缠着父亲和叔叔问了一连串的问题：是什么东西使它总是指向北边呢？

这根针的四周什么也没有，是什么力量推着它指向北边呢？爱因斯坦直到晚年，仍然清清楚楚地记得当时自己的惊奇感觉。

爱因斯坦上小学后，成绩很平常。由于他举止缓慢，不爱同人交往，老师和同学都不喜欢他。教他希腊文和拉丁文的老师曾经公开叱责过他：“爱因斯坦，你长大后肯定不会成器！”老师恐怕他在课堂上影响别的孩子，甚至动过把他赶出校门的念头。

有一次学校里上劳作课，同学们都交上了自己的作品，有的是泥鸭子，有的是布娃娃，唯独爱因斯坦没交。又过了一天，他才交给老师一只做得很粗陋的小板凳。老师看了很不满意，这样说道：“我想，世界上不会有比这更坏的小板凳了。”

老师的话刚说完，爱因斯坦就从课桌下面拿出两只小板凳。他举起左手的那只说：“这是我第一次做的。”又举起右手的那只说：“这是我第二次做的，刚才交的是我第三次做的，然而它还不能使人满意，但总比这两只强一些。”

爱因斯坦在学校里经常成为笑柄，往往是他比较内向的缘故，他喜欢独立思考，在不了解他的外人看来，这个孩子就有些古怪了。而在他叔叔雅各布眼里，爱因斯坦的智力要比他同龄的孩子高出许多。雅各布是一个工程师，非常喜爱数学，小爱因斯坦经常找他请教一般小孩子难以理解的数学问题，雅各布就用浅显通俗的语言给他讲解。在叔叔的影响下，爱因斯坦较早地接受了科学和哲学的启蒙。

爱因斯坦的父亲是一个心地善良的人，每个星期都要邀请在慕尼黑念书的穷学生到家里吃饭，其中有一对来自立陶宛的犹太兄弟麦克斯和伯纳德，他们都是学医科的，兴趣很广泛，很快就和小爱因斯坦成了好朋友。麦克斯经常拿来一些通俗的自然科学普及读物给爱因斯坦看，爱因斯坦12岁那年，麦克斯送给他一本施皮尔克写的平面几何教科书。爱因斯坦晚年在回忆这件事情时说：“这本书里有许多断言，比如，三角形的三个高交于一点，它们本身虽然并不是显而易见的，但是可以很可靠地加以证明，以致任何怀疑似乎都不可能。这种明晰性和可靠性给我留下了一种难以形容的印象。”

爱因斯坦15岁那年，他父亲经营的工厂遇到了困难，他的父母不得不迁往意大利，而爱因斯坦因为要参加中学毕业考试必须留在德国。根据德国当时的法律，男孩只有在17岁以前离开德国，才可以不必回来服兵役。由于对德国军国主义深恶痛绝，爱因斯坦没有同父母商量，就私自决定离开德国，去意大利与父母团聚。

但是，半途退学就意味着将来拿不到文凭，这怎么向父母交代呢？情急之下，一向忠厚的爱因斯坦想出了一个自以为不错的点子。他请数学老师给他开了一张证明，说他数学成绩优异，早已达到大学水平。他又找到一个熟悉的医生帮忙，从他那里弄来一张病假证明，说他神经衰弱，需要回家静养。爱因斯坦以为有了这两个证明，就可以逃出这个令他厌恶的地方。

谁知，他还没提出申请，训导主任却把他叫了去，以败坏班风，不守校纪为理由勒令他退学。爱因斯坦虽然如愿以偿，但他还是感到内疚，因为他觉得做得不够光明磊落。以后他每次提到这件事，都有些悔恨之感。

离开德国后，由于学校的注册时间已过，他父母托人给瑞士着名的苏黎世工学院院长写了一封信，请求破格允许爱因斯坦入学。院长同意接收这个学生，但爱因斯坦入学考试没有及格。这所大学的物理学家韦伯先生看过他的数学和物理考卷后，对他赞不绝口，热情地鼓励他说：“你是个很聪明的孩子，一个非常聪明的孩子，但是你有一个很大的缺点，那就是不想表现自己。”

1896年，爱因斯坦终于跨进了苏黎世工学院的校门，进入师范系学习数学和物理学。他对学校的注入式教育十分反感，一有机会就逃课，在咖啡馆读书、做笔记，一坐就是一个下午。爱因斯坦后来回忆大学生活时说：“不管怎么样，您得往脑子里装那些别人要求您装的东西。这种强制使我产生了极大的反感，以至毕业考试后，我有一年时间都对科学问题感到厌恶。”

1900年，爱因斯坦从苏黎世工学院毕业，一时找不到工作，只有靠做家庭教师和代课教师过活。一年半后，他的同学马塞尔·格罗斯曼向他伸出了援助之手，设法说服自己的父亲，把爱因斯坦介绍到瑞士专利局当技术员。爱因斯坦终身感谢格罗斯曼对他的帮助。在悼念格罗斯曼的信中，他这样说道：他大学毕业时，“突然被一切人抛弃，一筹莫展地面对人生。格罗斯曼帮助了我，通过他和他的父亲，我后来才到了哈勒（时任瑞士专利局局长）那里，进了专利局。这有点儿像救命之恩，没有他我大概不致于饿死，但精神会颓唐下去。”

在专利局工作期间，他的工作是审核申请专利权的各种技术发明创造，业余时间他就动手撰写论文。1905年，爱因斯坦创造了科学史上一个史无前例的奇迹，一年工夫就写了六篇论文，在三个领域里做出了四个有划时代意义的贡献。这一年三月，他把一篇题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文送给德国《物理年报》编辑部。他腼腆地对编辑说：“如果您能在你们的年报中找到篇幅为我刊出这篇论文，我将感到很愉快。”这篇论文在历史上第一次揭示了微观客体的波动性和粒子性的统一，即波粒二象性，用光量子概念轻而易举地解释了经典物理学无法解释的光电效应，推导出了光电子的最大能量同入射光的频率之间的关系。

1921年，爱因斯坦因为“光电效应定律的发现”这一成就而获得了诺贝尔物理学奖。

这一年的6月，爱因斯坦完成了开创物理学新纪元的长篇论文《论运体的电动力学》，完整地提出了狭义相对论。它在很大程度上解决了19世纪末出现的古典物理学的危机，改变了牛顿力学的时空观念，揭示了物质和能量的相当性，创立了一个全新的物理学世界，引发了近代物理学领域最伟大的革命。

爱因斯坦创建狭义相对论时，他的夫人米列娃·玛丽克一直守候在他身边，她觉得丈夫与往日有些不同，却不知道将要发生什么。他像往常那样穿着睡袍下楼吃早餐，然后一整天什么也没有吃，一幅魂不守舍的模样。米列娃询问他怎么了，他简单地答道：“亲爱的，我有一个巧妙的想法。”

喝完咖啡后，他走到钢琴前开始弹奏起来，几次停下来在纸上记录一些东西，然后自言自语地重复道：“我有一个巧妙的想法，非常美妙的想法。”过了一会儿，他又接着说：“这是很困难的，我仍需要进行工作。”

他继续弹钢琴，一边弹一边顺手写着什么，大约过了半个小时，他上楼去他的研究室，告诉米列娃不要打扰他。此后，每天都由米列娃把吃的东西送到楼上去，他只是傍晚时才下楼散一会儿步，其他时间就呆在楼上不动。就这样过了两个星期，这一天他终于下楼了，脸色显得很苍白。他手里拿着两张写满字迹的纸，把它放在桌上，对米列娃说：“这里就是我的发现！”

狭义相对论创建后，爱因斯坦并未感到满足，他继续为相对论的进一步发展寻找有用的数学工具。1912年，他回到母校苏黎世工学院工作，在格罗斯曼的帮助下，经过一年的奋力合作，他们联名发表了《广义相对论纲要和引力理论》，提出了引力的度规场理论。

这是首次把引力和度规结合起来，使黎曼几何获得实在的物理意义。

1914年4月，爱因斯坦接受德国科学界的邀请，迁居柏林。仅仅过了四个月，第一次世界大战就爆发了。爱因斯坦虽然身处战争的发源地，却坚决地表明了自己的反战态度，参与发起反战团体“新祖国同盟”。他有一句名言：“国家是为人而建立，而人不是为国家而生存。”当纳粹的势力在德国日益猖獗时，身为犹太人的爱因斯坦成了被迫害的对象，幸好他1932年底离开德国到美国讲学，才未遭毒手。

然而他在柏林的住所却遭到查抄和捣毁，他的财产被没收，他的着作被焚毁，纳粹还悬赏两万马克要杀害他。

在充满不安和危险的岁月里，爱因斯坦仍然在科学探索的道路上顽强挺进。从1915年到1917年，他在三个不同领域里分别取得了历史性的成就，它们是广义相对论、引力波理论和现代宇宙学。广义相对论创建后，爱因斯坦依然感到不满足，1925年以后，他全力以赴地去探索统一场理论，他要把广义相对论推进到第三个阶段。然而，在统一场理论方面，他始终没有成功，但他从不气馁，每遭遇一次失败都满怀信心地从头再来。直到临终前一天，他还在病床上准备继续他的统一场理论的数学计算。

爱因斯坦在科学上取得了令人瞩目的成就，成为物理学革命中伟大的科学巨匠，但是他从来没有自认为是一个超人，总是抱着感激和敬仰的心情赞赏前人的贡献。在谈到相对论的创立时，他这样说道：“相对论实在可以说是对麦克思韦和洛伦兹的伟大构思画了最后一笔，因为它力图把场物理学扩充到包括引力在内的一切现象。”爱因斯坦曾几次在信中对赞扬他的成就的朋友写道：“我完全知道我没有什么特殊的才能，兴趣、专一、顽强工作以及自我批评，使我达到了我想要达到的理想境界。”他一生中获得了无数的奖状以及名誉博士的证书，如果换成别人，一定会把这些东西放在显眼的位置上，而爱因斯坦却把它们乱七八糟地放在一个箱子里，看也不看一眼。

爱因斯坦一向不喜奢华，成名之后，仍然过着简朴无华的生活。当他来到普林斯顿高等科学研究所工作时，人家给他的年薪是1.6万美元，他却说：“这么多钱，是否可以给我少一点儿？给我3000美元就够了。”他长年披着一件黑色皮上衣，不穿袜子，不结领带，裤子有时既没有皮带也没有吊带。他和人在黑板前讨论问题时，一面往黑板上写字，一面把往下滑的裤子用手拉住，那情形看上去很有些滑稽。

他在生活上很节俭，计算用纸总是两面都写，他还把别人寄给他的信的信封裁开，作为计算用的草稿纸使用。他外出时经常坐二三等车，平时只吃一些简单的食物。有一盘意大利面条，加上一点儿酱，他就能吃得津津有味。

爱因斯坦非常讨厌那些没有意义的社交应酬，他希望把所有的时间都用到科学研究上，而不是把“时间喂给动物园”。1929年3月14日这天，是爱因斯坦的50岁生日，有人为他张罗祝寿活动，他不想赶这个热闹，就在生日前几天，跑到柏林近郊一个花匠的农舍里隐居起来。

1955年4月18日，人类历史上最伟大的科学家爱因斯坦因主动脉瘤破裂在普林斯顿逝世。他生前就留下遗嘱，不要发讣告，不要举行葬礼，不要坟墓，不要立碑，把他的大脑供给医学研究，身体火葬焚化，骨灰秘密地撒在不让人知道的河里。在把他的遗体送到火葬场火化的时候，随行的只有他最亲近的12个人，而其他人对于火化的时间和地点都不知道。

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成败与国籍

有一次，爱因斯坦在巴黎大学演讲时说：“如果我的相对论证实了，德国会宣布我是个德国人，法国会称我是世界公民。但是，如果我的理论被证明是错的，那么，法国会强调我是个德国人，而德国会说我是个犹太人。”

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相对论妙解

有一次，爱因斯坦的住宅外边来了一些人，请求他用“最简单的话”解释清楚他的相对论。当时，据说全世界只有几个高明的科学家看得懂他关于相对论的论述。

爱因斯坦走出住宅，对大家说：“比方说，你同你最亲的人坐在火炉边，一个钟头过去了，你觉得好像只过了五分钟。反过来，你一个人孤孤单单地坐在热气逼人的火炉边，只过了五分钟，但你却像坐了一个小时。这就是相对论！”

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拒绝出任总统

1952年11月9日，爱因斯坦的老朋友以色列首任总统魏茨曼逝世。

以色列总理本·古里安正式提请爱因斯坦为以色列共和国总统候选人，他还写了一封亲笔信，托以色列驻美国大使转交给爱因斯坦。接到以色列大使打来的电话后，爱因斯坦对他说：“大使先生，关于自然，我了解一点儿；关于人，我几乎一点儿也不了解。我这样的人，怎么能担任总统呢？请您向报界解释一下，给我解解围。”大使诚恳地说：“教授先生，每一个以色列公民，全世界每一个犹太人，都在期待您呢！”

爱因斯坦被同胞们的好意所感动，但是他并没有改变初衷，他想的更多的是如何委婉地拒绝以色列政府的请求，又不使犹太人失望。不久，爱因斯坦在报上发表声明，正式谢绝出任以色列总统。他这样说道：“方程对我更重要些，因为政治是为当前，而方程却是一种永恒的东西。”

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成功的秘诀

有一次，一个美国记者向爱因斯坦询问成功的秘诀。他回答道：“早在1901年，我还是个22岁的青年时，就已经发现了成功的公式。我可以把这个公式的秘密告诉你，那就是A=X+Y+Z。A就是成功，X就是努力工作，Y就是懂得休息，Z是少说废话。这个公式对我有用，我想对许多人也一样有用。”

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懂与不懂

爱因斯坦在美国普林斯顿高等科学研究所工作时，傍晚时经常出外散步。有一天，他在路上遇见了一个小女孩，她天真地问爱因斯坦：“你是大科学家，一定什么都懂吧！”爱因斯坦画了一个大圆和一个小圆，对她说：“大圆里面是我懂得的，小圆里面是你懂得的，两个圆的边界都是我们不懂的。因此，我不懂的东西远比你的多。”