▲本周四（3月21日）晚八點(diǎn)，著名科學(xué)家趙崢老師要來(lái)明白直播間啦。他是中國(guó)引力與相對(duì)論天體物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)，同時(shí)也是北京師范大學(xué)物理學(xué)系教授。這次直播的主題「愛(ài)因斯坦與相對(duì)論」，是由501位學(xué)友投票選出的。不容錯(cuò)過(guò)，敬請(qǐng)期待哦~

二十世紀(jì)最偉大的科學(xué)家是誰(shuí)？

這個(gè)問(wèn)題，估計(jì)不會(huì)有啥爭(zhēng)議。

愛(ài)因斯坦。

愛(ài)因斯坦到底有多了不起？

這個(gè)問(wèn)題，就不是那么容易回答了。

一般人的了解，大概就是愛(ài)因斯坦的相對(duì)論是一個(gè)特別了不起的理論，替代了牛頓的物理學(xué)，影響了人類(lèi)的所有科技。

再往深點(diǎn)說(shuō)，估計(jì)就說(shuō)不上來(lái)。

這也正常，相對(duì)論畢竟太專(zhuān)業(yè)了。普通人要弄明白，只有靠專(zhuān)業(yè)科學(xué)家來(lái)給我們科普。

可是，要找到一個(gè)有能力做科普的專(zhuān)業(yè)科學(xué)家，同樣很難。

首先，他要真懂得愛(ài)因斯坦，其次，他還要能照顧到普通人的基礎(chǔ)，會(huì)深入淺出的解釋。

中文世界，又能找到幾個(gè)靠譜的、有能力的科學(xué)家？

▲剛剛過(guò)去的3月14日是愛(ài)因斯坦誕辰140周年，加拿大宇航員在空間站分享了一張愛(ài)因斯坦的照片

?David Saint-Jacques

幸好，在了解愛(ài)因斯坦、相對(duì)論上，我們有一個(gè)趙崢教授。

他是1977年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主普利高津的弟子，是北師大物理學(xué)系教授，在北師大開(kāi)設(shè)的科普課，深入淺出，廣受歡迎。

在吾國(guó)推動(dòng)科普的事業(yè)上，毫無(wú)疑問(wèn)，趙崢老師是其中首屈一指的科學(xué)家。如今雖年過(guò)70，依然聲音洪亮，精神矍鑠，實(shí)乃吾國(guó)之福。

對(duì)愛(ài)因斯坦的成就以及他在理論物理學(xué)上的沖擊，趙崢老師寫(xiě)過(guò)一本科普著作《探求上帝的秘密》，里面有這么一則小故事。

因?yàn)橛芍猿绨菖ｎD物理學(xué)對(duì)人類(lèi)知識(shí)的貢獻(xiàn)，英國(guó)著名詩(shī)人亞歷山大·波普為牛頓寫(xiě)過(guò)這樣的歌頌：

「自然界和自然界的規(guī)律隱藏在黑暗中。

上帝說(shuō)：讓牛頓去吧！

于是一切成為光明?！?/span>

牛頓的影響，一度使人以為科學(xué)已接近終結(jié)，一切已有自然現(xiàn)象都能在牛頓力學(xué)下得以解釋。

然后，愛(ài)因斯坦的相對(duì)論來(lái)了，牛頓的經(jīng)典物理體系轟然倒地。

于是，有人續(xù)寫(xiě)波普的詩(shī)：

「但不久，

魔鬼說(shuō)：讓愛(ài)因斯坦去吧！

于是，一切又重新回到黑暗?！?/span>

01.

小愛(ài)因斯坦

和正常的孩子相比，小愛(ài)因斯坦很晚才學(xué)會(huì)說(shuō)話，到3歲左右才能說(shuō)表達(dá)清楚語(yǔ)意，而且每次說(shuō)話都要醞釀好長(zhǎng)時(shí)間才能開(kāi)口。他的父母為此很擔(dān)心，認(rèn)為小愛(ài)因斯坦可能有學(xué)習(xí)障礙，還專(zhuān)門(mén)為此找過(guò)醫(yī)生。

▲3歲的愛(ài)因斯坦，1882年，這張照

片被認(rèn)為是愛(ài)因斯坦最早的已知照片

這也使得小愛(ài)因斯坦不太喜歡與人交流，而是更愿意躲在角落不受打擾，做自己的事情。在他四五歲的時(shí)候，有一次生病，父親送給他一個(gè)指南針玩。磁針的旋轉(zhuǎn)令小愛(ài)因斯坦非常著迷，他每天都拿著擺弄，想要弄明白原理。愛(ài)因斯坦對(duì)「格物致知」的執(zhí)著，大概在這時(shí)就已經(jīng)初現(xiàn)端倪了。

在《愛(ài)因斯坦文集》中，晚年的愛(ài)因斯坦和德國(guó)物理學(xué)家詹姆斯·弗蘭克(James Franck)交談，當(dāng)被問(wèn)及是怎樣創(chuàng)立的相對(duì)論時(shí)，他回憶道：

「時(shí)間、空間是什么，別人在很小的的時(shí)候就搞清楚了，我智力發(fā)展遲緩，長(zhǎng)大了還沒(méi)有搞清楚，于是一直琢磨這個(gè)問(wèn)題，結(jié)果也就比別人鉆研得更深一些?！?/em>

小愛(ài)因斯坦在家還特別喜歡看書(shū)。家境殷實(shí)的時(shí)候，父母會(huì)接濟(jì)當(dāng)?shù)刎毨У莫q太大學(xué)生來(lái)家里過(guò)周末。有一個(gè)經(jīng)常來(lái)的醫(yī)學(xué)生，在得知愛(ài)因斯坦喜歡看書(shū)之后，給他帶了各種各樣的書(shū)看，有科普的，數(shù)學(xué)的，還有哲學(xué)的。盡管還不大懂，愛(ài)因斯坦卻都能津津有味地讀下去。

但是，到了上學(xué)的年紀(jì)，小愛(ài)因斯坦卻對(duì)學(xué)校沒(méi)什么熱情。因?yàn)樗仟q太人，家里也很有錢(qián)，同學(xué)都不喜歡和他玩。而且，或許是父母都不太遵循猶太教規(guī)的影響，小愛(ài)因斯坦也不愿服從權(quán)威。他在課堂上總會(huì)問(wèn)一些奇怪的問(wèn)題，其中很多老師也難以回答，礙于面子下不來(lái)臺(tái)，所以，老師們也都不太喜歡他。

▲14歲的愛(ài)因斯坦，1893年

到了1894年，父親的生意經(jīng)營(yíng)越來(lái)越不如意，不得不搬到意大利投奔親友，而愛(ài)因斯坦仍然留在德國(guó)的慕尼黑上學(xué)。不過(guò)，他對(duì)德國(guó)軍國(guó)主義式的教育也越來(lái)越感到厭惡。那種像生產(chǎn)工業(yè)品一樣的、嚴(yán)格管控的教學(xué)模式，愛(ài)因斯坦從來(lái)沒(méi)適應(yīng)過(guò)，這也導(dǎo)致他的功課成績(jī)除了數(shù)學(xué)，其他的都很普通。

這年年底，愛(ài)因斯坦借口身體不適，打算休學(xué)半年，結(jié)果校長(zhǎng)直接勸他退學(xué)。愛(ài)因斯坦覺(jué)得反正在這邊已經(jīng)呆膩了，退學(xué)也無(wú)所謂，還可以避免從軍上戰(zhàn)場(chǎng)，于是同意退學(xué)，轉(zhuǎn)身去了意大利。

從愛(ài)因斯坦的成長(zhǎng)歷程來(lái)看，他并不是一般意義上的好學(xué)生。退學(xué)、逃課、忤逆老師這些事情都做過(guò)。不過(guò)，從上學(xué)到退學(xué)，他求知好問(wèn)，熱愛(ài)思考的態(tài)度從未減弱半分。

02.

科學(xué)之路

轉(zhuǎn)到意大利后不久，愛(ài)因斯坦有了讀大學(xué)的想法。父母也同意，但是建議他去德國(guó)，因?yàn)楦赣H一直希望愛(ài)因斯坦能夠繼承他的電機(jī)工程事業(yè)，而德國(guó)的科學(xué)技術(shù)要比意大利好很多。另外，畢竟母語(yǔ)是德語(yǔ)，在德國(guó)也比較適應(yīng)?？梢幌氲侥抢锎舭宓慕逃Ｊ?，愛(ài)因斯坦是再也不想回去了。

最后，愛(ài)因斯坦選擇了瑞士德語(yǔ)區(qū)的蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，報(bào)考師范系。1895年，年僅16歲的愛(ài)因斯坦參加了大學(xué)考試，雖然在數(shù)理科部分取得了高分，但是未能通過(guò)文科部分。他不想就此放棄，便留在了瑞士，在阿勞州立中學(xué)復(fù)讀，準(zhǔn)備隔年再考。

雖然愛(ài)因斯坦討厭學(xué)校教育，但是在阿勞州立中學(xué)的一年多時(shí)間，還是給他留下了美好的印象。不同于德國(guó)的教育風(fēng)格，阿勞州立中學(xué)提倡自由地思考，也確實(shí)給學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上充分的自由，在課堂上，老師也會(huì)和學(xué)生進(jìn)行平等討論。

因?yàn)閷W(xué)習(xí)壓力不大，愛(ài)因斯坦在阿勞州立中學(xué)的時(shí)候已經(jīng)開(kāi)始思考很多非常有深度的問(wèn)題，包括：光能否被趕上甚至被超越？經(jīng)過(guò)歷時(shí)十年的思考，這個(gè)問(wèn)題最終引導(dǎo)他走向了相對(duì)論。

阿勞州立中學(xué)對(duì)愛(ài)因斯坦影響深遠(yuǎn)，直到晚年他還回憶說(shuō)：

「這個(gè)中學(xué)用它的自由精神和那些不依仗外界權(quán)勢(shì)的教師的敦樸熱情，培養(yǎng)了我的獨(dú)立精神和創(chuàng)造精神。正是阿勞中學(xué)，成為孕育相對(duì)論的土壤?！?/em>

次年9月，愛(ài)因斯坦成功通過(guò)了中學(xué)畢業(yè)考試，進(jìn)入蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院學(xué)習(xí)。

▲1896年，愛(ài)因斯坦在阿勞州立中學(xué)的畢業(yè)成績(jī)表，也是他的大學(xué)入學(xué)證書(shū)。分1-6分，6分為最高分。愛(ài)因斯坦的得分依次是：德語(yǔ)5; 法語(yǔ)3; 意大利語(yǔ)5; 歷史6; 地理4; 代數(shù)6; 幾何6; 描述性幾何6; 物理6; 化學(xué)5; 自然史5; 藝術(shù)與技術(shù)圖紙4。

1900年，愛(ài)因斯坦從大學(xué)畢業(yè)，因?yàn)樵谛Ｆ陂g特立獨(dú)行，不好好上課，所以沒(méi)有教授愿意留他做助教。愛(ài)因斯坦離開(kāi)學(xué)校卻找不到其他的工作，甚至一度想去教小提琴。后來(lái)，他的大學(xué)朋友格羅斯曼，幫他找到了一份瑞士伯爾尼發(fā)明專(zhuān)利局的工作，生活才終于安穩(wěn)了下來(lái)。

他的感情生活也一度遇到困難，與女友米列娃·馬利奇（Mileva Mari?）的婚事遭到父母的反對(duì)。直到1902年，父親臨終時(shí)，才答應(yīng)了他的婚事。

在專(zhuān)利局，愛(ài)因斯坦平時(shí)比較清閑，這為他思考科學(xué)創(chuàng)造了便利的條件。同時(shí)，他還和幾位同樣熱愛(ài)思考，熱愛(ài)科學(xué)的朋友組織了「奧林匹亞科學(xué)院」俱樂(lè)部。

在這里，他們自由探討和分享哲學(xué)、物理、數(shù)學(xué)方面的見(jiàn)解，閱讀前人的著作，其中包括對(duì)他后來(lái)創(chuàng)立相對(duì)論影響深遠(yuǎn)的《力學(xué)史評(píng)》（馬赫）、《科學(xué)與假設(shè)》（龐加萊）等等。

▲「奧林匹亞科學(xué)院」俱樂(lè)部的

三位初創(chuàng)成員，右一便是愛(ài)因斯坦

愛(ài)因斯坦后來(lái)回憶說(shuō)，「奧林匹亞科學(xué)院」的探討培養(yǎng)了他的創(chuàng)造性思維，也促成了學(xué)術(shù)上的成就。

到了1905年，愛(ài)因斯坦陸續(xù)發(fā)表了5篇物理論文，其中一篇便宣告了狹義相對(duì)論的誕生。物理學(xué)界稱(chēng)這一年為「愛(ài)因斯坦奇跡年」，可以說(shuō)，從這一年開(kāi)始，20世紀(jì)的物理大廈被愛(ài)因斯坦重建。

03.

物理學(xué)家看物理學(xué)家

在光明網(wǎng)「科技名家」系列的訪談《時(shí)間之問(wèn)》中，趙崢老師說(shuō)：

「很多物理學(xué)生只知道課本上的知識(shí)，物理學(xué)家的活的東西是不知道的......我覺(jué)得科學(xué)家首先是人，不是神，所以在科研中會(huì)遇到很多挫折，只有看清楚人家有失敗的經(jīng)歷，才能在從中潛移默化地學(xué)到一些東西，提高自己的創(chuàng)造能力?！?/span>

趙崢老師也是從這個(gè)方面去理解愛(ài)因斯坦對(duì)人類(lèi)的貢獻(xiàn)。銘記愛(ài)因斯坦，不是去崇拜，而是去理解，不僅要理解他奇跡般的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，還要理解他的成長(zhǎng)歷程。

趙崢老師年輕時(shí)的求學(xué)生涯，也和愛(ài)因斯坦有很多相似的地方。他之所以走上物理研究的學(xué)術(shù)之路，可以追溯到小時(shí)候那些自由讀書(shū)的時(shí)光。

1950年代，還是學(xué)生的趙崢，因?yàn)楸本?shí)行「二部制」，從小學(xué)到初中每天都有半天時(shí)間可以自由支配，他經(jīng)常會(huì)去附近的書(shū)店找書(shū)讀。到了高中，趕上「三年困難時(shí)期」，學(xué)校為了保證學(xué)生的健康，規(guī)定一天只上兩節(jié)課，其余的時(shí)間回家休息。這段時(shí)間里，盡管經(jīng)常餓肚子，趙崢還是堅(jiān)持去首都圖書(shū)館，翻閱各種各樣的書(shū)籍，經(jīng)常從中午待到晚上。

因?yàn)橛袝r(shí)間去自由支配，趙崢閱讀了大量的古典名著和歷史故事，這也為他以后形成有趣的講課風(fēng)格奠定了基礎(chǔ)。上大學(xué)以后，雖然專(zhuān)業(yè)是激光和半導(dǎo)體研究，趙崢還是用一個(gè)暑假自學(xué)廣義相對(duì)論，硬啃硬讀。可惜的是，因?yàn)闊o(wú)人答疑解惑，而且受制于時(shí)局變動(dòng)，所以在學(xué)習(xí)的最好時(shí)間里，趙崢不得不放下科學(xué)的夢(mèng)想。

到了1978年，趙崢考上了北京師范大學(xué)物理學(xué)系的研究生，開(kāi)始正式學(xué)習(xí)廣義相對(duì)論。1981年研究生畢業(yè)后，他對(duì)時(shí)間的不可逆轉(zhuǎn)性產(chǎn)生了興趣，而這在當(dāng)時(shí)是比利時(shí)物理學(xué)家，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者伊利亞·普里高津（Ilya Prigogine）的研究領(lǐng)域。在寄去一篇論文表達(dá)意愿之后，趙崢獲邀成為布魯塞爾自由大學(xué)的訪問(wèn)學(xué)者。一年后，趙崢正式成為了普利高津的博士生。

▲趙崢老師與普利高津

1987年回國(guó)后，趙崢老師繼續(xù)從事物理學(xué)研究，在廣義相對(duì)論、黑洞、時(shí)間、熱力學(xué)等方面發(fā)表了大量論文。

除此之外，他還希望為中國(guó)的科學(xué)領(lǐng)域起到一個(gè)承上啟下的作用，所以在北師大開(kāi)設(shè)「從愛(ài)因斯坦到霍金的宇宙」等公選課，在許多院校做科普?qǐng)?bào)告，歷時(shí)20余載，孜孜不倦地為大眾傳播著科學(xué)精神。

趙崢老師的科普講座集《物含妙理總堪尋》提到過(guò)愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)的一句話：

「我沒(méi)有什么別的才能，只不過(guò)喜歡刨根問(wèn)底地追究問(wèn)題罷了?！?/span>

時(shí)間回溯到相對(duì)論誕生前的1900年，著名物理學(xué)家開(kāi)爾文男爵發(fā)表了一篇著名的演講。他認(rèn)為，除了「晴朗天空中的遠(yuǎn)處飄浮著兩朵令人不安的烏云」仍未很好地解決之外，建立在經(jīng)典力學(xué)、經(jīng)典電磁場(chǎng)理論和經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)基礎(chǔ)上的物理學(xué)大廈已經(jīng)建成，后世只需要在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行小范圍的修補(bǔ)即可。

然而，從最初對(duì)磁針旋轉(zhuǎn)的好奇，到對(duì)追光問(wèn)題的疑惑，再到對(duì)飄在這座經(jīng)典物理學(xué)大廈上空的兩朵 「烏云」的追問(wèn)，不囿于權(quán)威，勇于創(chuàng)新的愛(ài)因斯坦最終通過(guò)相對(duì)論，直接動(dòng)搖了這座大廈的根基。

愛(ài)因斯坦的偉大，不僅僅在于他掌握的科學(xué)知識(shí)，也在于他的刨根問(wèn)底式的探究精神。

相對(duì)論的誕生對(duì)后世的影響無(wú)疑是深遠(yuǎn)的。其中，狹義相對(duì)論提出的「相對(duì)性原理」和「光速不變?cè)怼梗诤艽蟪潭壬洗呱爽F(xiàn)代物理學(xué)的另一支柱——量子力學(xué)的誕生；而廣義相對(duì)論更是直接把宇宙學(xué)從感性的猜測(cè)拉回到了現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域。

雖然愛(ài)因斯坦是由于對(duì)光電效應(yīng)的解釋而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，但是在《愛(ài)因斯坦文集》中，科學(xué)史家許良英先生指出，按照公認(rèn)的諾貝爾獎(jiǎng)標(biāo)準(zhǔn)，愛(ài)因斯坦一生至少可以獲得8次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。而這其中大部分，都要?dú)w之于狹義和廣義相對(duì)論的成就。

▲1946年，愛(ài)因斯坦在美國(guó)林肯

大學(xué)為學(xué)生講解相對(duì)論?John W. Mosley

晚年的愛(ài)因斯坦認(rèn)為時(shí)間和空間是一個(gè)不可分割的整體，因此致力于構(gòu)建大統(tǒng)一理論。也可以說(shuō)，愛(ài)因斯坦的一生也是一個(gè)不可分割的整體，沒(méi)有少年時(shí)代熱愛(ài)自由和思考，勇于質(zhì)疑權(quán)威的精神，也就很難想像1905年天才的誕生。

關(guān)于愛(ài)因斯坦與相對(duì)論，您了解多少呢？

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