戈　平

今年適逢愛因斯坦關(guān)鍵性科學(xué)理論發(fā)表１００周年紀(jì)念。為了肯定愛因斯坦在現(xiàn)代物理學(xué)中的崇高地位，及物理學(xué)在人類發(fā)展中的重要作用，聯(lián)合國將２００５年定為世界物理學(xué)年。在１００年前，當(dāng)愛因斯坦發(fā)表這些理論時(shí)，也許還想象不到會對百年之后的人類世界產(chǎn)生如此巨大的影響。

曾是老師眼中的差生

１８７９年，愛因斯坦出生在德國烏爾姆一個(gè)猶太中產(chǎn)階級家庭。他從小就被認(rèn)為有點(diǎn)“笨”：４歲才能夠完整地說話；７歲上學(xué)后，除了數(shù)學(xué)之外，其他各科成績都不好；沉默寡言，性格內(nèi)向，而且脾氣不好，不大合群。

他一門心思要考上世界名牌大學(xué)蘇黎世瑞士聯(lián)邦高等工業(yè)學(xué)校（ＥＴＨ），學(xué)習(xí)他所喜歡的物理，不過，１８９５年應(yīng)試時(shí)卻名落孫山。經(jīng)過補(bǔ)習(xí)，翌年他才如愿以償，４年后以全班倒數(shù)第二名的成績從ＥＴＨ畢業(yè)。老師們認(rèn)為，愛因斯坦懶散而傲慢，不堪造就。

畢業(yè)后，他一時(shí)找不到工作，為了生計(jì)，只能在私立中學(xué)當(dāng)了一年代課教師。１９０２年，經(jīng)同學(xué)父親介紹，愛因斯坦在瑞士首都伯爾尼的專利局得到了一份差事。在那里，他一直干到１９０９年。

既然有專利局提供糊口手段，他就把一切業(yè)余時(shí)間，全部用來潛心研究自己心愛的物理學(xué)理論。他給自己選定的課題，都是當(dāng)時(shí)物理學(xué)家所面臨的難題。１９０５年的半年時(shí)間里，年僅２６歲的愛因斯坦一鼓作氣，連續(xù)發(fā)表了５篇論文，從根本上動搖了當(dāng)時(shí)物理學(xué)體系的根基。這些論文的任何一篇，都足以使他名垂青史。

使他名垂青史的５篇論文

《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)》：１９世紀(jì)后半葉，物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。１９０５年３月，愛因斯坦發(fā)表了《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)》，用普朗克在１９００年提出的量子論，完整、定量地解釋了光電效應(yīng)的基本規(guī)律，第一次提出了場的量子化概念，并且率先闡明了微觀客體波粒二象性的觀點(diǎn)。對新生的量子論來說，這是一種最有力的支持。

《測定分子尺度的一種新方法》：１８０８年前后，英國化學(xué)家道爾頓提出了所有物質(zhì)都是由原子或者分子構(gòu)成的觀點(diǎn)，受到當(dāng)時(shí)勢力強(qiáng)大的保守派物理學(xué)家的強(qiáng)烈反對。他們不但反對分子運(yùn)動論，還根本否定原子分子的客觀存在，并且對堅(jiān)持和發(fā)展這一理論的物理學(xué)家玻耳茲曼進(jìn)行惡毒的人身攻擊。玻耳茲曼招架不住，終于在１９０６年自殺身亡。就在此種環(huán)境下，１９０５年４月，愛因斯坦發(fā)表了一篇題為《測定分子尺度的一種新方法》的論文，蘇黎世大學(xué)因此授予他博士學(xué)位。

《液體中懸浮微粒運(yùn)動的分子運(yùn)動論解釋》：１８２６年，英國植物學(xué)家布朗發(fā)現(xiàn)，懸浮在液體中的花粉微粒，不停地?zé)o規(guī)則“飛舞”。這就是“布朗運(yùn)動”。起初，有人認(rèn)為，因?yàn)榛ǚ塾猩?，所以它能夠持續(xù)不斷地運(yùn)動。可是，大家很快就發(fā)現(xiàn)，不但花粉可以顯示布朗運(yùn)動，連玻璃、礦石，甚至亙古沙漠里沙子的研末，毫無例外地都能夠顯示出布朗運(yùn)動。長期以來，人們一直無法對布朗運(yùn)動做出合理的解釋。

直到１９０５年５月，愛因斯文坦在所發(fā)表的論文《液體中懸浮微粒運(yùn)動的分子運(yùn)動論解釋》中，才第一次揭示了布朗運(yùn)動的本質(zhì)。他指出，液體分子與懸浮微粒之間無規(guī)則碰撞的漲落，是引起布朗運(yùn)動的真正原因。在這篇論文中，愛因斯坦還給出了關(guān)于布朗運(yùn)動的詳細(xì)定量結(jié)果。兩年之后，法國科學(xué)家佩林和他的學(xué)生們用實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確地證實(shí)了愛因斯坦的理論預(yù)測，一下子就平息了反對派的鼓噪，使原子和分子的觀點(diǎn)最終站穩(wěn)了腳跟。具有諷刺意味的是，這一切僅僅發(fā)生在玻耳茲曼辭世后短短的幾個(gè)月之內(nèi)。這位為科學(xué)真理奮斗了一輩子的物理學(xué)家，竟然沒有能夠看見自己畢生堅(jiān)持的信念取得最后勝利，著實(shí)令人噓唏！

《論動體的電動力學(xué)》：１９０５年６月，愛因斯坦發(fā)表了他的傳世之作《論動體的電動力學(xué)》，建立了狹義相對論。與之相比，前面提到的那３篇論文，簡直就是小巫見大巫。

推導(dǎo)出質(zhì)能關(guān)系：緊接著在９月發(fā)表的另一篇論文中，愛因斯坦又根據(jù)狹義相對論推導(dǎo)出了一個(gè)等式Ｅ＝Ｍｃ²，即著名的質(zhì)能關(guān)系。它把物質(zhì)與能量這兩個(gè)不同的物理量聯(lián)系了起來，成為后來制造原子彈、核武器，以及和平利用原子能與核能技術(shù)的理論基礎(chǔ)。可千萬別小看了這個(gè)簡單的等式！在某種意義上說，它甚至引起了人們行為和思維方式的改變：譬如核威懾、核訛詐、核恐懼，還有反核運(yùn)動等等。它還完全否定了哲學(xué)上認(rèn)為物質(zhì)和能量是完全沒有關(guān)系的兩個(gè)物理量的“權(quán)威”論點(diǎn)。無怪乎楊振寧先生說，哲學(xué)從來沒有影響過物理學(xué)，倒是物理學(xué)一直在影響和改變哲學(xué)。

以光電效應(yīng)的理論獲諾貝爾物理學(xué)獎

愛因斯坦馬不停蹄，又開始接受新的挑戰(zhàn)，考慮如何建立廣義相對論的問題。經(jīng)過幾度寒暑，他在１９１１年取得了一個(gè)初步成果，預(yù)言來自遙遠(yuǎn)恒星的光線，行經(jīng)太陽附近時(shí)，會朝向太陽偏轉(zhuǎn)。１９１５年，愛因斯坦終于建立了完整的廣義相對論，并將結(jié)果公開發(fā)表。

１９１９年１１月，發(fā)生了日全蝕。一隊(duì)英國天文學(xué)家利用這個(gè)難得的機(jī)會，專門驗(yàn)證愛因斯坦先前所做出的星光偏折預(yù)言。實(shí)測結(jié)果不出所料，同愛因斯坦的理論完全一致，全世界立刻沸騰了起來。１９１９年１１月７日，著名的英國《泰晤士報(bào)》頭版頭條，竟然用了聳人聽聞的大標(biāo)題：《科學(xué)發(fā)生了革命——關(guān)于宇宙的新理論已經(jīng)誕生——牛頓力學(xué)被推翻了》。

數(shù)不清的榮譽(yù)和頭銜，一個(gè)接著一個(gè)，潮水般向愛因斯坦涌來。１９２１年，最榮耀的一頂桂冠終于戴到了愛因斯坦頭上，那就是當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎。在此之前，他曾經(jīng)獲得過該獎項(xiàng)不下１０次的提名。

有趣的是，使愛因斯坦榮獲諾獎的，是關(guān)于光電效應(yīng)的理論而不是廣義相對論或者狹義相對論。獲獎的那項(xiàng)成果，固然足以讓他流芳百世，但比起后面兩項(xiàng)來，則根本不可同日而語。之所以沒有選中后者，并非評委們?nèi)狈垩圩R珠的本領(lǐng)，而是愛因斯坦的理論，需要等待更多的事實(shí)來確證。這雖然是諾貝爾獎的遺憾，卻也恰好折射出其極端的嚴(yán)謹(jǐn)。