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宇宙大爆炸传奇-04 1900年是个世纪之交的一年，这一年同样也是不平凡的一年，在中国农历那是庚子年，义和团攻打东交民巷使馆区打的很热烈，结果一不小心把德国公使克林德给打死了。这下列强就不干了，组织八国联军就这样打进了北京，因为被打死的是德国人嘛，八国联军就推举德国陆军总参谋长瓦德西出任总司令，这下光绪皇帝慈禧太后吓得就跑西安去避难了。等瓦元帅从德国不远万里到中国的时候仗都打完了，他就兴致勃勃住到了中南海依鸾殿里，接着就是双方谈判讨价还价，最后还是李鸿章出面谈判，没辙，大清国丧权辱国赔了四亿五千万两白银，对应当时的四亿五千万中国人，这种侮辱怎一个惨字了得。 放下中国这边不说，说瑞士苏黎世。爱因斯坦大学毕业了，他就一个人在苏黎世瞎转悠，因为他找不到工作啊，他到处寄明信片想在大学里混个助教的工作干干。他的性格是很喜欢在那种学术部门工作的，心想不管怎么样也能在大学里搞个老师当当，这样还能继续搞自己的研究。他那年代不像咱们现在这样搞简历，计算机啊、打印机啊、复印机啊搞一搞一堆简历就出来，然后广撒网，他就弄一堆明信片在上面写上求职意向然后寄出去，这结果就是没有任何结果，所有求职都石沉大海了。这时候他就开始寻思着写自己的博士论文，他是还想考个博士，他们那时候只要有博士论文就可以拿博士学位了。爱因斯坦就写了一篇关于毛细管的论文，他就一边写论文一边写求职信。这期间也不是完全没好消息，他拿到了一个数学教师资格证，他能上台讲课了。同样在1900年，在欧洲大陆英吉利海峡对面的英国，德高望重的开尔文勋爵在皇家学会的一次大会上就做了一个颇有展望性的报告，开尔文勋爵对自己的发言还很满意，他就把自己的发言记录下来，填充了点资料就给发表了。 开尔文勋爵 这个发言的题目叫做《在热和光动力理论上空的19世纪的乌云》，光这个题目就很长了，他发表的时候还加了很多资料进去。这篇文章是具有划时代意义的，文章开篇就讲了，光的波动理论已经被托马斯杨的实验和菲涅尔的实验给证明出来了，假如光是在以太中传播的，那么地球是如何在以太中穿过而没有察觉的？人们天天在以太中穿梭怎么对它也没有感知呢？这是第一朵乌云。第二朵乌云便是关于麦克斯韦-玻尔兹曼的能量均分学说的，说这个学说还不靠谱。对于第一朵乌云，开尔文勋爵就写按照菲涅尔的思想他是这么解释的，地球是由很多多孔的物质组成的，所以对于以太来讲，就像风吹过树林一样是毫不费劲的。但是对于麦克尔逊和莫雷来说他们就做了一个实验，实验结果就完全检测不到这种现象，麦克尔逊和莫雷做实验是很严谨的，他们把那防震台都放水银上面，这实验结果是无懈可击的，检测不到以太相对于地球运动，这可怎么办呢？针对这个问题，洛伦兹做出了收缩性的假设，这个收缩性以后再说。开尔文勋爵还说我看这个乌云一时半会还散不了，可见这个开尔文勋爵还是很严谨的。第二朵乌云跟气体比热的观测有关，根据麦克斯韦和玻尔兹曼的学说，他们搞出的公式跟实验结果偏差很大，开尔文说十年前自己就觉得这事不对劲，自己还跟他们俩说了，但他们俩把自己的话当耳旁风，之后也就没消息了，不过呢，自己是支持这个瑞利的，他明白这是个本质性困难，没那么容易解决的，不如我们还是否定这个理论更靠谱一点。开尔文勋爵是个比较保守的人，稍微感觉有点不靠谱他就觉得不行。开尔文老爷子年龄大了，思想固然保守一点，但不得不说他的直觉是真的准，头一个问题就涉及到了爱因斯坦最伟大的成就，而第二个问题就涉及到哥本哈根学派的兴起。经典物理学大厦快完工的时候就发现有两块砖头塞不进去，为了把这两块砖头塞进去就不得不把整个物理大厦拆了，重建一座更宏伟的双子楼，一座叫相对论，一座就叫量子力学，这都是后话了。 转过年来到了1901年，开尔文老爷子的文章就发表出来了，发表在一份杂志上，那个年头没有互联网，也没有其他什么先进的通讯工具，大家要写文章发表只能找期刊杂志，这样传播的速度就非常慢了，我们现在也无法知道爱因斯坦是否在当时第一时间就看到了这篇文章，要通过专业杂志来了解研究进度基本上都不会特别及时，有可能好几个月都没一篇文章，也有可能刊登的那期自己没买到错过了。 到这一年开春，爱因斯坦还是没找到工作，不过他瑞士国籍倒是申请下来了，不再是一个无国籍的人了。他也把目光放到外面去了，什么荷兰啊德国啊意大利这些地方的教学职位他都有去求职，结果无一例外没一个理他的，他就在想是不是他老师韦伯在背后说他坏话才让他是如此处境。其实韦伯才没这个闲心搞这种事，别人一个老头干嘛跟你爱因斯坦过不去，不存在的。别人学校人事部一看爱因斯坦的明信片就随手一扔，转过头就把这事忘的一干二净。最后没办法，爱因斯坦只能把自己的条件降低，跑到一个技术学校当个临时的老师，后来就去了一所私立的中学当老师，那没办法啊，别人大学不要他他就只能跑中学去了。最后他好朋友格罗斯曼出手相助，格罗斯曼托他老爸帮忙，他老爸人脉广，就打听到瑞士专利局好像要招人，局长还是自己老朋友，格罗斯曼的老爸当时就推荐这个爱因斯坦，这局长也答应了，给自己老朋友一个面子。说好归说好了，流程还是要走一遍，专利局就发了招聘信息，里面就说，首先要找一个学机械工程的大学生，并且指明了说要学过物理学的才行。那时候大学生本来就不多，爱因斯坦同班同学数量都很少，具体到系里面人数更少了，最后还附加一个条件要学过物理，那简直就是为爱因斯坦量身定做的招聘条件啊，但凡符合条件的其他个别人也都有工作了，肯定不会理这种招聘的。招聘发出来之后格罗斯曼就让爱因斯坦去应聘，爱因斯坦也看出来这就是专门为他定制的招聘，他就特别感谢格罗斯曼这么照顾他。 伯尔尼专利局 其实这事仔细想一想也没那么简单，瑞士专利局也不一定真就是这么照顾爱因斯坦，说是老朋友帮忙照顾这个因素不能说没有，但瑞士专利局也确实有这个需求，他们需要一个懂电气工程的人，而懂物理就需要让这个人来审核相关的技术。那时候有好多新技术的方案，比如那时候是电气时代，很多新东西就层出不穷的冒出来，但是专利局有个麻烦，就是当时那些人很多都是学机械的，电气的东西都不懂，热力学也不懂，所以就需要这么一个人，也不能说完全就是为爱因斯坦量身定做的招聘。爱因斯坦在1900年年底给专利局投了个简历，不过专利局并不在苏黎世而是在伯尔尼，这爱因斯坦就不得不搬家，把自己家就搬到了伯尔尼，那米涅娃也没办法，给爱因斯坦当老婆也就跟着一起到了伯尔尼。 瑞士部门办事效率不高，做啥都需要领导批示，等政府程序走下来要等好长时间，更重要的是米涅娃要生孩子了，他们俩婚都还没结，连订婚仪式都没搞，所以爱因斯坦的老妈就各种反对爱因斯坦带着米涅娃，这事决不能让爱因斯坦自己决定。没办法，米涅娃就只能回到她父母家里住，至少自己生孩子的时候有人帮忙照顾，这种事指望爱因斯坦是不可能的，他干不来这种事，他自己工作也才刚找到，经济来源勉强够自己生活，哪还有办法照顾米涅娃。没办法，爱因斯坦为了生活就去给别人当家教，他那家教跟我们国家围绕着教材应付考试的不同，他那个就纯属兴趣班，给别人教物理的，而且还收费。他就在报纸上刊登广告，结果还真找到几个对物理感兴趣的人，他的第一个学生就是一个邮电系统的工作人员。 到1900年年底，爱因斯坦就在专利局里工作，而物理界就出大事了，要不怎么说这世纪之交的一年是关键的一年呢，普朗克在这一年就发表了他的新的辐射公式，这个辐射公式很奇怪，里面有一个概念叫做光量子，而且还出现了一个普朗克常数。爱因斯坦一开始没把这玩意儿当回事，因为消息传播的不是特别快，但随着传播面越来越广，这事的影响力就越来越大了，因为这就预示着以前的物理学体系是不完整的，也就是说过去的力学电动力学并不具有普世价值，过去的那些东西并不是任何情况下都是准的，看来这两门学科有很大的缺陷，有越来越多的现象是这两门学科解释不了的。比如说黑体辐射问题，它们就解决不了这个黑体辐射问题，也就是开尔文勋爵提到的第二朵乌云，虽然他讲的时候那篇文章里对黑体辐射一个字都没提，但是背后的原理是一样的，黑体辐射这个问题解决了，开尔文勋爵描述的那些问题也就可以迎刃而解了，关键就是解决黑体辐射问题。 我们一般用经典的电磁学理论就可以解释物体是如何发光的，物体是由基本粒子组成的，那里面就有电子存在，按照电磁学理论，温度越高这些粒子振动就越快，就会向外辐射电磁波，带电粒子的运动会辐射电磁波，而它们频率很低的时候我们就看不到了，因为频率太低了。慢慢给它升温它的频率就加快了，然后进入了微波波段，之后进入红外光波段，随后就进入可见光波段了，这样我们人眼就能看到。我们能清晰地看到把一块铁丢到炉子里，随着温度越来越高，它就开始自己发红光，就是这个道理，随着温度再继续升高，颜色就开始发黄，然后发蓝，甚至发紫，温度再升高就到了紫外波段了。于是之前提到过的那位瑞利勋爵就提出了一个公式，到了1905年金斯就发现这个公式有个小错误，又给它改了一下，所以这个公式就叫瑞利金斯公式，这个公式是根据麦克斯韦啊玻尔兹曼啊他们的电磁学理论推导出来的，这个公式在计算低频的时候很好用，你测出来多少温度我就能算出来频率是多少，这个很准，但是温度一高就不对劲了，温度到了紫外波段对应的温度，用瑞利金斯公式一算，数据跟实验完全对不上。所以后来有个叫韦恩的科学家自己搞了个公式，这个公式描述紫外光那种温度很高的情况就非常准，但是温度一下降到红外波段吧这公式就又不行了。这时候有个大佬就出现了，他就是普朗克，那时候普朗克已经老了，已经到了中年，已经研究很多年的黑体辐射问题了，不过也跟那个时代有关，因为当时是电气时代，在爱因斯坦出生那年爱迪生改进了电灯泡，那其他厂家也就跟进去生产电灯泡。在1894年有个电力公司就委托普朗克研究一个问题，就是如何才能让灯泡少用电多发光。我们都知道灯泡是通过电变成热量，用热量发光的，那这个问题就把普朗克所有的精神给调动了。热和发光到底是什么关系呢？那就是黑体辐射问题了。普朗克就想，一个公式负责高频，一个公式负责低频，那能不能就把这俩公式凑一块呢？他就用了数学上的一个方法叫拟合，就搞出了个新的公式，这个公式虽然普朗克自己讲不出什么道理，因为是他自己凑出来的。他发现里面有个怪现象，那就是这个公式居然不是连续的。要知道我们的温度从低到高那都是连续的，要知道什么牛顿力学麦克斯韦电磁学它们都是连续的，可这个辐射公式就偏偏不是连续的，这可就要命了。爱因斯坦就从中看出了端倪，因为过了几年之后他也说辐射不是连续的，就连光它也不是连续的，他看出来的这个就是物理学规律不像过去人们看到的那样，很有可能完全不是那个样子。 普朗克的这个对爱因斯坦的启发非常大，后来普朗克也非常提携这个年轻的后辈，他们之间的友谊维持了一辈子，算的上是英雄惜英雄了。当然了，不能光在脑子里想啊，得去弄个论文才行。爱因斯坦总要吃饭，他就在那各种搞家教，毕竟填饱肚子才是第一要务。爱因斯坦当时过的很潦倒，他完全顾不上形象。这时候又一个消息传来就是爱因斯坦的女儿出生了，他岳父给他写了信把爱因斯坦吓坏了，老岳父在信里把爱因斯坦劈头盖脸就是一顿骂，因为你小子没结婚就让米涅娃有孩子了，这让她脸放哪放，你小子不能这么干啊。不过爱因斯坦看了一下，信里骂的还不是太狠也算是万幸了。 爱因斯坦一个人就住在伯尔尼，很快他就有了一帮朋友，之前他在报纸上刊登家教信息就认识了很多人，有学医的，有学数学的，反正这帮人就都对物理感兴趣，他们就组成了一个小团体，有点像我们现在的读书会，他们的团体当时很小，但名字叫的很狂野，叫奥林匹亚科学院。那帮人就经常聚在一起高谈阔论，交换物理方面的心得，当然也不仅仅是物理，天文地理什么的他们也都谈。爱因斯坦少不了就拿出马赫的哲学来跟他们讨论，还有相对性这种思想。马赫就有相对性这种思想，他认为不存在一个绝对的时空。他们既然像读书会，就制定了读书计划，开了一个大书单，先读什么后读什么都有规定，然后大家一起交流心得。读书读累了就有人起哄让爱因斯坦给他们拉小提琴，生活也算是挺悠哉的。就这么过了一年爱因斯坦的工作终于批下来了，工资大概是3500瑞士法郎，职位就是专利局的审核专家，爱因斯坦这口气总算是捋顺了。他很兴奋，就跑到专利局去上班，专利局那种地方还是挺豪华的，在邮电大厦的顶层。有人说爱因斯坦在专利局工作的很不爽，其实不是这样的，在这里每天工作八小时挺充实的，他也很喜欢这份工作，毕竟爱因斯坦不是一个只会动脑不会动手的书生，他小时候经常到家里的电气公司去玩，公司里就有很多工业制造的东西，他从小就接触这些东西，不过他到专利局首先还是先恶补了不少机械方面的知识。爱因斯坦的工作具体就是看每个申请是不是跟别人是不同的，否则就是侵权了。机械方面的、电气方面的他看了图纸也得想这样行么？能否工作啊之类的问题，他对着一张纸全靠自己脑子想，在脑子里把那一堆零件啊电路啊全模拟运行起来，这无意中锻炼了爱因斯坦的一种能力，也是物理学诞生之初最古老的一种技巧叫思维实验，爱因斯坦就是凭借这种能力最终找到了突破现代物理学瓶颈的钥匙，他是怎么做的呢？请看下回分解。 |
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