|
▲本周四（3月21日）晚八点，著名科学家赵峥老师要来明白直播间啦。他是中国引力与相对论天体物理学会理事长，同时也是北京师范大学物理学系教授。这次直播的主题「爱因斯坦与相对论」，是由501位学友投票选出的。不容错过，敬请期待哦~ 二十世纪最伟大的科学家是谁？ 这个问题，估计不会有啥争议。 爱因斯坦。 爱因斯坦到底有多了不起？ 这个问题，就不是那么容易回答了。 一般人的了解，大概就是爱因斯坦的相对论是一个特别了不起的理论，替代了牛顿的物理学，影响了人类的所有科技。 再往深点说，估计就说不上来。 这也正常，相对论毕竟太专业了。普通人要弄明白，只有靠专业科学家来给我们科普。 可是，要找到一个有能力做科普的专业科学家，同样很难。 首先，他要真懂得爱因斯坦，其次，他还要能照顾到普通人的基础，会深入浅出的解释。 中文世界，又能找到几个靠谱的、有能力的科学家？ ▲刚刚过去的3月14日是爱因斯坦诞辰140周年，加拿大宇航员在空间站分享了一张爱因斯坦的照片 ©David Saint-Jacques 幸好，在了解爱因斯坦、相对论上，我们有一个赵峥教授。 他是1977年诺贝尔化学奖得主普利高津的弟子，是北师大物理学系教授，在北师大开设的科普课，深入浅出，广受欢迎。 在吾国推动科普的事业上，毫无疑问，赵峥老师是其中首屈一指的科学家。如今虽年过70，依然声音洪亮，精神矍铄，实乃吾国之福。 对爱因斯坦的成就以及他在理论物理学上的冲击，赵峥老师写过一本科普著作《探求上帝的秘密》，里面有这么一则小故事。 因为由衷崇拜牛顿物理学对人类知识的贡献，英国著名诗人亚历山大·波普为牛顿写过这样的歌颂： 「自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中。 上帝说：让牛顿去吧！ 于是一切成为光明。」 牛顿的影响，一度使人以为科学已接近终结，一切已有自然现象都能在牛顿力学下得以解释。 然后，爱因斯坦的相对论来了，牛顿的经典物理体系轰然倒地。 于是，有人续写波普的诗： 「但不久， 魔鬼说：让爱因斯坦去吧！ 于是，一切又重新回到黑暗。」 01. 小爱因斯坦 和正常的孩子相比，小爱因斯坦很晚才学会说话，到3岁左右才能说表达清楚语意，而且每次说话都要酝酿好长时间才能开口。他的父母为此很担心，认为小爱因斯坦可能有学习障碍，还专门为此找过医生。 ▲3岁的爱因斯坦，1882年，这张照 片被认为是爱因斯坦最早的已知照片 这也使得小爱因斯坦不太喜欢与人交流，而是更愿意躲在角落不受打扰，做自己的事情。在他四五岁的时候，有一次生病，父亲送给他一个指南针玩。磁针的旋转令小爱因斯坦非常着迷，他每天都拿着摆弄，想要弄明白原理。爱因斯坦对「格物致知」的执着，大概在这时就已经初现端倪了。 在《爱因斯坦文集》中，晚年的爱因斯坦和德国物理学家詹姆斯·弗兰克(James Franck)交谈，当被问及是怎样创立的相对论时，他回忆道： 「时间、空间是什么，别人在很小的的时候就搞清楚了，我智力发展迟缓，长大了还没有搞清楚，于是一直琢磨这个问题，结果也就比别人钻研得更深一些。」 小爱因斯坦在家还特别喜欢看书。家境殷实的时候，父母会接济当地贫困的犹太大学生来家里过周末。有一个经常来的医学生，在得知爱因斯坦喜欢看书之后，给他带了各种各样的书看，有科普的，数学的，还有哲学的。尽管还不大懂，爱因斯坦却都能津津有味地读下去。 但是，到了上学的年纪，小爱因斯坦却对学校没什么热情。因为他是犹太人，家里也很有钱，同学都不喜欢和他玩。而且，或许是父母都不太遵循犹太教规的影响，小爱因斯坦也不愿服从权威。他在课堂上总会问一些奇怪的问题，其中很多老师也难以回答，碍于面子下不来台，所以，老师们也都不太喜欢他。 ▲14岁的爱因斯坦，1893年 到了1894年，父亲的生意经营越来越不如意，不得不搬到意大利投奔亲友，而爱因斯坦仍然留在德国的慕尼黑上学。不过，他对德国军国主义式的教育也越来越感到厌恶。那种像生产工业品一样的、严格管控的教学模式，爱因斯坦从来没适应过，这也导致他的功课成绩除了数学，其他的都很普通。 这年年底，爱因斯坦借口身体不适，打算休学半年，结果校长直接劝他退学。爱因斯坦觉得反正在这边已经呆腻了，退学也无所谓，还可以避免从军上战场，于是同意退学，转身去了意大利。 从爱因斯坦的成长历程来看，他并不是一般意义上的好学生。退学、逃课、忤逆老师这些事情都做过。不过，从上学到退学，他求知好问，热爱思考的态度从未减弱半分。 02. 科学之路 转到意大利后不久，爱因斯坦有了读大学的想法。父母也同意，但是建议他去德国，因为父亲一直希望爱因斯坦能够继承他的电机工程事业，而德国的科学技术要比意大利好很多。另外，毕竟母语是德语，在德国也比较适应。可一想到那里呆板的教育模式，爱因斯坦是再也不想回去了。 最后，爱因斯坦选择了瑞士德语区的苏黎世联邦理工学院，报考师范系。1895年，年仅16岁的爱因斯坦参加了大学考试，虽然在数理科部分取得了高分，但是未能通过文科部分。他不想就此放弃，便留在了瑞士，在阿劳州立中学复读，准备隔年再考。 虽然爱因斯坦讨厌学校教育，但是在阿劳州立中学的一年多时间，还是给他留下了美好的印象。不同于德国的教育风格，阿劳州立中学提倡自由地思考，也确实给学生们在学习和生活上充分的自由，在课堂上，老师也会和学生进行平等讨论。 因为学习压力不大，爱因斯坦在阿劳州立中学的时候已经开始思考很多非常有深度的问题，包括：光能否被赶上甚至被超越？经过历时十年的思考，这个问题最终引导他走向了相对论。 阿劳州立中学对爱因斯坦影响深远，直到晚年他还回忆说： 「这个中学用它的自由精神和那些不依仗外界权势的教师的敦朴热情，培养了我的独立精神和创造精神。正是阿劳中学，成为孕育相对论的土壤。」 次年9月，爱因斯坦成功通过了中学毕业考试，进入苏黎世联邦理工学院学习。 ▲1896年，爱因斯坦在阿劳州立中学的毕业成绩表，也是他的大学入学证书。分1-6分，6分为最高分。爱因斯坦的得分依次是：德语5; 法语3; 意大利语5; 历史6; 地理4; 代数6; 几何6; 描述性几何6; 物理6; 化学5; 自然史5; 艺术与技术图纸4。 1900年，爱因斯坦从大学毕业，因为在校期间特立独行，不好好上课，所以没有教授愿意留他做助教。爱因斯坦离开学校却找不到其他的工作，甚至一度想去教小提琴。后来，他的大学朋友格罗斯曼，帮他找到了一份瑞士伯尔尼发明专利局的工作，生活才终于安稳了下来。 他的感情生活也一度遇到困难，与女友米列娃·马利奇（Mileva Marić）的婚事遭到父母的反对。直到1902年，父亲临终时，才答应了他的婚事。 在专利局，爱因斯坦平时比较清闲，这为他思考科学创造了便利的条件。同时，他还和几位同样热爱思考，热爱科学的朋友组织了「奥林匹亚科学院」俱乐部。 在这里，他们自由探讨和分享哲学、物理、数学方面的见解，阅读前人的著作，其中包括对他后来创立相对论影响深远的《力学史评》（马赫）、《科学与假设》（庞加莱）等等。 ▲「奥林匹亚科学院」俱乐部的 三位初创成员，右一便是爱因斯坦 爱因斯坦后来回忆说，「奥林匹亚科学院」的探讨培养了他的创造性思维，也促成了学术上的成就。 到了1905年，爱因斯坦陆续发表了5篇物理论文，其中一篇便宣告了狭义相对论的诞生。物理学界称这一年为「爱因斯坦奇迹年」，可以说，从这一年开始，20世纪的物理大厦被爱因斯坦重建。 03. 物理学家看物理学家 在光明网「科技名家」系列的访谈《时间之问》中，赵峥老师说： 「很多物理学生只知道课本上的知识，物理学家的活的东西是不知道的......我觉得科学家首先是人，不是神，所以在科研中会遇到很多挫折，只有看清楚人家有失败的经历，才能在从中潜移默化地学到一些东西，提高自己的创造能力。」 赵峥老师也是从这个方面去理解爱因斯坦对人类的贡献。铭记爱因斯坦，不是去崇拜，而是去理解，不仅要理解他奇迹般的科学发现，还要理解他的成长历程。 赵峥老师年轻时的求学生涯，也和爱因斯坦有很多相似的地方。他之所以走上物理研究的学术之路，可以追溯到小时候那些自由读书的时光。 1950年代，还是学生的赵峥，因为北京实行「二部制」，从小学到初中每天都有半天时间可以自由支配，他经常会去附近的书店找书读。到了高中，赶上「三年困难时期」，学校为了保证学生的健康，规定一天只上两节课，其余的时间回家休息。这段时间里，尽管经常饿肚子，赵峥还是坚持去首都图书馆，翻阅各种各样的书籍，经常从中午待到晚上。 因为有时间去自由支配，赵峥阅读了大量的古典名著和历史故事，这也为他以后形成有趣的讲课风格奠定了基础。上大学以后，虽然专业是激光和半导体研究，赵峥还是用一个暑假自学广义相对论，硬啃硬读。可惜的是，因为无人答疑解惑，而且受制于时局变动，所以在学习的最好时间里，赵峥不得不放下科学的梦想。 到了1978年，赵峥考上了北京师范大学物理学系的研究生，开始正式学习广义相对论。1981年研究生毕业后，他对时间的不可逆转性产生了兴趣，而这在当时是比利时物理学家，诺贝尔奖获得者伊利亚·普里高津（Ilya Prigogine）的研究领域。在寄去一篇论文表达意愿之后，赵峥获邀成为布鲁塞尔自由大学的访问学者。一年后，赵峥正式成为了普利高津的博士生。 ▲赵峥老师与普利高津 1987年回国后，赵峥老师继续从事物理学研究，在广义相对论、黑洞、时间、热力学等方面发表了大量论文。 除此之外，他还希望为中国的科学领域起到一个承上启下的作用，所以在北师大开设「从爱因斯坦到霍金的宇宙」等公选课，在许多院校做科普报告，历时20余载，孜孜不倦地为大众传播着科学精神。 赵峥老师的科普讲座集《物含妙理总堪寻》提到过爱因斯坦曾经说过的一句话： 「我没有什么别的才能，只不过喜欢刨根问底地追究问题罢了。」 时间回溯到相对论诞生前的1900年，著名物理学家开尔文男爵发表了一篇著名的演讲。他认为，除了「晴朗天空中的远处飘浮着两朵令人不安的乌云」仍未很好地解决之外，建立在经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学基础上的物理学大厦已经建成，后世只需要在这个基础上进行小范围的修补即可。 然而，从最初对磁针旋转的好奇，到对追光问题的疑惑，再到对飘在这座经典物理学大厦上空的两朵 「乌云」的追问，不囿于权威，勇于创新的爱因斯坦最终通过相对论，直接动摇了这座大厦的根基。 爱因斯坦的伟大，不仅仅在于他掌握的科学知识，也在于他的刨根问底式的探究精神。 相对论的诞生对后世的影响无疑是深远的。其中，狭义相对论提出的「相对性原理」和「光速不变原理」，在很大程度上催生了现代物理学的另一支柱——量子力学的诞生；而广义相对论更是直接把宇宙学从感性的猜测拉回到了现代科学领域。 虽然爱因斯坦是由于对光电效应的解释而获得1921年诺贝尔物理学奖，但是在《爱因斯坦文集》中，科学史家许良英先生指出，按照公认的诺贝尔奖标准，爱因斯坦一生至少可以获得8次诺贝尔物理学奖。而这其中大部分，都要归之于狭义和广义相对论的成就。 ▲1946年，爱因斯坦在美国林肯 大学为学生讲解相对论©John W. Mosley 晚年的爱因斯坦认为时间和空间是一个不可分割的整体，因此致力于构建大统一理论。也可以说，爱因斯坦的一生也是一个不可分割的整体，没有少年时代热爱自由和思考，勇于质疑权威的精神，也就很难想像1905年天才的诞生。 关于爱因斯坦与相对论，您了解多少呢？ 本周四（3月21日）晚八点，明白将邀请北京师范大学物理学系教授赵峥老师，讲解由知识圈501位学友投票选出的直播主题「爱因斯坦与相对论」，热爱科学的学友们千万不要错过～■
每周直播，由学友投票决定讲什么主题或请哪位老师来讲，学友们深度参与整个学习过程。我们以线上知识社群的方式，链接认真、有态度的学友，分享知识见解，让灵魂对话，让智慧生发。 我们通过每场直播象征性收取1块钱的方式，来甄选认真的学友，全年50场明师直播，仅收49元。同时，「明白知识圈」还是一个可以自由退出的社群，无需任何理由，随时无条件退款退群。
|
|
|
