愛因斯坦傳 P 4
愛因斯坦傳
作者：布老虎
第4，共48。
物理學上空的烏雲愛因斯坦真是生逢其時！在聯邦工業大學學習和進入伯爾尼專利局工作的那些年，他跨越着一個動盪的激動人心的世紀之交，而這也正是他思想活躍、青春勃發的年代。物理學歷史的發展正經歷着一個令人困惑、危機四伏，並預示着一場偉大的革命即將到來的時期。當歷史的需要呼喚一位偉人出現時，他正以矯健的步伐走向歷史舞台了。
歷史的車輪進入19世紀下半葉，由牛頓奠基，並經過數代物理學家的艱苦努力，一座莊嚴雄偉、美麗壯觀而又動人心弦的經典物理學的殿堂驕傲地聳立起來了。大至恆星和星系，小至分子和原子，遍及聲、熱、光、電磁，物理學似乎都已給出了完滿的解釋。正如美國著名物理學家邁克爾遜在 1894年所說：「雖然任何時候也不能擔保，物理學的未來不會隱藏比過去更使人驚訝的奇蹟，但是似乎十分可能，絶大多數重要的基本原理已經牢固地確立起來了，下一步的發展看來主要在於把這些原理認真地應用到我們所注意的種種現象中去。」在 19世紀 70年代，當普朗克進入慕尼黑大學向自己的老師約裡表示，決心獻身於理論物理學時，約裡回答說：「年輕人，你為什麼要斷送自己的前途呢？要知道，理論物理學已經終結。
微分方程已經確立，它們的解法已經制定，可供計算的只是個別的局部情況。可是，把自己的一生獻給這一事業，值得嗎？」面對著經典物理學的完美的大廈，几乎所有的物理學家都心滿意足了，他們思考着往後的研究怎樣去追求更高的精確性和在小數點後更多的位數去尋找物理學的真理。
正當物理學家們還沉浸在沾沾自喜之中的時候，新的發現和新的實驗事實就開始接二連三地衝擊經典物理學的大廈了。
1895年德國物理學家倫琴在研究陰極射線時發現了驚人貫穿能力的X射線；1896年法國物理學家貝克勒耳發現了鈾元素具有放射性；1897年英國的湯姆孫和荷蘭的塞曼通過測定陰極射線的荷質比確證了電子的存在；1898年居里夫婦又發現了放射性極強的新元素釙和鐳；1902年盧瑟福和索迪根據對放射性進行的實驗研究提出了元素嬗變理論……新的物理事實展示了物質結構隱藏着更深層的秘密。與此同時，黑體輻射、光電現象、原子光譜等一系列實驗事實與經典物理學的理論產生了尖鋭的對立。
在歷史跨入新世紀的日子裡，英國科學界聲名顯赫的元老開耳芬勛爵于1900年 4月 27日在皇家學會發表了一篇著名的講演，並以這次講演為基礎撰寫了題為「懸浮在熱和光動力理論上空的 19世紀的烏雲」的文章，刊登于 1901年 7月出版的《哲學雜誌》和《科學雜誌》合刊上。
文章一開頭，開耳芬寫道：「動力學理論斷言熱和光是運動的方式，可是現在，這種理論的優美性和明晰性被兩朵烏雲遮蔽得黯然失色了。第一朵烏雲是隨着光的波動論而開始的，菲涅耳和托馬斯·揚研究過這個理論。它包括這樣一個問題：地球如何通過本質上是光以太這樣的彈性固體而運動的呢？第二朵烏雲是麥克斯韋—玻耳茲曼關於能量均分的學說。」
19世紀末的物理學界根深蒂固地確立了一種思想，認為有一種到處存在的、能穿透一切的介質，它充滿所有物質的內部和它們之間的空間，惠更斯把這種介質稱為宇宙以太。以太是傳播光波的基礎。由於遙遠的星光可以傳播到地球，所以以太應當充滿整個宇宙。因為光是橫波，所以作為傳播光的介質，以太應具有固體的性質；同時由於光速非常大，所以不得不認為以太的彈性係數極大，它應當是絶對剛性的。
而另一方面，宇宙天體包括地球和太陽等在運動過程中似乎又並沒有受到以太的阻力，因此又必須假定它的密度几乎為零，或者如開耳芬勛爵所假定的那樣以太有着類似膠狀物質的性質，但這樣就會同以太具有絶對剛性的假定發生矛盾。如果以太不阻礙物質的運動，說明以太和物質粒子之間沒有任何相互作用，可是當光穿過玻璃或水時速度又變了，這又得假定以太同物質之間有着相互作用。此外，還得要求以太具有絶對透明的性質……總之，以太到底是什麼東西，它有什麼性質？這本身就充滿着混亂和矛盾。
關於「第二朵烏雲”，開耳芬在文章 中簡單回顧了能量均分學說產生的過程，分析了該理論所遇到的困難，特別指出了一些理論計算值與實際觀測值之間的偏離。他說：「事實上，玻耳茲曼—麥克斯韋學說的偏差比我們列舉的還要大。」並斷言：“與觀察的明顯偏離絶對足以否證玻耳茲曼—麥克斯韋學說。」
經典物理學遭遇到了一場深重的危機，而危機正是科學革命的前夜。儘管開耳芬勛爵只提到了兩朵烏雲，實際上19世紀物理學的上空几乎已是烏雲密佈了。然而這位在物理學史上素以保守著稱的英國爵士，似乎以超人的洞察力揭示的兩個難題，竟與此後物理學上兩個偉大的理論革命有着密切的聯繫。
大放光彩的一年1905年作為物理學史上光輝燦爛的一年，永久載入了科學史冊。在這一年，愛因斯坦完成了6篇使科學領域發生巨變的劃時代論文，其中3篇發表在德國萊比錫出版的《物理學雜誌》的同一卷上。1905年的第一篇論文，他是在26歲生日3月14日之後的第3天完成的。它證明光是由不連續的微小顆粒或者叫做光量子的微粒所組成的。
歷史的車輪進入19世紀下半葉，由牛頓奠基，並經過數代物理學家的艱苦努力，一座莊嚴雄偉、美麗壯觀而又動人心弦的經典物理學的殿堂驕傲地聳立起來了。大至恆星和星系，小至分子和原子，遍及聲、熱、光、電磁，物理學似乎都已給出了完滿的解釋。正如美國著名物理學家邁克爾遜在 1894年所說：「雖然任何時候也不能擔保，物理學的未來不會隱藏比過去更使人驚訝的奇蹟，但是似乎十分可能，絶大多數重要的基本原理已經牢固地確立起來了，下一步的發展看來主要在於把這些原理認真地應用到我們所注意的種種現象中去。」在 19世紀 70年代，當普朗克進入慕尼黑大學向自己的老師約裡表示，決心獻身於理論物理學時，約裡回答說：「年輕人，你為什麼要斷送自己的前途呢？要知道，理論物理學已經終結。
微分方程已經確立，它們的解法已經制定，可供計算的只是個別的局部情況。可是，把自己的一生獻給這一事業，值得嗎？」面對著經典物理學的完美的大廈，几乎所有的物理學家都心滿意足了，他們思考着往後的研究怎樣去追求更高的精確性和在小數點後更多的位數去尋找物理學的真理。
正當物理學家們還沉浸在沾沾自喜之中的時候，新的發現和新的實驗事實就開始接二連三地衝擊經典物理學的大廈了。
文章一開頭，開耳芬寫道：「動力學理論斷言熱和光是運動的方式，可是現在，這種理論的優美性和明晰性被兩朵烏雲遮蔽得黯然失色了。第一朵烏雲是隨着光的波動論而開始的，菲涅耳和托馬斯·揚研究過這個理論。它包括這樣一個問題：地球如何通過本質上是光以太這樣的彈性固體而運動的呢？第二朵烏雲是麥克斯韋—玻耳茲曼關於能量均分的學說。」
19世紀末的物理學界根深蒂固地確立了一種思想，認為有一種到處存在的、能穿透一切的介質，它充滿所有物質的內部和它們之間的空間，惠更斯把這種介質稱為宇宙以太。以太是傳播光波的基礎。由於遙遠的星光可以傳播到地球，所以以太應當充滿整個宇宙。因為光是橫波，所以作為傳播光的介質，以太應具有固體的性質；同時由於光速非常大，所以不得不認為以太的彈性係數極大，它應當是絶對剛性的。
而另一方面，宇宙天體包括地球和太陽等在運動過程中似乎又並沒有受到以太的阻力，因此又必須假定它的密度几乎為零，或者如開耳芬勛爵所假定的那樣以太有着類似膠狀物質的性質，但這樣就會同以太具有絶對剛性的假定發生矛盾。如果以太不阻礙物質的運動，說明以太和物質粒子之間沒有任何相互作用，可是當光穿過玻璃或水時速度又變了，這又得假定以太同物質之間有着相互作用。此外，還得要求以太具有絶對透明的性質……總之，以太到底是什麼東西，它有什麼性質？這本身就充滿着混亂和矛盾。
關於「第二朵烏雲”，開耳芬在文章 中簡單回顧了能量均分學說產生的過程，分析了該理論所遇到的困難，特別指出了一些理論計算值與實際觀測值之間的偏離。他說：「事實上，玻耳茲曼—麥克斯韋學說的偏差比我們列舉的還要大。」並斷言：“與觀察的明顯偏離絶對足以否證玻耳茲曼—麥克斯韋學說。」
經典物理學遭遇到了一場深重的危機，而危機正是科學革命的前夜。儘管開耳芬勛爵只提到了兩朵烏雲，實際上19世紀物理學的上空几乎已是烏雲密佈了。然而這位在物理學史上素以保守著稱的英國爵士，似乎以超人的洞察力揭示的兩個難題，竟與此後物理學上兩個偉大的理論革命有着密切的聯繫。
大放光彩的一年1905年作為物理學史上光輝燦爛的一年，永久載入了科學史冊。在這一年，愛因斯坦完成了6篇使科學領域發生巨變的劃時代論文，其中3篇發表在德國萊比錫出版的《物理學雜誌》的同一卷上。1905年的第一篇論文，他是在26歲生日3月14日之後的第3天完成的。它證明光是由不連續的微小顆粒或者叫做光量子的微粒所組成的。
