#歷史人物#一顆神奇的大腦
說到大腦,你會想到什么,據科學統計,目前人類對大腦的開發尚不足1%。如果我同你說,有人能準確預測100年之后的事情,你肯定要么覺得我瘋要么覺得我迷信,但偏偏有人在100年前就做到了,震驚有木有,這個人就是大名鼎鼎的——Albert. Einstein(阿爾伯特·愛因斯坦)。
阿爾伯特·愛因斯坦(Albert. Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日),猶太裔物理學家。下面這個帥哥哥你認識嗎,是不是和想象中差距過大,這是33歲的愛因斯坦,大寫的帥哇!
因為我們見過的愛因斯坦都長這樣,像“科學大神”一樣永駐于人們心中:一頭紛亂的白發,靜謐深邃的眼神既充滿玄妙似乎又充滿童真。
1955年4月18日凌晨,76歲的理論物理學家阿爾伯特·愛因斯坦在美國普林斯頓病逝,為其進行尸檢的醫生托馬斯·哈維確認愛氏死于主動脈破裂。按照逝者遺囑,尸體當天下午即被火化。不知能否算作幸事,愛因斯坦的身體沒有被完全火化。哈維在解剖遺體時自作主張地取出愛氏的大腦,將其切片保存,并在多年后分送給一些醫學研究機構和研究人員以供研究,看它與常人有何不同,研究結果時見發布,結論似是而非;2013年,美國費城馬特博物館也將館藏的46塊愛因斯坦的大腦切片放在顯微鏡載玻片上以供永久展覽。這些故事聽上去難免悚動,卻也顯示出人們對于愛因斯坦這顆天才大腦經久不衰的濃厚興趣。
愛因斯坦的主要科學成就包括以下四方面:
相對論
(1)狹義相對論
“科學大神”牛頓認為,時間和空間分別具有絕對的存在性,宇宙的基礎是萬有引力定律,一切物體之間都有引力,引力強弱跟它們的質量大小成正比,跟物體之間的距離成反比。但是科學家漸漸發現,在遇到強引力場時,萬有引力并非完全正確。1905年,26歲的瑞士伯爾尼專利局技術員愛因斯坦首先提出狹義相對論,拓展和修正了牛頓的時空觀,他主張時間與空間不再獨立不依,而是構成了一個時空結構。很快,他認識到狹義相對論在兩個意義上是不完備的:首先它規定任何物理相互作用的傳播速度都不能超過光速,這與牛頓的引力理論相沖突,后者認為引力在遠距離物體之間瞬時發生作用;其次,狹義相對論只適用于勻速運動,而不適用于加速運動。于是愛因斯坦又開始向自己畢生的代表作廣義相對論進發
(2)廣義相對論
?直到1915年11月,36歲的愛因斯坦才利用黎曼幾何完成了廣義相對論。廣義相對論不僅讓四維的時空結構成了物體和事件的容器,也讓其有了自己的動力學。由于有物質的存在,時間和空間會發生彎曲,而后者也會影響物質的運動,正所謂“物質決定時空如何彎曲,時空決定物質如何運動”。廣義相對論有3個著名的預言,分別是水星近日點的進動、引力紅移和引力場使光線發生偏折。這3個預言都得到了驗證。
相對論的提出是物理學領域的一次重大革命。它否定了經典力學的絕對時空觀,深刻地揭示了時間和空間的本質屬性。它也發展了牛頓力學,將其概括在相對論力學之中,推動物理學發展到一個新的高度。
引力波
1916年,愛因斯坦在廣義相對論的框架下又預言了引力波的存在:他發現自己提出的廣義相對論方程有一組解,和電磁波的性質類似,以光速傳播。他在論文中稱之為引力波,它是時空受到擾動產生的能量傳播形式,不過他也當即指出,引力波非常微弱,甚至可以忽略。
廣義相對論方程中一組偶然發現的解,其存在與否先是被科學家們討論了數十年,繼而又被后來者尋找了數十年。其間,科學家通過對1974年發現的脈沖雙星系統的長期觀測,間接地探測到了引力波,這項工作獲得了1993年的諾貝爾物理學獎;但引力波存在的直接證據一直沒有找到。直到2016年2月11日,美國激光干涉引力波觀測臺(LIGO)實驗團隊宣布直接探測到了引力波的消息迅速攪動了科學界乃至更廣泛社會的一池春水,作為廣義相對論的最后一個預言,它再次驗證了愛因斯坦在100年前所顯示出的天才智慧。人們對于愛因斯坦的崇拜和熱愛更是在心中翻滾升騰,一次次如狂潮般涌來。
能量守恒定律
在狹義相對論中,愛因斯坦提出了著名的質能公式:E=mc2(這里的E代表能量,m代表多少質量,c代表光的速度,近似值為3×108m/s,這說明能量可以用減少質量的方法創造)。
光電效應
赫茲于1887年發現光電效應,愛因斯坦提出光子假設,第一個成功的解釋了光電效應(金屬表面在光輻照作用下發射電子的效應,發射出來的電子叫做光電子。光照射到金屬上,引起物質的電性質發生變化。這類光變致電的現象被人們統稱為光電效應(Photoelectric effect)。因此獲得1921年諾貝爾物理獎。
天才也是人
愛因斯坦當然是位天才,他將想象與智慧有機結合,改變了我們對宇宙的理解,開創了一個新的時代,至今我們都仍然生活在這個時代中。從光子發射到宇宙膨脹,愛因斯坦的理論在現代科學中無處不在,今天的各項技術如激光、原子能、光纖、半導體、太空旅游等都要追溯到他的理論。不過長期以來,我們習慣于仰視他的成就與光環,忽略了他作為一位凡間天才的非常吸引人的真實一面。
在科學世界,愛因斯坦不是萬能的上帝,他也曾經想否認引力波的存在,最終被證實是計算中出現了一個錯誤;他否認黑洞的存在;他一手促成量子革命,后來又長期抵制量子力學。他長期保持思考,有獨立見解,所以常常進行自我的思維角力,這些似乎更像是一位普通人常有的矛盾,發生在科學大神身上可能會使他的形象不再高高在上,但這恰好又是他真實可愛而又平凡的一面。
上帝對待每個人是平等的,他賦予了愛因斯坦一顆超乎尋常的大腦,也就給了他更多的煩惱。他一生與眾多女性保持曖昧的關系,尤其是年齡長于他且心智稍成熟的更加得到青睞。大學時候英俊帥氣的愛因斯坦愛上了班級里唯一一位女同學米列娃,她身材相貌都不怎樣甚至還有些跛足,可能是思想上同樣對科學充滿熱情才會擦出火花吧,愛因斯坦抵制重重壓力和她步入了婚姻的殿堂,但生活中的瑣碎最終擊碎了科學家的理想,在廣義相對論提出前后,他們還在交涉分居事宜,進行離婚拉鋸戰,最終以可能得到的獎金作為財產才結束這場兩敗俱傷的婚姻。據說離婚前,愛因斯坦已經與長他3歲的表姐艾爾莎在一起,后者幾年后成為他的第二任妻子,但最終婚姻也以失敗告終。
人們似乎對于這位天才般的科學家的婚外情并沒有過多的苛責,可能只是把它們當成了接近科學家的花邊新聞,感覺不再高高在上。另一方面也是由于愛因斯坦還是一位低調的、和藹的、對任何年齡和階層的人都很友好、與同事相處融洽、很容易與人結下友誼的人。
作為一位猶太人,他還厭惡軍國主義和民族主義,尊重個性和自由,向往社會公平,心系人類命運,他對于政治和民主發表了很多看法。值得玩味的是,在愛因斯坦的性格中,冷漠和熱情交織成一種超然。他對普通朋友甚至陌生人都非常和藹,對周圍親密的人卻又有些漠然;他喜歡孤傲的感覺,又樂于和思想同伴一起分享想法。朋友說,“他的生活充滿淡淡的愉快和冷冷的情感,他的溫文友善完全不帶感情,像是來自另一個星球。”或許正是這樣的性格,可以使他既能拒斥科學傳統,又可以回避親密的感情。能讓他很難被別人影響,在思考中度過一生,一心一意追求自己的理論。
以上就是這位凡間天才的種種,除卻對愛因斯坦天才大腦本身的好奇,我們更樂意關注他的真實平凡而偉大的自我。
致謝:本文部分內容參考了《愛因斯坦傳》(湖南科學技術出版社出版,沃爾特·艾薩克森著,張卜天譯)。
本文由材料人編輯部學術干貨組黃小牛供稿,材料牛編輯整理。
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