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第23章 不朽的科学家爱因斯坦(1)

1879年3月14日,阿尔伯特·爱因斯坦出生在德国乌尔姆小城。

爱因斯坦再伟大,也该感谢他的双亲。父亲的数学天赋,母亲的音乐天赋,恰到好处地合成出一个伟大的爱因斯坦。非凡的思维能力、丰富的想象能力,就是爱因斯坦继承父母天赋的明证。

一个天才的童年,总会有些超乎寻常的故事。爱因斯坦刚出生时,后脑大得不同一般,而且头骨呈棱角形,头骨的这种异状,后来永久性地成为爱因斯坦的特征。爱因斯坦的母亲曾为头胎儿子的异样头骨而受惊,爱因斯坦的祖母看到孙子,也低声嘀咕:“太重了!太重了!”她不是说孙子的体重,而是孙子大而怪的头形让她不安,一个弱小的身躯,如何支撑得住这个硕大的脑袋?她们当然还不曾意识到:就是这个大而怪的头脑,将滋生出多么伟大的意识。

爱因斯坦的童年、少年时代,恰逢慕尼黑大发展时期,蓬勃向上的时代精神、开拓进取的人格意志,通过各种渠道,浸润着小爱因斯坦的心田。

慕尼黑郊外,遍布清新的田野和幽静的森林。爱因斯坦一家的住处,位于慕尼黑郊区的林德林地区,浓荫蔽地,绿茵环抱。天性浪漫的赫尔曼·爱因斯坦先生生意之余,最爱做的事情就是带领全家郊游。小爱因斯坦似乎天生醉心于大自然,他常常瞪着两只好奇的眼睛,紧闭双唇,默默地跟着父母,默默地注视着眼前的自然景色。自然界的美与神秘,一次次冲撞着爱因斯坦的心扉。大自然的静谧养成爱因斯坦独自沉思的生活、研究方式,也给了他无穷的灵感、启迪,给了他排除人世纷繁烦恼的慰藉。直到以后,爱因斯坦也总是寻求远离繁华都市的乡村作为居住地。在柏林,他觉得住在哈裴尔河河畔最舒适。此外,他最喜爱的是北海群岛和德国的东海海岸,尤其是阿伦斯霍卜和黑敦海岛。流亡之后,他住在美国普林斯顿,住房四周就是一座大花园,住房像绿色海洋中的一个孤岛。人们常以为这是爱因斯坦生性孤癖、不善交际的表现,其实不然。就文化背景来分析,爱因斯坦父子对慕尼黑郊外纯朴、自然的风景的神往与欣赏趣味,有着浓郁的时代感。

当然,童年时代的爱因斯坦还不可能向世人解释自己个性的内涵。他独来独往,时常故意躲开小伙伴、同学,即使同亲人在一起,他也只是一个沉默的听众。谁要是破坏了他独处的心境,一向沉静的他会突然爆发出激烈的情绪。爱因斯坦的妹妹后来回忆说:“每逢那样的时刻,他会变得脸色苍白,鼻尖发白,不能自制。”有几次,爱因斯坦竟向比自己小2岁的妹妹扔东西,大发脾气。爱因斯坦5岁时,父母为他请了一个家庭女教师。第一次上课时,爱因斯坦大概发现自己将失去自由的个人世界,又一次大发脾气,向老师扔椅子以示抗议,爱因斯坦的父母只好结束这第一次还未开始的教育。不爱和人交往的小爱因斯坦偏喜爱那些需要耐心和坚韧的游戏,比如用薄薄的纸片搭房子,不成功绝不罢休。

对于童年的爱因斯坦来说,独立的个性还只是一只“空筐”,它需要充实精神、文化的内涵。第一个装进这只“空筐”的是什么?是音乐。爱因斯坦3岁的时候,一天,母亲波林坐在钢琴旁,轻轻地抚弄琴键,优美动听的旋律像潺潺溪水,从她的手指下流出。忽然,她觉得背后有人,她回头一看,小爱因斯坦正歪着脑袋,全神贯注地倾听美妙的乐声。年轻的母亲高兴了,她说:“瞧你一本正经的,像个大教授!哎,亲爱的,怎么不说话呀?”爱因斯坦没有回答,他只有3岁,还无法说清激起心灵感应的音乐到底是什么,他那对亮晶晶的、棕色的大眼睛中却又分明闪烁着快乐的光辉。琴声又响了,是贝多芬的奏鸣曲。小爱因斯坦迈着摇晃的步子,无声地扑向一个新的世界,那里只有美丽、和谐和崇高。

不爱说话的小爱因斯坦对音乐入迷了,6岁起练习拉小提琴。几年后,爱因斯坦唯一的消遣就是音乐,在母亲的伴同下,他很快就能演奏莫扎特和贝多芬的奏鸣曲了。

音乐以它那温柔而深邃的怀抱接纳了爱因斯坦,让他吸吮着人类文化最甘甜的乳汁,给他一个安宁的精神家园,也给了他日后作为一代物理学大师的超凡想象力。1931年,爱因斯坦在《论科学》一文中说:“音乐和物理学领域中的研究工作在起源上是不同的,可是被共同的目标联系着,这就是对表达未知的东西的企求。它们的反应是不同的,可是它们互相补充着。至于艺术上和科学上的创造,那么,在这里我完全同意叔本华的意见,认为摆脱日常生活的单调乏味,和在这个充满着由我们创造的形象的世界中寻找避难所的愿望,才是它们的最强有力的动机。这个世界可以由音乐的音符组成,也可以由数据的公式组成。我们试图创造合理的世界图像,使我们在那里面就像感到在家里一样,并且可以获得我们在日常生活中不能达到的安定。”

科学和艺术的互补性与统一性,使音乐成为爱因斯坦的“第二职业”。不管旅行到哪里,他总是身不离提琴,甚至参加柏林科学院的会议,也要随身带着琴盒,以便会后拜访普朗克、玻尔时,能在一起拉拉弹弹。在紧张思索光量子假说或广义相对论的日子里,爱因斯坦一旦遇到困难,思索陷入困顿时,他就会不由自主地放下笔,拿起琴弓。那优美、和谐、充满想象力的旋律,会在无形中开启他对物理学的思路,引导他在数学王国作自由、创造性的遐想。音乐往往催化出爱因斯坦的科学创见和思维火花。在音乐的自由流淌中,深奥的理论物理学有了美妙的旋律。

爱因斯坦的小提琴演奏水平很高,还能弹一手好钢琴。他与同时代的物理学家们有过许多理论上的争吵,也有深厚的并肩战斗的友谊。在他们的交往中,音乐常常起到妙不可言的作用。爱因斯坦和荷兰莱顿大学物理学教授埃伦费斯特是终身挚友,但在相对论问题上,又总是争论不休。从1920年起,爱因斯坦接受荷兰的邀请,成了莱顿大学的特邀教授,每年都来几个星期,住在埃伦费斯特家里,讨论、争论自然是免不了的事。埃伦费斯特思维敏捷,又心直口快,批评意见尖刻、毫不留情。这点恰好与爱因斯坦棋逢对手,唇枪舌剑之后,能统一观点自是皆大欢喜。遇到无法统一的争论,两个好朋友会自动休战。埃伦费斯特是位出色的钢琴家,他喜欢替爱因斯坦伴奏。爱因斯坦则只要埃伦费斯特伴奏,那提琴演奏定是光彩四溢。有时,一支乐曲奏到一半爱因斯坦会突然停下,用弓敲击琴弦,让伴奏停止演奏。或许是一段优美的旋律触动了灵感,争论又开始了。争着、争着,爱因斯坦又会突然停下,径直走到钢琴边,用双手弹出三个清澈的和弦,并强有力地反复敲打这三个和弦。

科学之光普照着大地,也照亮了小爱因斯坦成长的道路。爱因斯坦上学前的一天,他生病了,本来沉静的孩子更像一只温顺的小猫,静静地蜷伏在家里,一动也不动。父亲拿来一个小罗盘给儿子解闷。爱因斯坦的小手捧着罗盘,只见罗盘中间那根针在轻轻地抖动,指着北边。他把盘子转过去,那根针并不听他的话,照旧指向北边。爱因斯坦又把罗盘捧在胸前,扭转身子,再猛扭过去,可那根针又回来了,还是指向北边。不管他怎样转动身子,那根细细的红色磁针就是顽强地指着北边。小爱因斯坦忘掉了身上的病痛,只剩下一脸的惊讶和困惑:是什么东西使它总是指向北边呢?这根针的四周什么也没有,是什么力量推着它指向北边呢?

爱因斯坦67岁时仍然为童年时的“罗盘经历”感慨万千。

他在《自述》中说:

“当我还是一个四、五岁的小孩,在父亲给我看一个罗盘的时候,就经历过这种惊奇。这只指南针以如此确定的方式行动,根本不符合那些在无意识的概念世界中能找到位置的事物的本性的(同直接‘接触’有关的作用)。我现在还记得,至少相信我还记得,这种经验给我一个深刻而持久的印象。我想一定有什么东西深深地隐藏在事情后面。凡是人从小就看到的事情,不会引起这种反应;他对于物体下落,对于风和雨,对于月亮或者对于月亮会不会掉下来,对于生物和非生物之间的区别等都不感到惊奇。”

小小的罗盘,里面那根按照一定规律行动的磁针,唤起了这位未来的科学巨匠的好奇心——探索事物原委的好奇心。而这种神圣的好奇心,正是萌生科学的幼苗。

在爱因斯坦步入自然科学领域的最初几步,有两个人是很重要的,虽然很难说他们两人在思想上对爱因斯坦有什么大的影响,但正是他们,把打开自然科学殿堂大门的第一把钥匙递给了爱因斯坦。这两个人是爱因斯坦的叔叔雅各布·爱因斯坦和来自俄国的大学生塔尔梅。

雅各布·爱因斯坦是个很有事业心并且精力充沛的人,是一个工程师,也和赫尔曼·爱因斯坦一样爱好数学,就是他动员赫尔曼·爱因斯坦一家移居慕尼黑。在工厂里,他管技术;在家里,他则是小爱因斯坦入学前的数学启蒙者。爱因斯坦上学后,雅各布叔叔常常给小爱因斯坦出些数学题让他解答。每当正确解答后,爱因斯坦就特别高兴。

1888年10月,爱因斯坦从慕尼黑国民学校进入路易波尔德中学学习,一直读到15岁。这期间,来自俄国的大学生塔尔梅成为爱因斯坦家里的常客。塔尔梅每星期四到爱因斯坦家来吃晚饭,这是慕尼黑犹太人帮助外国来的穷苦犹太学生的慈善行动。塔尔梅是学医的,但对各种自然科学知识以及哲学均抱有兴趣。他对小爱因斯坦的超常求知欲及能力很吃惊。那本让爱因斯坦终身难忘的“神圣的几何小书”便是塔尔梅送给爱因斯坦的。一开始,塔尔梅总是和爱因斯坦谈论数学问题,越谈就越引起爱因斯坦对数学的浓厚兴趣。对学校枯燥教学方式厌倦的爱因斯坦干脆自学起微积分,他提出的数学问题常弄得中学数学老师张口结舌,不知如何回答。

尽管爱因斯坦的数学成绩永远第一,但老师并不喜欢他。一次,一个老师公开对他说:“如果你不在我的班上,我会愉快得多。”爱因斯坦不解地回答:“我并没有做什么错事呀!”老师回答说:“对,确是这样。可你老在后排笑着,这就亵渎了教师需要在班级中得到的尊敬感。”

罗盘、几何、微积分、自然规律,一步一个阶梯,一步一个坚实的脚印,爱因斯坦扬起了科学远征的船帆,和实验物理学家不同,数学,始终是爱因斯坦的主要工具。

爱因斯坦于1915年完成的广义相对论,正是数学与自然科学之间相互有效结合的光辉范例。爱因斯坦所提出的物理问题,迫使某些数学方法必须加以完善。因而,促进了数学的发展,反过来又推动了物理学研究的进一步发展。1915年年底,爱因斯坦在广义相对论中阐明了引力的几何学理论,这是自然科学史上最伟大的理论成就之一。1955年,物理学家玻恩在一次报告中评价道:“对于广义相对论的提出,我过去和现在都认为是人类认识大自然的最伟大的成果,它把哲学的深奥、物理学的直观和数学的技艺令人惊叹地结合在一起。”

1894年6月,爱因斯坦一家除爱因斯坦外,迁居意大利。留在慕尼黑的爱因斯坦借住在一位老太太家里。父亲要儿子读完高中,取得毕业文凭。有了文凭,才能进大学,获得电机工程师的资格。这是父亲为儿子谋划的人生道路。

独自一人在慕尼黑,本来就生性孤癖的爱因斯坦更是意气消沉,心神不定。他十分思念家庭,又厌恶学校的教育。慕尼黑给了他清新宁静的自然风情,给了他美妙动听的音乐,也给了他深挚的宗教情感,可路易波尔德中学的6年生活,却是他一生中最痛苦的回忆。有强烈独立个性的爱因斯坦对一切骄横权威的抵触情绪,同当时德国推行的教育制度,实在是水火不容。

爱因斯坦无法忍受了,他在学校与在校外完全成为两个人。在校外,爱因斯坦虽不爱说话,可心灵是恬静自由的。他的同学在学校还在平面几何的浅水里扑腾,他却利用课余时间畅游在微积分大海里。他整日与音乐为伴,以宗教般的狂热做着理想和希望的梦。按照自己的思维,与学校教育格格不入的爱因斯坦,只能孤独地走着自己的路。

在校内,未来的物理学大师的成绩,除数学外,他几乎就没有什么好分数。老师们嫌他“生性孤癖、智力迟钝”,责备他“不守纪律、心不在焉、想入非非”;同学们大都视他为陌路人,从不来往。有一次,赫尔曼·爱因斯坦先生问学校的训导主任,自己的儿子将来应该从事什么职业,这位主任直截了当地回答:

“做什么都没关系。你的儿子将是一事无成的。”

1895年春天,大地回春。爱因斯坦已16岁了。根据当时的法律,男孩只有在17岁以前离开德国才可以不必回来服兵役。由于对军国主义深恶痛绝,加之独自一人呆在军营般的路易波尔德学校已忍无可忍,爱因斯坦没有同父母商量就私自决定离开德国,去意大利与父母团聚。但是,半途退学,将来拿不到文凭怎么办呢?一向忠厚、单纯的爱因斯坦,情急之中竟想出一个自以为不错的点子。他请数学老师给他开了张证明,说他数学成绩优异,早达到大学水平。又从一个熟悉的医生那里弄来一张病假证明,说他神经衰弱,需要回家静养。爱因斯坦以为有这两个证明,就可逃出这厌恶的地方。谁知,他还没提出申请,训导主任却把他叫了去,以他败坏班风,不守校纪的理由勒令退学。

爱因斯坦脸红了,不管什么原因,只要能离开这所中学,他都心甘情愿,也顾不得什么了。他只是为自己想出一个并未实施的狡猾的点子突然感到内疚,后来每提及此事,爱因斯坦都内疚不已。大概这种事情与他坦率、真诚的个性相去太远。

1895年春天,爱因斯坦怀着解放的心情投入到意大利的怀抱。当心烦意乱的父母告诉爱因斯坦,他不能在米兰上学,因为米兰的德语学校只收13岁以下的学生,爱因斯坦根本不想分担父母的忧虑,他只想尽情享受成功逃离路易波尔德中学的自由与畅快。

1895年秋天,爱因斯坦登上了开往苏黎世的列车。通过母亲的关系,爱因斯坦获准参加联邦工业大学的入学考试。考试科目有政治史、文学史、德文、法文、生物学、数学、图形几何学、化学、物理学、图画,还加一篇文章。结果他落选了。那些需要记忆的课程,他都考得不好,加之没有中学文凭。好在他的数学和物理学考得十分出色,引起了学校教授和校长的关注。

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