聊聊狭义相对论-第9部分

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　可是，什么又是磁力呢？为什么磁力可以这样做呢？为什么它看不见呢？……那颗幼小的心灵完全被它占据了，以至很长一段时间内，他一直拿在手里，一个人静静地摆弄，静静地思考。看到他那一副痴迷的神情，全家人都为他担心。后来，小阿尔伯特终于放下了，全家人才松了一口气。　
　其实，他并没有放下，以至于他一生都在思考着与磁力有关的问题。　
对大自然的深深痴迷，对规律的孜孜探索。　
　对别人不以为然的现象，却能注意到别人不能注意到的事情。　
　想前人未想之想，事前人未事之事。　
　是一个科学家成功的基础。　
　从罗盘这件事情可以看到，这些也是爱因斯坦所具备的。　
　1888年，爱因斯坦9岁那年，他顺利踏入了慕尼黑著名的路提彼德中学，开始了新的生活。但是天性向往自由的他，对学校那种压抑、机械化的教育感到极大的反感。　
　是呀，大自然本来就是多姿多彩，认识更应该是百家争鸣。　
　为什么要统一答案呢？为什么要压制自由呢？　
　爱因斯坦一直来的这种思想注定他会向权威挑战，将成为人类的异端分子。　
　犹太民族有着一个古老的传统，就是在每个星期四都要邀请一位家境比较贫寒的犹太同胞到家里一同进餐，以表示民族之间的互爱团结。在爱因斯坦进入中学的第二年，他们家经常邀请一位名叫塔尔梅的大学生到家里做客。　
　很快，爱因斯坦就和塔尔梅结下了深厚的友谊，他经常问塔尔梅一些物理和数学的问题，往往有些问题连这位大学生都答不上来（好生厉害！）。看见一位求知欲如此强烈的孩子，塔尔梅给爱因斯坦抱来了一摞厚厚的书籍，那就是伯恩斯坦编著的《自然科学通俗丛书》。这本书在爱因斯坦成长路上起到了极其重要的作用。　
　爱因斯坦从《自然科学通俗丛书》中学习到了物理学、化学、动物学、天文学等诸多知识。他深深被这些神奇的内容吸引住了，甚至不惜花费睡觉的时间去阅读它。　
　而最令他疑惑的是，为什么上帝在上面没有位置呢？　
　从小学到现在，宗教课上都说上帝是存在的，它创造了万物，包括我们人类，主宰世间一切。　
　可是，眼前的这本书却根本找不到上帝的痕迹，取而代之的是一个井然有序的物质世界。它是那么的充满秩序，以致根本不需要上帝来参与任何环节！　
　爱因斯坦被书中描述的自然界的发展规律折服了，从中他深深体会到了一种神圣的美——规律的美。这种美太令人震撼了！行星运转，时间流逝，生老病死，物质反应……一切都好象是心心相通，世间万物仿佛早已约定了一般，充满默契，各司其职，奏响了一首自然的和谐交响乐。而隐藏在这个大千世界的背后，演绎了这一切的正是——规律！　
　是的，上帝是不存在的！　
　是的，圣经说错了！　
　是的，一切所谓的权威都是不可信的！　
　是的，一切都应该去怀疑！　
　爱因斯坦少年时代的宗教天堂就这样失去了，而同时也开始一步一步走进了科学的殿堂。　
　或许，我们也可以认为，爱因斯坦后来那种不畏权威的勇气正是从这时候开始的。


就在爱因斯坦升入三年级，即将开始学习一门新的功课——几何学。叔叔雅各布告诉他，几何学是一门充满智慧的学问，在这里，你必须学会证明，这也是一种对人的智力更大的考验和挑战。雅各布叔叔还随手拿起一张纸，画了一个直角三角形。　
　“注意到了吗？孩子，所有的直角三角形都有这样一个性质——这两条直角边的平方和，就刚好等于这条斜边的平方！”叔叔微笑着说。　
爱因斯坦看来看去，似乎显得不太相信（好样的！异端就要来了！），又用手指在纸上量来度去。　
　“不用量了，这个关系已经经过严格的几何证明了，对所有的三角形都是适用的，是不会错的。早在2000年前，古希腊的一位大数学家就给出证明了。孩子，你为什么不也来试试呢？试着去证明它……”叔叔摸着小爱因斯坦的头。　
　太有挑战性了！太刺激了！爱因斯坦一头扎了进去，下决心要把它给证明出来。　
　一连几个星期，爱因斯坦一个人一有时间就坐到小书桌前，对着一个直角三角形思考着，涂划着，计算着……　
　三个星期后，爱因斯坦根据三角形的相似性成功给出了证明！当他把证明拿给叔叔看时，雅各布惊叹不已，不禁为侄儿的数学才能折服。本来自己只是想告诉侄儿有这么一个几何命题，不经意间鼓励他去证明，没想到他竟然办到了！　
　天才喷薄而出！　
　这是一个属于你的时代！来吧！爱因斯坦！　
　在学习平面几何的过程中，简洁而又严谨的几何公理、定理给爱因斯坦留下了非常深刻的印象；那种建造体系的方法，给了他无比强烈的震撼！　
　欧几里得几何从一些显而易见、直接承认其为真的公理出发，利用逻辑推理的方法，用这些公理推理出一大串定理和推论，证明过程无懈可击。就像倒金字塔，从一点出发，一步一步地建立起整幢欧几里得几何大厦。　
　在《几何原本》第一卷中，欧几里得一开篇就给出23个定义，说明了研究的基本要素；5个公设（包括著名的第五公设）；以及5个公理。这些定义、公设和公理，都是我们耳濡目染的，是我们的原始经验，于是直接承认它们为真命题。之后就是从以上的定义、公设和公理出发，推理出48个命题。非常严谨和简洁，流露出一种和谐、简单、明确和有秩序的美。　
这就是数学上极其美丽的公理方法，是数学上最壮丽的篇章，最恢弘的史诗。　
　公元前3世纪，亚里士多德总结了前人积累的逻辑知识，用演绎证明的科学为例，给出了三段论法（这是中学的数学内容，还记得吗？），标志着公理方法的诞生。　
　这种方法一直影响着后来的科学家，并且利用它铸造了人类科学史上一次又一次的辉煌，其中包括上面提到的欧几里得几何，还有将来的相对论。　
　公理方法具有很多优点。由于它是从尽量少的公理出发，并经过严格的逻辑推理得到结论；所以只要基础是正确的，那么所有的推论都必然是真实的。它的定理和命题按照逻辑演绎的关系串联起来，使用起来就相当方便。而它的简明性、条理性和和谐性，又充分体现了美学的要求。　
　再说远一点。　
　一个公理体系一般应该满足这样三个条件。　
　相容性。人民内部绝对不能有矛盾。同样道理，同一个体系中可不能出现互相矛盾的两条公理。　
　独立性。公理与公理之间应该是互相独立的，不能从这条公理就可以推出另一条公理，那被推出的那条还用干什么呢，是吧？把它当定理、推论就行了！　
　完备性。所选用的公理应该保证可以推出该分支的所有命题，这也是应该的吧？但是，要验证一个公理体系是否完备是非常困难的，甚至现在都还办不到。　
　好，就说到这里吧。本来，那时的小爱因斯坦应该是还没有体会到这么多知识的，在这里，我只想借题发挥罢了。希望给诸位介绍一些数学上的知识，但是这些对了解相对论有极其重要的作用哦！（后面我们就会知道，相对论里边也有公理方法的风采）　
　就这样，从罗盘到代数，到几何，到微积分……爱因斯坦一步一个脚印，踏踏实实地向着科学高峰进军……


1894年，爱因斯坦举家搬迁到意大利的米兰。　
　但是爱因斯坦却不能同行，因为他还有最后一年才能从路提彼德中学毕业。孤独一人，佳节思亲。在这一段时间里面，爱因斯坦非常想念家人。从父亲的一封封来信中，爱因斯坦领略到了阿尔卑斯山那边的秀丽景色，感受到了米兰那充满自由气息的生活。再对比自己现在在学校里的古板生活和令人窒息的教育，爱因斯坦感到极大的落差。　
　这也使得他更加向往意大利的生活，更加厌恶路提彼德中学的日子。　
　离开它吧！　
　这里不适应我！　
　我要到自由的地方去！我要在我自己的天空下创造我自己的世界！　
　于是，他作出了一个惊人的决定：离开路提彼德中学！离开德国！　
　这是一个重大的转折点，它将改变爱因斯坦的一生。　
　铁定心肠之后，爱因斯坦就开始紧锣密鼓地筹备他的退学计划：请求医生开个证明，说他神经衰弱，要前往意大利随父母休养。其实，这也是不难办到的。因为在大家眼中，他的神经确实有点问题：上课昏昏欲睡，还时不时提出一些连老师都无法解答的“神经兮兮”的问题。　
　天有不测“风云”。　
　就在这个时候，学校训导主任把他叫到了办公室，严厉地对他说：“爱因斯坦先生（这个……），根据大多数师生的反映，你带坏了学校的风气，影响了我们的正常教学，如果你能够离开这里的话，我想大家一定会很欢迎的！”　
　哎！还弄得我搞了大半天！早说嘛，真是的！离开是吧？我求之不得呢！　
　想不到问题竟然这样就解决了。　
　由于被学校勒令退学，爱因斯坦带着遗憾但更多是欢喜的心情踏上了火车，要回到了家人的身边。　
　温和的阳光拥抱着美丽的阿尔卑斯山，白云在蓝天中懒洋洋地徘徊着，鸟儿叽叽喳喳你追我赶，一阵风吹过来，带来了久违的醉心的花香。爱因斯坦看着窗外的景色，感到了一种从来没有过的轻松和自在。　
　到了意大利之后，爱因斯坦每天都过着愉悦的生活。呼吸自由的空气，欣赏古典的建筑，感受浓厚的文化氛围……意大利这个14世纪欧洲文艺复兴的中心，深深地感染了年青的爱因斯坦。　
　或许有那么一天，我也会像文艺复兴的先哲们那样呢！　
　宽松自由的气氛往往最能够激发人的创造力了。　
　在意大利的怀抱中，爱因斯坦的思想开始在天马行空的想象中张开飞翔的翅膀。　
　躺在葡萄园中，爱因斯坦悠闲地拨动着葡萄的枝叶，好不惬意！突然，一些事情引起了他的注意：在阳光的照射下，随着葡萄叶的晃动，落在他身上的光斑有的消失了，而新的又很快挤了进来，仿佛没有任何东西能够阻挡它们的前进。　
　爱因斯坦陷入了沉思之中：光线究竟是什么东西呢？书上说光是通过以太来传播的，可是以太又是什么呢？它看不见摸不着，怎么能够清楚它的存在呢？……确实，古往今来，从来就没有人证明过它的存在，可是为什么大家都深信不疑呢？既然不能证明它的存在，不就等于不存在吗？（异端！）难道……　
　呵呵！要是把我捆在光线上，嘿嘿，会发生什么事情呢？或者，我一下子变成了光线，会看到什么呢？会不会看见以太呢？……　
光真是个好玩的东西！嗯，有太多东西我想不明白了，不过，这种思考却非常的有趣……　
　……　
　爱因斯坦的物理直觉告诉他，这里边一定隐藏着一个天大的秘密。　
　是的，直觉对于一个物理学家太重要了！　
　当你置身于迷雾之中，你根本不知道应该向哪一个方向迈步，但是，你又没有过多的时间去试探每一个方向。你必须勇敢地选择所迈出的第一步，而这一步就靠的是你的直觉和判断。　
　直觉是一个人在长期的经验中，无意识地形成的一种决策方法。它不是乱来的，而是一种充满先知和灵性的感觉。只有在长期的反复中，方能拥有这一种不可思议的能力。　
　这对一个物理学家太有用了！它能够帮助他敏锐地把握解决问题的方向，使他更快地接近真理。　
　这是上天对天才的恩赐！　
　事实上，不仅物理学家，还有艺术家、文学家、军事家……甚至平常人，他们在解决问题、判断问题时都会得到直觉的帮助。　
而爱因斯坦恰恰拥有这种最强大的武器！　
　整整一个下午，爱因斯坦都在思考着与光有关的问题，却没有得到一个满意的答案。但他感觉到似乎之前的物理学家走错了道路，他的心中泛起了挑战的涟漪……　
　看来，未来相对论的发现者已经在心中播下了种子……

退学归退学，但是，学业毕竟不能荒废呀。在父亲的探询下，爱因斯坦找到了一间满意的学校——瑞士的苏黎世联邦工业大学（ETH）。　
　1895年，爱因斯坦登上了前往苏黎世的火车，去参加ETH的入学考试。不过终未如愿，由于他的拉丁文等文科成绩一塌糊涂，不得不与梦寐以求的学府擦肩而过。然而，他的数学和物理成绩却给大学的教授们留下了非常深刻的印象。在校长的建议下，爱因斯坦来到阿劳中学补习，准备来年再次报考ETH。　
　阿劳中学是一所开明的学校，它并不推崇传统教育，而为学生创造了自由、民主、向上的氛围，让学生在潜移默化中踏入知识的殿堂。在这里，爱因斯坦开始由一个腼腆的孩子逐渐变成了一位坚定自信的青年。　
殊不知，这是在补习的这一年中，爱因斯坦重新捡回了对光速的思考，第一次磨亮了他的相对论之剑。　
　假如我追随一束光线而去，我会看到什么呢？譬如这束光是从广场的那座钟上射出来的，我是不是会看到一座静止的时钟呢？还是看到别的？……　
　醉里挑灯看剑。　
　……　
　1896年秋天，爱因斯坦不负众望顺利考上了ETH。　
　就在同一年，他最终说服了父亲，自己放弃了德国国籍，终于离开了德国。　
　那一年，他17岁。　
　进入了大学，爱因斯坦对一切都感到无比的新鲜。除了数学、物理等必修科目之外，他还选修了一大堆有兴趣的课程。　
　在大学里面，爱因斯坦依旧“神经兮兮”。他竟然“疯”到这种地步——必修的课程他经常缺席，而选修反倒节节必听。其实，这也是难怪的，必修的那些科目，爱因斯坦早就自学完了，再听也是无聊的重复罢了。　
　对于逃课的时间，爱因斯坦也并没有花在逛街、睡觉、跳舞或者CS（^_^）上，而是泡在图书馆里边。在那里，他可以阅读到麦克斯韦、玻尔兹曼、赫兹等等大名鼎鼎的物理学家的著作，并且还有机会接触到前沿的物理知识，这些都为他的未来打下了坚实的基础。　
　营里剑光闪耀。　
　……　
　在教授的眼