天才巔峰與堅持!《愛因斯坦最大的錯誤》一切都才剛開始而已

(圖/Unsplash)
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愛因斯坦在世時是最著名的科學家,晚年在美國時,儘管他大名鼎鼎,卻總是獨自步行,或偶爾與一位老友結伴同行。雖然他在公共場合備受熱情款待,而且仍不時受邀參加正式晚宴、甚至電影首映(好萊塢明星在他身邊合照特別興奮),但埋頭苦幹的科學家和他不太打交道,他們多年來都是這樣。愛因斯坦的同儕視他為過氣名人。連他的許多知己好友,也不再把他的想法當一回事。

《愛因斯坦最大的錯誤》描述一個會犯錯的天才,細細描述天才如何達到巔峰,也描述他的錯誤如何開始,他又如何深陷其中,無法自拔。映照我們要如何面對質疑、挑戰,何時應該獨排眾議,又何時應該妥協。(編按)

文/波戴尼 David Bodanis

勞厄(Max von Laue)是著名柏林物理學家普朗克的私人助理,1907年夏天,他身負使命奉派前往伯恩,去拜訪1905年在備受推崇的《物理年鑑》上發表那些傑出論文的人。

當勞厄到了伯恩,查了半天才發現,那個他以為是「博士先生愛因斯坦教授」的人,並不在伯恩大學,而是好像在郵政大樓,專利局所在的那棟大樓裡。勞厄走到郵政大樓,說他要找教授。過了幾分鐘,一位彬彬有禮的年輕人走進等候室。勞厄沒理睬他,只顧等著教授出來。年輕人顯得很困惑――為什麼把他叫來,卻沒有人跟他打招呼?只好又回到三樓他的辦公桌前。

勞厄再去問一次:教授下個樓,想必用不著這麼久吧?勞厄又等了一陣子,愛因斯坦進來第二次。這時普朗克的助理才明白,這個人,一定就是那位偉大的思想家:不是教授,連博士都不是,沒想到,他只不過是郵政大樓裡的一個小公務員而已。

難解的研究

瑪雅還記得,愛因斯坦本以為他在《物理年鑑》發表的論文會立刻受到矚目,但當時卻似乎完全遭到忽視,他於是大失所望。遭忽視的一半原因是,他沒有用一般的科學形式來撰寫研究成果,沒有附上一堆注釋、引用著名教授先前的研究。他的主要論文裡,注釋很少,但在最後一段,他衷心感謝好友貝索,因為當他們在伯恩郊外散步時,貝索和他一起反覆深思討論物理學。但一半原因則是,愛因斯坦的研究成果很難理解。

愛因斯坦利用很普遍的原理推導出他的理論。這項技巧使他在專利局得心應手,他在那裡,早已學會如何利用這些更高深的原理,來判斷某項發明是否可行。舉個例子,如果有發明家說,他送來備審的設備使用永動機,愛因斯坦馬上就知道,他可以駁回這項申請了。在我們這個具有摩擦力與熵的凡塵俗世裡,不可能有永動機。然而,當愛因斯坦的簡單抽象方法應用在志向更遠大的研究項目時,他的科學同儕往往很難接受他的理論,更不用說參與其中了。

在他1905年的論文中,愛因斯坦利用一系列的這類高階原理,得出了令人震驚的奇妙概念。E=mc^2就出現在他11月發表的論文裡,論文中堅稱(這是相當精確的描述),能量就是質量的一種極為分散的形式,而質量則是非常緻密的能量。對任何受過維多利亞時代主流科學教育的人而言,這個論點已經夠驚人了。而那道方程式,正是他先前9月的論文裡,較廣泛的狹義相對論的一項結論――這項理論,完全改寫了「觀察空間和時間上的事件」代表的意義。

(圖/Unsplash)
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除了愛因斯坦從E=mc^2梳理出來的那些結論之外,狹義相對論的其他結論也同樣離奇。在9月的那篇論文中,愛因斯坦指出,如果我們觀看一列跑得非常快的火車,我們會看到火車在運動方向上變短了。如果火車跑得超級快,再長的火車,也會變得不到一張郵票厚。時間也不是我們所想像的那樣。我們習慣認為,時間對所有人來說始終以同樣的速度「流逝」。但是,假如某人坐太空船以高速加速遠離地球,他會看到我們人類全體在區區幾分鐘內倏忽過完幾個世紀,而地球上的我們,如果拿超高倍的望遠鏡來觀看太空船上的旅行者,則會看到他的生活慢到幾乎停住了。地球上的觀看者和太空船上的旅行者,都會覺得自己的生活才是正常的,改變的是別人。

這麼奇怪的事情,真的會發生嗎?許多物理學家(至少是那些費心研究愛因斯坦理論的人)起初反對這個觀念。那時理論物理學仍是非常小眾的學術領域,慕尼黑的傑出學者索莫菲德(Arnold Sommerfeld)是該領域少數幾位教授之一,他私底下寫信給朋友,「[愛因斯坦的]這項無法理解、無法想像的武斷論點,在我看來,涵義幾乎是不健全的。英國人根本不可能產生這種理論;也許它反映出……猶太人的抽象概念特色。」

然而,當索莫菲德仔細研究愛因斯坦的推論時,連他都認為,這是無可辯駁的。我們察覺不到這些奇怪的結論,因為它們往往只有在極高的速度下才看得出來,或是在原子的結構非常脆弱,以致飛散開來的罕見情況下才看得出來,如同居禮夫人大惑不解的鐳樣本。但是假如我們有辦法進入那些範疇,就會明白,愛因斯坦描述的所有奇特行為都是真的。

到了1907年年中,物理學家才逐漸接受愛因斯坦的想法,距離他的最後一篇「奇蹟年論文」發表時間,已經過了一年半左右。勞厄是第一個去伯恩拜訪愛因斯坦的重要科學家。愛因斯坦逮住機會,不只是為了跟科學界的菁英來往,而且也想看看這麼一來,有沒有辦法讓他離開專利局,找到一份學術職位,那是他長久以來一直無法如願的。

愛因斯坦獲得恩准,忙裡偷閒和勞厄走在伯恩的街道上,談論柏林、海德堡等重要科學研究中心的最新發現。一如往常,愛因斯坦抽的是便宜的雪茄,他很慷慨的請勞厄抽一根。(但勞厄習慣抽品質好一點的菸草,很有技巧的把雪茄「遺失」在橋邊。)儘管愛因斯坦提出建議,也很有禮貌的寫了幾封後續信,這次見面之後,還是沒有人給他工作。

書名:《愛因斯坦最大的錯誤》  作者:波戴尼 David Bodanis出版社:天下文化 出版日期:2017年7月28日
書名:《愛因斯坦最大的錯誤》
作者:波戴尼 David Bodanis
出版社:天下文化
出版日期:2017年7月28日

設法離開專利局

愛因斯坦依然待在專利局,在一張普通的辦公桌前繼續為哈勒局長效勞,如同五年來那樣。失望之餘,他懇求從前伯恩的一位老朋友搬回來和他一起上班。「或許有可能把你弄進來,一起做專利局的苦工,」愛因斯坦熱情的寫道,「……別忘了,除了上班八小時,每天還有八小時可以鬼混……你在這裡該有多好。」他的朋友並沒有接受他的提議。

隨著他1905年的成就逐漸淡去,專利局依然一週上六天班,伯恩唯一的科學圖書館週日還是休息,愛因斯坦再度感受到,自己正在遠離學術界。他並不是沒有試過另謀職位。他知道,去高中教書會讓日子好過一點,在專利局上班實在很痛苦,愛因斯坦動不動就問好友格羅斯曼,如何在瑞士的學校裡找到一份鐵飯碗的工作:他說的是標準德文而不是瑞士方言,這樣會不會有影響?他該提到他的科學論文嗎?要親自去拜訪校長嗎?他看起來一副猶太人的樣子,會不會礙事?無論格羅斯曼給他什麼建議,都沒有多大的幫助。後來愛因斯坦真的去蘇黎世附近的一所高中應徵,他是二十一位求職者之一,其中有三位獲選參加後續面試,但專利局職員愛因斯坦並不是其中之一。

愛因斯坦也試過去伯恩大學教書。1907年6月,他第一次去投石問路,被告知需要先完成一篇學位論文。由於沒有學位論文,他以1905年的論文代替,其中至少三篇有資格獲得諾貝爾獎:9月那篇提出狹義相對論、11月那篇指出E=mc2是狹義相對論的後果,還有一篇論文,他在文中提出對光子的深刻理解。那年的另一篇論文(根據簡單的顯微鏡觀測,證明原子的存在),可能也有資格獲得諾貝爾獎。但是大學主管回信解釋得很清楚:或許愛因斯坦先生還不明白,這裡是瑞士,有官僚體制的資格要求;他必須送來一份學位論文,而不是什麼雜七雜八的論文。他的申請遭到拒絕。

●本文摘選自天下文化出版之《愛因斯坦最大的錯誤》,未經同意禁止轉載。


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