第13章 物理大發現(6)(1 / 3)

1887年,邁克爾遜在化學家莫雷的幫助下,進一步改進了實驗裝置,他們把幹涉儀安裝在一個很重的石板上,石板懸浮在水銀液麵上,儀器可以十分平滑地隨意轉動。這個儀器是那樣靈敏,甚至可以測出植物每一分鍾的生長量,一根條紋百分之一的移動變化。

實驗開始了,為了免除種種可能因素造成的誤差,他們使光束射出的方向與地球運動的方向成各種角度,在一年中的各個季節、白天和黑夜的不同時間進行了許多觀測,結果每一次都沒有出現幹涉條紋,也就是說,地球相對於以太的運動是零。

實驗的零結果公布後,在物理學界引起了震動,它表明了根本不存在以太。那麼牛頓所說的絕對空間也不複存在,經典物理學麵臨著嚴重的危機。

為了拯救岌岌可危的以太,以支撐行將倒塌的經典物理學大廈,物理學家們提出了各種各樣的假說。

愛爾蘭物理學家斐茲傑惹提出了收縮說,認為當物體在以太中運動時,它的長度會在運動方向上發生收縮,這樣邁克爾遜的儀器在指向地球方向時會縮短,正好抵消了互相垂直的兩束光的光程差。

荷蘭物理學家洛侖茲不僅提出了收縮論,還推導出了後來相對論中使用的基本公式洛侖茲變換公式。不過洛侖茲是以以太這一絕對空間的存在為前提,為了彌補舊理論和新的實驗事實之間的裂紋,他不得人為地提出了好幾個假設。

法國物理學家彭加勒更激進,他大聲疾呼,應該建立一門嶄新的力學,在這門力學中光速將成為一個不可逾越的障礙,物理定律對於洛侖茲變換應具有不變的形式。

這一切表明產生狹義相對論的曆史條件已經成熟了。洛侖茲、彭加勒已經走到了相對論的大門口,但是由於他們沒有擺脫牛頓絕對時空觀的束縛,因而沒能叩開相對論的大門。

1905年,一個默默無聞、既無名師指點,又不在專門研究機構工作的26歲的年青人打開了相對論的大門,他就是後來被人們譽為20世紀哥白尼、牛頓的偉大科學家愛因斯坦。

愛因斯坦為什麼能戰勝許多物理學界的前輩而捷足先登呢?讓我們循著他的成長道路看一看吧。

另類學生

愛因斯坦於1879年3月14日誕生在德國南部的一個古老小城烏爾姆。他的父母都是猶太人,父親和叔父一起開了一家小工廠。

愛因斯坦小時候不但不是一個神童,而且還被人看作是一個笨拙的、反應遲鈍的孩子。他4歲才學會說話,小學時功課也不出色。有一次他的父親問校長,這孩子長大應該選擇什麼職業,校長回答:“幹什麼都一樣,反正他決不會有什麼成就。”

愛因斯坦的叔叔是一個精明的工程師,曾把畢達哥拉斯定理(勾股定理)告訴愛因斯坦。12歲的愛因斯坦雖然從沒學過幾何,但他苦思冥想,竟然獨立地把這個兩千多年前哲人提出的定理證明出來了,他第一次嚐到了發現真理的快樂。

中學時代,愛因斯坦的數學和物理知識遠遠超過了同年級的孩子們,其他各科卻成績平平。

他特別討厭德國中學那種把人當做機器、強迫訓練的教學方式,他的許多知識都是靠家庭中自學學到的。有一個叫塔爾梅的大學生,非常喜愛這個長著棕色大眼睛的小弟弟,經常和他討論問題,並借給他許多自然科學與哲學的書籍。愛因斯坦發現,在人類之外,有一個巨大的獨立的世界存在著,它像一個永恒的謎,吸引著愛因斯坦去探索。

17歲時,愛因斯坦進入了瑞士蘇黎士聯邦工業大學。他的興趣由數學轉向了物理學。他利用課餘時間,閱讀了當時的物理大師基爾霍夫、亥姆霍茲、赫茲、洛侖茲、麥克斯韋的主要著作,還學習了著名哲學家馬赫、休謨、斯賓諾沙的著作,他們的懷疑批判精神深深影響了愛因斯坦的哲學思想。

愛因斯坦不是一個循規蹈矩的好學生,他常惹得老師大發雷霆。一次上實驗課,大家都在按部就班地操作,突然“砰”的一聲響,愛因斯坦的手被炸傷了。原來,他又是把寫有規定操作步驟的紙揉成一團塞在衣袋裏,按照自己的想法去做。有的課,愛因斯坦認為不重要就不去聽,而是自學他自己認為重要的東西。因此,他的物理老師韋伯曾批評他:“愛因斯坦,你絕頂聰明,可惜你有一個缺點,你不讓人教你!”數學老師閔克夫斯基因他常缺課,罵他是“一條懶狗”。

幸虧愛因斯坦有一個好朋友格羅斯曼,他與愛因斯坦的不修邊幅相反,是一個兢兢業業的好學生,筆記記得非常詳細。愛因斯坦靠借他的筆記,才應付了許多考試。

奧林匹亞研究院院長

盡管愛因斯坦才華橫溢,成績優異,但由於他是猶太人,更因為他的直率、不諳事故和獨立性格,討不到老師和權威們的歡心,因此他大學畢業就失業了。

還是他的好朋友格羅斯曼幫助了他。格羅斯曼的父親介紹他去伯爾尼專利局工作。在等待專利局位置空出來的一段時間,愛因斯坦不得不當家庭教師。