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愛因斯坦誕辰│科學史上的今天:3/14

Photo Credit: Ronnie Gray License Source

1905 年,德國《物理年鑑》期刊在半年內連續刊登了四篇劃時代的論文,篇篇內容都震古鑠今。令人難以置信的是,作者竟然都是同一人!人類史上唯一可以與之比擬的就只有 1666 年牛頓同時發現萬有引力定律、發明微積分與發現光譜了。而且此人名不見經傳,竟非學術圈內人,而只是瑞士專利局裏頭才二十幾歲的小職員。原本默默無聞的愛因斯坦就這麼橫空出世,後世也將這一年稱為「奇蹟之年」。

是的,除了奇蹟還能怎麼解釋?愛因斯坦在求學期間雖然展現其聰穎捷思,但他的師長與朋友沒有人覺得他以後將會是不世出的天才。他 1900 年大學畢業後試圖謀求教職卻一直碰壁,提交的博士論文也石沉大海,只能靠當家教謀生,最後才透過朋友介紹,於 1902 年棲身瑞士專利局,負責專利審查。

三年後他發表的四篇石破天驚的論文包括:

──解釋布朗運動,因而讓原本存疑的科學家相信原子和分子真的存在;

──以「光量子」成功描述光電效應,為量子力學的發展奠下根基;

──提出狹義相對論,指出唯光速絕對不變,時間與空間都因觀察者而異,革新時空概念;

──提出史上最著名的公式 E=MC2,揭露質量與能量可以互相轉換,開啟了核能時代。

不過,當時只有普朗克等極少數的物理學家看出這四篇論文的價值。愛因斯坦雖然在同一年靠《決定分子大小的新方法》這篇論文而成功拿到博士頭銜,但仍只能繼續待在專利局,直到 1909 年才終於獲得蘇黎世大學的教職。

1915 年愛因斯坦又提出廣義相對論,指出重力並非什麼超越距離的神秘吸引力,不過是物質扭曲時空結構,影響運動路徑的結果;就像彈簧床上的保齡球使床面下陷,旁邊的小彈珠自然會沿著床面往下滾向保齡球,並非保齡球本身吸引彈珠。這個革命性的創見更被公認若非愛因斯坦提出,幾十年內可能都還不會有人想得到。

然而,即便是當時的科學家也無法立即接受革命性的相對論。愛因斯坦原本 1921 年已獲得諾貝爾物理獎,卻因某些評審委員的反對而按下不表,直到隔年才頒獎給他,而且因為仍不認同相對論,而選擇光電效應做為他的獲獎理由!

不過大眾早就熱烈擁抱愛因斯坦。當 1919 年日蝕觀測證實了行經太陽旁邊的星光路徑正如相對論所預測的那樣彎曲時,消息轟動全世界,愛因斯坦從此成了超級巨星。加上他為人謙和、崇尚自由、反對權威,並挺身連署呼籲停止發展核武、反對戰爭,形塑了史上最佳的科學家形象,至今他仍是最受喜愛的科學家。

即便他後來在宇宙常數上犯了錯、面對量子理論站錯邊,終其一生追求統一場論卻毫無進展,仍然未損他在人們心目中的地位。因為他的不守成規、獨立思考、赤子之心、熱愛求知、淡然處世、怡然自得正是我們每個人心靈深處的殷盼;也因此他那一頭狂野的亂髮、慧黠的目光與怡然的笑容,仍將是未來最熟悉的科學家面孔,永遠烙印在人們心中。

「像我們這種人永遠不會變老,因為置身於偉大奧秘之前,我們永遠都像好奇的小孩。」
                                                                            ~~愛因斯坦 1942 年致信朋友Otto Juliusburger

 

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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。