想法成长励志人物

读《爱因斯坦传》的体会

2019-02-04  本文已影响6人  c5c1b969d8ae

所谓天才,就是能够凭借准确无误的直觉对所有配料、想法以及连接件加以辨别,把它们归纳在一起,焊接成一个更大的整体。阿尔伯特.爱因斯坦绝对是天才的一员。

小时候的爱因斯坦

爱因斯坦出生在德国乌尔姆市,父母都认为他是一个有着异乎寻常大脑袋的儿子。他发育缓慢、反应迟钝,3岁多才开始说话【这是对传统说法“三岁看老”的严重挑战】。他性格暴躁且不合群,常被伙伴冠以“烦人精”和“假清高”。

他很喜欢看书、思考。他能如老僧人般坐下来看书和思考,一动不动,与外界隔绝,只在头脑中不断满足自己永无止境的求知欲。【这与很多我们认为的成功人士保持了同样的习惯,比如查理.芒格、沃伦.巴菲特、比尔盖茨、艾伦.马斯克等】

他小学成绩优异,16岁之前学完了学校全部数学课程,还掌握了微积分,他还酷爱音乐,会拉小提琴。

与知识同步增长的还有他的倔强脾气和愈发叛逆的个性。追求独立性的他反对权威、挑衅老师,极其反对老师的教条主义和死记硬背的教学方法,称自己“宁愿接受任何一种处罚,也不愿意将什么东西倒背如流。”且他把这种质疑权威、特立独行和独立思考的特点浸透到他的一生当中。并提出了一种崇高的动机“迷信权威是真理最大的敌人”。【这一点是我们当下非常欠缺的思维方式,独立思考、批判性思维和敢于挑战权威】

狭义相对论

爱因斯坦发现传统物理学中一处突出矛盾,即光速恒定不变和所谓的经典相对性原理之间的矛盾。由于没有任何东西可以超越光速,光速是宇宙中最快的运动速度。爱因斯坦把他解释为一种度量一切事物的绝对的、恒定的速度。但根据伽利略提出的经典相对性原理,当两个物体各自以光速的70%和80%从对方旁边掠过时,他们的相对速度是光速的1.5倍。但这是不可能的,因为没有物体的速度能快过光速。所以,相对性原理和光速恒定不变并不相容,他意识到需要找到一种新的理论才能解决这个矛盾。

在坚持相对性原理和光速不变的情况下,爱因斯坦将光速升格为自然常数,把光提高到了绝对的地位,并剥夺了时间和空间的绝对性,将他们“相对化”。依照观察者的运动状态,一段时间的长度有可能是不一样的。【这个观点仍然颠覆了我们绝大多数人的思维常识,我们都惯性的以为时间是恒定不变的,其实在光速恒定不变的假设下,其他一切东西都可能会发生变化。】

1905年,爱因斯坦提出了意义极其重大的最著名公式:E=mc^2,能量等于质量乘以速度的平方。通过这个公式,侠义相对论成为世界的最为复杂的简化

广义相对论

迄今为止,爱因斯坦的侠义相对论只适用于匀速运动。但实际生活中有太多充满加速的状况,如汽车火车的加速、物体重力下落等。爱因斯坦想把相对论扩展到非匀速的运动中,从而将相对论普遍化。

爱因斯坦怀疑所有未经验证的假设。他质疑的是200年前牛顿的万有引力定律,即一个物体越重,作用于它的引力就越强。引力定律包含着一种于侠义相对论不一致的效应:两个物体直接吸引而不产生时间的迟滞,即引力传递不需要时间。爱因斯坦认为这是不可能的,任何东西都不可能比光快,引力也不行。

1907年,爱因斯坦想到了一个感觉不到加速的思想实验,即电梯与光的思想实验,后来被他称为“我一生中最重要的思想”。

他想象了一个完全封闭的、急速下落的电梯。在感觉不到风和其他参照物的情况下,电梯里面的观察者应该完全感觉不到自己在下落。因为他人漂浮在他的唯一参照物电梯中。从下落者的立场看,引力场消失了。

爱因斯坦认为,下落者有权认为自己处于静止的状态,处于无引力场的环境中。因此必然存在某种东西,在不依赖质量的情况下,对所有物体起着相同的作用,而不是像牛顿所认为的,会随着质量的增大而变大。

爱因斯坦撞见了广义相对论的第一条原理,即等效原理。这一原理表明,引力质量和惯性质量是一致的,而不是数值上偶然相等的两个不同的东西。

此外,爱因斯坦还想象了另外一个思想实验,即一道光线通过一个小孔穿过一台自由下落的电梯。由于电梯不断往下做加速运动,这道光线落在对面的墙上时,不仅会高一点,还会越来越快地被电梯甩开。于是在电梯里的观察者看来,光线变成了弯曲的。既然加速度和引力是等效的,那么引力必然对光产生相同的作用。

这样一来,广义相对论在得到最终表述之前很久,就已经得到了一个预测:巨大的质量会使光线发生偏折。

1913年至1915年,爱因斯坦继续深入探索,并轻易的取缔了重力,即不存在任何让两个物体通过它们的质量相互发生作用的“力”。质量亦即能量的聚集改变着时空几何。所有的物体全都沿着测地线(短程线)穿过时空运动,它们在最短的道路上遵循着各自的曲率和螺旋线进行,除非有外力作用于它们。

唯有时空结构预先规定的运动方向。这就是为什么自由落体状态下,物体的质量起不到作用。因为曲率对所有的东西都是一致的。

1919年5月29日,英国科学家在日食发生时,观察到掠过太阳附件的星光发生了1.7弧秒的偏折,印证了爱因斯坦的公式推演。那一年也可以说是爱因斯坦的第二次诞生,它把人类从三维的困境带到了四维的天堂。

量子理论

爱因斯坦说过,“我在量子理论上所花的心思是广义相对论的100倍。”他提出了“光的双重属性”,一是如19世纪经典物理学所说的波的形式,另一是颗粒状的能量粒子。这就是“波粒二相性”的前身。凭借这一理论,爱因斯坦为量子理论奠定了基础。

实际上,爱因斯坦在1922年获得诺贝尔物理学,不是因为相对论,而是因为1905年那篇关于“光的产生和转换”的论文。【我想,这里会有很多人同我一样误以为爱因斯坦是因为相对论才获得了诺贝尔奖。这里也很能看出爱因斯坦的才华和巨大贡献。】他表述的“光电效应”理论,解释了金属在光的照射下释放出电子的现象,即今天的电子摄像技术的基础。而背后隐藏的过程,就是“量子跃迁”。

值得一提的时,二战时美国原子弹的研制其实跟爱因斯坦没有太多关系,他仅仅时在起初推动研制原子弹的报告上签了一个名字,并没有参与原子弹的研制。【我想,这个也有很多人跟我一样误解】

给我们的启发

爱因斯坦的成功源于他对于传统观念的质疑、对权威的挑战、善于思考并在他人不以为然的寻常事物中发现规律。其实,对于当下人类面临的诸多问题和挑战,不止对于研究的科学家,对于普通的人类一员,也有很大的启发和意义。

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