科学与科学家

废话一筐

　 作者：废话一筐
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——爱因斯坦与相对论

　　经常抨击一些社会丑恶现象，其实对自己不好。我写的帖子几乎都是以批评和批判为主，到不是我们的社会缺乏美，而是我们社会的丑太刺眼了，所谓一丑压百美。但总把眼光盯住丑，也是不对的，对自己的身心健康不利。其实，我自己也有平衡和调节，我在网上以批评为主，而在现实生活中，却是很少批评和抱怨的。

　　但我还是打算在网上说点美的东西，社会科学的不好说，就说点自然科学的。今天我就说点爱因斯坦和他的相对论。

　　爱因斯坦是著名的科学家，这应该是地球人都知道的了。但爱因斯坦有那些科学成就，就不一定是人人都知道的了，我就来为各位科普一下。

　　大家都知道，爱因斯坦是物理学家，准确的讲应该是理论物理学家。所谓理论物理学家就是探索物理现象间内在联系的物理学家，他们的主要工具是数学和逻辑推理。爱因斯坦就是这样的一个理论物理学家，他最主要的成就是相对论（广义和狭义）。爱因斯坦是获得了一次诺贝尔奖的，但并不是因为相对论，而是因为他发现和准确描叙了光电效应。光电效应当然也是一个非常重要的物理发现，我们今天用的互联网就主要是通过光纤连接，这就是光电效应在今天的一个重要应用。但是光电效应不如相对论重要，相对论不但是物理学上的重要发现，他应该也是哲学上的重要发现，因为他改变了我们的时空观，开放了我们的思维。

　　没有什么比解放和拓展人们的思维更重要的了，科学总是在不断地拓展我们的思维空间，在解放我们的思想桎梏。而思想的进一步解放、进一步自由，又会对科学的发展提供无穷的推动力。这应该是一个良性循环。

　　在相对论之前，牛顿在其三大运动定律和万有引力定律的基础上，创立了完善的经典力学体系。一段时间内，许多物理学家都有些失望，认为牛顿已经把力学中的重要规律发现完了，科学家们只能在牛顿的经典力学体系内，做点小修补。都有点“既生牛，何生我”的悲哀。但就在这时，一些科学家已经发现了一些牛顿力学无法解释的现象，遗憾的是这些都是实验物理学家，或者是缺乏想象力的理论物理学家。

　　一个叫洛仑兹的物理学家。他发现了洛仑兹变换，这其实已经非常接近狭义相对论的数学表达式了，但洛仑兹没有给出数学公式的物理意义。我想他的思维是被牛顿约束了，而作为科学天才的爱因斯坦，在洛仑兹变换的基础上，提出了狭义相对论的假设，并最终给出了数学证明。这就说明了爱因斯坦是把大胆假设和细心求证高度统一起来了。这就是非常难能可贵的科学精神。

　　狭义相对论告诉我们，在运动的情况下，时间会延长，空间会缩小。且随着物体运动速度的增大这种现象会越明显，这就对我们的时空观带来了深刻的影响。也实实在在地证明了哲学的著名命题：“人不可能踏入同一条河流。”相对论还指出，物体的质量会随运动速度地增加而增加。质量和能量可以互相转换，后一点就是著名的质能方程了，它是我们今天一切核物理的理论基础。当然也是各种核武器的理论基础，这是令我们和爱因斯坦都感到非常遗憾的事实，看来科学也是一把双刃剑，在造福人类的同时也可能伤害到我们自己。因此，科学这把利剑，需要人文之手来控制！

　　在爱因斯坦看来，狭义相对论的发现是水到渠成的事情。因为即使他不发现，其他科学家也会在１０年内发现，所以爱因斯坦并不特别以发现狭义相对论为荣。但广义相对论的发现，爱因斯坦就深以为荣了，因为他认为如果不是他发现了广义相对论，人类也许要晚上百年才能发现。我自己觉得这也不算吹牛，因为爱因斯坦在发现狭义相对论后，总觉得还有一些未尽之余义，还有一些新发现的物理现象无法用狭义相对论解释。虽然爱因斯坦有深厚的物理学知识，但他却无法找出其间的内在联系，无法量化地表达他们。这主要是他还缺乏数学手段，而要同时具备高深的物理知识和高深的数学知识的科学天才，则是可遇而不可求的。

　　说到这，就不得不提到另外一个科学家——黎曼。黎曼真是个天才的数学家，他把欧几里德几何的第五公设做了修改。我们都知道，欧几里德几何就是我们中学所学的平面几何，而第五公设就是平行线公设，即“过直线外一点能且只能做该直线的一条平行线。”黎曼把这个公设改为“过直线外一点无法做该直线的平行线。”在其它四个公设基本不变的情况下，就是这一点点改动，黎曼就建立了一套新的几何体系，这当然也是一个科学体系。后来被命名为黎曼几何。

　　而正是黎曼几何，为５０年后爱因斯坦的广义相对论提供了数学框架。爱因斯坦在创建广义相对论的过程中。缺乏必要的数学工具，长期未能取得根本性的突破，当他的同学、好友，德国数学家格拍斯曼帮助他掌握了黎曼几何和张量分析之后，才使爱因斯坦打开了广义相对论的大门，完成了物理学的一场革命。因此，爱因斯坦后来感叹道：“理论物理学家越来越不得不服从于纯数学的形式的支配了。”

　　爱因斯坦是个科学斗士，他后来把毕生精力都用在了统一场论的研究上了，但却没有能取得突破性地成果，这也是令后人深感遗憾的。因为在那个年代，物理学的另外一门重要分支——量子力学，也在普朗克、玻尔等人的推动下，突飞猛进。许多人认为，如果爱因斯坦把目光投向量子力学，他还可以取得更大的科学成就。不过，爱因斯坦自己却说：“我不喜欢在扳子最薄的地方钻孔。”这不能不让我们想起中国古代伟人孔明的话：“鞠躬尽瘁，死而后已。”“成败利钝，非臣之所能逆料”。

　　爱因斯坦是伟人，但不是神。晚年的爱因斯坦与玻尔产生了激烈地争论，爱因斯坦对量子力学的哥本哈根解释持批判态度，虽然他的批评意见从各方面都促进了量子力学的发展。但是，爱因斯坦和玻尔之间的争论还是存在着大量的非理性成分，考虑到他那时已经是科学泰斗，批评新兴的量子力学研究就更应该十分地小心才是，而不应该成为感情用事地意气之争。

　　科学研究是一项奇妙的工作，就是你发现的越多，你已知的圆就越大，但与未知空间的连接也越大。为了探索自然，科学家不断地工作，不断地发现。在增大自己已知的同时，也在不断地增大自己的未知。正是这样一个矛盾的工作，使得许多学者在晚年都会彻底地投入神的怀抱，以寻求心灵地解脱，爱因斯坦如此，牛顿也如此。

coolsila

废话兄讲的确实够科普了，这些偶在中学时代都看过课外书了

园地文革委

热烈欢迎废话兄

主任一直喜欢说废话

所以对于废话兄的帖子感到格外的亲切

当然了 这是废话相对论

其他的废话 主任我就不说了  ^_^

森林一片

废话不废，每个贴子都很有水平呀!

reader

哈 森林给废话兄的回帖总是这个字呀 快成“废话”了

好在还算是“肺腑之言”吧  

森林是不是又头晕 忘了加分了 希望这就不是废话哈^_^

森林一片

下面是引用reader于2005-07-05 22:47发表的:
哈 森林给废话兄的回帖总是这个字呀 快成“废话”了

好在还算是“肺腑之言”吧  

森林是不是又头晕 忘了加分了 希望这就不是废话哈^_^

reader 兄弟，森林是最怕“废话”了，本来脑袋里没有多少水，灌一次少一次呀!

长歌－废墟

我也说点废话:爱因斯坦与玻尔的争论,爱因斯坦是出于自己的哲学观(两者分歧很大,如果爱因斯坦是只要计算结果与实验符合就好的话,就不会有这场争论,关键在他们这个等级的大师都不会这样满足),爱因斯坦至死都认为量子力学接近真理,但不是获得真理的正确途径,他研究统一场论也是为了获得足以取代现有量子力学形式的理论.另外废话兄可能无意中漏掉了,兄提到了普朗克、玻尔两位,却惟独没提到爱因斯坦在旧量子力学时期的伟大贡献(我相信兄能写出这篇文章,绝对不用我写明是指的什么)爱因斯坦自己一生最得意的贡献也在那个时期.晚年的爱因斯坦绝不是不思考量子力学,相反他曾对朋友说"我在量子力学上的思考是我花在相对论上的一百倍",他也说过:"长达50年的思考并没有让我更接近一个问题的答案:光子是什么?"所以我不赞同这场争论中爱因斯坦有感情用事地意气之争.
我曾经在论坛上写了关于爱因斯坦与玻尔两位大师的传记的书评各一篇,但是欣赏的人不多,兄的文章让我有欣喜的感觉,兄可以去看看,希望能得到兄的指教.愿兄写出更多精品.

dcl3611287

鞠躬尽瘁，死而后已!人就是要有科学的发展观呀

呵呵 还不错

kkkyyy

http://www.aoxue.org/cgi-bin/ut/ ... mp;bpg=3&age=-1

上帝掷骰子吗——量子物理史话

废话一筐

长歌－废墟

关于爱因斯坦对量子力学的贡献，我所知的不如你想的这么多。不过，我写这个帖子原是纪念爱因斯坦，且我好奇的是各种争论虽然很激烈。但科学正是在这些争论中前进的。科学不需要高度一致。

因此，我认为独立自由的思想及其自由地表达，恐怕才是人类进步的源泉。这大概也能解释中国近现代为什么一直没有大师级的思想家、科学家、艺术家的事实。

长歌－废墟

赞同"独立自由的思想及其自由地表达，恐怕才是人类进步的源泉。"中国想要有大师的话,该努力的东西还很多.