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中国科学院自然科学史研究所研究员方在庆专文作序力荐!中国科学院国家天文台研究员陈学雷、郑永春,南方科技大学教授马兆远,重磅推/荐!
给你补足以往的爱因斯坦传记中不曾出现过的爱因斯坦形象,他不仅是伟大的科学家,也是刻薄的学生,是恶作剧爱好者,是对婚姻疑虑重重的丈夫,是世界上最自由的人……你所不知道的爱因斯坦尽在于此。
爱因斯坦深刻地影响了我们对世界的理解, 其痕迹之深,令人感叹。一个多世纪后的今天,其影响没有丝毫减退的迹象,相反,却日益激励和启发着我们。24位思想者笔下关于爱因斯坦的最佳叙事,爱因斯坦追随者不可错过的一本科普佳作!
湛庐文化出品。
內容簡介:
诺贝尔物理学奖得主 乔治斯穆特诺贝尔物理学奖得主 利昂莱德曼诺贝尔物理学奖得主 安东蔡林格麦克阿瑟天才奖获得者 理查德穆勒圈量子引力理论创始人 李斯莫林弦理论之父 伦纳德萨斯坎德知名理论物理学家 “安鲁效应”提出者 保罗·戴维斯“小世界网络”理论提出者 史蒂文·斯托加茨“振荡子”的发现者 马塞洛·格莱泽理论物理学家 劳伦斯克劳斯
……
这些与我们同时代的伟大思想家每一位都以自己独特的视角阐述了爱因斯坦对科学、文化和人类想象力的深远影响。他们中有多人是诺贝尔奖得主,有人是麦克阿瑟天才奖获得者,还有很多物理学领域的开创性理论的提出者,还有人出身于贫苦人家,但他们都有一个共同之处:他们都在爱因斯坦的精神遗传及伟大成就的感召之下,找到了自己值得自己毕生投入的事业。在约翰·布罗克曼的邀请下,他们就以下问题,给出了自己的回答:对于你来说,爱因斯坦是怎样一个人?他让你的世界观、想法和科学观发生了怎样的变化?爱因斯坦如何影响了你?你眼中的爱因斯坦是怎样的?
他们从爱因斯坦的科学贡献、个人思考与邂逅、爱因斯坦的文化影响,甚至爱因斯坦在科学界内外的偶像地位进行了反思,探讨了爱因斯坦的开创性理论和智力成就是如何将他提升为文化和科学偶像,塑造公众对科学的认知并激励后代物理学家的。
这不是一本传记,但它几乎涉及爱因斯坦的每一个重大的科学工作和生活事件。读完这24位作者精彩纷呈的叙述,想读者心目中会有一个属于自己的丰满的爱因斯坦形象。
關於作者:
约翰·布罗克曼
美国知名的文化推动者、出版人,“第三种文化”领军人。
“世界上聪明的网站”(《卫报》赞誉)Edge的创始人。
他旗下汇集了一大批杰出的科学家和思想家,每年就同一话题进行跨学科讨论。
目錄 :
推荐序一 找到你自己的爱因斯坦
方在庆
中国科学院自然科学史研究所研究员
推荐序二 见证爱因斯坦对科学真理与人类理想的追求
陈学雷
中国科学院国家天文台宇宙暗物质与
暗能量研究团组研究员
赞誉
前言 24个人眼中有24个爱因斯坦
01 第一次遇见爱因斯坦,我才22岁
理论物理学家,“黑洞”“虫洞”概念首创者|约翰·惠勒(John Wheeler)
02 我那条有爱因斯坦头像的燕尾服背带
诺贝尔物理学奖得主,“宇宙胚胎学之父”|乔治·斯穆特(George Smoot)
03 爱因斯坦说我的研究是浪费精力!
诺贝尔物理学奖得主,粒子物理学家|利昂·莱德曼(Leon Lederman)
04 爱因斯坦拯救了我
弦论之父,理论物理学家|伦纳德·萨斯坎德(Leonard Susskind)
05 我的物理学之路,源于对爱因斯坦的追寻
理论物理学家,圈量子引力理论创始人|李·斯莫林 (Lee Smolin)
06 我的“玛丽阿姨”,爱因斯坦的指南针
科技史学家,物理学巨擘弗里曼·戴森之子|乔治·戴森(George Dyson)
07 我和爱因斯坦在科学上离得最近的一次
数学家,“小世界网络”理论提出者|史蒂文·斯托加茨(Steven Strogatz)
08 爱因斯坦和绝对现实
诺贝尔物理学奖得主,实验物理学家|安东·蔡林格(Anton Zeilinger)
09 我希望我能“取代”爱因斯坦
数学物理学家,宇宙学家,人择原理提出者|弗兰克·蒂普勒(Frank Tipler)
10 爱因斯坦给我的回信
理论物理学家|杰里米·伯恩斯坦(Jeremy Bernstein)
11 我的“三个”爱因斯坦
《科学美国人》《发现》杂志前主编|科里·鲍威尔(Corey Powell)
12 当我想到爱因斯坦时,我总是回到曾祖父的实验室
科学史学家,科学哲学家|彼得·伽里森(Peter Galison)
13 我与爱因斯坦的第一次结缘
美国科学促进会科学新闻奖获得者,圣塔菲科学写作研讨会的联合主任|乔治·约翰逊(George Johnson)
14 这天是星期二,爱因斯坦在我脑海中出现了8次
理论物理学家|珍娜·莱文(Janna Levin)
15爱因斯坦的签名和照片,以及到现在仍然没有拿到的那条领带
理论物理学家,“振荡子”的发现者之一|马塞洛·格莱泽(Marcelo Gleiser)
16 不愿意接受任何人意见的爱因斯坦
纽约大学教授,《科学美国人》杂志撰稿人|查尔斯·赛费(Charles Seife)
17 爱因斯坦没能成功的最伟大发现
天体物理学家,费米国家加速器实验室天体物理学组创始人|罗基·科尔布(Rocky Kolb)
18 爱因斯坦给我留下了很多礼物
物理学家,麦克阿瑟天才奖获得者|理查德·穆勒(Richard Muller)
19 爱因斯坦错了!
知名理论物理学家、天体物理学家,“安鲁效应”提出者|保罗·戴维斯(Paul Davis)
20 “迷离时空”里的爱因斯坦
理论物理学家、天文学家|劳伦斯·克劳斯(Lawrence M. Krauss)
21 没有开始,没有结束
理学家,准晶发现者,暴胀宇宙模型提出者|保罗·斯坦哈特(Paul Steinhardt)
22 爱因斯坦在哪儿?他无所不在
实验物理学家,阿彭斯物理中心研究员|玛利亚·斯皮罗普鲁(Maria Spiropulu)
致谢 293
译者后记 295
附小册子目录
01 世纪之交令人心荡神迷的男子气概
罗杰·海菲尔德
作家、科学记者、第一个将中子从肥皂泡上反弹回来的人
02
爱因斯坦是我所知道的最自由的人
吉诺·塞格雷
世界知名高能基本粒子理论物理学家
內容試閱 :
24个人眼中有24个爱因斯坦
约翰·布罗克曼
读这本书的大部分读者应该对阿尔伯特爱因斯坦非常了解。·我们在2005年庆祝了他的百年纪念日,这100年并非从他出生那年算起,而是以他的“奇迹年”1905年为起点。那一年他发表了5篇论文,永远地改变了人们对现实的认知。
我们先回顾一下爱因斯坦的生平:1879年3月14日出生于德国的符腾堡州乌尔姆市,1955年4月18日于美国新泽西州普林斯顿去世。他在1905年发表的5篇论文中,1篇是他在苏黎世大学的博士论文,主题是关于分子尺度的测定,另外4篇著名的论文按照提交给《物理学纪事》的顺序在此列出,分别是:
关于《光的量子概念和光电一个启发性观点》,这篇论文及相关研究让他在1921年获得了诺贝尔物理学奖。关于布朗运动:《热的运动论所要求的静止液体中悬浮微粒的运动》。关于狭义相对论:《论动体的电动力学》《物体的惯性取决于它所含的能量吗》。在后面这篇论文中,他提出了著名的质能方程:E=mc2。
在发表这几篇伟大的论文之后的几年里,爱因斯坦将主要精力用在将引力纳入相对论中,并在1916年发表了论文《广义相对论的基础》。在这篇论文和1917年发表的论文《基于广义相对论的宇宙学思考》中,他在某种意义上将整个宇宙都纳入思考范围。1917年的这篇论文里,他引入了宇宙常数,虽然之后被他视为“最大的错误”,但当下又得到了一些宇宙学家的支持,他们用这一常数解释最近发现的宇宙加速膨胀的现象。
毫无疑问,爱因斯坦是20世纪最重要的人物。他取得了标志性的地位,这种声誉甚至超越了他的科学天赋应获得的赞誉,有些人说这是一种不幸。我们都自以为了解他,对他的看法也各不相同。
因此,我邀请了24位世界著名人物回答以下问题:对于你来说,爱因斯坦是怎样一个人?他让你的世界观、想法和科学观发生了怎样的变化?爱因斯坦如何影响了你?你眼中的爱因斯坦是怎样的?
书中24篇文章的作者是世界领先的理论和实验物理学家、科学历史学家,以及科学作家。不过,这并不只是一本关于物理学的书,而且是一本个人叙事集,为读者提供了一扇独特的窗户,让大家来看看这些思想家如何评价爱因斯坦的科学与哲学贡献,以及爱因斯坦对他们的生活与工作产生的特殊影响。这24位著名人物是:
罗杰·海菲尔德(Roger Highfield),他娓娓道出了一些关于爱因斯坦的迷思。约翰·惠勒(John Wheeler),他是唯一一位真的认识爱因斯坦的人,虽然诺贝尔奖获得者利昂·莱德曼(Leon Lederman)曾短暂地见过爱因斯坦一回。惠勒陈述了他们在普林斯顿大学的一次会面,当时惠勒在普林斯顿大学物理学系,爱因斯坦在普林斯顿高等研究院。吉诺·塞格雷(Gino Segrè)、李·斯莫林(Lee Smolin)和安东·蔡林格(Anton Zeilinger)阐述了爱因斯坦在量子理论上的困境。乔治·斯穆特(George Smoot)和彼得·伽里森(Peter Galison)阐述了爱因斯坦对纯粹思维与物理观察的结合。利昂·莱德曼阐释了狭义相对论。
查尔斯·塞费(Charles Seife)介绍了爱因斯坦的思想实验。
弗兰克·蒂普勒(Frank Tipler)解释了为什么爱因斯坦应当被视作科学激进分子而非科学革命家。乔治·戴森(George Dyson)陈述了自己在普林斯顿的成长经历,以及他与海伦·杜卡斯(Helen Dukas),曾长期担任爱因斯坦的私人秘书)之间的友情。科里·鲍威尔(Corey Powell)陈述了爱因斯坦使用“上帝”这个词的哲学基础。史蒂文·斯托加茨(Steven Strogatz)、乔治·约翰逊(George Johnson)和杰里米·伯恩斯坦(Jeremy Bernstein)谈论了早年爱因斯坦如何激励他们投身物理学。伦纳德·萨斯坎德(Leonard Susskind)介绍了爱因斯坦的思考方式。珍娜·莱文(Janna Levin)和玛丽亚·斯皮罗普鲁(Maria Spiropulu)陈述了当今学术界的物理学家如何看待爱因斯坦。马塞洛·格莱泽(Marcelo Gleiser)介绍了爱因斯坦眼中有着神秘属性和奇异效应的新世界。保罗·戴维斯(Paul Davis)、劳伦斯·克劳斯(Lawrence Krauss)和罗基·科尔布(Rocky Kolb)介绍了宇宙的加速膨胀和爱因斯坦提出的宇宙常数的复兴。理查德·穆勒(Richard Muller)阐述了时间的神秘属性。
保罗·斯坦哈特(Paul Steinhardt)介绍了一种新的宇宙学概念—循环宇宙模型,并谈论了这个模型与爱因斯坦的宇宙观之间的关联。
至于我?我眼中的爱因斯坦是什么样的?
我记得自己得知爱因斯坦去世消息时的情景。那是在波士顿地铁站的一个报刊亭,我看到一个简短的标题提到了此事。那时我14岁,对这个消息无比震惊,真实地感受到了悲痛与丧失感。
当时我家搬到了相对宁静的郊外,但在我生命的头10年,我必须学会如何在波士顿的另一个更有挑战的地方生存。那里远离有着美丽帆船的查尔斯河,远离灯塔山上有着金光闪闪的穹顶的州议会大厦,远离宁静美丽的哈佛大学,以及有着大胆建筑风格的麻省理工学院。
20世纪40年代,我成长于多切斯特。那是一个充满苦难同时又有着如蒲草般柔韧的邻居的街区。在第二次世界大战以前,臭名远扬的“电台牧师”查尔斯·库格林神父(Father Charles Coughlin)就在此处定期派送广播车,沿街散播反犹太人的言论。这种煽动使得多切斯特成了爱尔兰小孩和数量远少于他们的犹太小孩之间的战场。前往蓝丘大道威廉·恩迪科特学校(William E. Endicott School)必经的三个街区是我和哥哥每日的噩梦,年长我3岁的哥哥菲利普不得不在保护自己的同时再保护我。当意识到任何拥有权威的公民,比如教师、有轨电车售票员或者警察,似乎总是有着类似弗莱厄蒂(Flaherty)、A欧赖利(O’ Reilly)或麦科马克(McCormack)这样的名字后,我们的危机感和无助感变得更强烈了。
与爱尔兰小孩之间的争斗几乎总是更广泛的历史课的一部分。我们尝试过讲理,但没有任何一个理由可以打动这帮年轻的恶棍。不过,我们有一个秘密武器,最有力的那种,而他们永远无法占有,甚至无法理解。每当我们从“战场”上一瘸一拐地回到家里,妈妈会为我们处理流血的鼻子,包扎擦伤和割伤的伤口,还会鼓舞我们积极地对抗偏见。
“看看他们,他们到底有什么?他们星期日烤一根火腿,吃一整个星期!男人都不洗澡,女人把婴儿留在酒吧外的马车里!但看看我们所拥有的!”她的蓝眼睛直视着我们,同时带着肯定和骄傲,轻拍我们的伤口。“我们所拥有的,他们永远都不会有。我们拥有爱因斯坦!”
妈妈说得对。当我们穿梭于可怕的学校系统,探索公立图书馆能提供些什么时,爱因斯坦与我们同在。他激励我们去思考更宏大的想法,理智地探索存在的边界。他激励我们赞美和拥抱思维生活。他一直和我们同在。我们过去确实拥有爱因斯坦,而且现在仍然拥有。
我哥哥最终成了一名物理学家,毕业后在美国国家航空航天局(NASA)工作,直到最近才退休。他现在是NASA的杰出副研究员,获得了杰出服务奖章。A而我也很幸运地和一群优秀的宇宙学家、粒子物理学家和弦理论家一起工作,这些人也是我的朋友。从某种程度上来说,他们所有人都是爱因斯坦的继承者。你可以说我很幸运,但这可能与幸运并没有什么关系。你看,我拥有爱因斯坦,自己的爱因斯坦。
第一次遇见爱因斯坦,我才22岁 约翰·惠勒 理论物理学家 “黑洞”“虫洞”概念首创者
美国物理开拓时期的科学家,普林斯顿大学教授,从事原子核结构、粒子理论、广义相对论及宇宙学等研究,是广义相对论和量子引力研究领域领军人物,是“黑洞”“量子泡沫”“中子慢化剂”“虫洞”“比特”等概念的首创者,并创造性地提出了“单电子宇宙”的假设。斯蒂芬·霍金称他是“黑洞故事的英雄”。
代表作有《宇宙逍遥》(At Home in the Universe )、《约翰·惠勒自传》(Geons, Black Holes and Quantum Foam: A Life in Physics )等。
他对物理学总是保有一种令人震惊的洞察力,而且没有什么理论物理学主题是他尚未深入思考过的。
——约翰·惠勒
1933年秋天第一次遇见爱因斯坦时,我才22岁,是一名初出茅庐的博士生。爱因斯坦那时54岁,是世界上最知名的科学家。那时的我年少轻狂,坚定地认为我对理论物理学的前沿领域—核物理、电子、正电子和光子的量子理论(配对理论,我们那时是这么称呼的)有着清晰的认识。那时我想研究前沿领域,清楚地注意到爱因斯坦有条研究路线必定会走入死胡同。
我们相遇的场合是爱因斯坦在普林斯顿大学的第一场演讲,当时他也是刚刚到达这里,在普林斯顿高等研究院就职。由于害怕引起大规模围观,这场演讲并没有对外部公开。当时普林斯顿大学一位之后成了我好朋友的教授尤金·维格纳(Eugene Wigner)致电纽约大学的格雷戈里·布赖特(Gregory Breit),并邀请他来参加讲座。我那时是布赖特的博士后,他邀请我一起去。于是,我们坐火车来到了普林斯顿,由于火车遭遇了一位农民的卡车(还好没什么大事)而稍有延误。到了普林斯顿大学后,霍华德·罗伯逊(Howard Robertson)将我们介绍给了爱因斯坦(我印象中是这样),之后听取了爱因斯坦关于统一场论的讲座。演讲结束后,我们常规地交流和讨论了一会儿,之后便回到了纽约。
令我印象深刻的是爱因斯坦清晰的表述能力和他对梦想的固执追求,而对于他的梦想本身—引力和电磁力统一场论,并没有什么印象。爱因斯坦带着一种自嘲的幽默感表达对自己当前研究工作的怀疑。我那时被说服了,并一直认为如果物理世界真的存在统一场论,那么就一定不只有引力和电磁力,一定还包含量子实体,比如费米子。谁知道呢,可能弦理论才是正确的。
现在想来,那时的我虽然有些鲁莽,但并没有错。爱因斯坦的重要发现已经是过去式了,他试图统一引力和电磁力的努力不会有什么结果。然而,他对物理学总是保有一种令人震惊的洞察力,而且没有什么理论物理学主题是他尚未深入思考过的,这些都是非常值得我学习的。
北卡罗来纳大学的一次短期休假给了我第一次结识爱因斯坦的机会。在普林斯顿高等研究院学习的那几个月,也就是1936年12月到1937年3月,我开始感激爱因斯坦为我这位年轻的理论学家所提供的东西。我在这里第一次演讲时,仅仅是他的出现就让我备受鼓舞。那天我早早地到达演讲大厅时,爱因斯坦已经坐在那里了,他是第一位到达的观众。
1938年进入普林斯顿大学之后,我开始定期地约访爱因斯坦。通常我们会在爱因斯坦位于美世街112号的家中的二楼书房见面,而非研究院。他总是很慈祥,带点儿固执,无忧无虑且乐于助人。虽然我们变得亲近且友好,但从未成为亲密的朋友。在年龄、声誉、文化背景和世界观方面,我们俩之间存在着无法弥合的差异。然而在余生里,爱因斯坦一直是我最重要的导师和决策咨询人。
1939年1月,尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)从丹麦起航,到普林斯顿待了几个月。他和爱因斯坦可以再次进行他们已经非常著名的关于量子理论的“辩论”(其实是友好的讨论)。然而就在玻尔刚要起航回国时,他收到了核裂变的信息,于是改变了这一行程。我想说的是,对自己在阻止这些讨论发生的事情中所扮演的角色,我感到很内疚。玻尔和爱因斯坦都喜欢既轻松惬意又能延续过去的主题的“辩论”。不过那年冬天和来年早春,玻尔选择和我一起专注地研究核裂变。即使玻尔的办公室就在爱因斯坦位于普林斯顿大学费恩大厅的办公室隔壁,他们俩也很少在一起。直到研究院位于城镇另一头的第一座大楼在1939年完工前,爱因斯坦和研究院其他同事都居住在大学校园里。
不久之后,一个偶然的机会让我加入了爱因斯坦的量子“辩论”。1941年,我的一位天赋异禀的研究生理查德·费曼(Richard Feynman)想出了一个量子理论的路径积分方法(我将其改名为“历史求和法”),于是,我安排了一次跟爱因斯坦的会面,激动地冲进他的办公室跟他说这个方法,想知道他的回应。费曼的方法提供了一种基本原理,可以用来解释量子力学的概率特征问题,而这个问题一直困扰着爱因斯坦。如果一个粒子能一次沿着所有路径到达目的地(虚拟路径)—这也是历史求和法的本质,那么我们就不需要再考虑粒子如何“决定”该走哪条路的深奥问题。我解释了这个想法并说道:“关于这种解释量子力学的新方法,你不觉得这是完全可行的吗?”
爱因斯坦不为所动。“我仍然不相信上帝会掷骰子。”他回答道。正如爱因斯坦自己所形容的,他就像头骡子一样倔。没有什么能动摇他的坚定信念:量子力学在核心问题上存在缺陷。
第二次有机会向爱因斯坦咨询关于我跟费曼的研究课题,是在20世纪40年代后期,也就是在我从第二次世界大战的武器研究工作回来之后。当时费曼正在普林斯顿大学访问,和我一起去了美世街。这次的谈论主题是经典物理学,爱因斯坦对量子力学的敏感反应没有影响到这次讨论。我和费曼决定将电磁理论中的“场”去掉,结果我们欣喜地发现,整个理论确实可以用“超距作用”理论来解释,而无须用到场,只要我们接受了“超前”作用的事实,也就是结果先于原因发生。我们的研究还得出了一个有趣结论,在一个粒子非常少的世界,时间可以随意前进或倒流,使得未来影响过去成为常态;然而相反的是,我们的世界充满了无数粒子,远距离上的所有辐射吸收者的联合作用抑制了时间倒流的效应,这才产生了我们所观测到的只朝一个方向流逝的时间。
和爱因斯坦讨论这个是很自然的一件事。他点头表示同意和理解。他相信,电磁学的基本定律不包含时间向前流逝而非向后倒流的偏向。他说,观测到的时间单向流动源于统计,这是因为宇宙中有大量粒子的相互作用。这就是爱因斯坦惊人直觉的最佳体现。我和费曼历经了漫长的计算才有所发现,而爱因斯坦仅凭猜想就得出了结果。幸好早先与爱因斯坦有过一次对话,我早在1909年就知道了爱因斯坦当年和瑞士物理学家沃尔特·里茨(WalterRitz)联合发表了一篇论文。这是一篇非比寻常的论文,原因有两方面:第一,它提出了观点,而非展示成果;第二,两位作者并未达成一致。在这篇论文中,里茨认为自然的不可逆状态(时间的单向流动)是自然本身的基础法则;而爱因斯坦的观点则相反,“不可逆状态完全依赖于概率考量”。我和费曼40年后所做的研究验证了爱因斯坦的观点。