[心得] 爱因斯坦:他的人生,他的宇宙

楼主: tsim (山猴大王吼噜噜)   2016-10-24 23:11:41
这本书既容易阅读,又能训练抽象思考
以下跟大家分享书摘和心得
欢迎阅读比较好读的网志版
http://monkeyinsight.blogspot.tw/2016/10/Einstein.html
自从爱因斯坦出现之后,人类对这个世界的理解,已经不是直觉
可以想像的了。牛顿之所以伟大,是因为他把我们平凡人可以观
察的物理现象,归纳成简洁的公式。但也因此限制了人类的想像
力,误以为只要能够精确测量所有数值,就可解开世界上所有的
谜团。想不到爱因斯坦把这种自信心完全摧毁。
Walter Isaacson在这本《爱因斯坦:他的人生,他的宇宙》里面,
努力用最白话的语言介绍爱因斯坦最伟大的4+1个科学论点。
首先是在1905年,所谓的奇蹟之年,他提出了四篇论文,对世界
造成了四次大冲击。
1. 光量子的存在:原本科学家们倾向认为光是一种波,或许有些
人为了计算方便而引进量子假设,但爱因斯坦明确认定光是由粒子
组成,而且有量子的特性:“当光线传播时,能量不是随着空间连
续传散,而是由数量有限的量子组成;这些量子在空间呈点状分布,
是以完整的单位出现或消失。”这个观点奠定了量子力学的基础,
也让爱因斯坦获得诺贝尔奖。
2. 分子有多大:前人大多使用气体测量分子数量和大小,爱因斯坦
是第一位用液体成功得到结果的人。这篇论文成为他被引用最多次
而且最实用的论文。
3. 原子/分子真的存在吗:爱因斯坦认为悬浮在液体中的小颗粒(如
花粉),之所以会不规则移动(即布朗运动),是受到四面八方的水
分子撞击。根据这个假设,他计算出小颗粒平均每分钟的移动距离。
这个数据获得他人实验证实后,是那个年代最有力证明原子和分子
真实存在的证据之一。
4. 狭义相对论:非常非常简短的说,同样的事件会因为观察者的运
动状态不同,而观察到不同的现象。也就是说,连物理学这个让人
以为很客观的科学,每个人测量到的现象都不客观。爱因斯坦开启
的新世界,就是从这里开始偏离直觉的。这个理论可以解释进行光
速旅行为何能保持年轻,并且导出了上个世纪最著名的公式E = mc2。
读到这一章之前,请调整好大脑的状态,跟着爱因斯坦一起进行思
考实验。
狭义相对论提出的10年后(1915年),在一群竞争对手的进逼下,
爱因斯坦以毫厘之差率先提出广义相对论的计算结果。
5. 广义相对论:爱因斯坦提出一个方程式,整合了时间、空间、物
质、能量的互动关系。原来时间-空间结构不仅不具有绝对性质,还
会受到里面的物体的运动决定,以及反过来也会影响物体的运动。
广义相对论开启了对宇宙的重新认识,英国科学家爱丁顿趁日食观测
星光偏移弧度,证明广义相对论修正了牛顿力学。这件事情得到欧美
各大媒体报导,让爱因斯坦成为国际巨星。
虽然有以上的伟大创见,但他却过不了哲学的关卡,没能跟上物理学
的最新进展。
问题的起源在量子力学,这是一门及其诡异的领域。如海森堡的测不
准原理认为:“在我们进行观察之前,电子没有明确的位置或路径。”
换句话说,没有所谓的客观事实。物理学家波耳就说,物理学关心的
不是“自然是什么”,而是“关于自然我们能说什么”。爱因斯坦照
理说应该要能接受这个前提,因为他年轻时候喜欢休谟和马赫的哲学
观点:对于无法由感官直接产生经验的事物,要感到怀疑。所谓的客
观真实,就是无法由感官直接经验到的东西,只是一种信念,所以理
应要质疑这东西的存在。结果他年长之后,改为相信一定有一个独立
于感官的外部真实存在,并认为这是一切自然科学的基础。也因此他
跟不上量子力学的发展,变成一座有丰功伟业的地标,而不是引领方
向的导航员。
读到这里我也满汗颜的,因为我也喜欢休谟的论点,但高中学到量子
力学的时候也无法接受他用机率描述世界(电子的位置无法确定,只
能知道分布在某个形状的范围内)。老实说我完全没有发现自己的立
场矛盾。好在爱因斯坦也没有意识到自己的矛盾,让我同时有惭愧与
解套的感觉。
这本书是人生传记,除了爱因斯坦的科学成就之外,也提到他的婚姻
和政治等等生活面向。可以看到爱因斯坦在其他面向其实是个很平凡
的人。容易陷入热恋、与孩子处不好、政治立场没什么创见...等等。
其实这些生活面向满无聊的,让我很想跳过。但有趣的是,为什么这
么平凡的人可以在1905年突然撼动整个世界?
我的推测是他之前已经累积很多的思考。他从苏黎世技术学院毕业后,
仍持续阅读大量科学书籍,同时追踪最新的理论发展。更重要的是他
与两个志同道合的人组成“奥林匹亚学会”,阅读许多古典文学和哲
学,讨论各式各样的主题。经过多年累积想法,在某一年决定统统写
下来,然后就改变了世界。
其实很多人应该都有类似的经验,总觉得自己心中有很多特别的想法,
但没空好好写下来,顶多在日常聊天中或是FB上透漏零星片段。我以
写过几年部落格的经验建议,请长期思考自己有兴趣的议题,思绪逐
渐清晰时,赶快开始动笔写,一方面可以进一步厘清思维,另一方面
可以知道你的想法是不是碰巧能够改变世界(本部落格看来是没希望
了,但你不妨一试)。请不要让人类损失了你的智慧。
作者: thegod13 (thedog13)   2016-10-25 06:52:00
感谢 关于矛盾那边可以说清楚一点吗?
作者: hwider (海里的星辰)   2016-10-25 07:46:00
感谢分享
作者: wak (默艾)   2016-10-25 12:46:00
也不算矛盾吧 只是改变想法 看不到不等于不存在如果当下科学证明不出来就否定它 那未来证明出来又改为相信它或者说 当下科学证明不出来而否定它 就直接不会再去研究它甚至未来的研究都会很直觉性的绕过重新验那些曾经否定的东西这样的科学观念反而对科学本身是更具伤害性的话说爱因斯坦对宗教的研究也满深的 互相影响..
作者: chi12345678 (to Terabithia)   2016-11-02 17:52:00
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