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愛因斯坦一生與中國哪三位科學家有過人生交集?對他們影響幾何?

2024-08-24科學

在人類近300年以來,在世界上影響力最大的科學家除了牛頓恐怕就當數愛因斯坦了。

牛頓所處的世代,曲於交通與傳媒都比較封閉,其生前在全世界的傳播度並不高,唯有愛因斯坦,在生前便譽滿全球。

這樣一位大科學家生前就封了「神」,其出訪他國,一般情況下一國元首都對親自接見並禮遇有加。

愛因斯坦具備傳奇人物的一切元素:他不僅在科學上「開天辟地」,在言行衣作舉止上也讓人一見著迷,而且極善於社交與談吐,他是一個科學時代的象征與燈塔。

與之同時代的科學家、學者、政界要人、影視明星等無不以與愛因斯坦相識交流為榮。

那麽,在愛因斯坦的一生中與中國哪些科學家有過面對面或書信來往的人生交集呢?這樣一位大科學家對他們是否又產生過影響?

筆者青峰今天就借新年的休閑時光與平台上的朋友們聊一聊這個有趣的話題,或許能從中收獲一點人生的啟迪與感悟。

愛因斯坦的成名與當時中國所處的時代;

愛因斯坦,1879年出生於德國烏爾姆市一個猶太人家庭。其童年時並沒表現出異於常人的天賦,4歲時講話還不太利索。

不過,少年時的愛因斯坦便十分熱愛閱讀通俗科學讀物和枯燥的哲學著作。

12歲時,他開始自學歐幾裏得幾何,對數學產生了狂熱的喜愛,並自學起了高等數學。

1895年,16歲的愛因斯坦便自學完了微積分。

不過用於有點偏科,愛因斯坦在第一次報考瑞士聯邦理工大學時考試失敗了,直到次年的10月,第二次報考才考上該大學。

所以在與之同時代的科學天才眼中,愛因斯坦並不是什麽天才。

不過,愛因斯坦有一個神奇的地方:他愛思考一些看來已是「常識」的問題,並且異想天開。

比如, 他在16歲時,在完全閱讀過牛頓的科學巨著【自然哲學的數學原理】後,他就開始思考一個奇怪的問題——如果一個人以光速運動會看到什麽現象呢?光到底是什麽?它是以粒子傳播的,還是以波的方式傳播的呢?

他從小便對科學上既有的一切權威定論並不迷信,敢於向權威提出自己的質疑。

牛頓在愛因斯坦出生前的1687年便發現了萬有重力定律,但重力到底是什麽,牛頓從來沒有解釋。愛因斯坦卻抓住這個問題緊緊不放。

1905年,愛因斯坦的論文【論動體的電動力學】發表,標誌著狹義相對論的誕生。狹義相對論的出現,極大的改變了我們人類的時空觀,對人類認知宇宙是一次革命性的飛躍。

這一年愛因斯坦,連續發表了5篇劃時代的重要論文,一舉確立了他日後作為二十世紀最偉大物理學家的地位。

此時的中國還處於大清的統治之下,以慈禧太後為首的滿清保守派們在外部革命勢力的壓力與內部改革派的呼籲下,假模假樣地被迫思考君主立憲制在大清實施的可能性,並派出以端方為首的五大臣出使歐美,考察西方國家的憲政制度。

也正是這一年,在中國自隋唐以來持續了1300多年的科舉取士制度才正式被廢除,新式學堂在各地開始興起,這為中國人接受西方知識與思想開啟了大門。

不過,由於愛因斯坦的科學思想太過超前,中國人誰也沒有關註到他的狹義相對論,對於愛因斯坦的科學成就還沒有中國人去關心,甚至沒有幾個中國人知道愛因斯坦這個人。

中國人真的不關註愛因斯坦嗎?也不是,只是還需時日。 愛因斯坦的名字第一次引起中國人的興趣;

圖:青年時期的愛因期坦

1917年,愛因斯坦的名字才第一次傳入中國。

此時距離大清被推翻僅僅過去不到六年,中國進入了民國時代。

這一年年初,蔡元培先生在就宗教信仰問題發表演講時說:「科學不能解決的有關時間、空間的問題,要靠哲學來解決。」

蔡元培的這一觀點引起了尚在日本留學、時年29歲的許崇清的註意與反對。

他於是撰文以愛因斯坦狹義相對論為論據加以反駁,並將文章寄回國內發表。就這樣愛因斯坦的名字以及他的狹義相對論才第一次被中國人所知。

上圖:許崇清(1888年~1969年),中國現代教育家,新中國成立後,曾擔任中山大學校長長達20年之久。

此時距離「狹義相對論」的誕生已經過去了12年,離「廣義相對論」的誕生還只僅僅過去了2年。

由於彼此相對論即使在歐洲也沒有被主流科學界完全認同,爭議極大,所以愛因斯坦的名氣與聲望遠遠沒有達到越洋呼嘯傳遍全球的程度。

即便是他獲得諾貝爾物理學獎,也還需要再等待五年。

在中國包括北大校長蔡元培先生在內的中國知識界精英們,此時連留日學者許崇清發表的關於愛因斯坦相對論的文章根本連讀都讀不懂,惶論有深刻的理解了。

蔡元培不愧為蔡元培,他作為一代大教育家的眼光、氣魄與胸懷便展現了出來。

這也是為何蔡元培先生在那個時代與他逝世近80多年後,我們依然崇敬這位偉大教育家與大學者的原因之一。

圖:蔡元培(1868年~1940年),一代教育大家,曾於1916年~1927年任北大校長達11年,被譽為「北大永遠的校長」

蔡元培先生一生胸懷大如海,對一切有利於中國發展的新科學、新發現、新思維,即使自己不懂,但從不武斷作出結論與判斷,而是從諫如流,海納百川。

於是,蔡元培先生立即寫信發往這在德國、正師從愛因斯坦學習的北大理科學長夏元瑮教授,向他請求相對論有關知識,並囑托他撰寫一本關於相對論的簡明讀本在國內出版。

在辦完此事後,蔡元培又把反駁自己的許崇清從日本請回國內到北大教書。

至此,愛因斯坦的名字與其學說開始在中國傳播。

1915年,愛因斯坦關於廣義相對論的論文發表後,在全世界科學界引起了軒然大波。

在論文中他提出的一系列觀點在當時看來不僅是「異想天開」更是石破天驚,完全顛覆了人類對時間、時空的基本認知。

他關於時空是重力的彎曲、光是宇宙中速度的極限——任何物質速度都無法超越光速、物理高速運動下的尺縮效應、光線也會彎曲等觀點,在歐洲連瑞典諾貝爾獎評審委員會都認為是無法證實的荒謬理論而加以駁斥。

可是,愛因斯坦不為所動,絲毫沒有妥協的姿態,對外界的批評與反對之聲置之不理。

圖:愛因斯坦與愛丁頓在一起交談

1919年5月29日,英國天文學家愛丁頓帶領一個觀測隊在西非普林西比島觀察日全食,他的觀測數據一舉證實了太陽的重力使其附近星星發出的光經過太陽表面附近時發生了光線的彎曲。

愛丁頓的科學論文一經發表後,以鐵的事實證明了愛因斯坦廣義相對論理論的正確性,由此愛因斯坦大獲全勝,其相對論科學思想轟動全球。

經此一役,大獲全勝的愛因斯坦一舉奠定了其作為人類二十世紀最偉大科學家的地位。

此時的中國,正好剛剛經過五四運動,民主與科學思想在民國廣大知識份子中飛速傳播。

正是這個歷史的節點,愛因斯坦與中國的一些科學家和學者產生了人生的交集。

那麽有哪些中國科學家與學者在其人生中與愛因斯坦產生了交集呢?又是否受到了愛因斯坦的影響呢?

愛因斯坦一生中與中國科學家的人生交集;

在中國科學家與學者中,曾愛因斯坦有過一面之緣的人也不算少,但真正與他有過人生交集交往的並不多,從目前史料研究只有以下幾位科學家。

(一)、夏元瑮:與愛因斯坦交往的第一位中國科學家;

圖:中國近現代理論物理學家夏元瑮(1884年~1944年),杭州人。他是第一位與愛因斯坦交往的中國科學家。

愛因斯坦與中國科學家交往最早的時間是1919年夏,此時距離中國五四新文化運動暴發才僅僅不到三個月。

這年的夏天,時任北京大學理科學長的夏元瑮以存取學者的身份進入柏林大學。這是夏元瑮第二次進入柏林大學深造。

夏元瑮,1884年出生於浙江杭州,他是中國早期近代物理學家,也是一位成功的教育家。

他是中國科學界與愛因斯坦有深度交往的第一人。他只比愛因斯坦小5歲,二人處於亦師亦友的關系。

那夏元瑮是如何認識愛因斯坦的呢?

1905年,廣東省招考留學生,有3名省外名額,由於夏元瑮求學於上海的南洋公學,於是以外省學員去廣東省參加應試,結果在600多名考生中,他榮獲了第一名。

1905年夏,夏元瑮赴美留學。第一年在柏克萊學校補習理化實驗,並於次年秋順利進入耶魯大學攻讀物理學,3年後畢業並獲得物理學學士學位。

1909年秋,耶魯畢業後的夏元瑮來到德國並進入柏林大學繼續深造。

在柏林大學期間,他的老師正好世界著名科學家、量子力學奠基人之一的馬克斯·普朗克(Max·Planck)。普朗克是現代物理學上劃時代的人物。他生於1858年,比愛因斯坦大21歲,是物理學上的前輩,他一生對愛因斯坦有舉薦提攜之恩,愛因斯坦一生很尊敬普朗克,視其為恩師益友。

正是這一層關系,求學於普朗克門下的夏元瑮後來得以結識愛因斯坦並與之建立了深厚的友誼。

1909年秋至1912年在德國柏林大學深造期間,夏元瑮的勤奮與務實深受其導師普朗克的喜愛,對自己這位來自中國的學生評價亦頗高。

1912年,獲得碩士學位的夏元瑮正準備繼續留在柏林大學追隨普朗克念博士時,中國國內的政局發生了大的變化。

1911年辛亥革命成功,大清被推翻了。1912年元月1日,中華民國成立,不久袁世凱上台任民國大總統。

上台後的袁世凱忙於統一各路地方軍閥勢力,以財政不足將各省的公費留學經費取消了。於是夏元瑮只好中斷德國繼續求學計劃回到國內。

夏元瑮一回到國內,旋即被已經更名為北京大學的原京師大學堂聘請進入北京大學任教,此時北京大學校長正是中國近代鼎鼎大名的思想家、轉譯家嚴復。

夏元瑮在北大任物理學教授期間,以其前瞻的眼光緊跟世界科學界的前沿。

1918年10月,夏元瑮就在北大物理系設定了諸如電子論、光論、相對論、原量論(即量子力學)、流體力學、聲學、彈性論等前沿物理學課程。夏元瑮的超前眼光與學術視野深受時任北大校長的蔡元培先生賞識,並得到蔡元培的大力支持。

為了緊跟世界前沿科學,1919年,蔡元培先生在萬難之下仍然籌集了一筆經費,派夏元瑮教授以存取學者再去德國柏林大學深造。

1919年春,夏元瑮第二次來到柏林,正是這一年,愛因斯坦與中國科學家夏元瑮產生了人生的交集。

同年,夏元瑮經其老師普朗克的介紹結識了愛因斯坦,並開始跟隨愛因斯坦學習相對論。

由於夏元瑮是普朗克的高足、北京大學物理系教授,且只比愛因斯坦小5歲,愛因斯坦在教授夏元瑮相對論時也十分尊重他這位特殊的學生,教學討論之余二人經常談論中國古老的文明。愛因斯坦關於對中國的了解很多都是從夏元瑮這兒獲得,這使得愛因斯坦內心種下了有機會要親身存取中國的心願。

1921年春,北大校長蔡元培遊歷歐洲考察,計劃邀請一部份歐洲學界名流來華講學。在途經柏林時,由夏元瑮陪同去存取了愛因斯坦,夏元瑮任轉譯。

由於此時歐洲反猶主義絲潮的湧起,愛因斯坦在德國的處境並不是太好,面對中國最著名學府大學校長蔡元培先生的邀請,他並沒有馬上應承下來,只表示一伺有機會去亞洲會第一時間存取中國並去北京大學講學。

1922年,愛因斯坦以光電效應獲得諾貝爾物理獎。

同年,夏元瑮便轉譯出版了愛因斯坦的名著【相對論淺釋】,這是中國關於相對論的第一本譯著,對相對論在中國及東南亞各國的傳播起到了極大的傳播作用。

1921年夏,夏元瑮結束了其德國柏林大學當存取學者的求學之路回到北京,繼續任教於北大。

回國後,夏元瑮一直與愛因斯坦、普朗克保持著書信往來。

1922年11月,愛因斯坦首次來亞洲遠東前往日本講學時路過上海作了短暫的停留,為自己未能存取中國並講學表示極大的遺憾,特地給夏元瑮寫信說明原因道:

「北京如此之近,而予之宿願終不得償,其悵悵之情,君可當想也。現以要事,急須西歸,不能與君一晤,只能函告一切,君之盛情敬心領矣。然予甚期望,君不久再來歐洲,吾等仍可會談也。」

圖:1922年10月,愛因斯坦首次遠東之行,去日本講學途經上海時在書畫家王一亭私宅「梓園」中留下的唯一照片

愛因斯坦此次亞洲之行,為何沒有存取中國並講學,情況比較復雜,筆者不在此文講述,將再另寫一文探秘這一塵封百年的往事。

愛因斯坦對夏元瑮一生學術上的影響是巨大的。

夏元瑮回國後,在國內執教講壇又近22年,除了在抗戰時期短暫離開過大學講壇出任過湖南省教育廳廳長外,一生都在大學教授相對論與量子力學。

另值得一提的是,夏元瑮的夫人是一位德國小姐,他們在1920年走到一起,在1937年因中國戰火紛飛,居無定所,加之他妻子德國國籍等多重因素,其妻最終離開中國回到了德國。

這件事對夏元瑮晚年打擊甚大,夏元瑮在抗戰時期輾轉西南數年,憂國憂民積勞成疾,終於在1944年病逝於貴陽。

夏元瑮病逝的訊息直到抗戰勝利後幾年,時在美國普林斯頓高等研究院的愛因斯坦才從同事那兒獲知,愛因斯坦內心很是悲傷,透過著文的方式表達了對自己這位學生弟子的懷念。

(二)、周培源:中國第二位與愛因斯坦交往較多的科學家;

圖:周培源(1902年~1993年),理論物理學家,中國近代力學奠基人之一,著名的教育家。

從現在史料的考證來看,大物理學家周培源是中國第二位與愛因斯坦有過重要人生交集的科學家。

愛因斯坦對周培源一生的學術事業影響巨大。

周培源,1902年出生於江蘇的宜興縣,是中國近現代理論物理學的開創者之一與流體力學中亂流力學的奠基人。 他在國際流體力學界也享有崇高的學術聲望,是亂流力學上「四巨頭之一」

圖:流體力學亂流四巨頭,圖中右一為周培源

周培源先生一生在中國現代科學史上有著極其崇高的地位與巨大的影響力。

中國現代科學史上著名的「兩彈一星」23位科學家,絕大多數都出自其門下或受到過他的教育,此外諾貝爾物理獎獲得者楊振寧、中國近代力學奠基人之一的錢偉長、數學家「整理微分幾何之父」陳省身、華人科學家林家翹等人也都是周培源的學生。

周培源是什麽時間階段結識愛因斯坦的呢?

圖:中年時的周培源先生

1924年,時年22歲的周培源從清華園畢業,獲得「庚款留美」名額後便踏上了去美國的求學之路。在美國只用了三年半的時間,周培源便相繼獲得了芝加哥大學的學士、碩士學位以及加州理工學院博士學位。其博士論文【在愛因斯坦重力論中具有旋轉對稱物體的重力場】,答辯時受到高度贊揚,後獲「最佳論文」獎。

1928年秋,周培源持加州理工學院院長——1923年諾貝爾物理獎得主密立根教授的介紹信,來到德國跟隨量子力學奠基人之一的海森堡研究量子力學,不久後又與物理學家包立結識。

這二人以後都獲得了諾貝爾物理學獎。海森堡是1932年獲得的,包立稍晚,於1945年也獲得了諾貝爾物理學獎。

不過,此時的周培源還沒機會結識愛因斯坦。

1936年,已在清華大學工作了7年的周培源獲得了去歐美遊學存取一年的機會。

周培源選擇去了美國新澤西州的普林斯頓高級研究院,並參加了由愛因斯坦親自主持的廣義相對論高級研討班。

正是這個機會,他與愛因斯坦一起工作了一年,並就運動方程式等問題與愛因斯坦進行深入的討論。

1937年夏,由愛因斯坦親自主持的這次高級研討班落下了帷幕。周培源也要回國了,這次研討班使周培源受益匪淺,他對愛因斯坦也充滿了崇敬之情。

回國臨行前,周培源到愛因斯坦寓所向他辭行。臨別之際,周培源提出為愛因斯坦在書房拍一張照片留作紀念,愛因斯坦欣然同意。

照片中此時的愛因斯坦已經58歲,他坐在書櫃前的一張寬大的沙發上,左腿蹺壓在右腿上,滿頭銀發的他,手中拿著一支煙鬥,一雙充滿智慧的眼睛安祥而柔和地註視著前方,表達著對這位東方年輕科學家告別的不舍。

關於周培源為什麽沒有與愛因斯坦合影的問題,在周培源晚年時他的女兒周如玲也曾好奇地問過父親。 周培源說道:「愛因斯坦是那麽偉大的科學家,我怎麽有資格和他合影呢?」

其實在我們今天的人看來,與大科學家合一張影又能怎麽樣呢?難道還能損害愛因斯坦的偉大形象不成?

可是,在周培源先生看來,他那時才35歲,只是一位年輕的成就還不大的物理學家,他不希望別人說他借愛因斯坦的光環擴大自己的名氣與影響。

這張照片沖洗出來後,周培源一直未公開,他也不希望學術同事們談到他與愛因斯坦這一段科學之緣。

直到1955年4月18日去世後,【科學通報】的編輯許良英發表一篇紀念愛因斯坦的文章,才從周培源先生那兒借用了這張照片,這一特殊的照片才首次公開面世。

1937年周培源回國後,一直執教於清華,後又任過北大校長,再也沒與愛因斯坦見過面。

在抗日戰爭時期,他放棄了業已有所成就的相對論研究,轉而投身於了流體力學中的亂流力學研究,並成為這一科學領域的開創者與奠基人。

放棄相對論的研究,這與時代背景有關。周培源先生認為相對論是純理論物理學,對中國當時的價值並不是很大,而亂流力學對建設中國的套用工程、船舶、其它工業的作用很大,於是改為了對亂流力學的研究,並取得了開創性的成果與貢獻,成為了亂流力學的一代大科學家。

1993年,周培源先生以91當高齡仙逝於北京。

(三)、楊振寧:與愛因斯坦交談了一個半小時,可惜我沒有得到什麽智慧,充滿了遺憾;

1952年,時年30歲的楊振寧與年僅26歲的李政道二人因合作發表了一篇統計力學的論文,在當時科學界引起了廣泛的關註。

當時已經73歲的愛因斯坦仍然在關註著物理科學發展的前沿,楊李二人的科學成果自然引起了他的註意,於是派自己的助手邀請兩位年輕的科學家到其普林斯頓研究院的寓所見面交流。

愛因斯坦作為二十世紀最偉大的科學家,是當時絕大多數科學家崇拜的偶像,楊李二人也不例外。

此時的楊振寧與李政道也正在美國新澤西州的普林斯頓從事物理學的研究,但是此前從沒與愛因斯坦見面過。

接到邀請後,楊李二人都十分興奮,應約來到了愛因斯坦的書房。

這次三人面對面的交談整整持續了90分鐘。

圖:普林斯頓合作研究時斯的楊振寧與李政道

關於這次交談的具體內容,李振寧與李政道兩位科學家都有過回憶,但是對於具體交流的內容二人沒有詳細記錄。

晚年時楊振寧再一次回憶起這次學術討論時笑著說道:

「出來後,別人問我愛因斯坦說了什麽,我講不清楚愛因斯坦講了什麽,可惜我沒有得到什麽智慧。」

為什麽會出現這種令人遺憾的結果呢?

造成這種遺憾結局,原因出現在三個方面:

一、當時愛因斯坦已經73歲,而楊李二人都很年輕,面對這位譽滿全球的傳奇大科學家,二人都有點緊張;

二、由於愛因斯坦出生於德國,在用英語交談中,他不時夾雜著一些德語單詞,而楊李二人對德語並不熟悉。更糟糕的是,愛因斯坦對英語並不是十分的純熟,加之其英語口音較重,所以楊李二人聽起來十分的吃力費勁,很不適應;

三、他們所交流的內容都是關於物理學的前沿知識,裏面有許多全新且十分生僻的科學術語和單詞,且愛因斯坦談話的內容跳躍性極大。

這三個原因造成了這三位諾貝爾物理學獎獲得者(註:1957年楊振寧與李政道共同獲得了諾貝爾物理獎)這一次頗富歷史性的長達90分鐘見面交談的遺憾。

在此後不到3年,愛因斯坦便與世長辭了。這次交談以後,楊振寧又見到過愛因斯坦兩次,只不過是在普林斯頓偶爾遇見,雙方並沒有交談。

圖:在美國紐約州立大學石溪分校任教時的楊振寧先生

對於愛因斯坦,楊振寧一生都很崇敬並給予了極高的評價。他曾經這樣評價愛因斯坦:

「20世紀物理學的三大貢獻,分別是狹義相對論、廣義相對論和量子力學,其中兩個半的貢獻都和愛因斯坦有關系。」

對於在科學上的貢獻,愛因斯坦生前自己有過一段講話,他說:

「如果我不提出狹義相對論,5年或10年內也會有人會提出狹義相對論。如果我不提出廣義相對論,50年內都不會有人提出來。」

愛因斯坦的這一段講話無疑是客觀的,也經受了時間的檢閱。

這位在世便被封「神」了的大科學家,憑一己之力硬是把全人類對宇宙的認識帶到了一個前所未有的新高度,他開創的「大腦思想實驗」更是開啟了人類研究科學的一扇新大門。

愛因斯坦一生對中國人民寄予了許多同情與祝福,他對中國人民是有感情的。在抗日戰爭時期,愛因斯坦聯名一些科學家如杜威、羅素等人發表聯合宣言,有力地聲援了中國的正義事業。

文章結語

圖:晚年沈思中的愛因斯坦

愛因斯坦這樣一位劃時代的科學巨人,他去世的1955年這個時間與我們今天還是如此之近,不到70年時光。這讓我們對他並沒有一絲時代久遠的隔膜,似乎他昨天還生活著。

這位偉大的科學家,生前充滿了對中國古老文明與名山大川的向往。在其生前的1922年,他還預言過: 「50年後,中國一定可以成為一個科技大國。」 如今他這個預言已經成為了現實。

只是令人遺憾的是,他生前存取中國並講學的願望在其去世前都一直沒有實作,這令他「非常痛惜」,也令中國科學界遺憾。

此外與其交往的中國科學家和學者中,竟然沒有一位與他有過合影或影像資料傳世,這不能不說是近代科學史愛好者心中的一大憾事,連楊振寧先生晚年回憶起愛因斯坦也說很遺憾。

然而,值得欣慰的是,愛因斯坦把其科學思想與科學精神透過夏元瑮、周培源、楊振寧、蔡元培、梁啟超等人傳播到了中國,推動了中國近現代科學的發展,並結出了豐碩的果實。