关于爱因斯坦论文的参考文献

物理学的进化我们可以从以下用英文出版的爱因斯坦传记中，看看爱因斯坦是如何被描写和分析的，看看爱因斯坦的形象是如何随着时间发生变化的。爱因斯坦传记的历史也是现代传记风格演变的历史（国内没有翻译出版的传记的基本内容见Roger Smith. Biographies of scientists: an annotated bibliography. The Scarecrow Press,。国内翻译出版的有关爱因斯坦的传记有：瓦朗坦的《爱因斯坦和他的私生活》、赫尔内克的《爱因斯坦》、塞立希的《爱因斯坦》、佩斯写的《上帝是微妙的》、《一个时代的神话：爱因斯坦的一生》、伯恩斯坦的《阿尔伯特·爱因斯坦》和《爱因斯坦与物理学的边疆》、库兹涅佐夫《爱因斯坦－生·死·不朽》、奥弗比的《恋爱中的爱因斯坦》，等等。）。 伽贝迪安（ Garbedian）在1939年出版的《爱因斯坦，宇宙的建构者（Albert Einstein, Maker of Universes）》中，作者以赞美的语调、华丽的词藻、生动的细节描述了爱因斯坦的早期科学生活，满足了公众对爱因斯坦的好奇心。由于出版得比较早，这本传记没有涉及到爱因斯坦与玻尔等哥本哈根量子诠释的科学争论和爱因斯坦参与的各种政治活动，因此该书自然是不全面的。另外，过多的虚构性情节使该书显得臃肿和没有意义，也降低了其史学价值。 1954年，瓦伦廷（Antonina Vallentin）出版了一本《爱因斯坦的戏剧（The Drama of Albert Einstein）》。瓦伦廷是爱因斯坦第二个妻子的亲密朋友。这里的“戏剧”是指爱因斯坦因为自己的犹太人身份在德国受到迫害和逃离纳粹统治的生动场景。尽管该书也有对爱因斯坦的青年、教育、理论和声誉鹊起等过程的介绍，但作者把大量笔墨放在了爱因斯坦从德国出逃到在美国定居的这一段时间。像很多早期的传记那样，该书也把爱因斯坦当成偶像来描写。 克拉克（Ronald William Clark）在1971年出版的《爱因斯坦：生平与时代（Einstein: The Life and Times）》，被称为、是第一本比较中立的爱因斯坦传记。作者全面系统介绍爱因斯坦的一生，对他的科学理论、政治社会活动和个人生活等三个方面都倾注了同样的精力，大体上平均着墨，没有偏废。作者不仅简明扼要地介绍了爱因斯坦的相对论和量子理论的基本观点，也对爱因斯坦参与犹太复国主义的和反对纳粹政府给与了特别关注。尤为重要的是，作者谨慎地采用了大量的第一手资料，力图以不偏不倚的态度，耐心地纠正那些关于爱因斯坦的传奇并阻止虚假故事的进一步传播。 《爱因斯坦：创造者与反叛者》 1972年，霍夫曼（Banesh Hoffman）和杜卡斯（Helen Dukas）出版了《爱因斯坦：创造者与反叛者（Albert Einstein: Creator and Rebel）》，目的是“在这本书勾勒出一个完全简单的人的故事”。该书的两位作者中，霍夫曼与爱因斯坦供过事，杜卡斯则是爱因斯坦的秘书兼管家，该书的基调则是明显的出自朋友的崇拜。因为霍夫曼是一个物理学家兼作家，自然能够把把相对论解释得非常清楚，适合门外汉阅读；因为有杜卡斯的影响，该书以丰富的资料、生动的图片和一种最亲切的态度来观察爱因斯坦。1981年，他们又两人合作编写了《爱因斯坦：凡人的一面（Albert Einstein, The Human Side: New Glimpses From His Archives）》一书。该书通过摘录过去从未发表的爱因斯坦与其他人的来往书信、杂志短文和各种评论文章，展示了他人性中的有趣快乐的、友善谦恭的、睿智无惧的和孤独的一面，可以当成一本枕边书。令人遗憾的是，该书对爱因斯坦的具有戏剧色彩的爱情和婚姻生活却避而不提。 1982年，佩斯（Abraham Pais）撰写的爱因斯坦传记《上帝是微妙的：爱因斯坦的科学与生平（“Subtle Is the Lord…”：The Science and Life of Albert Einstein）》由牛津大学出版社出版。区别于把那些注意力倾斜在科学家的生活方面的传统的生活传记，该书是一本典型的科学传记。派斯是著名的理论物理学家，曾在美国普林斯顿高等研究院和晚年的爱因斯坦一起共事，可以说是一个对爱因斯坦的科学理论的最理想的阐释者。作者花了大量笔墨来解释爱因斯坦的科学理论的起源、形成及其意义，而爱因斯坦的个人生活如教育背景和职业经历则零星地穿插其中。这是一本对普通读者来说难度很大的传记，需要基本的物理学和微积分知识才能阅读，甚至可以作为大学生的物理教材。作为这本传记的补充，派斯在1994年出版了另一本关于爱因斯坦的书《爱因斯坦曾居于此（Einstein Lived Here）》。在这本易读的、散文式的传记里，派斯描写了爱因斯坦与妻子儿女的关系，与尼尔斯·玻尔、德布罗意的友谊，如何得到诺贝尔奖，与印度诗人泰戈尔的交流，如何出现在报纸版面上，以及爱因斯坦的哲学观点。 《爱因斯坦曾居于此》 赛因（Jamie Sayen）1985年出版的《爱因斯坦在美国（Einstein in America）》着重描述了爱因斯坦居住在美国这一段时间（从1933年到1955年）的生活。除了与玻尔等人的科学争论外，当时的爱因斯坦已经大量卷入科学研究事业之外的活动中。在这本书里，作者详细地回顾了爱因斯坦的公共生活和私人生活，尤其是爱因斯坦参与国际主义活动、曼哈顿计划与核武器控制、犹太复国主义、和平主义运动以及反麦卡锡主义的种种场面。 《爱因斯坦的私生活》 1993年《爱因斯坦的私生活（The Private Lives of Albert Einstein）》出版，两位作者海菲尔德（Roger Highfield）和卡特（Paul Carter）试图通过解读新近得到的信函和档案文件，对爱因斯坦的人格特征进行重新评价。像书名指明的那样，该书的主题在于人性而不是科学。在作者看来，长期以来形成的高高在上的科学圣人形象，掩盖了爱因斯坦作为男人的激情和作为父亲和丈夫的弱点。通过对熟悉爱因斯坦生活的人的采访，作者把注意力放在了爱因斯坦与他的第一个妻子米列娃和两个子女、第二个妻子艾尔莎、以及他生活中的其他女人的关系上。该书因为过于喜欢暴露隐私，把爱因斯坦描写得象个“女性虐待狂”。 《爱因斯坦：科学的一生》 与《爱因斯坦的私生活》形成对比的，是同样在1993年出版的、由怀特（Michael White）和格里宾（John Gribbin）两人撰写的《爱因斯坦：科学的一生（Einstein: A Life in Science）》。两位作者发现，那些把焦点集中在爱因斯坦的性格方面的传记，明显地夸大了爱因斯坦的所谓对家庭的不负责人和玩弄女性的不良行为，其目的是强化反神秘化的特殊效果，以便打破已经非常牢固的关于爱因斯坦的形象。他们认为，爱因斯坦确实有道德方面的弱点，但是正是他的科学天才而不是失误值得人们欣赏和学习。因此，作者只是对爱因斯坦的有关争议进行了简单提及，着重对爱因斯坦在相对论、量子力学和其他创新思想以及政治信仰进行重点描述。 《爱因斯坦的一生》 布里安（Denis Brian）1996年出版的《爱因斯坦的一生（Einstein: A Life）》，没有深入讨论爱因斯坦的物理学，而是力图纠正那些被严重扭曲了的爱因斯坦的私人生活和公众形象。在采访爱因斯坦的同事和朋友并查阅了80年代公开的爱因斯坦婚姻档案后，作者要给出对悬而未决的争议问题的新思考。他认为，爱因斯坦并不像很多传记描绘的那样，在政治上不成熟，对家庭很冷漠。布里安考察了爱因斯坦所谓的非法私生子的证据，确认爱因斯坦在男女关系上的不严肃，这在一定程度上也贬损了爱因斯坦的名声。克拉克、派斯和布瑞安的三人撰写的三部传记互为补充，可以完整地构成对爱因斯坦的基本认同。 《爱因斯坦传》 1998年，《爱因斯坦传（Albert Einstein: A Biography）》在美国翻译出版，作者为德国科学记者弗尔辛。作者把传记的重点放在了爱因斯坦去美国前的日子里，只是简单提及了他在美国的生活，这样作者就能够集中精力来讲述爱因斯坦从少年到科学巅峰时期是如何一步步地做出杰出贡献的，又是在最艰难的时期如何面对种种生活难题的。面对普通读者，读者用异乎寻常的详细和清晰介绍了爱因斯坦的理论的基本概念及其形成过程，把爱因斯坦的相对论和量子力学观建立在广阔的科学与哲学的背景知识上。作者展示了爱因斯坦与其他物理学家相处、推进和平主义和支持犹太难民等方面的性格的复杂性，同时也谈论了爱因斯坦的爱情和遗弃了的女儿。 《恋爱中的爱因斯坦：一部科学浪漫史》 2000年，奥弗比（Dennis Overbye）出版的《恋爱中的爱因斯坦：一部科学浪漫史（Einstein in Love: A Scientific Romance）》一书，首次把爱因斯坦的理论形成的思维过程和他的恋爱过程结合起来。作者把传记时间限定在爱因斯坦最富创造力的1900～1920年，讨论了爱因斯坦作为一个科学家的成就和个人生活的种种插曲。在作者看来，爱因斯坦的伟大成就得益于第一个妻子米列娃·玛利奇（Mileva Maric）的爱情的激发：即使爱因斯坦没有剽窃米列娃的论文，米列娃也促进了爱因斯坦的科学理论的形成，但米列娃得到的回报只有伤心和背叛。作者受到批评的是，科学理论的形成主要来自于内部的自主性，任何把把外部的作用与爱因斯坦的发现用因果关系联系起来的做法都是值得怀疑的。 《爱因斯坦：不可救药的剽窃者》 别尔克尼斯（ Christopher Jon Bjerknes）在2002年出版了《爱因斯坦：不可救药的剽窃者（Albert Einstein:The Incorrigible Plagiarist）》。这是一本典型的反神秘化传记，意在从根基上摧毁爱因斯坦作为一个伟大科学家的形象。作者揭露爱因斯坦是通过借用、抄袭他的前辈或者同时代的科学家如洛伦兹、彭加勒和希尔伯特的论文的方法，来获取自己荣誉的，因为爱因斯坦不使用这些人的结果就无法推出自己的结果，却没有给出相应的参考文献。作者引用了大量同代科学家已经出版的言论，来证实他们对爱因斯坦的剽窃行为有所发觉。该书的批评者认为，作者犯了某种“圣人恐惧征”，挖空心思地对伟大人物施放毒剑。商业化和炒作使得这本传记的价值大打折扣。事实上，所有的科学家都是站在巨人的肩膀上取得成就的，爱因斯坦也不例外。不可否认，爱因斯坦从洛伦兹、彭加勒和希尔伯特等科学家那里获得了灵感，但与剽窃毫不相干。 也许，像“一个读者有一千个哈姆雷特”一样，一千个传记作者也有一千个爱因斯坦，但是其基本事实不容篡改。当历史褪尽伟人身上的光环，还原其本来面目时，爱因斯坦的基本形象就是：一个独具创新智慧的、带有人格缺陷的、积极参与社会活动的科学天才。 2 学术声誉与社会名声 尽管爱因斯坦在其创造奇迹的1905年发表了革命性的5篇论文，包括引入光量子假说、诠释布朗运动、确定分子大小的一种新方法和诞生狭义相对论（详情可参见《爱因斯坦奇迹年—改变物理学面貌的五篇论文》一书，上海科技教育出版社2001年翻译出版），但爱因斯坦在学术上的名声稍微晚了几年，始于1909年10月，这是他首次被奥斯特瓦尔德提名为1910年诺贝尔物理学奖获奖人。奥斯特瓦尔德是1909年诺贝尔化学奖获得者，他提名的理由是爱因斯坦在狭义相对论方面的工作，因为这些工作可以与哥白尼和达尔文的工作相提并论。也就是在1909年10月，爱因斯坦开始担任苏黎世大学副教授，结束了自己的非职业科学家生涯；在伯尼尔大学他接受了第一个荣誉学位。1912年和1913年奥斯特瓦尔德重复了自己的提名。自那以后，爱因斯坦在很多方面得到了多个科学家的多次提名，提名他的科学家除奥斯特瓦尔德外，还有先后获奖的著名科学家如维恩（1911，获诺贝尔奖时间）、昂内斯（1913）、劳厄（1914）、普朗克（1918）、玻尔（1922）等，提名涉及的研究领域除狭义相对论外，还有广义相对论、布朗运动和光电效应等。由于古尔斯特兰德（1911年因有关眼睛屈光学方面的研究获生理医学奖，1911～1929年他是瑞典科学院物理学奖评奖委员会成员之一，1923～1929年还是该委员会主席）坚持对相对论的批评，1922年爱因斯坦因光电效应的规律方面的发现而获1921年的物理学奖。爱因斯坦未能因为相对论获奖，在我看来原因很简单，倒不是因为有物理学家反对相对论，而是因为诺贝尔奖的授奖原则是主要授予那些实验物理学或者得到实验多次验证的理论假设。关于爱因斯坦的获奖过程在佩斯（Abraham Pais）的著作《Einstein Lived Here》都有详细的介绍。也就是说，如果诺贝尔评奖委员会改变评奖原则的话，爱因斯坦是可能多次获奖的。这也是为什么霍金没能因为黑洞研究获奖、杨振宁没有因为规范场理论再次获奖。 1925年之后，爱因斯坦的学术声誉只是以前工作的延续。佩斯在《‘上帝是微妙的’……爱因斯坦的科学与生平》中写到：“1915年11月，随着引力场方程的创立，经典物理学臻于完善，爱因斯坦的科学生涯也达到了高峰。此后一段时间，他的著作没有明显衰落的迹象。尽管爱因斯坦病患缠身，从916年到1920年他在相对论和量子论两方面还是硕果累累。从1920年以后开始有了缓慢的衰落。即从恢复健康到1924年底。打那以后，虽然他后来三十年中持续不断地进行科学研究，但是创造性时期突然终止了。”（科学技术文献出版社，1988年，第390页） 爱因斯坦最早在1902年以广告文字见诸报端，但爱因斯坦在社会上的名声始于1919年。“从伦敦《泰晤士报》1919年1月7日报导那条新闻消息的时候起，爱因斯坦的传奇故事就开始了。”（第374页）这是归功于爱丁顿的测量。一夜之间，爱因斯坦从学术人物变成了公众人物，从此之后爱因斯坦的名声越来越大。关于爱因斯坦受到大众崇拜的原因，佩斯给出了两个解释：一是生逢其时。一次世界大战后的动乱与恐慌，使人类处于前途渺茫的境地，这时爱因斯坦顺势而生，给人类带来了宇宙新秩序。模仿英国诗人蒲柏赞扬牛顿的诗句来赞扬爱因斯坦，就是“人类和人类的秩序隐藏于混乱之中，上帝说，爱因斯坦，来吧；于是，世界顿时廓清。”二是神秘其词。因为介绍爱因斯坦的贡献时必须使用通俗语言，而隐藏在语言之后却是高深莫测的神秘理论。日常语言和高深理论之间造成了巨大的反差，使得人们对创造理论的人如痴如狂。 在我看来，后半生的爱因斯坦是以科学家的名义作为一个政治人物出现在大众之中的，这才使得他的社会名声如此之大并且能够维持。如果说爱因斯坦“一生踌躇于在政治与方程之间”，那么他的前半生主要是方程，后半生主要是政治和社会活动。他乐于接受各种媒体的采访并对社会问题发表看法（这与他在学术上的独立和日常生活中的孤独性格截然相反）；他与反犹太主义者的斗争（一些人把相对论和犹太人等同起来一起反对，他不得不同时为维护自己的相对论和犹太人血统抗争），他与美国核弹政治的瓜葛（因为相信德国科学家会制造核弹，他建议美国应该发展自己的原子弹），他倡导和平主义（他呼吁对核武器进行国际控制）。也就是说，如果撇开他的学术成就不谈，单就他的政治行为而言，也能足以引起社会公众人物兴趣的。 有人认为是媒体的炒作造就了爱因斯坦的神奇般的名声。事实上，对于评价一个真正的科学家而言，社会名声只是学术声誉的附属物，两者不可混为一谈。说一个科学家伟大，是因为他对科学进步做出了巨大的贡献（首先是自己亲自做出的，然后是指导或者影响别人做出的），不然那些只醉心于学术而有所成的科学家就无法在科学家名人榜中排得名次了。这也是为什么有些传记作者把传记内容的重点集中在爱因斯坦的前半身的原因之一。 3 爱情、婚姻与激情 越来越多的证据表明，爱因斯坦在科学和社会活动之外的私人生活中是存在瑕疵的。爱因斯坦为人所诟病的私生活涉及到他的两次婚姻和几次婚外情，以及他对孩子的态度。 年轻的时候，爱因斯坦有着一段波西米亚般的现代浪漫爱情。爱因斯坦的真正爱情故事是发生在瑞士理工学院，从1896年两人相识后不到1年，18岁的他和同校女同学、比他大三岁的米列娃的关系超出了普通同学的界限，也使得他结束了只持续了几周的、与邻居女孩的朦胧初恋。尽管米列娃有着生理缺陷，但她属于当时女性中的佼佼者，是瑞士理工学院有史以来的第5位女学生。他们的相恋的基础可能是出于物理学的共同爱好，但他们的爱情却遭到了父母粗暴的干涉，原因是多方面的：米列娃不是犹太人，年纪比爱因斯坦大，肢体有缺陷，还是个知识女性。当米列娃把感情寄托在爱因斯坦身上的时候，她的原本优秀的学业成绩却每况愈下，两次考试未能及格，逐渐放弃了科学，而爱因斯坦正好相反，逐渐痴迷于物理学研究。在此期间，米列娃得过猩红热，未婚先孕，这进一步拉大了和爱因斯坦在智力上和学业上的距离。在他们的女儿小丽莎出生1年后的1903年，两人结了婚。小丽莎两岁后也得了猩红热，再往后的命运无人知晓，可能是夭折了，也可能是被人收养了。至此之后，米列娃完全服务于家庭，养育孩子，处理家务，而爱因斯坦的事业开始蒸蒸日上，声誉鹊起。这段婚姻虽然维持到了1919年，但在1912年爱因斯坦与表妹艾尔莎开始往来时就已经结束了。 为什么爱因斯坦会对自己的私生女的死活无动于衷呢，为什么爱因斯坦会很快与曾经热恋的妻子分居而投入到另一个女人的怀抱呢，可能永远不会有唯一正确的答案。 对前者的可能解释是，一是米列娃身体不好，而爱因斯坦不愿意为了照顾一个生病的小孩而放弃物理学研究；二是爱因斯坦担心一个私生子会影响自己的名声，妨碍自己在保守的瑞士公立机构的前途；三是爱因斯坦正处于人生中一段十分艰难的时期，父亲刚刚去世，家境不太好，而在瑞士专利局的工作刚刚开始，收入微薄，难以照顾两个家。 对后者的可能解释是，首先，当爱因斯坦在科学领域走得越远，他找到了自己的研究方面的伙伴，米列娃的才智尤其是数学水平在爱因斯坦面前已经变得微不足道了，爱因斯坦需要的只是一个能很好照顾他生活的人，而不是一个对科学有兴趣的人，那时米列娃对物理学和精神医学依然保持着一定的兴趣；其次，米列娃在经历学业挫败、未婚生子、婆婆反对等等的难堪局面后，性格变得阴沉和猜疑，难以与人相处；而艾尔莎温柔、热情，没有孩子，能够心甘情愿地照顾爱因斯坦；第三，米列娃又为爱因斯坦生养了两个男孩，其中第二个男孩爱德华患有精神疾病，她必须全力以赴来照顾两个孩子，同时她也不习惯柏林的生活，两地分居使得她无法对经常患病的爱因斯坦则不能照顾周全。 爱因斯坦对妻子之外的女人的吸引听之任之，既是他的名声造成的，他不可避免地要被那些崇拜他的女性所包围；也与他对待爱情和婚姻的随意和悲观的态度有关。爱因斯坦没有拒绝其他女人的攻势，常与她们观赏歌剧、乘船出游。艾尔莎纵有醋意，也只好默默接受。与其说爱因斯坦需要的是艾尔莎的爱，还不说它需要的是艾尔莎的照顾。同样，与其说艾尔莎需要爱因斯坦的爱情，还不说爱因斯坦能够满足艾尔莎作为一个伟人的妻子的虚荣心。艾尔莎去死得早，因此也免除了爱因斯坦更多的感情约束。1936年艾而莎去死后，爱因斯坦再也没有结婚，可能是因为婚姻生活已经厌倦了。爱因斯坦多次表达了自己对婚姻的看法，可能是对于两次失败婚姻的真实感慨。例如，“婚姻是一种试图使某些出自偶然的东西持续下去的不会成功的尝试”，“ 一切婚姻都是危险的。婚姻的确是披着文明外衣的奴隶制”，“ 婚姻使得人们互相把对方看成是自己的财产，不再是一个自由的个人”。 总的来说，爱因斯坦对家庭生活是十分冷漠的，对待自己的孩子也象对待婚姻一样随意，缺乏责任感，尽管他曾把获得的诺贝尔奖金的一部分给了离婚的妻子。当一个人把所有的激情和理性交付给他认为是最重要的科学事业后，对其他生活的情感就似乎不得不处于非理性的放任状况了。显然我们不能依靠道德标准来评价科学家是否一个伟人，也不能用世俗的眼光来苛求科学伟人，但人们的内心还是希望一个科学伟人也同样是一个在其他方面完美无缺的、十分理想的伟人。 4 爱因斯坦的个人主义与机会主义 为什么爱因斯坦与他的妻子关系一般，对自己的孩子并不关心，对家庭生活表现出一种不近人情的冷漠呢？这要归因于天才们具有的一种普遍特征，那就是极端的个人主义或者利己主义者。个人主义者认为自己关注的事情是世界上最重要的事情，自己也比别人更为重要。这种特点体现在一般人身上可能是一种性格缺陷，可对很多天才们来说却是优点，能够使他们对自己充满信心。他们对日常生活心不在焉，在潜意识里把所有的思维活动集中在一个目标上，从而取得成功。或者说，许多天才是典型的偏执狂。因此，对爱因斯坦来说，婚姻与家庭在心中几乎没有什么地位。比爱因斯坦更极端的例子是牛顿，他不谈恋爱，终身未婚。天才们可能表面上是和蔼可亲、面对笑容的，但内心深处却总是孤独的。如果说爱因斯坦晚年“喜欢活在女人堆里，也喜欢性爱”，那可能是他排遣内心孤独的一种方式，正如牛顿的晚年集中于炼金术和神学一样。 《爱因斯坦全集》现任主编舒尔曼（Robert Schulman）给出了解释爱因斯坦行为的另一个原因。在回答传记作者布里安关于爱因斯坦为什么不关心私生子的问题时，舒曼提出了自己独到的看法：“大家都习惯于把他当作普林斯顿的圣人了，不过我认为，不应该排除他是一个机会主义者的可能。一般人都不愿意提到‘机会主义者’这个称呼，这个称呼其实是很中性的，那只是表示某人绝不放过估算利弊得失的机会罢了。一旦如此看待爱因斯坦，很多行径就可以理解了”。（转引自布莱安著邓德祥译《爱因斯坦（上）》，台湾天下远见出版公司，1998，第81页）以此类推，为什么爱因斯坦放弃了德国国籍却不反对别人称他为德国科学家，因为德国有认可他的科学理论的权威科学家，如能斯特、普朗克、费歇尔等；为什么作为一个和平主义者，他支持美国研制原子弹，因为他认为纳粹德国如果更早地制造出原子弹危害会更大；为什么他支持犹太复国而不愿意当以色列总统，因为他认为犹太人数量毕竟不是太多，在国际舞台上难有作为。由此看来，爱因斯坦的行为准则与普通人没有区别。

因为作弊所以伟大

对爱因斯坦质能方程论证逻辑的考察

一、引言

在《探究第一推动力与宇宙能量之源》文章中，我们已经讨论了“质量”概念是我们人类对于感知的物质体的长宽高、体积、重量、数量、刚性等绝对存在（不依赖于人类意识而存在的有形客观实体）的综合反映和描述。运动则是物质个体在空间姿态、或位置的变化，是物质的第二大根本属性。“力”、“时间”、“能量”、“温度”等事物，以及宇宙间一切美好都是物质的质量、运动这两种根本属性的不同变动、演化在人类意识中的反映、呈现。也就是说，人类迄今已经认知的事物完全能够基于物质的质量和运动的根本属性，给予系统完整的演绎、阐释，无需其他任何不必要的假定、虚设。

1905年，爱因斯坦发表了阐述物质质能关系的《物体的惯性同它所含的能量有关吗》（以下简称《物体的惯性》）的文章。在这篇仅只有短短三页纸张的的论文中，爱因斯坦被视为成功地论证了 “物体的质量是它所含能量的度量” [1]274的观点，并在此论文中推导归纳出了著名的反映物质的质量与其蕴含的能量的数量关系公式：E=MC²。

现代物理学界现在已经普遍认同、并接受了爱因斯坦这样阐述的物质的质量与其能量之间的数量关系，且认定该理论的发表是对物理科学后来发展的原子能的预言，后者则被视为前者的实证。

然而，没有不运动的物质，也没有无物质的运动。物质消灭了，没有了运动，表现为物质运动的能量怎么能够存在呢？没有了运动，没有了物质的承载，无形的能量又怎么能够促使物质的运动呢？

爱因斯坦是如何在这篇如此短小的论文中成功地论证、推导出无形的能量是有形的物质湮灭转化结果的伟大结论呢？

二、混淆光（集合体）辐射能与物体动能的区别

爱意斯坦在这篇文章的开始就论述：“前不久我在本刊发表的电动力学研究结果导致一个非常有趣的结论，这里要把它推演来。……我这些基础上，除其他一些结果外，还推导出了下面一个结果：设有一组平面光波，参照于坐标系（x，y，z），它具有能量；设光线的方向（波面法线）同坐标系的x轴相交成 角。如果我们引进一个对坐标系（ x，y，z ）做匀速平行移动的新坐标系（ξ，η，ζ），它的坐标原点以速度 沿x轴运动，那么这道光线——在 （ξ，η，ζ）系中量出——具有能量：

， 此处V表示光速。” [1]273 （以下简称L'公式）

爱因斯坦在这里提及的“本刊发表的电动力学研究结果”就是他的《论动体的电动力学》（以下简称《论动体》）这篇文章。此处的L'公式（以下简称公式），也就是《力学》论文中如下的推理结论：

“可注意的是，光集合体的能量和频率都随着观察者的运动状态遵循着同一定律而变化。现在设坐标平面 ξ=0是一个完全反射的表面，§7中考察的平面波在那里受到反射。我们要求出作用在这反射面上的光压，以及经反射后的光的方向、频率和强度。

设入射光由A，， （参照于 K 系）这些量来规定。在k看来，其对应量是： 。” [1]261（以下称A'公式）

爱因斯坦在《论动体》中推导出的A'公式，很显然论证的是光集合体（或光束）的辐射能。所以，在《物体的惯性》文中的公式本质是一个描述光集合体光辐射能量的L'公式。

他在《物体的惯性》的论文中也就是基于这样的光的辐射能量公式考察物体的动能，并基于物体动能的变化与物体质量的变化，完成质能公式的推导、物质的质量和能量转换数量关系的论证。

然而，虽然光的辐射能和物体的动能都是能量的表现形式，但是却有本质的不同。就像人类生命和矿物石头都是物质，但是物质性质的不同决定了它们发展变化的规律的根本性差异，所以，我们完全不可能以矿物石头的存在、发展变化规律作为阐释人类生命的存在、发展变化的科学原理。

而且，我们都知道，光子能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积，E=hv；而动能是 物体由于运动而具有的能量，它的大小的基本定义为物体质量与速度平方乘积的二分之一，其基本计算公式则为： 。前者是量子级别的光子辐射运动外部效果的表现，后者则是宏观物质体的机械运动的外部效果表现，两种物质体的运动形式性质完全不同。还有热能、核能、化学能、风能、潮汐能等，它们都是不同形式的物质运动的结果，也都不可能以光子运动形成的能量规律进行解释。

我们再看下面这段文字中的论述（部分文字引用做了加粗处理），爱因斯坦如何非常简单地将原本关于光集合体辐射能量的讨论，直接转变成为了对于物体动能变化状况的计算：

“ 设坐标系（x，y，z）中有一个静止的物体，它的能量 —— 参照于（x，y，z）系——是E0。设这个物体的能量相对于一个像上述那样以速度运动着的 （ξ，η,ζ） 系则是H0。

设该物体发出一列平面光波，其方向同x轴交成 角，能量为 ”[相对于（x，y，z）量出]，同时在相反方向也发出等量的光。在这时间内该物体对（x，y，z）系保持静止。能量原理必定适用这一过程，而且（根据相对性原理）对于两个坐标系都适用的。如果我们把这个物体在发光后的能量，对于（x，y，z）系和对于 （ξ，η,ζ） 系量出的值，分别叫做E1和 H1，那么利用上面所给出的关系，……，在这个表示式中，以H-E这样形式出现的两个差，具有简单的物理意义。H和E是这同一物体参照于两个彼此相对运动着的坐标系的能量，而且这物体在其中一个坐标系（[x，y，z]系）中是静止的。所以很明显，对于另一个坐标系（[ ξ，η,ζ ]系）来说， H－E这个差所不同于这物体的动能K的，只在于一个附加常数C，而这个常数取决于对能量H和E的任意附加常数的选择。由此我们可以设：

H0 － E0 K0 C

H1 － E1 K1 C

因为C在光发射时是不变的。所以我们得到：

”[1]274

上式中K表示物体的动能，L则代表光集合体的光辐射能，在没有任何的论证、说明的情况下，直接将两者等同了起来。

三、忽略物体质量减少对于物体运动速度的影响。

在非常简单地实现了光能与物体动能的转换之后，爱因斯坦紧接着又进行了如下的推理、讨论：

“对于 （ξ，η,ζ）来说， 这个物体的动能由于光的发射而减少了，并且所减少的量同物体的性质无关 。此外， K0－ K1 这个差，像电子的动能一样，是同速度有关的。

略去第4级和更高级的（小）量，我们可以设：

(以下简称K公式）。从这个方程可以直接得知：

如果有一物体以辐射形式放出能量L,那么它的质量就要减少 。至于物体所失去的能量是否恰好变成辐射能，在这里显然是无关紧要的 ，于是我们被引导到了这样一个更加普遍的结论上来： 物体的质量是它所含能量的量度 ；如果能量改变了L,那么质量也就相应地改变L/9 ，此处能量是用尔格来计量，质量是用克来计量的。”[1]274~275（加粗部分为本文引用时加注）

在混同了光辐射能量与物体动能能量的区别后，爱因斯坦推导出了“K公式 ”的结论。

那么，这样的公式有着怎样的意义呢？

爱因斯坦这样解读：因为“ 这个物体的动能由于光的发射而减少了，并且所减少的量同物体的性质无关 ”，“ 如果有一物体以辐射形式放出能量L,那么它的质量就要减少 。至于物体所失去的能量是否恰好变成辐射能，在这里显然是无关紧要的 ”，既然是依据物体以光辐射释放的能量确定因此减少的质量，为什么“ 至于物体所失去的能量是否恰好变成辐射能，在这里显然是无关紧要的 ”呢？如果并不确定物体能量的减少与其以光辐射减少的能量的严格关系，那么，如何能够推导确定“ 如果有一物体以辐射形式放出能量L那么它的质量就要减少L/ ”的结论呢？难道公式“”直接计算的是物体辐射释放出的光子的质量？如果是这样，岂不是直接定义了光子的质量是其能量与其运动速度的比例？这样的依据是什么呢？

我们都知道，一个物体的动能是由物体的质量和其运动速度决定的，如果一个物体因为光辐射释放的光子减少了质量，当其动量“m·v”（或承受的推动力）一定时，其速度v也可能改变，而不会是一个固定的不变量；这就好比一个以一定动力作v速运动的 汽车 ，如果扔掉 汽车 的承载、改变其质量，在动力不变时，其运动速度一定会更快一样，速度v就会发生变化。

也就是说，在上述“K ”公式左边表示动能变化的“K0 － K1”项变动时，可以是右边“ ”、“ ”两项共同变化导致的结果，所以，我们并不能仅依据该公式直接判断物体能量的变化就是其质量变化的结果，更不可能因此推导出物体的能量就是其质量湮灭转化的必然结论。

参考文献：

[1] 爱因斯坦：《爱因斯坦全集》，湖南科学技术出版社，2009年。

爱因斯坦(1879-1955)是20世纪最伟大的自然科学家，物理学革命的旗手。1879年 3月14日生于德国乌耳姆一个经营电器作坊的小业主家庭。一年后，随全家迁居慕尼黑。父亲和叔父在那里合办一个为电站和照明系统生产电机、弧光灯和电工仪表的电器工。在任工程师的叔父等人的影响下,爱因斯坦较早地受到科学和哲学的启蒙。1894年,他的家迁到意大利米兰,继续在慕尼黑上中学的爱因斯坦因厌恶德国学校窒息自由思想的军国主义教育，自动放弃学籍和德国国籍，只身去米兰。1895年他转学到瑞士阿劳市的州立中学；1896年进苏黎世联邦工业大学师范系学习物理学，1900年毕业。由于他的落拓不羁的性格和独立思考的习惯，为教授们所不满，大学一毕业就失业，两年后才找到固定职业。1901年取得瑞士国籍。1902年被伯尔尼瑞士专利局录用为技术员，从事发明专利申请的技术鉴定工作。他利用业余时间开展科学研究，于1905年在物理学三个不同领域中取得了历史性成就，特别是狭义相对论的建立和光量子论的提出，推动了物理学理论的革命。同年,以论文《分子大小的新测定法》，取得苏黎世大学的博士学位。1908年兼任伯尔尼大学编外讲师，从此他才有缘进入学术机构工作。1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授。1911年任布拉格德语大学理论物理学教授，1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授。1914年，应M.普朗克和W.能斯脱的邀请，回德国任威廉皇帝物理研究所所长兼柏林大学教授，直到1933年。1920年应.洛伦兹和P.埃伦菲斯特（即P.厄任费斯脱）的邀请，兼任荷兰莱顿大学特邀教授。回德国不到四个月，第一次世界大战爆发，他投入公开的和地下的反战活动。他经过8年艰苦的探索,于1915年最后建成了广义相对论。他所作的光线经过太阳引力场要弯曲的预言，于1919年由英国天文学家.爱丁顿等人的日全食观测结果所证实，全世界为之轰动，爱因斯坦和相对论在西方成了家喻户晓的名词，同时也招来了德国和其他国家的沙文主义者、军国主义者和排犹主义者的恶毒攻击。1933年1月纳粹攫取德国政权后,爱因斯坦是科学界首要的迫害对象，幸而当时他在美国讲学，未遭毒手。3月他回欧洲后避居比利时,9月9日发现有准备行刺他的盖世太保跟踪，星夜渡海到英国，10月转到美国普林斯顿，任新建的高级研究院教授，直至1945年退休。1940年他取得美国国籍。1939年他获悉铀核裂变及其链式反应的发现，在匈牙利物理学家L.西拉德推动下，上书罗斯福总统，建议研制原子弹，以防德国占先。第二次世界大战结束前夕，美国在日本两个城市上空投掷原子弹，爱因斯坦对此强烈不满。战后，为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯危险，进行了不懈的斗争。1955年 4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不举行任何丧礼，不筑坟墓，不立纪念碑，骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。

爱因斯坦的科学成就 吴忠超 爱因斯坦是历史上继牛顿之后最伟大的科学家。他是狭义相对论的重要发现者，他对量子理论的创立具有重大的贡献，而广义相对论，亦即现代引力论的建立，则应全部归功于他。 十九世纪末期，麦克斯韦成功地把电学和磁学统一在他的电磁理论中，从他的方程推导出，电磁波在真空中传播的速度刚好是光速，于是他断定光波应是电磁波的一种。麦克斯韦因为家族遗传的疾病，只活了四十八岁，因此没有看到电磁波实验的成功。在牛顿的绝对空间、绝对时间以及伽利略的旧的相对性原理框架中，只有以无限速度运动的物体，在相对匀速运动的坐标系中才具有相同的速度，即无限速度。而牛顿的万有引力认为是以无限速度传递的，所以在麦克斯韦之前，牛顿物理学被认为是自洽的，而电磁波是以有限速度传播的，在旧的相对论框架中，它的速度会因坐标系的选取而改变，这样他的方程只能在一个特定的坐标系中成立，这个坐标系被认为是相对于一种称为以太的媒介静止。于是寻求以太的存在便成为科学的主题。迈克尔逊——莫雷实验的结果否认了以太的存在。爱因斯坦在1905年发表了一篇题为“运动物体的电动力学”的论文，指出如果将时间和空间组成四维的时空，而在参考系进行相对匀速运动时，时空坐标遵照所谓的洛伦兹线性变换，则一切物理定律包括麦克斯韦方程都应采取相同的形式。这样一来，以太的存在便完全是多余的。爱因斯坦在发表狭义相对论之前是否知悉迈克尔——莫雷的实验仍是科学史上的一个悬案。 这篇论文抛弃了牛顿的绝对时空观，导致物理学上的一场革命。由洛伦兹变换导出的尺缩、钟慢以及双生子佯谬都和人们的直觉相抵触。而著名的质能等效公式则是核能乃至核武器的理论根据。 1900年普朗克为了解决黑体辐射的紫外灾难问题，提出了辐射的量子理论，即是光辐射必须采取一种称作量子的波包形式。但是只有在爱因斯坦提出光子理论之后，人们才真正接受光可以粒子即光子的形式存在。普朗克曾经是爱因斯坦关于狭义相对论第一篇论文的审稿人。既然光波可以作为粒子而存在，那么电子等物质粒子能否以波动而存在呢？这是法国的一名研究生德·布罗依的设想，爱因斯坦得知后立即支持这一激进的假说。这些都是量子理论发现的前奏。爱因斯坦因他的光子理论而获得诺贝尔物理学奖。其实爱因斯坦对相对论的贡献远为重要，但是诺贝尔评奖委员会对激进的相对论持谨慎的态度。事实上迄今诺贝尔奖从未为理论相对论家颁发过。终其一生，爱因斯坦从未接受量子理论为终极理论，他认为量子力学只是一种唯象理论，而终极理论必须是决定性的。我们知道，就现状而言，量子力学并不自洽。它仍然在忍受着爱因斯坦——罗逊——帕多尔斯基佯谬的折磨。近年的一些研究似乎在一定程度上解脱了薛定谔猫佯谬对它的折磨。 狄拉克把狭义相对论和量子力学相结合，得到了极富成果的量子场论。量子场论是描述一切微观粒子的理论框架。从狄拉克方程可以推导出反粒子的概念。量子电动力学可能描述电子、光子、正电子的湮灭、创生和相互转变。人们由此进而发展出当代粒子物理学。 爱因斯坦说过，如果他不发表狭义相对论，则在五年之内必有他人发表。其实当时洛伦兹和彭加莱已经非常接近这个结果了。可惜洛伦兹无法挣脱旧的时空观，而彭加莱又主要是一位杰出的数学家，因此只有眼光敏锐、思维深邃的爱因斯坦担任这项历史任务。值得提到的是，当时洛伦兹已是世界闻名的物理学家，彭加莱是法国首位数学家，而爱因斯坦大学毕业后，连中学教员的职务都找不到，借助朋友介绍才在伯尔尼专利局任一名职员。 他接着说，如果他不在1915年发表广义相对论，则人们至少得等待五十年。这个估计是非常合情理的。广义相对论是狭义相对论和引力论相结合的成果。它的一个实验基础是伽利略在比萨斜塔进行的自由落体实验，即引力质量和惯性质量的等效性。但是为了充分阐释其物理含义，人们等待了三百年之久，也就是等待到广义相对论的发现。所以若不是爱因斯坦，再等待五十年是很有可能的。 我们在浏览爱因斯坦文集第六卷时，就可以看到他所进行的多次不成功尝试，这是人类理智的蹒跚学步。他认为引力场和其他物质场不同，它是以时空的曲率来体现的，物质使时空弯曲，而时空又是物质的载体，脱离物质的时空曲率即是引力波。所谓广义相对论原理即是，物理定律对任何坐标变换都采用相同的形式，而狭义相对论原理是，物理定律只对任何洛伦兹线性变换都采取相同的形式。引力场由所谓的爱因斯坦方程所制约。它是非线性的，有别于以往所有的场方程。所以物质的运动方程被爱因斯坦方程所隐含。引力场方程是二阶的，以时空为自变量，以度规为因变量的带有椭圆型约束的双曲型偏微分方程。其复杂而美妙对任何曾与之打交道的人都留下深刻的印象。在广义相对论的框架内，爱因斯坦进行了引力红移、水星近日点进动以及光线受引力场折射等计算。而他关于光线在太阳引力场附近受到折射的预言在1919年西非日食的观测中得到证实。他的方程如此难解，以至于他在这些计算中，使用的只是一个近似解，所依赖的主要是他的无比的物理洞察力。而球面对称的准确解——史瓦兹解是在此之后才找到的。 他首次用引力场方程来研究宇宙的整体，开创了理论宇宙学的新学科。可惜由于稳态宇宙的观念是如此根深蒂固，使他拒绝了演化宇宙的解，他还为此在场方程中引进一项宇宙常数，从而人类失去了一项重大的科学预言机遇！1929年哈勃观察到星系光谱红移和距离的线性关系，即所谓哈勃定律。人们把红移归结于宇宙的膨胀，并断言宇宙是由于一百多亿年前的一次大爆炸产生的，这就是所谓的标准的大爆炸宇宙学。 他的场方程还得出紧致物体的引力坍缩的解，即史瓦兹解及其推广，这就是描述黑洞的解。但是爱因斯坦认为物质不可能如此紧致，并著文认为这是荒谬的。但是历史证明，黑洞是天体物理中最重要的物体，近年天文观测，使人们普遍认为在星系中心存在巨大质量的黑洞。事实上，宇宙本身和黑洞正是理论物理学最美妙的研究对象。如果撇开宇宙和黑洞，则物理学的光彩将会大为逊色！ 爱因斯坦在布朗运动、作为激光机制的基础的辐射理论、玻色——爱因斯坦统计及其凝聚现象都有关键性贡献。他和玻尔有关量子力学的论争是科学史上旷日持久的影响深远的事件。他坚信自然界中的一切相互作用都可统一成一种作用。统一场论是科学皇冠上的钻石！当代的超对称、超引力、超弦理论都是统一场论路途上的种种尝试。 相对论在近四十年来有了长足的进展，尤其经典相对论已成为成熟的学科。相对论在近世的进步，主要归功于彭罗斯和霍金。彭罗斯利用全局分析以及拓扑工具，赋予高深的相对论计算以鲜明的物理意义，以他命名的彭罗斯图对于时空犹如费因曼图对于粒子物理那样重要。霍金和彭罗斯一道证明了奇胜定理。他单独证明了黑洞面积定理以及黑洞视界面积代表黑洞的熵。他的黑洞蒸发理论把量子场论、广义相对论以及统计物理统一起来，其理论的瑰丽，犹如一道佛光，令人目眩神摇。而他的量子宇宙学的无边界假说，是研究宇宙创生的科学理论。 笔者认为，引导爱因斯坦以及后代科学家生涯的最大动机，不是财富，不是名声，也不是别的更高尚的目标（尤其是财富和名声可以凭借其他更快捷的手段获取）。他们的主要动机是科学的好奇心和科学的美学。我们可以在历史中找到许多例子，有多少人恰恰是为了科学牺牲世俗中的健康、财富和名声。但是普天之下人们所拥有的一切除了科学发现和艺术创造的喜悦之外都是可能被剥夺的。人类对好奇和美的不懈追求将把人类带向更美妙的未来！ 写于爱因斯坦一百二十周年生日前夕 参考文献：