12月24日訊
12月23日,一名長相酷似愛因斯坦的男子成為網絡紅人,將其捧紅的「幕後推手」則是新聞聯播。新聞聯播關於伊朗的報導畫面中,閃過一名白頭髮白鬍子的男子,不管是長相還是髮型都與愛因斯坦幾乎一模一樣。親眼目睹之後,網友的反應都是:「時光機器已經造成了。」這倒是體現了愛因斯坦相對論的深入人心。
昨日,一名長相酷似愛因斯坦的男子成為網絡紅人,將其捧紅的「幕後推手」則是新聞聯播。新聞聯播關於伊朗的報導畫面中,閃過一名白頭髮白鬍子的男子,不管是長相還是髮型都與愛因斯坦幾乎一模一樣。有網友將視頻截圖發到微博後,居然被轉發了數千次。親眼目睹之後,網友的反應都是:「時光機器已經造成了。」這倒是體現了愛因斯坦相對論的深入人心。
「CCTV伊朗地震畫面中被曝光的愛因斯坦看來時間機器已經造好了。」昨日此段話以及一張新聞聯播畫面截圖在新浪微博中被數千人轉發。圖中是一個市場,在眾多攢動的人頭中,有一名男子特別引人矚目。該男子滿頭蓬鬆的白髮,嘴唇上兩撇白鬍子,還有深陷的眼窩以及高挺的鼻子。只要看他一眼,腦子裡就會跳出一個如雷貫耳的名字愛因斯坦,難怪網友紛紛轉發、評論以示震驚。網友「十佳魔妮」讚嘆:「偉大的愛因斯坦,偉大的時光機。」網友HRsalon猜測:「我估計是愛因斯坦在過去就造好了,然後到處旅行。」而網友「藍甲」則認為真正牛的是央視:「CCTV真的是很牛的TV,這樣的秘密都被他們發現了!」當然還有那些逮誰都要膜拜加求助的考前焦慮症患者,網友「鋼鐵」表示:「馬上就要物理考試了,求愛因斯坦大師祝我及格!」
記者發現,首先發出這條微博的是網友「南木桑」,來自「CCTV報導伊朗地震」的說法也是其所說。該截圖確實左上角有CCTV臺標,右下角有新聞聯播logo,不過為了證實不是ps的,記者從中國網絡電視臺上找到了這一集新聞聯播。該畫面出自12月20日晚的新聞聯播裡的「國際簡訊」中,確實不是ps的,但並不是報導伊朗地震,而是報導伊朗政府正式啟動經濟改革計劃。「愛因斯坦」出現的時間大約有三四秒,在動態的畫面中,他也顯得跟偉大的愛因斯坦幾乎一模一樣,只不過從表情來看,當時他心情不是很好。
近日《三體3》的熱銷引發了一股網絡上的科幻潮,提出相對論的愛因斯坦突然「穿越」,與科幻主題十分契合,讓網友都興奮不已。而網友們都以時光機器作為調侃,也說明了相對論的深入人心。(記者 吳傑)
美國哥倫比亞大學物理學家、暢銷書作者布萊恩-格林說,很多人都有過進行時光旅行的想法,他們或者是為了與故去的親密愛人重逢,或者是希望能制止慘絕人寰的殺戮等。時光旅行不失為一種美好的願望,它為各種科幻小說提供了絕妙的素材。關於如何回到過去,人們曾進行了無數的設想。「這些設想,如果仔細推敲,都是在跟物理學打擦邊球。我們認為,所有這些設想,幾乎無一成立。」
第四度空間
在物理學上,時間被認為是除了長、寬、高之外的第四度空間。當你從家裡走到零售店時,你在空間的三個維度都作了位移:長度、寬度、高度。其實,你也在第四維度時間維度進行了運動。
美國紐約城市大學天體物理學家、《空間:我們在宇宙中的家》一書的作者查爾斯說,「時間和空間在時空四維構造中密不可分」。查爾斯進一步解釋說,時空可以看作是一塊四維的彈性纖維。「當任何有質量的物體你、我、以至一顆行星或其它星星落到這塊纖維上時,它就會激起一片漣漪。這個漣漪,相當於由帶質量的物體引起的時空彎曲」。時空彎曲使物體沿著一條彎曲的路線運動,空間的曲率就是我們所熟知的重力加速度。
查爾斯還表示,根據天體物理學理論進行的推測表明,對於空間上的三個維度,人們可以來去自如。但對於時間維度,人們就無法如此自由了。在四維時空中,對於時間維,人們只能向前,不可能向後倒退。
回到過去的時光隧道
關於時光旅行,人們有過很多美麗的遐想,最成熟的一個設想是通過蟲洞。人們設想,通過蟲洞,可以將兩個不同的時空連接在一起。相連的兩個時空,可以是兩個完全不同的宇宙,也可以是同一宇宙的兩個不同地方。任何物體都可以通過蟲洞,從一個時空自由出入另一個時空。
美國紐約城市大學物理學家、《多維空間》和《平行世界》兩本書的作者米奇奧-卡庫說,「蟲洞連接著將來,也連接著過去。但我們別太樂觀了,因為供應時間機器的燃料絕不是人類目前的技術所能達到的」。卡庫說,在時空這個物體上「鑽孔」,需要一顆星星那麼大的能量,或者相反,需要來自比「無」還要少的其它星體上的「負能量」。
超弦理論專家格林對上述設想提出質疑。超弦理論主張宇宙萬物都是由一連串緊密排列的微細能量組成,隨著它們不同的震動模式而衍生出不同的狀態和現象。
格林說,「很多人對這種做法是否管用持懷疑態度。最樂觀的估計是,如果你能打開這樣一個孔,你就能從一個地點快速到達另一個地點,或者從一個時刻迅速趕往另一個時刻。」
根據愛因斯坦廣義相對論 :宇宙間重力的來源,是因為物質的存在,造成該物質附近的時間─空間結構彎曲凹陷的關係。
宇宙弦理論
根據愛因斯坦廣義相對論 :宇宙間重力的來源,是因為物質的存在,造成該物質附近的時間─空間結構彎曲凹陷的關係。
另外一個時空旅行愛好者津津樂道的理論是宇宙弦理論。宇宙弦理論說的是,在不斷膨脹的宇宙中,有貫穿整個宇宙的能量管。這些細細的管子,是早期宇宙的殘留,據說質量非常之大,可以造成周圍時空的巨大彎曲。
裡查德-格特是美國普林斯頓大學的天文物理學家,曾著有《在愛因斯坦的宇宙中作時空旅行》一書。裡查德-格特說,「宇宙弦或者是無限長,或者是成環形,它們沒有起始點。它們就像義大利麵條那樣,或者是圍成圓形的義大利麵條。兩種弦理論是互不幹涉的。由於它們都能給時空帶來巨大彎曲,因此它們在理論上都給時光旅行提供了可能性。這是一個只有超級文明才有可能達到的目標,這遠不是目前的我們所能做到的。我們甚至連自己星球上的能源都控制不了。」
但是,仍有一些科學家認為,回到過去在理論上是可能的,雖然這不大符合實際。裡查德-格特同時也認為,人類可以在地球上看到某些短暫的宇宙粒子。對於人類來說,這些粒子的行程大約有數千年,但粒子感覺其穿越太空、到達地球的過程僅僅用了幾分鐘時間。實際上,這些宇宙粒子已經進入了未來。基於愛因斯坦的理論,可以將空間充分扭曲來製造一個局部的重力場,就如同一個能夠以任意大小呈現的炸麵包圈一樣。重力場繞著這一炸麵包圈圍成一個圓圈,這樣就使得空間和時間都能緊緊地「彎曲」到過去。儘管很難描述這一「炸麵包圈」在現實生活中的樣子,但數學公式顯示,時光機器中每一階段的時間都將在「炸麵包圈」內的某一個空間內產生。
理論上說,在時光機器製成後回到過去的任一時間都是可能的。但到目前為止仍然有一個小小的障礙還未得到解決,那就是如何產生重力「炸麵包圈」。科學家們進行過大量研究和思考,發現可能需要推動一個高質量物體做高速圓周運動。
時光旅行難成現實查爾斯在接受記者採訪時說,從數學上講,你當然可以說某種東西正沿著時間軸往後退。但在實際上,無論是你還是我,都無法回到過去。
卡庫也表示了相同的觀點,他說,如果存在一個萬能理論的話,人類就可以通過時間隧道解決所有的上述難題,看時間旅行是否真的可行。「但這需要比我們目前的科技能力要先進得多得多的技術。不要幻想明天就有一個年輕天才在報紙上發表聲明,說自己已經發明出了什麼時間機器。」
格特目前正在擔任一部關於時光旅行的電影《超時空效應》的科學顧問。他在接受記者採訪時表示,目前,關於在時間維度進行旅行,唯一確定的是每過去一分鐘,我們就向未來邁出了一步。所以,對於那些想知道地球在一百萬年之後是什麼樣子的人,科學家們有好消息等著他們。「如果你想知道地球在一百萬年以後是什麼樣子,我可以告訴你怎麼做」。格特給出的方法是:建造一艘宇宙飛船。以光速行駛一定的時間,然後再回到地球。當你走出飛船的那一刻,你可能就在一百萬年之後的地球上了,而你本人,可能才只長了一歲。這樣,你去未來地球旅行的願望就實現了。
熱點關注:還原一個真實的愛因斯坦
「世紀偉人」愛因斯坦傳奇的一生飽受爭議。美國作家丹尼斯·布萊恩在有關愛因斯坦的保密資料被徹底解禁後,撰寫了這本被譽為「解讀愛因斯坦個人和職業生活的最佳範本」的《愛因斯坦全傳》,對有關愛因斯坦的種種爭議給出了獨特的思考與解答。
婦孺皆知的愛因斯坦曾被美國《時代》周刊評為「世紀偉人」,他的傳奇聲名,是多種因素綜合的結果。他是一位傑出的物理學家,為現代物理學貢獻了光電子理論、全新的時空觀狹義與廣義相對論,其中尤為普通人熟知的是那個與原子彈製造連在一起的簡單又神奇的公式。他強烈的人文主義思想,在面對德國納粹和兩次世界大戰時表現得淋漓盡致。他對政治的介入和他的科學聲譽聯繫在一起,即使只是簡單地和被動地參與,也產生了重要作用。另外,他還是一個有過兩次婚姻的丈夫,一個至少是3個孩子的父親,一個曾有多重國籍的公民,一個被提名為總統的人,一個猶太人……
作為科學史上一位極其重要的人物,愛因斯坦的傳奇一生充滿了爭議。集中在愛因斯坦身上的幾個最有爭議的問題是:在科學方面,愛因斯坦是獨立發現了相對論,還是剽竊了別人的思想?一個專利局的職員真的會在那個被稱為「愛因斯坦奇蹟年」的1905年獨自發表那麼多篇劃時代的論文嗎?在生活方面,愛因斯坦對婚姻和家庭是盡到了作為丈夫和父親的責任,還是一直在玩弄女性感情、推卸家庭責任?為什麼與自由戀愛的妻子很快就陷入感情困境,遺棄未婚先孕的私生女,剛離婚就又結婚?在社會活動方面,愛因斯坦在政治上是天真的還是成熟的?為什麼支持美國製造原子彈?
高等教育出版社引進出版的《愛因斯坦全傳》(Einstein:A Life)一書視角新穎,對上述一些有爭議的問題給予了新的解答。該書作者丹尼斯·布萊恩是美國著名傳記作家、記者、小說家和劇作家,曾著有《真實的情報:熟人眼中的海明威》、《與天才交談:與諾貝爾科學獎獲得者和其他傑出人物的對話》、《公平的遊戲:傳記作者沒有告訴你的事》等10多部作品。本書的主要譯者,華中科技大學物理系教授楊建鄴,同時也是科學史研究者、科普作家、科學家傳記作家,著有《玻爾傳》、《居裡夫人傳》等多部作品。他的物理學專業背景和傳記作家經歷,使他的翻譯能更為準確地傳達原著的精髓。
在愛因斯坦的好友兼遺囑執行人內森(Otto Nathan)堅持保密的資料解禁之後,丹尼斯·布萊恩立刻對其深入研究並撰寫了這本《愛因斯坦全傳》。與此前愛因斯坦傳記的作者相比,丹尼斯·布萊恩佔有了更多的史料,他還原給讀者的是一個可親、可愛、真實的愛因斯坦,而不是一個站在雲端令人仰望與想像的神秘人物。
該書會讓那些把愛因斯坦視為聖人、以為他只知道埋頭研究宇宙奧秘的讀者大吃一驚,因為書中發掘了不少以前被傳記作家遺漏或是刻意掩飾的內容也就是他的私生活。作者在該書中並沒有深入討論愛因斯坦的物理學,而是在採訪了愛因斯坦的很多同事和朋友並查閱了上世紀末才公開的愛因斯坦婚姻檔案後,全方位回顧了愛因斯坦的一生,還原出一個世俗的愛因斯坦。書中展示了愛因斯坦所經歷的重大事件:從1879年出生到1955年去世,內容涉及工作、生活和學習等多個方面,這其中既包括他的科學研究、品格特徵,也包括他的政治立場、情感經歷。作者以優美的文字、生動有趣的故事及珍貴的圖片,勾勒出了愛因斯坦偉大而平凡的一生,並從人類文化的源頭上探尋著愛因斯坦思想、人格的精神底蘊。
書中向我們展現的愛因斯坦充滿了「矛盾」:他的頭腦對時空有如此深刻的了解,但卻有個精神異常的兒子;這位連蒼蠅都不願意傷害的和平主義者,卻促使美國製造出毀滅性的原子彈;這位對孩子和陌生人十分關心的人道主義者,卻沒有照顧好自己的兒子,還對自己有私生女一事保密;他喜歡孤獨,但身邊總是圍繞著女人,終日被記者追逐,被群眾包圍;他是一位物理學家,卻被提名為總統……該書從新的角度為研究愛因斯坦和對愛因斯坦感興趣的研究人員、讀者提供了更多、更翔實的資料。該書原著剛一面世,就受到《紐約時報》、《華盛頓郵報》、《底特律自由報》、《物理世界》熱捧,被譽為「解讀愛因斯坦個人和職業生活的最佳範本」。(《愛因斯坦全傳》,[美]丹尼斯·布萊恩著,楊建鄴、李香蓮譯,高等教育出版社2008年9月出版)
追問中國教育:如果愛因斯坦出生在中國
在最近舉行的國際學術評估項目(PISA )對全球15歲學生的學習成績對比調查中,來自上海的中國孩子在閱讀、數學和科學三大考試科目中全都超過其他國家的學生。看起來,似乎中國在教育領域也已經成為世界強國。但中科院自然科學技術史研究所方在慶研究員,昨日出席由廣東科學中心、南方都市報和伯爾尼歷史博物館聯合主辦的第39期小谷圍科學講壇時卻說,正是PISA扼殺了中國學生的創造力,「我們接受大量死的知識」。這恰恰是愛因斯坦曾經說過的, 「負擔過重必導致膚淺,教育應當使所提供的東西讓學生作為一種寶貴的禮物來接受,而不是作為一種艱苦的任務要他去負擔。」
作為20世紀最偉大的科學家,愛因斯坦被人們貼上了無數的標籤,天才、音樂家、原子彈之父、好色之徒等等不一而足。但這些都不是愛因斯坦。他之所以成為我們熟知的那個愛因斯坦,簡單地說,只不過是他最大可能地發揮了自己的天性,而這一切,又和其成長的環境有關。
啟發式教育讓愛因斯坦終身受益
方在慶說,愛因斯坦的中學時代可以說是黑暗的,嚴謹的德國式教育,給學生帶來一種灌輸式、軍營管理式的教育,這讓愛因斯坦深感厭惡。還差一年畢業時,借父親工廠倒閉前往義大利發展的機會,他說服家人來義大利,欲自學考大學。但愛因斯坦的自學計劃失敗了,只好接受補習的命運,進入了瑞士阿勞州立中學補習。
阿勞州立中學是愛因斯坦一生輝煌的起點,這所學校在平民教育之父裴斯泰洛齊的教育觀點影響下,實施的是一種啟發式的教育,這種教育模式,影響了愛因斯坦一生,並成為他自己信奉的一種教育模式。愛因斯坦後來曾說,「(阿勞州立中學)以它的自由精神和那些毫不仰仗外界權威的教師們的純樸熱情給我留下了難忘的印象……」
一年後,愛因斯坦順利進入瑞士蘇黎世聯邦工業大學。
自由的大學與艱難的就業
大學時代的愛因斯坦,絕對是個異類。他大部分時間是在自學和實驗室中度過的。方在慶說,愛因斯坦並不是不想聽課,而是發現「即使是著名教授講授的課程,在他看來都是落後於當時的研究二三十年的」,因此,他大多數時候都是自己在實驗室中度過的。
逃課的愛因斯坦也要遭遇期末考試的煩惱,幸好有他的一位好友格羅斯曼做了非常詳細的筆記,每次考試都能順利過關。而長期泡在實驗室的他,卻往往因為「實驗不按照老師的要求,自出新意」,得分不高。愛因斯坦大學的逃課,也為後來的研究埋下隱患,「從狹義相對論到廣義相對論,他用了10年時間,其中8年時間都在補習非歐幾何」,而最終幫助他解決這一問題的,仍是當年借他筆記,已留校成為數學教授的格羅斯曼。
因為大學的特立獨行,愛因斯坦畢業就業的路也走得很艱難,「給歐洲所有的物理學家寫信要求提供工作崗位,都沒回復」,方在慶說,經過2年的「無業游民」狀態,愛因斯坦最終仍是靠同學父親的幫忙,才在瑞士專利局謀到第一份工作。1905年,他在這個遠離科學界的地方,發表了有關光電效應、布朗運動以及狹義相對論的4篇論文,開啟了現代物理學的新紀元。
成名後的愛因斯坦,依舊愛「折騰」,先是考博士,再去通過教授資格評審考試,繼而因為職稱的原因,輾轉於德國、瑞士乃至捷克,最後在「普魯士科學院院士、柏林大學教授、新成立的威廉皇帝學會物理研究所所長」3大職務「誘惑」下,回到當時歐洲學術研究中心之一的柏林大學,直至二戰爆發。
愛因斯坦的啟示
求知慾,懷疑精神,美學修養
方在慶說,讓愛因斯坦成功的,不過是幼時的一個羅盤、一套叫做《自然科學大眾讀本》的科普讀物和歐幾裡得幾何。而這些卻引導他持續去關注未知的世界,比如狹義相對論,就可溯源到《自然科學大眾讀本》中提出的「如果我們像光速一樣奔跑,會怎麼樣?」
方在慶說,愛因斯坦成功的原因很多,但關鍵的一點是「對公認的科學觀點進行懷疑的精神」,也就是我們現在所說的科學的批判精神。
儘管愛因斯坦一輩子沒培養出一個博士生,但方在慶說,他的成長經歷和教育理念是值得去學習的。「教育的目的是什麼?最終目的是培養一個完整的人、一個有美學修養的人、一個能夠審美的人(對邏輯、規律的掌握),而不是一個規矩的人。」方在慶說,科學研究本身其實是一種尋求自洽的過程,不必循規蹈矩,培養求知慾以及獲取知識的能力更重要,而這其中,美學修養(欣賞能力,品位、想像力、直覺,簡單性、統一性、邏輯性的把握)的形成,相當重要。
「如果愛因斯坦出生在今天的中國,他會不會仍舊能夠成為那個獨一無二的阿爾伯特·愛因斯坦呢?」方在慶思索這樣一個問題,追問中國的教育。(吳傑)
作者:吳傑