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相对论前传(6):雅各布和塔尔梅,爱因斯坦的启蒙运动

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在爱因斯坦的学生生涯中,他和他老师们的关系似乎都不太好。5岁的时候,爱因斯坦就曾经拿起椅子追着一位家庭女教师打,吓得这个女教师再也不敢露面;爱因斯坦的中小学在德国慕尼黑上的,鉴于爱因斯坦对当时德国机械化军事化的教育方式态度,以及后来不惜试图找医生给他开一个神经极度疲劳的证明来让他离校的做法来看,他跟老师们的关系也好不到哪去;大学的时候,曾经一度非常欣赏爱因斯坦才华的韦伯后来十分讨厌他,数学教授闵可夫斯基(就是后来把狭义相对论几何化的那位)直接骂爱因斯坦是“懒狗”。

爱因斯坦个性非常鲜明,非常有自己的主见,极度反感一切教条式机械化的东西,所以作为一个老师想跟爱因斯坦搞好关系是非常困难的。因为你如果只是机械的把课本上的知识拿来给爱因斯坦灌输,比如只是让他记住什么却不能告诉他为什么,这将招致爱因斯坦极大的反感。加上爱因斯坦掌握的数学物理知识远超当时学校要求掌握的水平,但是对法语之类的又非常不感兴趣,所以要跟这样天才而又偏执的人搞好师生关系确实非常困难。

但是,即便是如此难对付的爱因斯坦,他的科学启蒙之路上却有两个非常重要的人。

五叔雅各布

爱因斯坦父亲有兄弟姐妹共5人,雅各布是其中最小的,也就是爱因斯坦的五叔。雅各布是一个受过高等教育的工程师,他在慕尼黑开了一家电气公司。电气公司里的主要科学原理和设备都是电磁相关的,因此爱因斯坦可以非常早的接触这些相关的物理知识,并且能有比较直观的看法。

雅各布更加重要的是让爱因斯坦体会到了数学的乐趣。

就我自己而言,我小时候虽然不讨厌数学(相比语文肯定就可以称为喜欢了),但是也绝对称不上喜欢。虽然小时候喜欢贪玩脑袋比较灵活,觉得数学里的算数、方程、几何都比较简单,但是你如果要我放弃打游戏和出去玩的时间跑去自己学数学,那是绝对不可能的。

我直到大学才发现数学到底是什么,才知道我自己小学初中高中的数学都学了写啥,才开始被数学之美震撼。而爱因斯坦十来岁的时候就可以体会到这种感觉,可见有一个好叔叔多么的重要~

雅各布告诉爱因斯坦:“数学是一门给人带来快乐的学科。我们解数学题就像是猎人去打猎,当我们找不到猎物的时候就假设猎物为X,然后继续去追赶,直到将猎物俘获。

代数里最为重要的方程思想就这样被雅各布描述出来了,而爱因斯坦显然也领会到了其中的奥义,因为他可以为了数学(没有任何人强迫他的前提下)放弃游戏和玩伴,一个人乐此不疲的求解数学难题。

雅各布在教爱因斯坦几何的时候,就已经让爱因斯坦懂得了优雅的定理可以从简单的公理推导出来。爱因斯坦后来跟一位记者说:“他12岁的时候就已经发现仅仅通过推理,不需要借助任何外在经验的帮助就可以找到真理,这使我激动不已。我越来越确信,大自然可以作为一种相对简单的数学结构而得到理解。”

听到爱因斯坦说这些,我内心是充满了羡慕嫉妒,他才12岁啊,12岁的时候就有机会明白这样的道理这是多么的幸运。我在想,如果我们的学生12岁的时候就能明白这样的事情,那么那么年纪的他们会不会跟那时候的爱因斯坦一样,疯狂的爱上数学呢

只可惜,我们少了一些像雅各布这样的小学数学老师。

跟许多人的看法相反,我认为我们应该给小学配最好的老师。因为只有真的好老师,真的懂数学的老师,才能激发起孩提时代对数学的兴趣,而这种兴趣一旦被调动起来了,它的价值是无限的。如果学生在小学的时候能够像爱因斯坦那样体会到数学的乐趣,后面你根本不用去督着教他,他自己就会学,而小学时代是一个一切皆有可能的时代

虽然叔叔雅各布对爱因斯坦的科学启蒙起了很大的作用,但是对少年时代爱因斯坦影响最大的确是一位学医的贫苦学生——塔尔梅。

启蒙导师塔尔梅

爱因斯坦之所以会认识这么一位比他大11岁的学医的学生,是一个古老的犹太习俗:邀请一位笃行宗教的贫苦学生在安息日(犹太历每周的第七日)一同进餐。这个塔尔梅在21岁的时候受邀每周去爱因斯坦家吃饭,此时爱因斯坦才10岁。

塔尔梅给爱因斯坦带去了一些科学书籍,其中对爱因斯坦影响非常大的是亚伦·伯恩斯坦写的一本《自然科学大众丛书》。这本书我用百度没搜到它的任何信息,在万能的某宝里也没有找到他的任何信息,后来用德文在亚马逊的官网上找到了这本书。

这本书让我奇怪的地方在于:这到底是一本科学专著还是一本科学书籍?如果是一本科学专著,那么小的爱因斯坦能兴致勃勃的把一本科学专著啃完?如果只是一本普通的科普书籍,而且从他书名里的大众丛书来看,也确实应该是是这样,但是里面写的一些东西包含了非常前沿的科学思想,也包含了许多自己的对待前沿科学问题的看法,这怎么看都不像是普通(或者是我平常感觉的)科普书

难道是我们对科普书有什么误解?还是我们自己写的科普书太不亚伦·伯恩斯了?

亚伦·伯恩斯在这本书里详细介绍了当时正在进行的一些实验,其中包括了许多测光速的实验,然后他居然宣称:“既然事实证明,每一种光的速度都是精确相等的,那么可以说,光速定律是一切自然律中最普遍的定律。

对狭义相对论稍微有点理解的都应该能看出这句话包含的重大意义,我不知道后来爱因斯坦把光速不变作为相对论的两大基本公理之一提出来受了他多大的影响,这在那个时候绝对也是非常前沿天才的洞见,但是这样的话居然是写在大众科普丛书里。

亚伦·伯恩斯跟后来的爱因斯坦一样,同样渴望将所有的力都统一在一起,他写道:我们的知觉所运用的一切概念背后都潜藏着一种统一性和简单性,科学真理在于发现理论来描述这种背后的实在

这跟爱因斯坦的科学思想相当一致的,这种所谓背后的实在,就是后来爱因斯坦一直挂在嘴边的上帝。

多年以后,爱因斯坦成为科学巨星访问纽约的时候碰到了塔尔梅,塔尔梅问他对伯恩斯坦这套书的评价。爱因斯坦说:“这是一套非常好的书,它对我的整个发展产生了很大的影响。”

可惜这套书现在好像只有德文版,不然真想好好看看伯恩斯坦是怎么写这种大众科普书的。能够写出影响像爱因斯坦这样的科学巨匠的书籍,想必也是所有科普作家的梦想。

塔尔梅也给爱因斯坦带去了一些教科书,每周四塔尔梅来的时候,爱因斯坦就高兴的给他看他自己这周解决的数学问题。一开始塔尔梅还能帮助他,但是很快他就被这个学生超过了,然后爱因斯坦就自己跑去学更加艰深的数学,他12岁的时候就已经在开始自学微积分。

这里我们第一要注意到塔尔梅比爱因斯坦大11岁,放在现在这就是一个大学生去教一个小学五六年级的小学生数学,但是大学生的数学很快被小学生超越了。第二要注意,这个塔尔梅是学医的,并不是理工科大学生,因此他们对数学的要求并不是很高。

总之,就是这样的事情,让大学生塔尔梅在数学上已经没有什么可以教爱因斯坦的了,于是他接下来做了一件对爱因斯坦影响非常大的事情:他开始向爱因斯坦介绍哲学,开始向爱因斯坦推荐康德的哲学

13岁的爱因斯坦似乎能理解那些即便对哲学系的大学生来说都非常晦涩艰深的康德哲学,康德的《纯粹理性批判》也促使爱因斯坦开始研读休谟、马赫的著作

许多人忽略了哲学对爱因斯坦的影响,但是我一直觉得这个事情非常非常的重要,正是因为对这些哲学知识的深入理解,让爱因斯坦明显区别于一般的科学家。爱因斯坦一直是站在哲学的高度看待科学的问题,他是站在上帝视角开挂跟其他的物理学家竞争

而这些事情也是我们前传后面要讨论的重点。

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