愛因斯坦-他的人生 他的宇宙

愛因斯坦傳記權威定本 二○○八年美國國家科學院傳播貢獻獎 二○○七年鵝毛筆最佳傳記類獎 紐約時報、華盛頓郵報、洛杉磯時報、丹佛郵報等銷售第一 沒什麼人懂他的相對論，但他卻是二十世紀知名度最高的科學家，也是牛頓之後最偉大的科學家。他的理論，變成流行商品貼在百貨公司門口，他的亂髮，成為天才的正字標記，他的臉孔，成為二十世紀的封面人物。這位十六歲就想像乘著光束飛行的少年，以單槍匹馬的騎士精神，在人間跌跌撞撞，他曾經語言遲緩、學業中輟、失業、未婚生子，然而他始終保持樂觀自信，相信自己的判斷與良心，拋棄國籍與宗教信仰，決定當一個世界公民，沒有任何主義束縛，因此發現了宇宙至美，一九○五年他寫出科學史上最著名的方程式E=mc2，被稱為奇蹟之年。 到底愛因斯坦是獨立思考的象徵，是天才、生活白癡、人格障礙還是武器製造者？本書為二○○六年愛因斯坦私人檔案首度公開後，第一本研究成果，也是至今最權威、最能全面瞭解愛因斯坦成長、家庭、婚姻、政治與科學發現之謎的一本書。愛因斯坦的一生，讓我們明白，原來人類如此精彩，也體認到科學的獨立精神是公民社會的重要一環。此書獻給所有懷念愛因斯坦的科學家與讀者。 光束騎士愛因斯坦，在地球停留七十六年。 本書解開愛因斯坦一生七大謎團： ＊從小數學差勁 ＊曾有個私生女，生死不明 ＊奇蹟之年如何誕生 ＊第二任妻子的女兒才是他心儀對象 ＊諾貝爾獎獎金被當成離婚贍養費 ＊原子彈幕後黑手 ＊到以色列選總統

目次 推薦序 王道還 別怕輸在起跑點上 李家同 愛因斯坦考幾分 周昌宏 這個時代需要愛因斯坦 邱國光 奇幻的物理人生 孫維新 翱翔於宇宙天地天地 張慶瑞 光轉彎，向你敬個禮 葉永烜 愛因斯坦的四維度世界 謝忠武 平實又獨特的愛因斯坦 人物介紹 序曲　光束騎士 第一章　童年（一八七九～一八九六年） 第二章　蘇黎士技術學院（一八九六～一九○○年） 第三章　戀人（一九○○～一九○四年） 第四章　奇蹟之年：量子和分子（一九○五年） 第五章　狹義相對論（一九○五年） 第六章　最幸運的想法（一九○六～一九○九年） 第七章　飄泊的教授（一九○九～一九一四年） 第八章　廣義相對論（一九一一～一九一五年） 第九章　離婚（一九一六～一九一九年） 第十章　愛因斯坦的宇宙（一九一六～一九一九年） 第十一章　名望（一九一九年） 第十二章 　飄泊的猶太復國者（一九二○～一九二一年） 第十三章　諾貝爾桂冠（一九二一～一九二七年） 第十四章　統一場論（一九二三～一九三一年） 第十五章　人生半百（一九二九～一九三一年） 第十六章　愛因斯坦的上帝 第十七章　難民（一九三二～一九三三年） 第十八章　美國（一九三三～一九三九年） 第十九章　量子糾纏（一九三五年） 第二十章　炸彈（一九三九～一九四五年） 第二十一章　世界公民（一九四五～一九四八年） 第二十二章　地標（一九四八～一九五三年） 第二十三章　紅色恐慌（一九五一～一九五四年） 第二十四章　終曲（一九五五年） 結語 愛因斯坦的心與腦 致謝 參考書目

序曲　光束騎士 THE LIGHT-BEAM RIDER 「我一共會寫出四篇論文，」年輕的專利審查員在給朋友的信中寫道。 這封日後成為重要科學史料的信，重要性卻被當事人一貫促狹淘氣的口吻掩蓋了，畢竟他開頭才稱朋友是「死傢伙」，還說抱歉寫了一封「胡言亂語」的信。不過談到這些空暇時間寫出來的論文，還是多少能看出他清楚它們的分量。 　　他解釋道：「第一篇論文講光的輻射和能量特性，是相當具革命性的。」是的，這篇論文確實具革命性，主張光不僅可視為一種波，也可當成小粒子構成的量子束（quanta）。從這理論所進一步解釋的，宇宙並沒有嚴格因果關係或確定性，後來也終其一生纏繞著他。 　　「第二篇論文是確定原子的真實尺寸。」雖然當時對原子存在仍有爭論，但已是這一批論文中最明確的，也是為何他選博士論文題目時，會認為這是最安全的賭注。此刻，他正在對物理學進行革命，但不管想找學術工作，或獲得博士學位以便從專利局三等審查員升級到二等職位，他的努力都屢屢遭受挫折。 　　第三篇論文利用隨機碰撞的統計分析，來解釋液體中微小粒子的顫動，在這過程中確立了原子和分子真的存在。 　　「第四篇論文目前只是構思階段，主要是利用修正後的時空理論來探討運動物體的電動力學（electrodynamics）。」好吧，這肯定不是胡言亂語了。愛因斯坦純粹靠思考實驗（在腦海而非在實驗室中進行），已經決定丟棄牛頓絕對空間和時間的概念，這將會變成日後的狹義相對論（Special Theory of Relativity）。 　　當時他沒有告訴朋友（他也還沒想到），是那年他會寫出第五篇論文（是第四篇論文的補遺），提出能量和質量之間的關係，從此誕生了物理學最出名的方程式：E＝mc2。 　　回顧二十世紀，大家會記得是一個願意打破古典束縛並展望未來的新時代，具有孕育滋養科學創新需要的創造力。當中最突出的一位，也是我們這個時代最重要的偶像：這名逃避迫害的難民生性良善，一頭狂野的頭髮、閃爍慧黠的目光、博愛人道的精神和異常聰穎的天資，讓他的臉孔成為象徵，讓他的名字等同於天才。 　　現今愛因斯坦的檔案已完全公開了，讓我們得以探究他私人的一面，包括不墨守成規、天性叛逆、好奇心強、熱愛求知和超然離群等等，如何與政治面及科學面交織纏繞。瞭解愛因斯坦可幫助我們瞭解其科學源頭，反之亦然；個性、想像和創造天分統統相關，有如統一場（unified field）環環相扣。 　　愛因斯坦的生活與工作反映的是，二十世紀初現代主義氛圍下，社會確定性與道德絕對性的瓦解。當時，空氣中奔馳著無拘無束的想像力，畢卡索、喬伊斯、佛洛伊德、史特拉汶斯基和荀伯格等人紛紛打破傳統的束縛。帶動這種氛圍是一種新信念：在我們的宇宙，空間、時間和粒子特性會隨觀察而改變。 　　然而，愛因斯坦不是一個真正的相對主義論者，雖然許多人如此解讀，包括一些對他嗤之以鼻的反猶太主義者；事實上他的所有理論（包括相對論）都是在追尋不變、確定與絕對。愛因斯坦感覺到，在宇宙法則下有一個和諧的真實存在，科學的目標即是發現它。 　　一八九五年十六歲的他開始探索之旅，突發奇想說若是與一道光束並肩前進，不知道會是何光景。十年後「奇蹟之年」誕生了，如前面信件所述，從此為二十世紀物理學兩大突破相對論和量子論（quantum theory）奠定基礎。 　　再過十年光陰，一九一五年他在自然界更臻至高無上，創造出廣義相對論（general theory of relativity），成為最美的科學理論之一。如同狹義相對論，他透過思考實驗推敲思索，想像自己被關在一具於太空加速向上的電梯中，感受到與重力一樣的效應。 　　他認為重力是空間與時間的彎曲，並根據物質、運動和能量之間的交互作用，提出描述曲率動態的方程式。這可用另一個思考實驗說明︰想像將一顆保齡球放置於二維平面的彈簧床上，接著在上面滾動幾粒撞球，撞球會滾向保齡球，不是因為保齡球有什麼神祕吸力，而是它使彈簧床的質材彎曲所致。現在想像這一切發生在四度空間和時間中。當然那並不容易，這也是為什麼我們不是愛因斯坦的原因了。 　　十年後到一九二五年，學術生涯走到一半的愛因斯坦，出現了轉捩點。他一手推動的量子革命此時以不確定性和機率為基礎，正蛻變成一種新的力學。那年他仍對量子力學做出最後的重大貢獻，同時卻也開始加以抗拒。接下來的三十年，甚至一九五五年臨終前在病榻寫下的潦草算式，他都固執地要批評量子力學不完整，努力將它納入統一場理論。 　　不管是革命性的三十年，或後來抗拒性的三十年，愛因斯坦自始至終都能怡然自得、淡然處世、不守成規。他擅長獨立思考，想像力帶領他打破傳統智慧的疆界；他不僅特立獨行，也是可敬的反叛者，雙眼炯炯發亮，深信上帝不會玩骰子，允許事物隨機發生。 　　他的故事包含現代科學的大震盪：從極小到無限、從光子（photon）發射到宇宙擴張。即便他的偉大功績已超過百年，我們仍然活在愛因斯坦的宇宙中，一個可巨觀用相對論定義，亦可微觀用量子力學定義的宇宙；這個亙古恆久的宇宙至今仍讓人惶惶困窘。 　　今日科技處處可見愛因斯坦的身影，包括光電電池和雷射、核能和光纖、太空旅行，甚至半導體都可追溯到其理論。他簽署致羅斯福總統的信件，警告原子彈製造的可能性，此後只要我們想像原子彈的蕈狀雲，內心總是會浮現他講述能量與質量關係的著名方程式。 　　如果他沒有觸電般的頭髮與充滿穿透力的目光，還會是科學界最耀眼醒目的海報明星嗎？假如我們也用思考實驗，設想他長得像蒲朗克（Max Planck）或波耳（Niels Bohr），會淪為同等級的名人，只是位著名的科學天才而已嗎？或者他照樣會登入萬神殿，與亞里斯多德、伽利略和牛頓一起受供奉呢？ 　　我相信，答案還是後者！ 　　面對二十一世紀的需求，應盡可能恢復大眾對科學的喜愛與探索。這不是說每個主修文學者應該選物理課，或者法律顧問應該擁抱量子力學，而是指學習與認識科學方法是一項有用的資產，可以幫助我們做一個好公民。 　　這就是為什麼值得花時間研究愛因斯坦的生平了。在愛因斯坦生命接近尾聲時，紐約州教育局曾請教他應該加強哪類課程，他回答道：「在上歷史課時，應該多探討哪些人靠著獨立的個性和判斷力，造福全人類。」這正是愛因斯坦的寫照。