主题：【原创翻译】《量子》----第一部·量子 -- 奔波儿
家园 【原创】《量子》----第二章·专利奴隶（11） 按照莱纳德的估计，如果只是增加光束的强度，也就是让其更亮一些，则从金属板上逃逸出的电子数目是不变的，但同时每个电子所携带的能量将会增加。但是，莱纳德却发现完全相反的现象：大量的电子逃逸出来，但单个电子所携带的能量并没有变化。爱因斯坦用量子理论对其给出了非常简明扼要的解释：如果光是由量子组成的，则增加光的强度也就是说光将由更多的量子组成。当更强的光束照射到金属板上时，光量子数目的增加相应导致有更多的电子发生逃逸。
莱纳德此外还有第二个奇异的发现，即逃逸电子的能量并非由光束的强度决定，而是受其频率控制。爱因斯坦早对此早已有了答案。既然光量子的能量与频率呈正比，那么红光（低频）光量子的能量自然比蓝光（高频）光量子的能量要低。当光的颜色（频率）发生变化时，量子的数目并不会因此而改变。因此，当光的强度为固定值时，无论何种颜色的光照射到金属板上，逃逸的电子数目都是一成不变的，其原因是由于击中金属板的光量子数目是固定的。但同时，因为不同频率的光的光量子所带有的能量是不同的，所以逃逸电子所具有的能量大小将仅仅取决于是什么颜色（频率）的光照射到板子上。例如，紫外线找射到金属板上时，逃逸电子的能量将远远大于用红光照射金属板。
另外，还有一个复杂的现象。对任何金属，都存在一个最低的或者“临界频率（Threshold Frequency）”，当照射光的频率低于该临界值时，无论照射时间有多长或者强度有多高，都不会有电子逃逸。然而，一旦照射光的频率突破这一临界值，则无论光束如何昏暗，都会有电子逃逸。爱因斯坦的光量子理论再一次对此给出了答案，不过这一次，他引入了一个新概念---“功函数（Work Function）”。
在爱因斯坦看来，光电效应的产生是因为电子从光量子那儿获得了足够的能量，从而摆脱了将其控制在金属板上的约束力以后，最终逃之夭夭。爱因斯坦所说的“功函数”就是电子逃离金属板时所需要的最小能量值，不同金属的功函数是不同的。如果光的频率太低，则光量子的能量将不足以驱使电子突破桎梏，而只会停滞在金属板内。
对此，爱因斯坦用一个简单的方程作出了解释：如果一个电子能从金属板上逃逸，则其所具有的最大动能等于光量子的能量减去功函数。利用这一方程，爱因斯坦给出了一张图，横坐标为频率，纵坐标为最大动能，则每一种金属对应的曲线应该为一条直线，且其起始点为该金属的临界频率。而这条直线的梯度值（即斜率）与金属种类无关，而应该正好等于普朗克常数h。
外链图片需谨慎，可能会被源头改“尽管在内心深处我非常抵触，但为了验证爱因斯坦在1905年提出的这个方程，我花了整整十年功夫，”美国实验物理学家罗伯特·密立根（Robert Millikan：1868～1953）说这话的时候，怨气冲天，“这个方程毫无逻辑，因为它违反了我们所了解的一切与光干涉相关的理论。可是呢，我不得不承认这个方程的的确确得到了实验结果的验证。”1923年，密立根获得了诺贝尔物理学奖，很大一部分原因就是由于这件验证工作。尽管是他亲手得到的实验数据，但他依旧拒绝接受观测结果背后的量子解说：“该方程所依据的物理理论是站不住脚的。”其实，从一开始，大部分物理学家都对爱因斯坦的光量子理论持质疑和不屑的态度。还有一部分人怀疑光量子是否真的存在，或者光量子只是为了计算方便而虚构出来的一个东西。而最正面的看法认为光以及所有的电磁辐射并非是由量子组成的，而只是在它们与物质进行能量交换时表现得像是量子化而已。持有这种观点的人中包括普朗克。
1913年，普朗克和其他三人提名爱因斯坦为普鲁士科学院的院士。在做陈述发言的时候，他们是这样品评爱因斯坦的光量子理论的----“总而言之，我们可以说尽管现代物理学中有着各种各样的重要领域尚待人们去探索，但爱因斯坦并没有真正在这些领域上做出什么惊人的成就。他的某些猜想，比如他的光量子假说，可能离真正的目标差之毫厘谬以千里，但这并不能作为我们反对他的理由。因为，如果我们不去时不时地做点有风险的事情，那么在自然科学领域，我们将永远不会有真正的创新。”
两年之后，耗费密立根大量心血的实验证明了爱因斯坦的光电方程（Photoelectric Equation）是正确的。光电效应定律（Photoelectric Effect Law）的数学公式得到了大家的广泛认同，但其背后的光量子解释鲜有支持。尽管如此，凭借这一定律的发现，爱因斯坦于1921年终于被授予了姗姗来迟的诺贝尔物理学奖，而在这之前大家觉得这根本就是痴人说梦。从此以后，爱因斯坦不再是那位寂寂无名的伯尔尼专利局公务员，而将凭借其伟大的相对论名扬世界，并将被大家公认为是自牛顿以后最伟大的科学家。可是，在当时，因为他的光量子理论太过超前，所以物理学界还不能认同这一学说。
通宝推：一觉到天亮,铁手,
本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 多么广阔的胸怀啊。 多么广阔的胸怀啊。
1913年，普朗克和其他三人提名爱因斯坦为普鲁士科学院的院士。在做陈述发言的时候，他们是这样品评爱因斯坦的光量子理论的----“总而言之，我们可以说尽管现代物理学中有着各种各样的重要领域尚待人们去探索，但爱因斯坦并没有真正在这些领域上做出什么惊人的成就。他的某些猜想，比如他的光量子假说，可能离真正的目标差之毫厘谬以千里，但这并不能作为我们反对他的理由。因为，如果我们不去时不时地做点有风险的事情，那么在自然科学领域，我们将永远不会有真正的创新。”奔兄翻译的这部《量子》真是深入浅出。 要知道， 要真正做到深入浅出， 其实是一件非常难的事情。 奔波儿兄翻译得也非常准确到位， 至少， 俺看得不幸苦。 想想当年上《大学物理》课， 涉及到这段文章中的概念时， 那叫一个痛苦！ 呵呵。
家园 过奖 是原书写得好，俺可不敢掠人之美。
家园 【原创】《量子》----第二章·专利奴隶（10） 爱因斯坦有个简单但精妙的方案。气体是若干粒子的集合体，在其处于热平衡状态时，气体的物理特性，诸如某一温度下的压力，是这些单个粒子的物理特性的总体效应。假定黑体的物理特性也和气体是类似的，那么可以认定电磁辐射本身也应该是若干单个粒子的物性的总体效应。爱因斯坦假设自己的这个黑体模型也是中空的，但和普朗克不同，他在空腔内填充的是气体粒子和电子。然而，黑体内壁上的原子还拥有其它电子。当对黑体进行加热时，电子在广泛的频率范围内发生震荡，并释放或者吸收辐射。于是，黑体内部充盈着高速运行的气体粒子和电子，以及震荡的电子所释放的辐射。经过一段时间，就能达到热平衡状态，这时，黑体内腔以及其中所包含的粒子均稳定在温度T。
根据热力学第一定律，能量是守恒的，且能够通过熵值来反映出某个系统所具有的能量、温度以及体积之间的关系。爱因斯坦“没有去建立释放或者传播辐射的模型”，而是利用这一定律，以及维恩定律和玻尔兹曼的理论去分析黑体辐射的熵值与内腔体积之间的相互关系。他所发现的公式反映如果气体是由原子组成的，则其熵值是由其所占的体积大小决定的。黑体辐射所体现的特征说明辐射能量是由单个能量粒子组成的。
爱因斯坦将普朗克的黑体辐射公式和其理论弃之不用，因为他已经发现了光量子。为了与普朗克保持区别，爱因斯坦所给出的公式与其稍有不同，但都包含了一个关键信息，即E=hv，也就是说能量是量子化的，其基本单位是hv。普朗克以前是对电磁辐射的释放和吸收均做了量子化，从而能够准确计算出黑体辐射的能谱分布，而爱因斯坦所作的除了这些，还包括对光本身的量子化。例如，黄色的光的量子化能量即为普朗克常数乘以其频率值。
爱因斯坦的研究发现辐射本身也像气体一样具有粒子性的特点，他因此判断自己通过光量子就已经初窥门径了。爱因斯坦的新的“观点”着重于光的本质，但为了说服其他学者接受这一“开创性的”理论，他得利用这一理论去解释一些人们难以理解的现象。
1887年，德国物理学家海因里希·赫兹（Heinrich Hertz：1857～1894）为了证明电磁波的存在进行了一系列实验，他的意外收获是发现了光电效应（Photoelectric Effect）。无意中，他注意到一个现象，就是当一束紫外线照射到一对金属球其中一个时，金属球之间出现了电火花。为了弄清楚这个“全新的但非常费解的现象”，赫兹花了好几个月的时间，可惜一无所获。另外，他错误地认为这一现象仅限于紫外线。
“一般说来，如果一个问题不是太令人费解，那将是多好的一件事情；”赫兹承认，“但是，人们总是希望通过解决某个问题能够发现一些新的东西，至于解决这个问题的是难是易并不是那么重要。”他的这番话就像是一个神奇的预言，可惜他没能在有生之年看见这一预言如何得以验证的。1894年，赫兹病逝，年仅36岁。
1902年，曾经为赫兹做过助手的菲利普·莱纳德（Philipp Lenard：1862～1947）对光电效应做了进一步的研究，他发现如果将一个玻璃管内的空气抽空，然后在里面放置两个金属板，一样存在光电效应，也就是说在该效应在真空状态下同样存在。莱纳德将金属板与电池连接，他发现如果用紫外线照射一个板子，就会有电流产生。光电效应被解释为当金属表面受到光的照射时，会释放出电子。当紫外线照到金属板上时，一部分电子获得了足够的能量，从而能够逃离金属板，并通过板子之间的空隙抵挡另一块金属板，这样就形成了一个回路，“光电电流（Photoelectric Current）”随之产生。然而，莱纳德同时发觉这一现象与已有的物理理论相冲突。现在，该爱因斯坦和他的量子登场了。
本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 【原创】《量子》----第二章·专利奴隶（9） 爱因斯坦很早就认同任何物质的基本组成单位是原子，而且原子是离散的、不连续的，且具有能量。例如，气体的能量是组成气体的单个原子的能量之总和。但是，一旦进入光学领域，情况就完全不一样了。无论是根据麦克斯韦的电磁理论或者根据波动理论，随着传播范围的扩大，光线的能量会逐步发散出去，就像往池塘里投进一颗石头，水波会从一点向外辐射。爱因斯坦称之为一种“抽象的形式上的差别”，这个问题一直困扰着他，但同时也激发了他“从多方面去考虑问题”。他认识到如果光是非连续的，且是由量子组成的，那么物质的非连续性同电磁波的连续性之间所存在的鸿沟就能够被跨越。
当爱因斯坦阅读普朗克缩写的关于如何推导黑体辐射公式的论文时，光量子的概念浮上他的心头。他认为普朗克的公式是正确的，但是却对他的分析过程表示质疑。假如普朗克的分析是正确的，他应该得到完全不同的公式才对。但是，由于普朗克已经先入为主知道了答案，也就是他的公式，他在推导过程中刻意地向自己的结论前进。爱因斯坦找到了普朗克陷入迷茫的症结所在。这是因为普朗克知道他自己的理论公式与观测结果完全吻合，但是想利用他自己熟知的或者认同的理论和技术推导这个公式却只能是导致失败。如果普朗克霸王硬上弓，爱因斯坦敢断定他最终所得到的公式与观测结果将大相径庭。
瑞雷爵士在1900年6月的时候曾经提出另一个公式，但普朗克却可能根本没关注过它。当时，普朗克并不相信原子的存在，因而也反对瑞雷所使用的能量均分定理（Equipartition Theorem）。原子只能向三个运动方向自由运动，即：上下、前后和左右。这也被称为“自由度（Degree of Freedom）”，每一个自由度代表一个独立坐标方向，在此方向上原子上能够接受和存储能量。在这三种“平移（translational）”运动的基础上，如果一个分子是由两个或更多个原子组成的，则这些原子间那些虚拟的连接轴会有三种转动形式，也就是说该分子总计有六个自由度。根据能量均分原理，气体的能量被均匀地分配给所有的气体分子，而每个气体分子的能量又将被平均分配在其可以运动的每个方向上。
瑞雷利用能量均分原理，将黑体在内腔中不同波长上的辐射能量进行细分，这种方法将牛顿、麦克斯韦以及玻尔兹曼的物理理论完美地融为一体。但这种方法存在数值误差，后来虽然被英国物理学家詹姆斯·金斯（James Jeans：1877～1946）修正，但依旧存在问题，这就是瑞雷---金斯定律（Rayleigh-Jeans Law）。根据这一定律，黑体辐射能谱在紫外区域会趋向无限大。这种结果是对经典物理学的颠覆，在多年以后的1911年，它被人戏称为“紫外灾难（Ultraviolet Catastrophe）”。幸运的是，这种情况实际上是不会发生的，因为宇宙中紫外辐射无处不在，如果真如瑞雷---金斯公式预测的那样，人类根本无法生存。
外链图片需谨慎，可能会被源头改爱因斯坦也独自推导出瑞雷---金斯定律，他发现该公式所预测出的黑体辐射值偏离实际观测值，特别是在紫外区域会得出能谱无限大这样荒谬的结果。假设瑞雷---金斯定律只在长波长（即低频）范围内成立，爱因斯坦决定从较早的由威廉·维恩提出的黑体辐射公式着手开始研究。尽管维恩的公式仅仅在短波长（即高频）范围内有效，而且无法预测长波长（即低频）范围内的能谱值，但这是唯一稳妥的选择。另外，对爱因斯坦而言，这一公式有以下几个优点：首先，爱因斯坦熟悉该公式的推导过程；其次，至少它能够完美地解释一部分的黑体辐射能谱，爱因斯坦将先从这部分入手。
本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 【原创】《量子》----第二章·专利奴隶（8） 1902年10月，爱因斯坦的父亲时年55岁，已经病入膏肓，爱因斯坦闻讯，即刻赶往意大利去和父亲见最后一面。作为父亲的赫尔曼，在他渐渐步入人生终点的时候，终于同意自己的儿子阿尔伯特和米列娃结合，而在这件婚事上，他和妻子波林以前一直强烈反对。第二年的一月，爱因斯坦和米列娃在伯尔尼的婚姻登记处正式结婚，哈比西特和索罗温是他们唯一的见证人。“婚姻，”爱因斯坦后来说“就是让偶然事故变成永恒事件的一种尝试。”但是在1903年，爱因斯坦还是非常高兴自己有了一位妻子，她能为自己做饭、打扫卫生，还能大体照顾一下自己。米列娃想要的可不仅仅只有这些。
专利局的工作是一周48小时，从周一到周六，爱因斯坦八点上班，一直干到中午；然后回家或者和朋友在单位附近的一家咖啡厅吃午饭；两点回到专利局，一直干到下午六点，然后下班。他对哈比西特说自己每天“要花八个小时干些糊弄人的事儿”，接着“在星期天，还得做类似的事儿”。1904年9月，爱因斯坦的职位由临时的转成长期合同，他的年薪也涨了400瑞士法郎。1906年，哈勒尔发现爱因斯坦“擅长处理非常高深的技术专利”，故而对他的工作非常满意，评价他“是专利局所拥有的最棒的技术专家之一”，为此把他的技术职称调升为二级。
还在爱因斯坦刚刚搬到伯尔尼，正眼巴巴地期盼着他那份专利局的工作时，他曾经在写给米列娃的信中说“我将终生对哈勒尔感激涕零”。他当时的确是这样想的，但不多久，当他发现哈勒尔和专利局对他的影响一步步加深时，他有些改变了自己最初的想法：“也许我并不至于因此而死去，但我发现自己的智力越来越迟钝。”哈勒尔要求每一件专利申请必须要经过严格的审评，以防止出现任何法律上的争议。“在你处理一份申请的时候，如果你认为这位发明家在那儿胡说八道，”哈勒尔告诫爱因斯坦说“或者你被这位发明家的思路牵着鼻子走，你就容易先入为主，不能做出正确判断。因此，你必须要持有批判性的警惕态度”偶然间，爱因斯坦发现这份工作非常适合他的脾气秉性，而且有助于锤炼他的能力。在处理专利申请的时候，他经常要面对破绽百出的技术图纸和挂一漏万的技术参数，因此他不得不时刻保持批判警惕的态度，来认真评判每一位发明家的想法，为此得用上他的物理知识。在工作中，他经常得做到“多方面进行思考”，在他看来这不啻于是一件“货真价实的礼物”。
“他有一种天份，就是能在一片混沌中或者从大家熟视无睹的东西中，发现其背后所隐藏的真正有意义的东西。”爱因斯坦的朋友和理论物理学家马克斯·玻恩（Max Born：1882～1970）回忆“爱因斯坦之所以如此与众不同，正是因为他具有这种不可思议的洞悉自然奥秘的能力，而不是因为他的数学能力。”爱因斯坦也知道自己的数学水平马马虎虎，以至于他很难区分“什么是最基础的知识，而什么才是那些多少不是太重要的其它知识”。但一旦涉及到物理学领域，爱因斯坦的嗅觉就异常敏锐，他说自己“学会了如何从一团乱麻中寻找出最重要最核心的东西”。
在专利局工作的那些日子，爱因斯坦所特有的这种敏锐嗅觉大放光彩。当爱因斯坦处理发明家提交的专利时，他需要找出技术图纸中那些在物理学家看来违背自然定律的问题和漏洞。每当他发现这类违背物理理论的东西，他就会不知疲倦地探求下去，直至能够最终解决这个问题，或者是找出一种新的替代理论对矛盾之处进行解释。在物理学的核心领域，当爱因斯坦发现了有关光的观测与理论互相矛盾的时候，他所提出的替代理论就是光在一定程度上实质是由一束粒子流，也就是光量子组成的。
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本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 【原创】《量子》----第二章·专利奴隶（7） 1902年2月的第一个礼拜，爱因斯坦来到了伯尔尼，成为这座拥有60万人口的城市之一份子。五百多年前，一场大火将半个城市烧成了瓦砾场，废墟上修建的建筑至今保存完好，故此，这儿的老城区依旧散发着中世纪特有的优雅。爱因斯坦在司法街（Gerechtigkeitsgasse）租了一间房子，离著名的熊苑（Bear Pit）并不很远。房租是每月23瑞士法郎，爱因斯坦在写给米列娃的信中吹嘘说房间“又大又漂亮”，但事实上这只是虚幻的泡影。爱因斯坦放下行李，接下来就在本地的报纸上去刊登家教广告，愿意帮人辅导数学和物理。二月五日星期三的报纸登出了这则广告，上面说这位家教老师愿意先试教一堂课。几天后，就有了回音。在他的一名新学生眼中，爱因斯坦的形象是“身高大约为五英尺十英寸，宽肩膀，稍微有点佝偻，白褐色皮肤，一张感性的嘴，黑胡子，鼻梁高挺，一对锋芒必露的褐色眼睛，声音很悦耳，法语说得很好，但稍微有点儿口音”。
莫里斯·索罗温（Maurice Solovine）是一位犹太裔的罗马利亚小伙子，一天他在大街上一边走一边读报纸的时候，看到了这则广告。索罗温当时在伯尔尼大学读哲学，他对物理学也很感兴趣。但苦于缺乏必需的数学基础，索罗温无法深入掌握物理知识，于是他按图索骥，拿着报纸找到了爱因斯坦的住所。索罗温按响了门铃，门开了，一聊，爱因斯坦发现自己和他有一种相见恨晚的感觉，这对师生畅谈了两个小时，他们在很多方面有着共同的兴趣和爱好。爱因斯坦将索罗温告送出门后，两个人站在大街上又聊了半个小时，他们决定第二天继续会面。再次碰头的时候，他们起初是准备讨论一下如何系统化地进行家教，但是他们所共有的探索新思想的热情让他们完全把自己的初始目标抛在脑后。“事实上，你根本没与必要找人辅导物理。”爱因斯坦在第三天对索罗温说。索罗温最赞赏爱因斯坦的一点，也是促使他们闪电般成为好友的主要原因，是爱因斯坦能够非常清晰地阐述一个问题。
过了一阵子，索罗温建议他们应该有选择性地读一些书，然后再一起讨论里面的内容。在爱因斯坦读中学的时候，他在慕尼黑的那位忘年交马克斯·塔木德（Max Talmud）就曾经用过类似的方法和他讨论问题，爱因斯坦认为这是一个绝妙的主意。不多久，康拉德·哈比西特（Conrad Habicht）也加入到他们中来。哈比西特是爱因斯坦在沙夫豪森寄宿制中学认识的一位朋友，他来此的目的是为了完成自己在伯尔尼大学的一篇数学论文。由于在探索和研究物理学及哲学方面有着共同的热情，他们三人互相称呼彼此为“奥林匹亚院士（Akadmie Olympia）”。
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尽管爱因斯坦是专利局主管哈勒尔的朋友隆重推荐来的，但哈勒尔必须得先确保爱因斯坦能够胜任这份工作。当时，电器工业领域的专利申请量迅猛增长，因此很有必要雇佣一位能干的物理学家来配合专利局的工程师们一起工作，而不能只是为了买老朋友一个面子。爱因斯坦给哈勒尔留下了很深的印象，他给了爱因斯坦一份临时雇佣合同，并给他评为“三级技术专家”，年薪3,500瑞士法郎。1902年6月23日清晨8点，爱因斯坦首次来到专利局上班，从此开始了他作为“一位受人尊重的联邦墨水涂抹客（a respectable Federal ink pisser）”的生涯。
“作为一位物理学家，”哈勒尔告诫爱因斯坦，“你对技术图纸一无所知。”在爱因斯坦能够读懂技术图纸之前，他暂时没有得到长期雇佣合同。哈勒尔手把手地教爱因斯坦掌握必需的知识，包括如何清晰、简洁并准确地说出自己的想法。尽管爱因斯坦不喜欢被别人当作一个中学生那样来教导，但他明白自己应该悉心向哈勒尔学习，“这是一位性格鲜明、心思缜密的人，”爱因斯坦回忆说。“一旦我习惯了他的粗放的做派，”爱因斯坦说“我对他推崇备至。”在爱因斯坦用事实证明了自己的价值以后，哈勒尔对自己的这位弟子青眼有加，认为他是一名出色的员工。
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本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 【原创】《量子》----第二章·专利奴隶（6） 尽管反犹主义可能是部分原因，但爱因斯坦坚信最主要的原因是韦伯给他写的那份糟糕的推荐信让他屡战屡败。在他越来越觉得自己孤立无助的时候，一封来自好友格罗斯曼的信让他拨云见日，他总算有可能获得一份体面且报酬丰厚的工作了。格罗斯曼的父亲在得知爱因斯坦处境艰难后，决定出手帮助这个被自己的儿子热烈推崇的年轻人。他有位朋友弗里德里希·哈勒尔（Friedrich Haller）在伯尔尼的瑞士专利局做主管，正好那儿有了一个空缺职位，因此他向自己的朋友强烈推荐爱因斯坦。“昨天，我收到了你的来信，”爱因斯坦在给马塞尔·格罗斯曼的信中写道：“你的无私帮助和同情心让我非常感动，你还没有忘记你这个不幸的老伙计”当了五年的无国籍人士以后，爱因斯坦刚刚获得了瑞士国籍，这也有助于他获得这份工作。
大概是爱因斯坦最终到了转运的时候。在距苏黎世不到二十英里的地方有一个小镇叫温特图尔（Winterthur），爱因斯坦在那儿得到一份临时的教职。每天早上他要上五、六节课，下午的时间属于他自己，他可以用来专研那些物理问题。“我不知道该怎么向你描述，这份工作让我是多么地快乐。”在结束在温特图尔的工作前，他在写给温特勒爸爸的信中谈到“我已经彻底放弃在大学中谋一份职位的野心，因为我发现其实现在这样子，我就有足够的能力和心思进行科学探索。”很快，这份能力就迎来了它的考验，米列娃宣布她怀孕了。
在第二次考砸了理工学院的结业考试后，米列娃回到了匈牙利的父母身边，静静地等待着婴儿的出世。听到米列娃的怀孕消息，爱因斯坦并没有感到紧张。他曾经有当保险业务员的念头，但现在他发誓愿意做任何职业，哪怕是低三下四的工作，这样他们就有能力结婚了。他们的女儿出世的时候，爱因斯坦还在伯尔尼。他从来没有见过这个叫丽热尔（Lieserl）的孩子，到底什么事情发生在她身上，她是被弃养了还是夭折了，这些都成了迷。
1901年12月，弗里德里希·哈勒尔给爱因斯坦写了封信，让他申请专利局的空缺职位，且该职位的招聘信息即将公之于众。爱因斯坦在圣诞节前投寄了自己的求职申请，寻求一份稳定职业的道路似乎不再是那么杳无止境。“一想到光明的未来在等待着我们的到来，我就欣喜若狂，”爱因斯坦在给米列娃的信中写到“我有没有告诉过你我们在伯尔尼将会如何富足？”爱因斯坦当时在沙夫豪森（Schaffhausen）的一所私立寄宿制学校当老师，他的合同本来是一年期的，但在他确信万事俱备以后，他只干了几个月就辞职而去。
本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 【原创】《量子》----第二章·专利奴隶（5） 在一堂时间为两个小时的法语考试中，爱因斯坦写了一篇题为《我的未来计划》的作文，在文章开头他写道：“快乐的人总是满足于现状，而对未来漠不关心”。他擅长抽象思考，但动手能力偏弱，因此他给自己的未来设计的是做一名数学和物理老师。1896年10月，理工学院特别招收了11名新生，准备将他们培养成数学和科学科目的教师，爱因斯坦是年纪最小的学生，也是五名准备当数学和物理老师的学生之一。这些学生中仅有一名女生，她将成为爱因斯坦未来的妻子。
爱因斯坦的朋友都不明白他怎么会喜欢上米列娃·马利奇（Mileva Maric）。这是一位拥有匈牙利国籍的塞尔维亚族姑娘，她比爱因斯坦大四岁，稍微有点跛，是小时候由于肺结核引起的后遗症。第一学年，他们得学习五门数学必修课和一门力学课，这也是唯一一门物理类课程。尽管爱因斯坦在慕尼黑就已经通读了他的那本几何学宝典，但现在他却丧失了对数学的兴趣。他的数学教授赫尔曼·闵可夫斯基评价当年的爱因斯坦时说他就像“一条懒惰的狗”。爱因斯坦后来承认他并不是不喜欢数学，而是因为自己听不懂课，“要想在基本的物理知识的基础上更上层楼，进一步去探索更加艰深的知识，你必须要掌握复杂的数学方法。”几年后，当他在学术研究的道路上艰苦跋涉时，他才明白这个道理。他很后悔自己当时没有刻苦学习，也因此没有受到“良好的数学训练”。
幸运之神再次光顾了爱因斯坦。班上除了爱因斯坦和米列娃，还有其他三名同学，其中有一位叫马塞尔·格罗斯曼（Marcel Grossmann），他的数学非常好，而且比他们俩更好学。后来在爱因斯坦钻研相对论的时候，他向格罗斯曼寻求帮助，请他来帮助构建理论公式。这两人很快就成为了好朋友，经常在一起热烈地讨论“那些所有具有好奇心的年轻人都喜欢关注的话题”。格罗斯曼比爱因斯坦年长一岁，他就像是一位目光如炬的法官，判断出爱因斯坦是个非凡的人物，因此他把爱因斯坦带回家拜会自己的父母。“这位就是爱因斯坦，”他向父母介绍说“总有一天，他会成为一位非常伟大的人物。”
幸亏有了格罗斯曼的数学笔记，爱因斯坦顺利通过了1898年10月的中期考试。那时，爱因斯坦经常翘课，如果没有格罗斯曼相助，爱因斯坦简直无法想象自己会落到什么结局。在上物理学教授海因里希·韦伯（Heinrich Weber：1843～1912）的物理课时，爱因斯坦起初感觉像是换了一个天地。他期盼着“上完一堂再上一堂”。韦伯当时有五十多岁，他讲的物理课非常生动，很受学生欢迎。爱因斯坦坦承他所讲的热力学反映出他“非常精通这门学问”。但是，因为韦伯没有讲授麦克斯韦的电动力学或者其它物理学前沿知识，爱因斯坦对此很不满。不多久，爱因斯坦特立独行而又轻狂不羁的言行让这位物理教授对他白眼相加。“你是个聪明孩子，”韦伯对他说：“但是你有个很大的缺点，那就是你听不进别人的话。”
1900年7月，结业考试结束了，爱因斯坦在五名学生中排名第四。这场考试将他压得喘不过气来，而且在以后的岁月中，还将持续给他带来梦魇，甚至让他觉得“整整一年中，我一想到任何科学问题，就痛苦不堪”。米列娃名列末席，也是唯一一个没通过考试的学生。当时，他们俩已经俨然是一对小情侣，互相称呼彼此为“Johnzel”和“Doxerl”。这场考试对他们的打击无疑是惨重的，但更严重的打击接踵而来。
爱因斯坦显然并不是学校教师的合适人选，但在苏黎世四年的学习生活让他有了新的野心---他要成为一名物理学家。但在当时，即使是最优秀的毕业生，能得到一份大学的全职工作的机会也是微乎其微。一般来说，第一步是先给理工学院的某位教授当助理。可是，没人愿意要爱因斯坦，他只能另谋出路。在爱因斯坦看望父母期间，他于1901年4月在给米列娃的信中写道：“无论这位物理学家是身在北海还是在意大利的最南端，只要他能给我一份工作，我都会倍感荣耀的。”
爱因斯坦向欧洲各个大学的教授们投寄了求职信，其中有莱比锡大学的化学家威廉·奥斯特瓦尔德（Wilhelm Ostwald：1853～1932）。爱因斯坦一连给他写了两封信，但却石沉大海，没有回音。爱因斯坦的父亲看着自己的儿子一天天在绝望中挣扎，心痛不已。赫尔曼（也就是老爱因斯坦）瞒着阿尔伯特，决定亲自干预这件事情。“尊敬的教授先生，请原谅一个作父亲的人为了自己的儿子如此鲁莽地向你寻求帮助。”他在给奥斯特瓦尔德的信中写道“所有那些有权利做出判断的人都盛赞他的天才；无论如何，我向您保证他特别好学而且勤奋，对科学事业怀有无比的热忱。”但是，这封感人至深的信还是泥牛入海。多年以后，奥斯特瓦尔德成为第一个提名爱因斯坦为诺贝尔奖候选人的那个人。
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本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 【原创】《量子》----第二章·专利奴隶（4） 当爱因斯坦对宗教教义丧失兴趣的时候，他开始着迷于一本几何小册子。在他还在小学读书的时候，叔叔雅可比就曾经给他讲过基本代数，还给他布置数学题做。塔木德给爱因斯坦带了一本欧几里德几何的小册子，年仅12岁的爱因斯坦所掌握的数学知识在当时已经远远超过其他的同龄孩子。让塔木德感到惊讶的是，爱因斯坦通过证明公式和做习题，异常迅速地就读完了本小册子。在那个暑假，他是如此热忱地学习着数学，以至于到了开学的时候，他已经提前掌握了那些应该在课堂学习的数学知识。
爱因斯坦的父亲和叔叔都在电器工业领域工作，这个便利条件使得他不但可以通过阅读学习科学知识，还能够亲身了解如何运用这些科学技术去制造应用产品。正是他的父亲在无意中将爱因斯坦引领到科学的王国。一天，爱因斯坦发着高烧，正躺在床上，他的父亲赫尔曼给他带来一个罗盘。旋转的指针是如此的神奇，那时才五岁的爱因斯坦一想到“这个东西后面肯定还深深地隐藏着什么”，就激动地浑身发抖。
父亲和叔叔所开办的电器生意在起步阶段还是很兴盛的，他们生产电器设备，也修建电力和照明线路。他们取得一个又一个的成功，包括为慕尼黑啤酒节（Oktoberfest）首次提供电力照明，电器生意似乎一片光明。但是，兄弟俩的公司在与西门子（Simens）和德国电器公司（AEG）的竞争中，最终渐处下风。当时，在这两个巨无霸的阴影下，很多小公司依旧欣欣向荣，并生存下来。但是，雅可比野心勃勃，而赫尔曼却是优柔寡断，因此他们无法成为那些委屈求全的幸存者之一。尽管在竞争中被击败了，但兄弟俩不愿意屈服，他们决定把生意转移到意大利去，在那儿电器工业尚处于起步阶段，正是一块可以东山再起的地方。1894年6月，爱因斯坦兄弟公司迁移到米兰，随同迁居的还有他们的家人，只有小爱因斯坦被留了下来，一位远亲负责照顾他，因为爱因斯坦还要在这个让他恨之入骨的学校里完成所剩下的三年学业。
为了让父母放心，他假装在慕尼黑事事顺心。但是，他一想到强制性的兵役义务，就越来越不安。根据德国法律，如果在17岁生日之前，他依旧在这个国家生活，那么一到年龄，他就必须去服役，否则他就会被视为一个叛国者。无依无靠、心情郁闷的爱因斯坦必须要想处一个一劳永逸的办法。突然，一个绝佳的机会来了。
迪根哈特博士（Dr. Degenhart）是学校的希腊文老师，他曾经认为爱因斯坦会一事无成，但现在却成为他的人生导师。在一次激烈的辩论中，迪根哈特博士建议爱因斯坦应该离开这所学校。有了老师的支持，他不再有所顾虑。爱因斯坦弄到了一份医学诊断书，上面写着他因为身体有恙，因此需要充分的休息才能恢复元气。同时，爱因斯坦又从数学老师那儿弄来一纸证明，说明他已经精通数学，完全达到毕业标准。就这样，在爱因斯坦的家人离开慕尼黑以后仅仅过了六个月，他也接踵而至，翻过了阿尔卑斯山，来到了意大利。
爱因斯坦的父母试图说服他，但是他坚决拒绝返回慕尼黑，而且他已经有了替代计划，那就是待在米兰，认真准备苏黎世联邦理工学院（Federal Polytechnikum in Zurich）的十月份的入学考试。该学院成立于1854年，后来在1911年更改校名，这就是世界闻名的联邦技术学院（Eidgenssische Technische Hochschule，即ETH）。在当时，该学院并不是德语区的顶尖大学，想进入这座大学，并不要求一定得是中学毕业生。因此，爱因斯坦向他的父母解释说，他只需要通过入学考试，就能进入这座大学。
很快，爱因斯坦的父母就发现他们的儿子还有第二个计划---他想放弃德国国籍，这样就不会被德意志帝国征召去服兵役。但是，爱因斯坦年纪太小，无法自己做这件事，他需要父亲的同意。赫尔曼最后答应帮这个忙，他向政府申请取消爱因斯坦的德国国籍。1896年一月，在花了三个德国马克之后，他收到一份正式的官方通知：他的儿子爱因斯坦从此不再拥有德国公民身份。在当了五年的法律意义上的无国籍人士以后，爱因斯坦成为瑞士公民。尽管爱因斯坦后来成为一名著名的和平主义者，但在1901年3月，即他的22岁生日前，因为成为了瑞士公民，他必须要依法接受医学检查去服兵役。幸运的是，因为平足和静脉曲张，爱因斯坦未达到服役标准。当爱因斯坦在慕尼黑度过他的少年时光时，真正让他犯愁的并不是未来要去服兵役，而是他痛恨军国主义的德意志，更不想为了维护这个帝国的利益而去穿上一身灰皮。
“虽然我在意大利仅仅逗留了几个月，但这却是我一生中最美好的回忆，”当爱因斯坦在50年之后回忆起这段无忧无虑的岁月时，依旧回味无穷。他帮助父亲和叔叔开展他们的电器生意，还四处周游，寻亲访友。1895年的春天，爱因斯坦一家搬迁到米兰以南的帕维亚（Pavia）。在这儿，爱因斯坦的父亲和叔叔又开办了一家新工厂，但不幸的是，工厂只维持了一年多一点儿就再次倒闭。尽管碰上了这种变故，爱因斯坦还是认真准备了理工学院的入学考试，可是他却失败了。由于爱因斯坦的数学和物理成绩非常出色，因此物理学教授特意邀请他来听课。这的确是一个很吸引人的邀请，但是爱因斯坦却听从了更中肯的建议。他在语言、文学和历史方面的成绩很糟糕，理工学院的教务长要求他返回中学再去学习一年，而且给他推荐了一家瑞士的中学。
十月底的时候，爱因斯坦来到了位于苏黎世以西30英里的阿劳（Aarau）。阿劳州立中学的学风比较自由，这儿生机勃勃的氛围让爱因斯坦如鱼得水。读书期间，爱因斯坦寄宿在古典文学老师的家里，这段生活让爱因斯坦永生难忘。老师乔斯特·温特勒（Jost Winteler）和他的妻子波林（Pauline）养育有三个女儿和四个儿子，他们鼓励孩子们自由思考，每天的晚餐因此总是吵吵嚷嚷但却热热闹闹。没过多久，爱因斯坦就把温特勒夫妇当自己的父母看待，他称呼他们为“温特勒爸爸”和“温特勒妈妈”。尽管爱因斯坦在他头花花白的时候称自己是一个孤独的旅行者，但青少年时期的爱因斯坦显然是需要人来关爱自己，而自己也需要关爱他人。很快，1896年的九月到了，又到了入学考试的时间，爱因斯坦非常顺利地通过了考试，他踏上了去往苏黎世和理工学院的道路。
本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 【原创】《量子》----第二章·专利奴隶（3） 乌尔姆（Ulm）是一座位于德国西南角落的城市，多瑙河（Danube）穿城而过。中世纪的时候，在乌尔姆有一个非同凡响的格言---“乌尔姆人都是数学家”，这儿也是阿尔伯特·爱因斯坦的出生地。1879年3月14日，在乌尔姆诞生的这个孩子最终成为一代科学天才。男孩有个大而歪的后脑勺，以至于孩子的母亲甚至有些担心她刚出生的孩子可能被挤坏了。男孩很长时间不会说话，他的父母曾经担心他可能是个哑巴。1881年11月，爱因斯坦家的第二个也是最后一个孩子玛雅（Maja）出生了。在妹妹出世后不多久，爱因斯坦用一种很奇怪的方式开始说话，他先是轻声重复他想说的句子一直到自己能够不打磕巴为止，然后大声地将这句话讲出来。这种情况一直持续到七岁，爱因斯坦才能在他的父母赫尔曼（Hermann）和波林（Pauline）面前正常说话。因为赫尔曼要和自己的弟弟雅可比（Jacob）合伙做电器生意，于是举家迁居到慕尼黑，并在那儿已经居住了六年。
1885年10月，距离慕尼黑的最后一个犹太人学校的关闭已经过去十多年了，六岁的爱因斯坦只能被送到离家最近的学校去读书。在有着浓厚天主教传统的德国内地，宗教教育在学校课程中占有相当重要的地位，但是爱因斯坦后来回忆说老师们“则崇尚自由主义，从没有任何信仰歧视”。虽然老师们崇尚自由主义，而且为人随和，但是反犹主义早已经深入到德国社会的骨髓中，时常会在什么地方冒出来一下，当然也包括在课堂上。爱因斯坦永远无法忘记在一堂课上，宗教课老师告诉学生们犹太人如何将耶稣钉在十字架上。爱因斯坦回忆说“孩子们中间，尤其是在小学里，反犹主义的阴影无处不在。”爱因斯坦因此在学校里很少有自己的朋友。“我确实是一个孤独的旅行者，无论是对于我的祖国，还是对于我的家，我的朋友，甚至是对于我的最为亲近的家人，我从未有过真正的归属感。”爱因斯坦在1930年这么写到。他把自己称作是一辆单驾马车（Einspanner），也就是单匹马拉的马车。
在学校里，爱因斯坦喜欢个人挑战，而他最喜欢的游戏就是用扑克牌搭房子。尽管他还只是一个十岁的孩子，但凭着超乎寻常的耐性和韧劲，他能搭出十四层高的房子来。这些小事，反映出他已经具有一些基本的特质，这一定程度上也折射出为什么在他人纷纷放弃的时候，爱因斯坦却能够独自在自己的科研道路上跋涉。“上帝赐给我的礼物，就是让我像骡子一样倔犟，”爱因斯坦说“和敏锐的嗅觉。”也许别人并不同意，但爱因斯坦始终认为自己并没有什么不同寻常的天份，只是特别有好奇心而已。很多人都有好奇心，但爱因斯坦所具有的好奇心一旦与他的倔犟个性相结合，那就意味着在别人都已经放弃发问的一些似乎有些孩子气的问题时，他却能坚持不懈追寻问题的答案。例如，如果骑在一束光束上面，那将会怎么样？为了回答这个问题，爱因斯坦花了十年之功创立了相对论的理论。
1888年，九岁的爱因斯坦进入吕特博特中学（Luitpold Gymnasium）读书，那段岁月在他的回忆中是非常苦涩的。马克斯·普朗克在少年时期所入读的学校实行军事化管理和死记硬背式的教学方法，可普朗克却如鱼得水，但在同样的环境下，爱因斯坦却很痛苦。尽管他痛恨那些老师和他们死板的教学方式，而且学校的课程设置偏重人文学科，但爱因斯坦的学习成绩非常优异。他的拉丁文获得了最高分，希腊文成绩也很棒，以至于老师评价说他是“无以伦比的”。
回到家后，爱因斯坦还得上音乐课，家教老师们所用的教学方式与学校里如出一辙，同样的机械僵化。但是，一位来自波兰的医学院学生给爱因斯坦带来了完全不一样的影响，在一定程度上甚至可以说是无价的。当时，马克斯·塔木德（Max Talmud）是21岁，爱因斯坦10岁。根据犹太教在安息日（Sabbath）要邀请贫穷的宗教学者吃饭的古老传统，每周四，塔木德会受邀到爱因斯坦家吃晚饭。塔木德很快就发现他和这个充满着好奇心的男孩有着相同的志趣爱好。没过多久，两个人就经常几个小时地泡在一起，讨论塔木德带来的或者推荐的书籍。他们开始只是讨论一些科普书籍，后来他们沉迷在“青年人的宗教天堂（Religous Paradise of Youth）”。
在天主教学校中所受的教育以及一位亲戚兼家教老师所传授给他的犹太教教义显然在爱因斯坦身上打下了挥之不去的烙印。他的父母是很世俗化的人，可让他们吃惊的是，他们的儿子居然陷入到“狂热的宗教笃信”中。爱因斯坦不再吃猪肉，每天在上学的路上他会唱起圣歌，并且坚信圣经中关于创世纪的故事是真实发生的。但是后来，在爱因斯坦贪婪地阅读完一本又一本科学图书以后，他开始意识到圣经中的许多故事可能并不是真的。他的那些“胡思乱想加上国家有意灌输给他的那些谎言，以及所有那些乱七八糟的东西”通通被他抛弃了。就这样，一颗怀疑一切权威的种子被种在他的心灵中，并将陪伴他终身。他逐渐认识到尽管他的“宗教天堂”垮塌了，但是他却第一次把自己从“‘纯粹的个人世界’以及那些仅仅由愿望、希望和原始感官所统治的（感性）世界”中解放出来。
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