高中物理 2.1《光电效应》素材 粤教版选修3-5

用心 爱心 专心 爱因斯坦爱因斯坦 1 1 爱因斯坦大脑有何不同爱因斯坦大脑有何不同 最杰出的物理学家 相对论之父 爱因斯坦死后 大脑被人取出 之后下落不明 爱因斯坦大脑的下落 以及这颗堪称历史上最聪明的大脑到底有何过人之处 成为 20 世纪 最传奇的谜团之一 最近 当初被指控窃取爱因斯坦大脑的美国病理学家托马斯 哈维首次接受美国 国 家地理频道 专访 彻底曝光整个事件的绝对内幕 最令人震惊的是 如今 91 岁高龄的哈 维称 为了方便研究 他竟将爱因斯坦大脑切成了 240 块 1955 年 4 月 18 日凌晨 1 点 15 分 爱因斯坦在美国新泽西州普林斯顿大学医院撒 手人寰 享年 76 岁 当时托马斯 哈维是普林斯顿大学病理科主任 虽然和爱因斯坦仅 有一面之缘 却碰巧成了替他验尸的医生 哈维切开爱因斯坦的尸身逐一检查器官 称重量 并描述器官外观 因为全世界的人们都想尽快了解这位伟大科学家的死因 最终哈维宣布 爱因斯坦死于 大动脉肿瘤破裂 爱因斯坦的好友兼遗嘱执行人内森也在场作证 此 外 哈维还做了一件不为人知的事 他私下征得爱因斯坦长子汉斯的同意 悄悄将爱因斯坦 的脑子取出 以留给科学界做研究 汉斯与内森的条件是 研究结果必须发表在科学期刊上 在切下爱因斯坦的大脑之后 哈维简单地测量了这个脑子后 除了拍照存真 还请了一 位画家为它做素描 然后 他将整个脑子切成 240 块 每一块的位置都有详细记录并贴上 卷标 最后 他找上宾州大学一位他信任的实验室技师 进一步处理那些脑块 并选择代表 脑子各个部位的脑块 制作一组切片 固定在供显微镜观察的玻璃片上 于是爱因斯坦的大 脑分别装进了 10 个储存组织学切片的盒子里 以及两个大玻璃瓶中 随后 他将一部分切 片分送给那些对研究爱因斯坦的大脑感兴趣 并有责任心和研究能力的人 其余大部分都秘 密保存起来 最初爱因斯坦大脑被认为与常人无异 爱因斯坦的大脑研究曾一度激起人们的浓厚兴趣 但早先的很多研究显示 这位物理学 大师的大脑与常人无异 在爱因斯坦大脑被取出来的三个月后 哈维将其送到宾夕法尼亚大 学脑解剖专家凯拉女士的实验室里进行研究 经过详细检查发现 爱因斯坦的大脑 从表面 皮层的面积 结构和脑的重量来看 和普通人没什么两样 他的脑重也只有 1230 克 略低 于男人的平均值 并不出众 有一些才能高度发展的人 亦即天才人物 的脑重的确远远 超过了这个数字 如俄国著名作家屠格涅夫就比较符合人们对天才的期望 脑重为 2012 克 远超出人类平均值 当时 医学专家齐默曼得到了一盒 因为哈维在耶鲁医学院上过他的课 齐默曼发现爱 因斯坦的大脑非常正常 要说有什么异常之处 就是他的大脑比同年龄的人更为健康 退化 的迹象较少 爱因斯坦曾有一个弱智女儿 还有专家通过对爱因斯坦书信和手稿的研究发现 爱因斯坦曾经和女友生下一名弱智儿 便据此推断爱因斯坦的基因并不一定优于常人 也许还存在某种缺陷 研究发现 爱因斯坦 在读大学时曾与一名塞尔维亚裔女同学马里奇坠入情网 后来发展到同居 不久 他们迎来 了爱情的结晶 马里奇产下一个女孩 取名叫利泽尔 孩子生下来不久医生就告诉爱因斯坦 和马里奇 他们的孩子可能有严重问题 如果不是严重弱智 就是先天愚型 果然根据医生 的提醒 爱因斯坦和马里奇观察到了孩子的严重智力问题 例如孩子都 6 个月了 还不会 用心 爱心 专心 笑 连微笑都不会 而正常孩子是两个月就会微笑 四个月就会大笑 还有孩子哭声小 受 刺激后也不会马上就哭 对周围的人和事物不感兴趣 更重要的是利泽尔出现了先天愚型孩子特有的面部特征 两眼之间距离过大 两眼外 侧上斜 口半张 不断流口水 鼻梁低等 对于这一为人父母都不愿意看见的情况 爱因斯 坦和马里奇当然心情沉痛 尽管当时爱因斯坦还未成名 但爱因斯坦和马里奇两人都是大学 生 按流行的说法 他们也算是高智商的人 如果让人知道他们这样高智商的人还生下痴呆 儿 也是一件很难堪的事 后来两人将这名痴呆儿孩子交给马里奇在塞尔维亚老家的父母照 顾 爱因斯坦的这段经历也就鲜为人知了 大脑内部特殊之处相继被发现大脑内部特殊之处相继被发现 上世纪 80 年代 哈维重新开始对爱因斯坦大脑进行研究 他把许多切片分送给美国 加拿大 德国等国的科学家 1985 年 美国加州大学柏克莱分校的神经科学家戴蒙教授领 导的研究小组检验了四块爱因斯坦大脑的皮质 他们发现 爱因斯坦的左顶叶 神经元与神 经胶细胞的比例小于常人 神经胶细胞是神经元的支援细胞 根据过去的研究 哺乳类神经 元与神经胶细胞比例 从小鼠到人有逐步降低的趋势 有些学者因而推测 神经元执行的功 能越复杂 越需要神经胶细胞的支持 也就是说 在哺乳类中 神经元与神经胶细胞比例可 当作反映智力的量表 戴蒙教授据此得出结论 认为爱因斯坦的革命性成就 与其发达的神 经胶细胞有关 1996 年 美国阿拉巴马大学柏名顿分校神经学助理教授安德森发现 爱因斯坦的右前 额叶皮质 运动区 比对照组薄 可是皮质中的神经元数量与对照组无异 换言之 爱因 斯坦的大脑皮质中 神经元密度较高 安德森推论 这表示爱因斯坦大脑皮质神经元有较佳 的传讯效率 因而可以解释爱因斯坦的超卓天才 专家认为爱因斯坦聪明得有道理 最幸运的研究者是加拿大汉米尔顿麦克马斯特大学的维特森博士 哈维不仅借给她 19 块爱因斯坦的大脑进行研究 同时还将切开大脑之前拍摄的原始照片与记录一并交给她 维 特森教授在研究中发现 爱因斯坦的大脑在两方面与常人显著不同 果然是 聪明得有道 理 1999 年 维特森在著名国际学术期刊 柳叶刀 发表了她的研究报告 首先是爱因斯坦大脑左右半球的顶下叶区域异常发达 比普通人的平均厚度多出一厘米 这造成爱因斯坦大脑宽度超过普通人 15 左右 报告指出 位于大脑后上部的顶下叶区在 视觉空间认知 数学思维和运动想象力方面发挥着重要作用 该区域的异常发达在一定程度 上可解释为什么爱因斯坦会形成自己独特的思维方式 爱因斯坦本人就曾描述说 他的科学 思维过程具有较强视觉性 而语言在其中所起的作用似乎不大 爱因斯坦大脑的另一显著特征是其缺少常人大脑中的一种皱沟 该皱沟通常位于大脑皮 层相邻的脑回之间 一般横贯顶下叶区 研究人员推测说 缺少这一皱沟很可能会导致位于 顶下叶区的神经元彼此间更容易建立起联系 因而使思维更为活跃 维特森说 根据对目前 她拥有的大脑标本的分析 爱因斯坦大脑的这些特点是惟一的 2 2 爱因斯坦的科学功绩爱因斯坦的科学功绩 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 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 他们的主要动机是科学的好奇心和科学的美学 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 用心 爱心 专心 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 用心 爱心 专心 论原理是 物理定律只对任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 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 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 3 3 爱因斯坦生平事迹爱因斯坦生平事迹 爱因斯坦是当代最伟大的物理学家 他热爱物理学 把毕生献给了物理学的理论研究 人们称他为 世纪的哥白尼 世纪的牛顿 爱因斯坦生长在物理学急剧变革的时期 通过以他为代表的一代物理学家的努力 物理学 的发展进入了一个新的历史时期 由伽利略和牛顿建立的古典物理学理论体系 经历了将近 年的发展 到 世纪中叶 由于能量守恒和转化定律的发现 热力学和统计物理学 的建立 特别是由于法拉第和麦克斯韦在电磁学上的发现 取得了辉煌的成就 这些成就 用心 爱心 专心 使得当时不少物理学家认为 物理学领域中原则性的理论问题都已经解决了 留给后人的 只是在细节方面的补充和发展 可是 历史的进程恰恰相反 接踵而来的却是一系列古典物 理学无法解释的新现象 以太漂移实验 元素的放射性 电子运动 黑体辐射 光电效应等 等 在这个新形势面前 物理学家一般企图以在旧理论框架内部进行修补的办法来解决矛盾 但是 年轻的爱因斯坦则不为旧传统所束缚 在洛伦兹等人研究工作的基础上 对空间和时 间这样一些基本概念作了本质上的变革 这一理论上的根本性突破 开辟了物理学的新纪元 爱因斯坦一生中最重要的贡献是相对论 年他发表了题为 论动体的电动力学 的论文 提出了狭义相对性原理和光速不变原理 建立了狭义相对论 这一理论把牛顿力学 作为低速运动理论的特殊情形包括在内 它揭示了作为物质存在形式的空间和时间在本质上 的统一性 深刻揭露了力学运动和电磁运动在运动学上的统一性 而且还进一步揭示了物质 和运动的统一性 质量和能量的相当性 发展了物质和运动不可分割原理 并且为原子能 的利用奠定了理论基础 随后 经过多年的艰苦努力 年他又建立了广义相对论 进一步揭示了四维空时同物质的统一关系 指出空时不可能离开物质而独立存在 空间的结 构和性质取决于物质的分布 它并不是平坦的欧几里得空间 而是弯曲的黎曼空间 根据广 义相对论的引力论 他推断光在引力场中不沿着直线而会沿着曲线传播 这一理论预见 在 年由英国天文学家在日蚀观察中得到证实 当时全世界都为之轰动 年 他在广义相对论的运动问题上取得重大进展 即从场方程推导出物体运动方程 由此更深一 步地揭示了空时 物质 运动和引力之间的统一性 广义相对论和引力论的研究 年代 以来 由于实验技术和天文学的巨大发展受到重视 另外 爱因斯坦对宇宙学 用引力和 电磁的统一场论 量子论的研究都为物理学的发展作出了贡献 爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家 一个富有哲学探索精神的杰出的思想家 同时又是 一个有高度社会责任感的正直的人 他先后生活在西方政治漩涡中心的德国和美国 经历过 两次世界大战 他深刻体会到一个科学工作者的劳动成果对社会会产生怎样的影响 一个知 识分子要对社会负怎样的责任 爱因斯坦一心希望科学造福于人类 但他却目睹了科学技术在两次世界大战中所造成的巨大 破坏 因此 他认为战争与和平的问题是当代的首要问题 他一生中发表得最多的也是这方 面的言论 他对政治问题第一次公开表态 就是 年签署的一个反对第一次世界大战 的声明 他对政治问题的最后一次发言 即 年 月签署的 罗素 爱因斯坦宣言 也仍然是呼吁人们团结起来 防止新的世界大战的爆发 在 世纪思想家的画廊中 爱因斯坦 就是公正 善良 真理的化身 他的品格与天 地日月相争辉 他的科学贡献 人类将万世景仰 本书不仅以翔实的史实勾勒出爱因斯坦伟大的一生 而且也从人类文化的源头上探寻着 爱因斯坦思想 人格的精神底蕴 在书中 玄奥的物理学理论 传奇般的故事 在读者理喻 世纪历史文化进程的视野中 或许会形成一个既有深度 又有趣味的立体画面 同时 我们将在历史氛围中去理解爱因斯坦 也将在现实情境中去悄然接受爱因斯坦的精神感召 爱因斯坦曾以理性之剑为当代物理学辟出一条新路 也曾以理性之剑挥斩人间的妖魔鬼 怪 而今天 这把理性之剑在哪里 我们是否该去寻找这把理性之剑 这是爱因斯坦留下的 一个硕大问号 每一个走向 世纪的人都该在这个问号面前沉思默想 都应该接过爱因斯 坦的理性之剑 为和谐 公正的 世纪而努力 4 4 诺贝尔奖的冷遇诺贝尔奖的冷遇 编者按 昨天 全球科学界和公众的目光再次投向斯德哥尔摩的 诺贝尔圣殿 在那 里 本年度的诺贝尔奖获得者领受了至高的荣耀和众人的膜拜 就在 80 年前 1922 年 用心 爱心 专心 爱因斯坦获得了诺贝尔奖 但为他赢取奖项的却不是他最伟大的贡献 相对论 而且今天 人们都认为 为他颁奖是一个 迟到 的决定 个中原委如何 杨建邺先生此文为我们进行 了详细解说 在 20 世纪 700 人 次 的诺贝尔奖颁奖历史当中 恐怕爱因斯坦获奖时引起的麻烦 最多 而获奖原因更是奇怪得独此一家 很早就不断有人提名他为侯选人 但由于种种几乎 无法置信的理由却一直没有成功 1922 年 他才终于获得了补发的 1921 年度的诺贝尔物 理学奖 1909 年 10 月 德国著名化学家奥斯特瓦尔德首先提名爱因斯坦为 1910 年诺贝 尔物理学奖候选人 推荐理由是爱因斯坦狭义相对论的伟大贡献 以后他又于 1912 年 1913 年再度提名爱因斯坦 那时反对相对论的势力很强 评奖委员会没有把奖给爱因斯坦 情有可原 1912 年 德国物理学家普林斯海姆推荐爱因斯坦 推荐理由还是他在相对论方 面的成就 为获奖候选人时 写了一句很有分量的话 我相信诺贝尔奖委员会很少有机会 为一件具有类似意义的工作而颁奖 从后来物理学的发展来看 普林斯海姆的话非常准确 但令人遗憾和惊讶的是 诺贝尔 奖委员会却千真万确地没有因 20 世纪最伟大的理论之一 相对论而颁奖给爱因斯坦 恐 怕无论怎么说 这也是诺贝尔奖颁奖史上的极大缺憾 1919 年 11 月 英国皇家学会会长 J J 汤姆逊 1906 年获诺贝尔物理学奖 就郑 重宣称 爱因斯坦的引力理论 是牛顿时代以来最重要的进展 是人类思想上最高的成 就之一 当时科学界最有权威的人士之一的荷兰物理学家洛伦兹 1903 年获诺贝尔物理 学奖 在 1919 年 9 月 22 日写信给埃伦菲斯特说 日食观测的结果 是所曾得到过 的对一种理论的最光辉的证实之一 而且也很适于铺设通往诺贝尔奖的道路 甚至连一开 始劝爱因斯坦 不要搞什么广义相对论 即使搞出来了也没有人信 的普朗克 也在 1919 年 1 月 19 日因广义相对论的成就提名爱因斯坦为获奖侯选人 理由是他迈出了超越牛顿 的第一步 1921 年有更多的人因广义相对论而提名爱因斯坦 但诺贝尔奖委员会因为还有 不少人 但都不是一流科学家 反对相对论而犹豫不决 导致当年的诺贝尔物理学奖空缺 那么多最有权威的科学家的意见 委员会都能置之不顾 由此可以想见诺贝尔委员会里的保 守势力多么强大 在 1919 年以前 无论是狭义还是广义相对论 每年都会突然冒出一些反对意见或证实 其有误的实验 而提出这些反对意见和实验结果的人 又多不是等闲之辈 有的还是非常著 名的科学家 或哲学家 因而引起诺贝尔奖委员会有些犹豫也不是完全不可理解的事情 但是到了 1919 年英国日食远征考察队以确凿的观测证明了爱因斯坦的新引力定律后 委员 会的犹豫就颇让人费解了 1919 年 许多以前获得诺贝尔奖的科学家继续提名爱因斯坦 其中包括瓦尔堡 劳厄 普朗克等人 原因是广义相对论 瑞典的物理化学家阿列纽斯 S A Arrhenius 因布朗运动提名爱因斯坦为获奖后选人 但委员会最后提出的报告中却认 为 如果爱因斯坦因为统计物理学 而不是因为他的其他主要论文而获奖 那是会使学 术界感到奇怪的 意思是说爱因斯坦的统计力学论文的质量没有他的相对论方面研究的质 量高 但是对于广义相对论 却又建议等到 1919 年 5 月 29 日的日食观测的结果出来以 后再说 由于结果在 1919 年 9 月 6 日才正式公布 爱因斯坦的广义相对论被证实 结 果 1919 年的物理学奖授给了 发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用光谱线的分裂现象 的德国的斯塔克 1920 年有更多的科学家提名爱因斯坦因广义相对论而获奖 因为 1919 年已经由观测日 食证实了广义相对论的一个预言 玻尔也第一次开始提名爱因斯坦 他特别提到相对论是 第一位的和最重要的 还说 在这里 我们面临着物理学研究发展中最有决定性意义的 进步 委员会让阿列纽斯 一位物理化学家 写一篇关于广义相对论的评价报告 阿列 用心 爱心 专心 纽斯那时还一直揣摩和跟随德国科学家对爱因斯坦的意见 当德国的诺贝尔获奖者勒纳和斯 塔克在大力反对爱因斯坦和相对论时 他也极力反对爱因斯坦因为相对论获奖 他在报告中 指出 红移实验尚未被实验证实 1919 年日食考察的结果有许多人提出了批评 质疑 而 近日点效应 阿列纽斯不幸错误地附和了德国科学家革尔克的意见 革尔克于 1916 年曾提 出 水星近日点的进动早就由德国物理学家格伯解决了 其实 爱因斯坦在 1917 年就正确 地分析过 格伯的理论基础以及革尔克的意见是建立在相互矛盾的假说之上 结果 1920 年 诺贝尔物理学奖在哈瑟伯格 Bernhard Hasseberg 的坚持下 授予了瑞士裔的法国一位 冶金学家纪尧姆 原因是 发现镍钢合金的反常性以及它在精密物理学中的重要性 几乎 所有的物理学家包括纪尧姆自己对这一决定都大吃一惊 只有法国和瑞士人高兴 这一决定 让不少人摇头 1921 年 普朗克在一封简短而有力的信中 再次提名爱因斯坦因为广义相对论的贡献 为获奖后选人 还有许多著名科学家如爱丁顿 赖曼等等 都提名爱因斯坦 瑞典乌普萨拉 大学的奥席恩 C Oseen 提名爱因斯坦因光电效应获奖 委员会让乌普萨拉大学的眼科医学教授古尔斯特兰德 A Gullstrand 1911 年获生 理学和医学奖 写一份关于广义相对论的评价报告 让阿列纽斯写一份关于光电效应的评价 报告 古尔斯特兰德根本不懂物理学 更不用说相对论了 但是他偏要到物理学评选委员会 来 而且自不量力地要决定物理学的评奖 古尔斯特兰德在瑞典很有权威 他以他的全部权 威反对爱因斯坦获奖 他曾私下对人说 绝对不能让爱因斯坦获奖 哪怕全世界支持他 结果可想而知 他完全是外行地严厉批评了相对论 说它们根本没有被实验严格证实 这真 是应了一句中国话 乔太守乱点鸳鸯谱 还有一位瑞典皇家科学院院士 物理学奖评委 会成员哈瑟伯格听说有可能因为相对论而授予爱因斯坦诺贝尔物理学奖 他在病床上提出抗 议 反对因相对论而授奖给爱因斯坦 他写道 将猜想放在授奖的考虑之列 是极不可取 的 瑞典科学界在 20 世纪早期过分注重实验物理学 而将理论轻视为纯粹的猜想 哈瑟伯 格在瑞典很有权威 他一直坚持认为精确测量 是使我们能够深入了解物理定律的根本和主 要条件 是走向新发现的唯一道路 是科学进步的不二法门 这正是霍尔顿 G Holton 所说的 实验主义 哲学 这种哲学在 1900 年前后在物理学界十分流行 但是到了 20 世纪 20 年代前后 多数国家物理学界有了不同的看法 并且选择了不同的研究方式 但是 瑞典物理学界 尤其是当权的乌普萨拉学派 的眼光仍然十分狭隘 哈瑟伯格和古尔斯特兰 德等人甚至认为爱因斯坦的相对论是一种 病态 物理 侵蚀了以前人们所持的正确的信念 与西方文明的古希腊传统的真 善 美观念完全相反 他们认为爱因斯坦没有做过任何实验 他的理论不是由实验归纳出来的 他修改基本假设 将不同的物理领域归纳成为一个统一的 理论 这对他们这些实验物理学家来说简直是形而上学的工作 不是科学的一部分 是科学 中的达达主义 dadaism 的表现 是可忍 孰不可忍 阿列纽斯是斯德哥尔摩大学的教授 以前他因自己提出的电离理论受过乌普萨拉大学的 压制 因此并不满意哈瑟伯格和古尔斯特兰德那种过分偏爱实验的狭隘态度 但是他对于爱 因斯坦获奖仍然持不支持的态度 他说 1918 年普朗克刚刚因为量子论获奖 再紧接着因 量子论颁奖给爱因斯坦 不妥 如果真要因光电效应颁奖 就应该给予实验物理学家 他还 建议 1921 年干脆不颁发物理学奖 结果 1921 年真的没颁奖给物理学 而其他 4 项 奖照常颁发 当时还没有经济奖 这也是诺贝尔奖史上的一次非常奇特的行为 1922 年 推荐信又陆续寄到了委员会 推荐爱因斯坦的著名科学家越来越多 法国物 理学家布里渊甚至在信上写道 试想 如果诺贝尔获奖者的名单上没有爱因斯坦的名字 那 50 年代以后人们的意见