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[超越爱因斯坦]真空本质和对称性破缺
卢杲 发表于 2005-7-25 12:03:05

 

 

(英国伦敦技术物理研究院  中国管理科学研究院   卢杲 研究员)

 

 人民网专栏作家

http://scitech.people.com.cn/GB/44995/46528/index.html

http://scitech.people.com.cn/GB/25509/43673/43674/index.html

http://www.bjkp.gov.cn/bjkpzc/zhuanti/physics/wlzysj/34805.shtml

http://www.daliandaily.com.cn/gb/daliandaily/2005-04/06/content_707493.htm

http://www.qiji.cn/eprint/abs/2237.html

 http://www.qiji.cn/eprint/abs/2236.html

 

 

E-mail:cosmos9@163.com 

 

真空不空,宇宙广大区域的真空中运行着光速的光子、中微子,超光速的引力子、反引力子,用E1=ma2方程计算,真空中蕴藏着的能量是很大的,而且不同区域的真空蕴藏的能量差异极大,如黑洞奇点的真空区和宇宙奇点的真空区与宇宙广大区域的真空相比较。

宇宙真空充满了引力子和反引力子,而且由于纯引力的黑洞存在,宇宙总体上已出现了引力子和反引力子的不对称,即引力子总量多于反引力子。对称性破缺的本质来自于宇宙真空的不对称性产生真空对称性自发破缺机制。

如果系统受到一个小扰动破坏了它的对称性,我们说它的对称性破缺,比如,原子中的这样一个扰动可以由电场引起,由于扰动的作用,原子将不再停留在它原先的定态上,而从一个能级跃迁到另一个能级,并发射或吸收一个可见光光子。对称性破缺同样出现在粒子中,这时的干扰因素就是宇宙中无所不在的引力子和反引力子。之所以出现“宇称不守恒”,是因有些粒子在真空中的引力子、反引力子的干扰下,必然会出现上述现象,而且较易出现在有弱核力参与的粒子转化过程中,因为这种力较弱,即反引力场较弱,较易受到外界的引力子或反引力子的干扰。

在宇宙中,上下级物质特别容易产生干扰,形成对称性破缺,粒子级物质较易对原子形成干扰,因为前者是后者的结构材料,同理,引力子级物质较易对粒子形成干扰,形成对称性破缺。而引力子级物质对原子、分子、生物体较难在短期内形成可察觉的干扰,因为它们存在巨大的质量差异,这种干扰只能渐进式的,一种从“量变到质变”的缓慢过程,引力子级物质最先影响粒子级物质,通过它逐渐对原子形成影响。

粒子世界的“不确定”、“测不准”就是因为粒子质量太小,而宇宙真空中的引力子、反引力子密度比光子、中微子等粒子高出很多倍,引力场使得宏观宇宙的时空都发生弯曲,粒子在无数引力子和反引力子的碰撞干扰下,出现“不确定”、“测不准”是必然的。

正是真空的这种特性,造成“宇称不守恒、CP破坏及时间(T)反演不变性的破坏、规范对称性的自发破缺”等一系列对称性丢失。而且宇宙必须存在对称中的不对称,完全对称的宇宙将会凝结,如果正奇子与反奇子在对抗与协同中完全对称,将不可能形成引力子与反引力子,如果正、反夸克组合出完全对称的正、反质子,正、反中子,今日的宇宙将只剩下微波辐射。

 

宇宙微观量子环境

粒子能在真空中产生,实际上是由真空中运行的引力子、反引力子组合成的,在宇宙空间中,引力子、反引力子的密度比光子、中微子高得多,整个宇宙就象一碗充满引力子、反引力子的汤。宇宙不同区域,能量差异极大,能量越高,这碗汤中的引力子、反引力子就越浓,因此在高能加速器中,是极易从真空中生成一大群粒子的。宇宙中所有粒子都时刻辐射着引力子、反引力子,同时又从外界吸收引力子、反引力子,两者总体上形成平衡,如果出现不平衡,就产生多种对称性破缺。

宇宙真空就象充满引力子、反引力子的汤,可以用水来作比喻,拧开水龙头往一个空杯子里灌水,水流在杯子中的混沌运动就象宇宙的引力子、反引力子汤,在水流的高速碰撞中会产生众多泡沫,这些泡沫就相当于在真空中生成的粒子,泡沫上的水分子就相当于引力子、反引力子,只不过大小不同而已,宇宙万物的道理都是相通的,因为它们都有共同起源。

宇宙中运行的引力子、反引力子时刻与各种粒子进行着能量交换,如果将粒子比作人,那引力子、反引力子就相当于空气,如果将粒子比作水中的鱼,那引力子、反引力子就相当于水。

电场、磁场作用力的载体是什么?如果是某种与电子、光子同级的粒子,科学家应该早已找到。电子之间的库仑斥力是载体是什么?电子、中子等粒子具有磁矩,这一切都表明,有一种比电子小得多的量子时刻在电场、磁场中起作用,这就是“反引力子”。

磁场、电场的载体就是反引力子,磁铁之所以能克服地球引力,吸起近距离的铁片,是因在磁铁四周小范围区域内的反引力子流密度,超过地球引力场的引力子流密度,在强磁场附近,时空也是弯曲的,这回不是因引力场造成的时空弯曲,而是磁场中反引力子运行造成的。

反引力子即是科学家久寻而不得的“磁单极子”。磁单极子即磁荷,是把磁置于与电同等地位的一个假设的实体。就像电荷产生电场一样,必然存在作为磁场之源的磁荷。电荷与磁荷实际上都是微观反引力场与微观引力场相互作用中产生的,因此可以将电荷、磁荷量子化,它们的作用实体都是反引力子。

原子时刻在辐射和吸收能量,物体的吸热与放热的过程就是原子吸收与辐射能量的过程,原子中的电子吸收光子,使电子跃迁到一个新能级,即电子与原子核的距离增加,使原子间的库仑斥力增加,原子核引力场对周边的原子的束缚力降低,原子膨胀,表现为物体吸热膨胀。如果固体不断吸收能量(光子),将使原子间的引力进一步降低,使原子、分子结构松动,进而固体软化、液化、液体气化,当物体释放热能,则正好是上述的逆过程。

氢气之所以需在低温、高压下才能液化,是因需要用低温使电子释放多余能量,降到较低能级,使电子靠近原子核,原子体积缩小。由于氢原子只有一个质子,原子核引力场很弱,所以需要用高压使原子间克服它们外围的电子产生的库仑斥力,氢原子核引力场在高压的帮助下与电子间的库仑斥力相平衡,使氢气转变成液氢。

原子外围的电子间的库仑斥力,使轻原子即原子核引力场较弱的原子如氢、氦、氮、氧很易保持气态。空气中分子之间的间距都很大,这正是电子间库仑斥力导致的,电子间的库仑斥力是超距作用,即电子之间并没有接触,这种作用媒介就是反引力子。而重原子即原子核引力场较强的原子如铁、铜很易保持固态,是因它们的引力场强,能轻易克服原子外围电子间的库仑斥力,辐射出的引力子能将周边原子牢牢网在一起。

在原子世界有一种规律,即越轻的原子越易形成气态物质,越重的原子越易形成固态物质,原因在于轻原子的核子数量少,形成的原子核引力场弱,相比之下,原子外围的电子库仑斥力就显得较强,两个轻原子相互靠近,首先触及的就是原子外围的电子之间的库仑斥力,使轻原子聚集体较难液化。在重原子中,有一些原子的金属键能不强,使固体软化或处于液态,如金、汞、铅,这是因为这些重原子的最外层或第二、三层被10-14个电子所填充,这些重原子之间的库仑斥力比其它重原子要强一些,相对的,其引力场的吸引力要弱一些,使固体软化或处于液态。

在自然环境中,构成物体的原子在频繁地吸收或释放能量(光子),使得原有的四力平衡逐渐产生变化,使物体老化,如塑料老化,金属疲劳。

人们对中性原子、正离子、负离子的认识有一个很大的误区,人为地设定“正、负电荷对称”是原子的标准模式。实际上自然界中大部分原子都是以正离子或负离子的形式存在,而且单靠库仑静电力根本无法使原子组合成分子,因为原子表面都是同性相斥的负电子。在粒子组合成原子,原子组合成分子的过程中,正、负电荷对称并不是关键因素,最重要的是引力与反引力(强核力、电磁力、弱核力)的对称。

过去人们认为正、反电子相撞“湮灭”成光子,其实用“湮灭”这个词是不恰当的,因为光子与光子相撞后又能生成正、反电子或正、反夸克。在解决了“粒子质量生成”疑难之后,就会发现0质量的光子与有质量的电子、夸克之间的转化是很正常的,它们之间只是相互转化,而绝不是湮灭。

在原子中,电子之间的库仑斥力使电子之间保持一定距离,占有各自轨道,这种库仑斥力的载体是什么?因为电子之间彼此没有接触,笔者提出,那就是超光速的反引力子和引力子,也只有超光速才能在光速运行的电子之间产生作用力。在两个原子彼此靠近的过程中,也会出现相似情况,两个原子外围的电子之间也产生库仑斥力,这种作用力是超距的,即电子之间没有接触。将电子比作两个人,在两个人没有接触时,就已向对方辐射光子(红外辐射),这些光子就相当于反引力子和引力子。

按照传统原子、分子理论,不同种类的正离子(如钠离子、铁离子、汞离子)对同一负离子的吸引力应该是相同的,但实际上是质量大即核子数量多的正离子的吸引力大,且质量越大,吸引力越大,这正是强弱不同的原子核引力场导致的。

 


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[超越爱因斯坦]宇宙存在三级量子
卢杲 发表于 2005-7-25 12:02:41

 

 

(英国伦敦技术物理研究院  中国管理科学研究院   卢杲 研究员)

 

 人民网专栏作家

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恒星、中子星、黑洞、宇宙奇点四者之间存在体积、能量、质量、密度方面的巨大差异,可以断定它们是由三种不同量级的量子组成,恒星由原子组成,中子星由粒子(中子)组成,黑洞由引力子组成,宇宙奇点由奇子组成。从宇宙奇点看,引力子、粒子、原子都有一种泡沫结构,我们对其中的原子泡沫已很熟悉,从中子星向黑洞、宇宙奇点反推上去,粒子、引力子的内部还是很空旷的。

由于目前的科技水平所限,我们无法在人工实验室中分离出电子、光子、夸克、引力子的亚结构,但却可以利用宇宙天体这一天然实验场,用大量的原子或粒子或引力子构成的天体来研究物质的亚结构。当恒星塌缩成中子星,既可知中子是原子的构成材料之一,这是我们已知的。当中子星塌缩成黑洞,既可知引力子是中子等粒子的构成材料之一,黑洞是纯引力天体,是纯引力子的世界,当吞噬了宇宙大部分物质的宇宙黑洞塌缩成宇宙奇点时,既可知奇子是引力子的结构材料之一,黑洞奇点和宇宙奇点在能量、质量、密度、温度方面存在极大差异,且黑洞奇点产生向内的力,宇宙奇点产生的是巨大的向外爆发的力,所以,引力子和奇子不可能属于同一级量子。

构成宇宙万物的原子之内是很空旷的,原子核的直径约为原子直径的十万分之一,相当于标准足球场中心的一粒大豆,电子相当于足球场外围的几粒沙子,请大家切记原子与质子的大小之比,这种真实差距将凸显传统原子模型的致命缺陷(这种对比实验最好到足球场去做,图中的原子与原子核大小之比已严重失真)。当1.2个太阳质量的恒星死亡后,被自身引力压缩成直径10公里的中子星,这时星体的主要成分是中子,如果该中子星不断吸引空间物质,当达到一定质量时,会被自身引力压缩成极小的黑洞,这说明与中子同类的粒子之内也是很空旷的,在黑洞中任何粒子都被压缩成更小的量子――引力子。黑洞里有什么?起码有它自己,大量的引力子。

恒星的平均密度是1gcm3,当恒星塌缩成白矮星,其平均密度是107gcm3,由电子的简并压力和引力相平衡。质量大于1.2个太阳质量的白矮星不可能稳定,电子和核内的质子组合成中子,成为中子星。中子星的密度为1014gcm3。中子星靠中子简并压来支撑。质量大于3个太阳质量的中子星不可能稳定,会进一步向内塌缩,成为黑洞。

电子与中子的简并压力实质上是一种与引力对抗的斥力,是反引力场的一种体现。

在中子内,既有强核力、弱核力,又是由正质子与负电子聚合而来,因此中子是强核力、电磁力、弱核力的聚合体,在中子星内,上述三种力聚合到中子内与引力作最后抵抗,也就是说在中子星中强核力、电磁力、弱核力已逐渐走向统一。

原子、粒子、引力子都有一种泡沫结构,支撑这些泡沫的关键因素是速度,电子的光速支撑着原子泡沫,而引力子级物质必须以超光速运行才能维持以光速运行的光子、电子等粒子级物质的结构稳定,而奇子必须以超超光速才能维持引力子泡沫的结构稳定。

原子的直径约108厘米,电子的直径约1016厘米,由此反推上去,引力子的直径约1024厘米,奇子的直径约1033厘米,与普朗克尺度相当。

将太阳压缩成一个直径2.95公里的球体,就成为黑洞,这时中子泡沫被压碎,没有什么力量能阻止它进一步向内塌缩,如果按引力子的实际体积,一个太阳质量黑洞的引力子总体积只相当于一个直径为102厘米的球体。

如果将地球压缩成一个直径8.9厘米的小球体时,就成为黑洞,如果按引力子的实际体积,地球黑洞的引力子总体积只相当于一个直径为8.9×108厘米的球体。

由原子构成的地球之内是如此的空旷,那我们看到的世间万物是什么?是电子以接近光速围绕原子核运行所形成的幻象。

作为宇宙最强大的、无所不在的引力的载体“引力子”是必然存在的,由于引力子只产生一种弧线向内的力,一种引力子不能组合出各种粒子,必然还有一种与引力子同级的物质产生相反的力,才能支撑住粒子泡沫,当溯源到宇宙大爆炸之初(1043秒),引力是最先生成的,根据对称性原则,与引力子同时生成的必然还有一种同量对称的反引力子,它是反引力的载体,这些反引力子不可能消失,那现在它们又在何处?要回答这个问题,就要看引力时刻在与谁抗衡着,无疑是强核力、电磁力、弱核力,它们的载体是各种粒子,由此可知反引力子和引力子是所有粒子的结构材料,强核力、电磁力、弱核力是由反引力分化而来,所有粒子都是引力与反引力对立统一的平衡体。

从黑洞与宇宙奇点之间巨大的质量、密度、能量、温度差异看,宇宙奇点中的奇子是引力子和反引力子的结构材料之一,但一种奇子不可能组合出引力子与反引力子这两种性能差别很大的物质,引力子产生弧线向内的力,反引力子产生直线向外的力,根据对称性原则,以及从奇子的子代(引力子、反引力子)和孙代(各种粒子)的性质和结构中可反推出奇子有两种:正奇子和反奇子。正奇子产生直线向外的力,称为“正奇力”,反奇子产生弧线向内的力,称为“反奇力”。引力子中的反奇子略多于正奇子,即反奇力大于正奇力,使引力子总体上产生弧线向内的力,即“引力”;反引力子中的正奇子略多于反奇子,即正奇力大于反奇力,使反引力子总体上产生直线向外的力,即“反引力”;因此一个引力子产生的引力等于其内的反奇力减正奇力,一个反引力子产生的反引力等于其内正奇力减反奇力。正奇力与反奇力不能独立存在,只有同时存在这两种相互制衡的力,才能形成稳定的引力子、反引力子,才能形成稳定的宇宙万物。

正奇子、反奇子没有结构,是一种类点能量(点状能量),只是运行轨道不同,在黑洞的巨大压力中,反引力子中的部分正奇子会改变运行轨道,成为反奇子,从而使反引力子转化成引力子。从体积为0的“宇宙奇点”看,奇子有两态,一种是有形的正、反奇子,一种是无形无体积的“数学奇子”,一种信息态,代表能量“E”,信息是无形无体积的,当宇宙黑洞塌缩成宇宙奇点时,正、反奇子在极大的引力惯性作用下,融合成无体积的“数学奇子”,正奇力与反奇力统一成“奇力”,也就是说,所有的宇宙力在宇宙奇点中都统一成一种力“奇力”,宇宙万物统一成一种能量,并且形成新的宇宙大爆炸,宇宙新的轮回。“物质、能量、信息”是宇宙中同一事物的三个面,物质即是能量,物质中同时包含各种信息,即“物质=能量=信息”。

 


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[超越爱因斯坦]希望下一个爱因斯坦,就是你
卢杲 发表于 2005-7-25 12:02:09

 

 

纪念爱因斯坦的最好方式,是继承他严谨治学和勇于开拓的精神,而不是把他当作一个“偶然的天才”。希望在2005年,在爱因斯坦发表五篇震惊科学界的论文而被称作“奇迹”100年后,在爱因斯坦离开我们50年后,物理——不仅能吸引所有对世界充满好奇的中小学生的注意,也能成为更多大学生的选择,给更多对这个世界与宇宙未失去好奇心的人们带来快乐。

希望下一个爱因斯坦,就是你~

 

人民网专栏作家

 

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http://www.qiji.cn/eprint/abs/2237.html

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本文是“寻找第二个爱因斯坦”中国版的网络接力,请看到本文的人将文章转贴到其它论坛上,将2005世界物理年“寻找第二个爱因斯坦”的活动推向高潮,共同促进人类科学事业的发展。

 

 

 来源:《文汇报》

 

寻找第二个爱因斯坦:10道有趣的问题征答

 

你喜欢科学,或者不喜欢,这都不要紧,但希望你总还有点热情和好奇心。

 一封来自美国普林斯顿大学的电子邮件中,10道没有标准答案的物理研究课题却将激活孩子们的无限想象。

 
本报与科协将面向全国中学生征集10道物理题的智慧答案。

  围绕素质教育,全国的中学和中学生们近年来在许多领域进行了有益探索。当“物理之光”带来这10道有趣的问题,全国的中学生们将如何展现自己的聪明才智呢?

  我们有理由相信,“好奇心”一定是下一个爱因斯坦诞生的起点。

  1.让我有一个彩色的影子

  每个人都有一个独一无二的影子,在印象中影子似乎只有一种黑色。世界上会有彩色影子吗?是否能依照自己的样子为自己设计出一个彩色的影子呢?

  2.自制自行车里程计

  汽车都有里程表,我们能不能给自行车也装个里程表呢?如何用机械或电子的方法将自行车轮的每一次转动自动记录下来,并将其转换成公里数?

  3.自制一个能测液体密度的杆秤

  我们平时遇到的一些液态商品的质量可能同其密度有关。给你一根杆秤,外加一些小配件,如何才能方便地测出液体的质量呢?

  4.设计一个不受太阳位置变化影响的太阳灶

  太阳能是一种绿色可再生能源,但用太阳灶加热物品有个麻烦,那就是相对太阳灶来说太阳的角度在不停地变化。能不能设计一种太阳灶,不论太阳在什么位置都有一个同样的焦点呢?

  5.设计一套家庭节水方案

  我国的水资源非常紧缺,节约用水是我们每个人的责任。作为一个家庭,如何用水更合理?

  6.设计社区生活垃圾分配和回收方案

  日常生活中会产生大量生活垃圾,有些有毒物会污染环境,能否利用各种垃圾不同的物理性质,设计一种分离装置方便地把垃圾分捡开来,将有用的部分回收,有毒的东西妥善处理呢?

  7.设计一套以太阳能为主要能源的环保型家庭能源方案

  作为一个现代人,又想环保又不想过原始人的生活。那么,一个现代化的家庭能否只用太阳能就可以生活呢?

  8.设计一个自动关门装置

  不用电机、不用弹簧,如何把开门的能量保存起一部分用来关门呢?

  9.利用发光二极管设计一个不用电池的手电筒

  发光二极管可是个好东西,发光效率高而且寿命还很长。让我们自己动手设计一个不用电池就能发光的手电筒吧。

  10.设计一套调节吊车立柱高度的方案

  你见过建筑工地上的吊车立柱吗?它的升降大有学问。请利用相关知识,设计一套让它随意长高或变矮的方案吧。

 

 

 


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[超越爱因斯坦]爱因斯坦的思想及超越
卢杲 发表于 2005-7-25 12:01:52

 

 

时光飞逝,人类早已步入二十一世纪,2005年是世界物理学年,在我们创造的辉煌中回想过去,应当承认爱因斯坦的相对论毕竟是近百年前的产物,当时人类的科学认知与今日有着很大差距,特别是相对论的光速限制和对引力子运行路线的错误描述,及对微观引力场的不了解。当爱因斯坦致力于建立统一场论,实际上是被他自己建立的理论掐死了,他描绘的引力场不可能与电磁场统一,也给后人建立超大统一理论设置了一个陷阱。爱因斯坦用3年时间建立了狭义相对论,用8年时间建立了广义相对论,但却花了30年时间而未能建立统一场论,说明他的引力理论存在一些问题,因为电磁场理论已经实践证明为一种较完善的理论,而两者不能统一,问题只能出在他新提出的引力理论上,众多科学家沿着他的思路走下去,结果必然碰壁。从事科学探索工作,出错是难免的,就象爱因斯坦专门设计的宇宙常数,而且爱因斯坦的一些思想与当时新兴的量子力学相左,实践证明是量子力学一方正确,但这些错误并不影响爱因斯坦成为一代科学巨匠,他的许多思想依然具有划时代的意义。
笔者将相对论和传统量子理论稍加修正,便使之统一起来,不过这当归功于近百年来无数科学家创造出的丰硕成果,如果没有这些作基础,笔者就不可能将众多新旧模块进行重新组合。人类在过去百年内创造的科技成果超过之前三千年的总和,在如此丰厚的科技硕果中,不酝酿出一种具有巨大革新意义的科学理论,反而是件怪事。

爱因斯坦曾把自己的理论称为“宇宙的宗教”,该宗教的使命是探索“自然界里和思维世界里所显示出来的崇高庄严和不可思议的秩序”(《爱因斯坦文集》第三卷379 页)。爱因斯坦认为,宗教经验的发展大体可划分三个阶段:恐惧宗教、道德宗教、宇宙宗教感情。什么是“宇宙宗教感情”,他说是人类对经验世界显示出的内在和谐与秩序的坚定信仰与崇拜。它向人们揭示“人类所向往的目标应当是什么?”爱因斯坦认为自己信仰斯宾诺莎的那个在存在事物的有秩序的和谐中显示出来的上帝,而不信仰那个同人类的命运和行为有牵累的上帝(《爱因斯坦文集》第1-3卷)。

1945年9月爱因斯坦连续发表一系列关于世界政府的言论。1946年10月,给联合国大会写公开信,敦促建立世界政府。 1947年,他继续发表大量关于世界政府的言论,9月发表公开信,建议把联合国改组为世界政府。有远见的思想家早就看到,如同一个地区的公共事务,要有一个地方政府管理;一个国家的事务,要有一个国家的政府管理;地球村的事务,也需要一个世界政府来管理。从康德,到爱因斯坦,都提出过这种意见。二次世界大战结束后建立的联合国,已经是当今世界政府的雏形。在21世纪,它能否真正起到世界政府的作用,目前还是未知数。

 

 

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[超越爱因斯坦]还会有爱因斯坦奇迹吗?
卢杲 发表于 2005-7-25 12:01:24

 

 

1895年秋,16岁的阿尔伯特·爱因斯坦投考苏黎世综合技术学院,不幸名落孙山,他不得不进入瑞士的一所补习学校(那时就有“高考复习班”了呢)。1897年他才如愿以偿,考进了苏黎世综合技术学院。该校被认为是当时欧洲最

 

好的学校之一。

  在大学里,爱因斯坦很快就和女同学米列娃堕入情网。米列娃生于奥匈帝国的官宦之家,从小就有才女的声望,她在男校读完中学,和爱因斯坦同年进入苏黎世综合技术学院。米列娃比爱因斯坦年长,脚又有一点跛,更要命的是,她不是犹太人,因此爱因斯坦和她的恋情遭到爱因斯坦父母的强烈反对,爱因斯坦和他们发生了几次严重争执,他被母亲“怒斥”,不得不“悲愤地妥协”。然而1901年,米列娃已经珠胎暗结,她回到父母家生下了孩子(一个女儿,可能不久就夭折了)。再回到苏黎世综合技术学院时,她未能通过毕业考试,当然也就无法得到文凭——这是一个典型的女大学生早恋并婚前怀孕而导致学业失败的悲惨故事。而爱因斯坦已经在1900年拿到了这所名校的毕业文凭。

  可是文凭并未能让爱因斯坦获得学校的助教职位,他只好到处打零工,晃荡了两年工夫,直到19026月,经一位同学的父亲推荐,才在伯尔尼专利局获得一份三级技术鉴定员的工作,年薪3500法郎。任务是鉴定新发明的各种仪器,其中主要是机电产品。这项工作对于爱因斯坦来说,倒是有点驾轻就熟,因为他出生于一个“机电之家”,他父亲就从事电气行业,他叔叔还曾发明过一种电动机。

  这一年爱因斯坦的父亲去世,爱因斯坦与家人的关系逐渐好转,他对米列娃毕竟没有始乱终弃,1903年和她结了婚(但是这场冲破重重阻力赢得的婚姻并未能白头偕老,1914年他们黯然离婚)。米列娃没有文凭,因而也就无法找到工作,次年长子汉斯又出生了。相当沉重的家庭负担,使得这位专利局的年轻职员那几年的生活看起来颇有点潦倒落魄。

  一个专利局的小职员,当然没有机会与当时的主流科学家来往。爱因斯坦在伯尔尼只有几个青年朋友,最重要的是哈比希特(Habicht)和索洛文(Solovine),还有哈比希特的一个小弟弟。这一小群年轻人经常在工余和课后聚首,一起散步,或在寓所一起阅读、座谈。

  他们研读的哲学和科学著作有:斯宾诺莎、休谟的著作,马赫、阿芬那留斯、毕尔生的著作,安培的《科学的哲学经验》,物理学家亥姆霍兹的文章,数学家黎曼的著名演讲《论作为几何学基础的假设》,戴德金、克利福德的数学论文,彭加勒的《科学和假设》,等等。

  他们也不是“重理轻文”的——他们还一起读过古希腊悲剧作家索福克勒斯的《安提戈涅》、拉辛的作品、狄更斯的《圣诞故事》、塞万提斯的《唐·吉诃德》,以及世界文学中许多别的经典作品。

  一起阅读的乐趣在于思想的交流,这群年轻人被这种乐趣迷住了,虽然清贫,但是他们充实而幸福,感到“欢乐的贫困是最美好的事”。他们将这难忘的几年命名为“不朽的奥林匹亚学院”。

“爱因斯坦奇迹年”

  然后,惊人的奇迹发生了。

  1905年一年内,26岁的爱因斯坦发表了5篇划时代的科学论文——其中最重要的当然是创立狭义相对论的《论动体的电动力学》和《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》。相对论的创立,彻底改变了人类对自然的认识,其伟大意义,在整个科学史上,只有牛顿之创立万有引力理论可以与之相比。这一年因此被称为“爱因斯坦奇迹年”。

  科学史家很容易想到,将爱因斯坦在伯尔尼的这几年,与牛顿因躲避瘟疫而离开剑桥到故乡度过的那几年(16651667年)进行比较。牛顿在那几年中,得出了微分学思想,创立了万有引力定律,还将可见光分解为单色光,在数学、力学、光学三个领域都作出了开创性的贡献。而1905年爱因斯坦在布朗运动、量子论和狭义相对论这三个方面作出的贡献,任何一个都足以赢得诺贝尔奖。这确实是交相辉映的两个“奇迹年”——这个拉丁语词(annus mirabilis)原本就是用来称呼牛顿的1666年的,后来也被用来称呼爱因斯坦的1905年。

  一个根本没有进入当时主流科学共同体的小职员,凭什么能创造这样的奇迹?一小群年轻人,三年的业余读书活动,为什么竟能孕育出“爱因斯坦奇迹年”?

  爱因斯坦后来多次表示,如果他当时在大学里找到了工作,就必须将时间花在准备讲义和晋升职称的论文上,恐怕就根本没有什么闲暇来自由思考。他在逝世前一月所写的自述片段中,说得非常明确:

  鉴定专利权的工作,对于我来说是一件幸事。它迫使你从物理学上多方面地思考,以便为鉴定提供依据。此外,实践性的职业对于像我这样的人来说简直是一种拯救:因为学院式的环境迫使青年人不断提供科学作品,只有坚强的性格才能在这种情况下不流于浅薄。

  也就是说,奇迹来自自由的思考。

  杨振宁曾对青年学生说过,应该“经常思考最根本的问题”,才有望在科学上有所建树。爱因斯坦在伯尔尼那几年间的故事,可以有力地证实杨振宁的说法——相对论就是“思考最根本的问题”所产生的最辉煌的结果。当然,要创造爱因斯坦的奇迹,天才的头脑也是不可或缺的。

爱因斯坦奇迹将成绝响?

  那么爱因斯坦在1905年创造的奇迹,对今天而言还有没有现实意义?比如说,今天中国的一个年轻人,还有没有可能像爱因斯坦在1905年那样创造奇迹?

  如今中国大学里的职称晋升、年度考核及成果指标之类,已经被许多学者认为是“灾难性的”,其压力恐怕远大于爱因斯坦当年的学院环境。当年爱因斯坦就认为“只有坚强的性格才能在这种情况下不流于浅薄”,那如今要怎样的性格才能“不流于浅薄”?还会有几个人有足够的闲暇去自由思考?

  那么在学院之外的年轻人,比如说大学毕业后没有进入高等院校或科研机构,而是进了某个公司当小职员,但又愿意“经常思考最根本的问题”,也有二三好友一起读书讨论,有没有可能创造奇迹?

  从理论上当然不能绝对排除这种可能性。但是我们都知道,这种可能性肯定是微乎其微的。除了个人的天赋因素之外,还有许多原因,比如,当时正值物理学伟大变革的前夜,那群年轻人从他们所能阅读到的科学文献中,有机会接触到当时“最根本的问题”(比如上面提到的黎曼的演讲和彭加勒的著作);而如今是不是这样伟大变革的前夜呢?恐怕很难得出肯定的回答。对一个业余爱好科学的年轻人而言,当下的科学论文中的99.99%都将是平庸而匠气的、令人昏昏欲睡的。如果这个年轻人也硬要“思考最根本的问题”,极大的可能是被学者们视为“胡思乱想”、“空谈臆想”;如果他也鼓起勇气将他的思考撰写成学术论文,那要在科学刊物上发表将是极其困难的——如果不是绝不可能的话。

  牛顿和爱因斯坦的这两个“奇迹年”有着许多相同相似之处。在《爱因斯坦奇迹年》(该书已由上海科技教育出版社于2001年引进出版,主体就是爱因斯坦1905年的5篇论文)一书的导言中,主编施塔赫尔(John

Stachel)比较了这两个“奇迹年”的多项异同,但是有一个在我看来非常重要的共同点,却完全没有被注意到,这个共同点也是经常被后来的科学家们有意无意忽略的,那就是——牛顿和爱因斯坦创造奇迹时都没有用过一分钱的“科研经费”!事实上,科学史上有许多伟大发现,都是在不用国家一分钱的状况下完成的。而如今那些用掉了纳税人千千万万金钱所取得的“科研成果”,与万有引力和相对论比起来,绝大多数显得多么平庸、多么匠气、多么令人汗颜!

  从牛顿的“奇迹年”至今已经300余年,爱因斯坦的“奇迹年”至今也将近百年。如今科学研究的建制化、职业化,已经高度成熟,已经牢不可破,甚至已经天经地义了——今天人们普遍认为,一个人如果不进入科学的体制之内,那他基本上就不可能从事有效的科学研究,充其量只能是“民间科学爱好者”。

  但是,职业化的同时,会不会也就意味着某种无可奈何的平庸化呢?

  牛顿和爱因斯坦的高度个人英雄主义的奇迹,是不是就要成为绝响了呢?

在未来的某个年代,还有没有可能出现第三个“奇迹年”呢?

 

人民网专栏作家

 

http://scitech.people.com.cn/GB/44995/46528/index.html

http://scitech.people.com.cn/GB/25509/43673/43674/index.html

http://www.bjkp.gov.cn/bjkpzc/zhuanti/physics/wlzysj/34805.shtml

http://www.daliandaily.com.cn/gb/daliandaily/2005-04/06/content_707493.htm

http://www.qiji.cn/eprint/abs/2237.html

 http://www.qiji.cn/eprint/abs/2236.html

 

 

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[超越爱因斯坦]谁能培养出“爱因斯坦”
卢杲 发表于 2005-7-25 12:01:07

 

 

爱因斯坦,20世纪最伟大的物理学家之一,一生中开创了物理学的四个领域:狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论。他不光是位伟大的科学家,还是一个富有哲学探索精神的杰出的思想家,同时也是一个有强烈正义感和社会责任感的世界公民。

  古往今来,爱因斯坦只出了一个,堪与之比肩的科学家也为数不多。显然,爱因斯坦要比我们的国宝大熊猫更为珍贵。

  遗憾的是,我们现在还没有一位真正“世界级”的科学家。为弥补这一缺憾,中科院提出了新的高端人才培养计划———“爱因斯坦讲席教授计划”。今后每年将邀请2030名世界顶尖科学家,如诺贝尔奖获得者来访讲学,以加强中国科学家同世界顶尖科学家的联系与交流,培养中国的“爱因斯坦”。

  毫无疑问,中科院此举对加强与海外科学家的联系与交流将起到积极的促进作用,但以此能否培养出中国的“爱因斯坦”,笔者不敢盲目乐观。

  首先,加强对外交流,固然可以拓展视野,却未必就能培养创新能力。在科学技术日新月异突飞猛进的今天,没有哪一个国家或个人的科学研究会脱离世界独立发展。但是,科技创新能力却主要依赖于科学家个人的独创。爱因斯坦所开创的四个领域,均是前人所没有研究过的,而这当中爱因斯坦个人智力因素又起了决定性作用。显然,科学家进行科技创新的能力并非是交流几次,听几次专家讲课就能茅塞顿开,突飞猛进的。

  其次,学习与交流未必就能提高科学家的综合素质。众所周知,爱因斯坦的科学成就与他的哲学思想密切相关,他坚持了一个自然科学家必然具有的自然科学唯物论的传统,吸收了斯宾诺莎等的唯理论思想以及休谟和马赫的经验论的批判精神,经过毕生对真理的追求和科学实践,形成了自己独特的科学思想和科学研究方法。也就是说,他作为自然科学家的同时,他还是一位哲学家,在用哲学的方法分析问题,这也正是他成功根源之所在。而现有的科学家能在某一个领域有所建树就已经非常不易。于是交流与学习又往往会仅限于自己的研究领域,没有相应的社会学科知识的辅助,想谋求更大的发展,也并非易事。显然,交流与学习,并不能为科学家补上综合素质这堂课。

  第三,“爱因斯坦讲席教授”也并非个个都是“爱因斯坦级”科学家,来讲学并非治本之策。外来的和尚会念经,但是,外来和尚念的终究还是外地的经,我们真正应该学习和借鉴的是怎样培养出会念经的高僧。仅仅听上几段经,请来几个和尚解决不了本地和尚的问题,外地和尚走了,本地和尚吃的还是本地水、念的还是本地经。显然,治疗“创新能力不强”这一病症,也并非是请来几位“爱因斯坦讲席教授”就能解决问题的。

  笔者认为,对现有的科学家来讲,给他们创造更宽松的科研环境,增加对外学习与交流,显然是促进科技发展的必要条件,要真正培养出中国的“爱因斯坦”还得从根本上抓起,从基础教育上抓起,从小就塑造和培养创新精神。因为扼杀个性、抹杀创新的教育无论如何也创造不出创新能力强的科学家。

 

物理照耀世界:寻找第二个爱因斯坦

http://www.bjkp.gov.cn/bjkpzc/zhuanti/physics/wlzysj/34805.shtml

 

超越爱因斯坦 ——宇宙是可以理解的      

 http://www.qiji.cn/eprint/abs/2236.html

 

超越爱因斯坦 ——探索宇宙本原和人类未来

  http://www.qiji.cn/eprint/abs/2237.html

 


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[超越爱因斯坦]爱因斯坦相对论曾被指责为“江湖骗术”
卢杲 发表于 2005-7-25 12:00:49

 

创立了相对论的爱因斯坦,后半生曾获得了许许多多的荣誉,赢得了世界人民的爱戴与敬仰。然而,在相对论创立之初,正如法国著名物理学家朗之万所说,全世界只有12个人能懂相对论。面对这种多数人还难以接受的新理论,反对之声不绝于耳,爱因斯坦也因此遭受过无数的责难与屈辱。


  1905,德国的《物理学年鉴》发表了爱因斯坦的《论动体的电动力学》一文,标志着狭义相对论的诞生。这道物理学的新曙光的出现,立即在世界范围内引起强烈反响。德国的普朗克、法国的朗之万等科学家最早以敏锐的目光洞察到这一理论的生命力,并热情地研究和传播着相对论的思想。多数科学家则保持了思考和沉默,因为这个理论的出现使他们太感突然,