【電子書】沙灘上的愛因斯坦，生活中的相對論

前言
叛逆！革命性的天才

阿爾伯特˙愛因斯坦（Albert Einstein）這個名字，大概從一個世紀前就成為天才的同義詞。他推動了許多物理領域的發展，被公認為有史以來最偉大的科學家之一。他最被人推崇的工作，是在二十世紀發表的兩個基礎理論：一九〇五年的狹義相對論與一九一五年的廣義相對論。愛因斯坦徹底顛覆了時間、空間與物質的既定概念，在科學史甚至是思想史上，掀起了一場獨一無二的巨大革命。

一八七九年三月十四日出生於德國1烏姆的他，在童年並未展現出過人的天分，反倒在語言學習上有困難。學業上也出現了些問題，但主要是因為他蔑視權威，而且這種態度終其一生都沒變。教師都視他為頭痛人物，不過他還是對物理和科學產生極大興趣，也得到很好的成績。

十七歲那年，他二度參加瑞士蘇黎世聯邦理工學院入學考試終獲錄取，前一年沒考上是因文科成績不夠高。但那之後他的不守成規依舊為自己招來不少批評，雖說也順利在一九〇〇年取得了學位，但成績並不出色。

接下來兩年，他一邊靠自學加深自己的知識，一邊多番嘗試找大學教職卻徒勞無功，最後只好放棄。一九〇二年他在瑞士伯恩專利局擔任「三等技術員」，職責是評估各種專利申請的價值。這份工作能讓他在業餘時間繼續自己的研究，以取得博士學位。對年輕的愛因斯坦而言，這環境簡直完美：研究傑出物理學家和哲學家的工作之餘，還能跟朋友討論；而一些他曾過目的專利案件當然也對他造成影響。

一九〇五年是他的「奇蹟年」，還沒拿到博士學位的他，卻在幾個月內連續發表五篇重量級論文。其中兩篇為他的狹義相對論奠定基礎，自古以來的「絕對」時空概念就是被這兩篇論文打破。他著名的方程式E=mc2就從其中一篇論文而來，另一篇則被看作是量子物理發展的起點。

直到一九〇八年，愛因斯坦才終於在伯恩大學取得教職，自此他在科學界的聲望扶搖直上。雖然教學的同時也得舉行不少講座，但他仍在努力拓寬狹義相對論的適用範圍；他認為這還不夠完整，因為沒把重力考慮進去。一九一五年底，他已是當時世界最有名的科學殿堂│柏林大學的教授。

此時他終於完成了廣義相對論，不僅整合一九〇五年狹義相對論的成就，也以嶄新的全幾何方式描述萬有引力。這個理論在一九一六年正式發表，但首次獲得實驗的驗證是在一九一九年五月二十九日日全蝕期間的天文觀測，這為愛因斯坦帶來無上的榮耀。媒體和大眾都愛死了他的科學天賦、叛逆的精神、鏡頭前的詼諧形象、甚至是他開的玩笑……他在一九二一年的美國之行，就受到大眾的熱烈歡迎。

不過廣義相對論要引起其他物理學家的興趣並不容易：因為它本身就是一個艱澀的理論，最重要的是它沒什麼具體的應用。而愛因斯坦從一九一七年起，就將它應用於宇宙方面的研究，奠定了相對論宇宙學（cosmologie relativiste）的基礎。這領域的研究後來由比利時物理學家喬治．勒梅特（Georges Lemaître）等接力傳承，持續數十年後才有一定進展。

其實從六〇年代開始，廣義相對論和相對論宇宙學才從一些天文觀測中找到了決定性證據。愛因斯坦以他掀起的「三次相對論革命」——狹義相對論、廣義相對論、相對論宇宙學，超前了一大步！

不過他的貢獻不止於此，因為他也是量子物理的奠基者之一。這個物理理論又屬於另一個領域，是描述物質與輻射之間的交互作用，基本上屬於超級微觀的尺度，跟廣義相對論和宇宙學這種超巨觀尺度差了十萬八千里。愛因斯坦在一九〇五年發表的其中一篇論文中所提出的《光量子假設》，就是量子物理的開端。他也因此在一九二一年拿到諾貝爾物理獎，但他卻沒因為貢獻相對論而獲獎！

矛盾的是，愛因斯坦對量子物理的發展批評甚多。之後從二〇年代開始直到生命的盡頭，他都致力於發展「統一場論」（théorie des champs unifiés），期望能以同一理論描述重力和電磁力。他的嘗試失敗了，但從五〇年代開始一直到今天，物理學家持續尋求統一描述的方法，例如試圖把重力和量子物理打包在一起的「萬有理論」……

愛因斯坦從一九三二年起到逝世的最後這段時光是這樣度過的：在希特勒掌權前不久，他就離開德國到美國定居；之後成為普林斯頓大學的教授，並以自身的名望支持和平主義與反納粹主義。

一九三九年八月他寫信給當時的美國總統富蘭克林．羅斯福（Franklin Roosevelt），並在信上陳述納粹德國擁有的鈾可用於製造原子彈，這封後來舉世皆知的信推動了發展美國核武的「曼哈頓計劃」。不過一九四五年愛因斯坦又寫信給小羅斯福，懇求他放棄這種武器。他在戰後也積極從事世界解除核武行動。

一九五五年四月十八日，在普林斯頓，愛因斯坦因動脈瘤破裂而離開人世，他死前還在努力準備講稿、研究統一場論。科學和人道主義一直伴隨他到人生的最後。