喜欢因斯坦的第一篇论文丨昌海一述

来源:admin日期:2021/07/08 浏览:158

喜欢因斯坦的第一篇论文并无内心价值,但发外于正处于见证乃至缔造物理学革命最前沿的《物理年鉴》,这对喜欢因斯坦的学术生涯颇具隐喻性。

撰文 | 卢昌海11900 年 10 月 3 日, 在给女友米列娃·玛丽克 (Mileva Marić) 的信里,喜欢因斯坦写道:“吾近来在苏黎世发现的相关毛细作用的效果尽管浅易,却看来是十足稀奇的。” 这是相关喜欢因斯坦从事毛细作用钻研的最早的实在文字记录[注1]。喜欢因斯坦的毛细作用钻研于数月后收获了他的第一篇论文:“从毛细形象得出的结论” (Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen),并发外在了《物理年鉴》 (Annalen der Physik) 上。《物理年鉴》创刊于 1799 年,是德国最资深的物理刊物之一。“从毛细形象得出的结论” 被《物理年鉴》收到及发外的日期别离为 1900 年 12 月 16 日和 1901 年 3 月 1 日。在那之后的十几年里,这份刊物将迎来喜欢因斯坦的一系列主要论文(包括狭义相对论和广义相对论的论文),而在发外 “从毛细形象得出的结论” 的那一年,在页码只差 40 页处,则刊登着马克斯·普朗克 (Max Planck) 开启量子时代的著名论文 “论平常光谱的能量分布定律” (Über das Gesetz der Energieverteilung im Normalspektrum) [注2]。能够说,那时的《物理年鉴》正处于见证乃至缔造物理学革命的最前沿。喜欢因斯坦的第一篇论文发外于云云一份刊物,对喜欢因斯坦的学术生涯颇具隐喻性——固然那论文本身除了是 “喜欢因斯坦的第一篇论文”,从而有一层稀奇的纯历史的意义外,并无内心价值。不过另一方面,任何科学家的第一篇论文对作者本身来说,恐怕众众少少是有些分量的——首码有暂时性或阶段性的分量。由于即便是喜欢因斯坦那样的人物,他的眼界也并非 “一步到位”,而是有一个演变与升迁的过程的。因此,在第一篇论文的发外前后,喜欢因斯坦一度将之看得很重,且寄予了厚看。这厚看的一栽表现是:他将论文寄赠送了一些著名的物理学家——片面地是想清新对方的评价, 片面地则是以之行为找做事的 “敲门砖”。这其中第一位受赠者是奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼(Ludwig Boltzmann)。早在论文尚未发外的 1900 年 12 月 20 日,米列娃就在给她和喜欢因斯坦的一位共同朋友的信里,挑到论文的副本已被寄给了玻尔兹曼。喜欢因斯坦对论文的厚看也表现在了米列娃的文字里——由于她写道:“你能够想象吾为吾的喜欢人感到众么傲岸。” 以及 “这不是一篇清淡的论文, 而是专门主要的。”玻尔兹曼之于是如此敏捷地——甚至在论文发外之前就——成为受赠者,很能够是由于喜欢因斯坦这篇论文在理论框架上继承了玻尔兹曼的分子行动论 (这在那时是必要眼力的,由于原子和分子的存在证据那时还比较单薄,且还有一些重量级的人物——后文会挑到其中的两位——并不承认原子和分子的实在性),故而想第暂时间清新他的评价。不过,玻尔兹曼是否行使受赠的机会“先睹为快” 过, 则不得而知。《喜欢因斯坦全集》收录的文件里并无玻尔兹曼的回复,编辑所撰的背景介绍也未曾挑及玻尔兹曼在任何场相符对喜欢因斯坦的这篇论文作过任何评论。除玻尔兹曼外,另一位重量级的受赠者是莱比锡大学 (Leipzig University) 的德国化学家威廉·奥斯特瓦尔德 (Wilhelm Ostwald)。喜欢因斯坦寄给奥斯特瓦尔德的是论文的抽印本,时间是论文发外的当月。在寄赠时所写的信里,喜欢因斯坦外示:“您在清淡化学方面的著作激励吾写出了附寄的论文”,信的日期则是 1901 年 3 月 19 日。那时的喜欢因斯坦正处于 “卒业即赋闲” 的状态中,因此,行使寄赠论文的机会,他也 “趁便” 咨询了给奥斯特瓦尔德当助手的能够性,并外示:“之于是唐突作出云云的咨询,是由于吾已别无出路,而且只有这栽类型的职位能给予吾进一步挑高的能够。”奥斯特瓦尔德异国回信。异日的物理学行家不物化心,借口 “不确定是否在信里包括了本身的地址” (《喜欢因斯坦全集》收录的版本表现,信里其实是包括了地址的),于 1901 年 4 月 3 日又给奥斯特瓦尔德写了一封信,“唐突地呈上地址”。十天后,喜欢因斯坦的父亲——在喜欢因斯坦不知情的情况下——也给奥斯特瓦尔德写了一封信,为喜欢因斯坦的处境向奥斯特瓦尔德求援[注3]。那些信也都石沉大海。奥斯特瓦尔德是否读过喜欢因斯坦寄赠的论文,也不得而知。但哪怕读过,恐怕也不会感有趣,由于奥斯特瓦尔德是所谓的 “唯能论者” (energeticist), 认为世界的主体是能量而非物质,对原子和分子的实在性并不认同,对喜欢因斯坦论文所继承的分子行动论更是深怀敌意。不光如此,他对用分子行动论注释毛细形象的做法 (这正是喜欢因斯坦论文的主要思路——古人也用过, 非系独创) 还曾挑出过清晰指斥,认为其中包含了太众的倘若,“与其说是清亮不如说是含糊不清”。因此,喜欢因斯坦将论文寄给奥斯特瓦尔德颇有些撞到枪口上的意味,对方的不回信倒是不难理解。比向奥斯特瓦尔德的寄赠稍晚,1901 年 4 月 12 日,在得知莱顿大学 (University of Leiden) 的荷兰物理学家卡末林·昂内斯 (Kamerlingh Onnes) 有一个助教职位的空缺后,喜欢因斯坦向他也寄赠了一份论文抽印本,行为申请该职位的 “敲门砖”。喜欢因斯坦并且专门附了一张亲笔写着回邮地址的空白明信片,方便昂内斯回信。昂内斯也异国回信。喜欢因斯坦所附的空白明信片后来珍藏在了莱顿的科学史博物馆里。既然谈到这些跟喜欢因斯坦第一篇论文相关的后续事件,趁便也谈谈奥斯特瓦尔德和昂内斯这两人后来对喜欢因斯坦的看法。这两人的学术生涯都是不凡的 (奥斯特瓦尔德于 1909 年获得了诺贝尔化学奖,昂内斯于 1913 年获得了诺贝尔物理学奖),且后来都对喜欢因斯坦极为敬服。1909 年,奥斯特瓦尔德成为首个向诺贝尔委员会选举喜欢因斯坦的人 (选举的理由是狭义相对论)。之后数年,奥斯特瓦尔德不息选举了喜欢因斯坦,在 1912 年的选举中,他将喜欢因斯坦与哥白尼、达尔文相挑并论——有能够是最早对喜欢因斯坦作出如此崇高评价的人。1920 年,昂内斯也添入了选举者走列,与荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹 (Hendrik Lorentz) 等人联名选举了喜欢因斯坦 (选举的理由是广义相对论),并且称喜欢因斯坦为有史以来所有物理学家之中的第一流人物[注4]。奥斯特瓦尔德和昂内斯对喜欢因斯坦的敬服,表现出这两人在识人断事上不抱陈见的安然与诚信。这栽安然与诚信也从一个侧面表现出,他们 1901 年对喜欢因斯坦以第一篇论文为 “敲门砖” 的来信的无视,有能够是真的不觉得那篇论文有什么价值[注5]。若如此,则他们实际上是作出了一个切确判定——由于那篇论文实在没什么内心价值。2走文至此,该浅易介绍一下那篇论文的详细内容了。那篇论文的起程点是一个经验原形,即液体的外貌张力——或等价地说,使液体解放外貌增补一个单位面积所需挑供的死板功——跟温度相关。行使这一经验原形,喜欢因斯坦作出了一个基本判定,那就是:“吾们别无选择,只能伪定外貌的转折与炎的交换是有相关的,而且外貌有它本身的炎容。” 在这一判定的基础上,喜欢因斯坦行使炎力学手段,经由过程一些基于炎力学第一和第二定律的浅易推导,得到了使液体解放外貌增补一个单位面积所需挑供的总能量(即死板功与炎量之和)行为温度的函数所须已足的若干相关式。另一方面,行为论文的主体片面,喜欢因斯坦从分子行动论起程,也对上述总能量进走了计算。在该计算中,用喜欢因斯坦本身的话说,他 “被与引力的类比所引导”,对分子间的相互作用势能作出了一个倘若,倘若这一势能具有相通于引力势能的形势,即只跟分子间距相关,且除往一个用来定义势能零点的常数外,正比于两个分子的某个特征常数的乘积——相通于引力势能只跟物体间距相关,且正比于两个物体的质量乘积。详细地说,喜欢因斯坦倘若了分子间的相互作用势能 P 具有以下形势:P = P∞ ‒ c1·c2·φ(r)其中 P∞ 是用来定义势能零点的常数, φ(r) 是一个只跟分子间距 r 相关而跟分子的类型及性质都无关的函数,c1 和 c2 则是两个分子各自的特征常数。喜欢因斯坦并且进一步倘若,分子的特征常数跟其所类比的引力势能中的质量相通,能够由构成分子的各片面——即各原子——的特征常数相添而得到。换句话说,倘若清新每栽原子的特征常数,则分子的特征常数能够由构成分子的各原子的特征常数相添而得到。喜欢因斯坦的设想是:在相关毛细形象等的实验数据的辅助下,经由过程对炎力学手段和分子行动论所得的效果进走比较,他能确定出属于每一栽分子的特征常数, 并进而推算出能经由过程相添而对分子特征常数作出最佳拟相符的各原子的特征常数。这一设想在论文中付诸了实走,并详细推算出了氢 (H)、 碳 (C)、 氧 (O)、 氯 (Cl)、 溴 (Br)、 碘 (I) 等原子的特征常数,拟相符偏差从百分之几到百分之几十不等。由于那时对分子和原子的晓畅还很少,对其属性的晓畅更是少之又少。在那样的情形下,确定出分子和原子的特征常数一度给了喜欢因斯坦一栽 “壮丽的感觉” (有信件片段为证——后文将会引述)。喜欢因斯坦第一篇论文的内容大体就是如此。3对喜欢因斯坦云云的行家来说,他的方方面面都是钻研者们悉心挖掘的对象,每一篇论文的思路首源更是挖掘时的重中之重,第一篇论文自然也不破例。只不过, 那篇论文由于没什么内心价值,喜欢因斯坦本人在短暂的厚看消散后,对之便不再看重,在后来的回忆里也不再谈论。因此,后世的喜欢因斯坦钻研者们只能走一条比较吃力的路子,从干证或喜欢因斯坦接触过的原料里搜寻有能够对他思路首源产生过影响的因素,其中能够性较大的被认为是以下几栽:

恩斯特·马赫 (Ernst Mach) 的《力学》 (Mechanik)——这部全名为《力学:对其发展的指斥历史概论》 (Die Mechanik in ihrer Entwicklung: Historisch-kritisch dargestellt) 的名著,喜欢因斯坦有能够早在 1897 年就因他的至交米给雷·贝索 (Michele Besso) 的选举而读过,对他的影响颇大。尽管马赫对原子的实在性持有形而上学上的指斥,是原子论最主要、最强烈的指斥者之一,但《力学》一书对用分子间力注释液体形状作过不详介绍。

海因里希·弗里德里希·韦伯 (Heinrich Friedrich Weber) 的物理课程——韦伯是苏黎世联邦理工学院主办数学和技术物理讲席的物理教授,他的课程涉及太甚子间力,对喜欢因斯坦的影响则有后者的批注为证 (可参阅 [注1]), 虽仍有不足实在之处,列为能够性较大的因素照样不走题目的。

奥斯特瓦尔德的 “清淡化学方面的著作”——这一因素有喜欢因斯坦的信件为证 (即上文引述过的 “您在清淡化学方面的著作激励吾写出了附寄的论文”),所挑到的著作被认为是出版于 1891 年的《清淡化学教本》 (Lehrbuch der allgemeinen Chemie)。该书有一章论及过毛细形象,喜欢因斯坦并且从该书中援引过实验数据。

赫尔曼·闵可夫斯基 (Hermann Minkowski) 涉及毛细作用的讲演——闵可夫斯基是苏黎世联邦理工学院的数学教授, 他的这一讲演是在 1900 年 4 月至 7 月间, 正值喜欢因斯坦在联邦理工学院的末了一个学期。闵可夫斯基很早就对物理学怀有深厚有趣,后来在相对论方面的做事甚至比他的数学做事更为人知。对于毛细形象, 闵可夫斯基的阅读也绝非泛泛, 后来曾于 1906 年替高度权威的《数学科学百科全书》 (Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften) 撰写过 “词条” [注6]。喜欢因斯坦在联邦理工学院的一位同学在挑供给瑞士作家卡尔·西利格(Carl Seelig) 编撰的喜欢因斯坦祝贺文集的一篇文章中,曾回忆说喜欢因斯坦对闵可夫斯基的演讲印象很深, 称其为 “吾们在理工学院听到的第一个数学物理讲演”。

玻尔兹曼的《气体理论》 (Gastheorie) ——玻尔兹曼的这部著作很能够是对喜欢因斯坦的第一篇论文影响最大的因素,由于这部著作不光编制性地阐述了分子行动论,是喜欢因斯坦第一篇论文理论框架上的不二之源,而且直接论及了毛细形象,甚至介绍了它跟分子间力的能够相关。喜欢因斯坦对这部著作的青睐则有他的信件为证 (可参阅 [注1])。

4介绍完了喜欢因斯坦第一篇论文的大体内容及能够的思路首源,接下来再谈谈它的弱点。美国物理学家理查德·费曼 (Richard Feynman) 曾经说过,“追随一个理论有余远,直到能看见总共——包括它的总共难得,你能够会有一些收获感”。费曼这句话针对的是麦克斯韦电磁理论,那是最时兴的经典理论之一,固然喜欢因斯坦的声看犹在麦克斯韦之上,他的第一篇论文却绝不克跟麦克斯韦电磁理论相挑并论,但既然读者诸君已追随本文如此之远了,那么谈谈那篇论文的弱点或很众少也能激发出一些 “收获感” 吧。喜欢因斯坦的第一篇论文存在诸众弱点。其中一个主要的弱点就在于 “被与引力的类比所引导”,倘若了分子间的相互作用势能相通于引力势能,能够用一个只跟分子间距相关而跟分子类型及性质都无关的函数来描述。这个倘若之于是成为弱点,是由于分子间力——尤其在像液体这栽分子较为紧邻的情形下——比引力复杂得众。这栽复杂性并不是仅仅将引力与距离的平方逆比相关换成更普及的函数 (这一点喜欢因斯坦倒是已经做了) 就能涵盖的,而是跟分子的类型、性质乃至空间取向等诸众因素都有亲昵相关 (比如分子间力的有效力程与分子类型亲昵相关, 跟分子类型及性质无关的函数不克涵盖这栽相关)。此外,分子间的相互作用势能也并非浅易地正比于两个分子的所谓特征常数的乘积,更遑论特征常数能够由构成分子的各原子的特征常数相添而得到。因此,“被与引力的类比所引导” 实系误导——首码也是专门粗糙的。其次,在详细计算时,喜欢因斯坦采用了现在称之为 “平均场近似” (mean-field approximation) 的处理手段——也就是将每个分子都视为是浸润在其他分子的相互作用形成的平均场中。这虽是一栽常用的近似手段,甚至直到今天仍在处理某些题目上有效武之地,但对钻研毛细形象却不甚适用,且那时就已受到过质疑。自然,喜欢因斯坦对论文的弱点也并非毫无察觉。原形上,哪怕不是出于理论上的指斥眼光,单从拟相符效果上也不难推知某些倘若或近似的粗糙或不适用。比如某些拟相符的偏差高达百分之几十;更糟糕的是,喜欢因斯坦字里走间倘若着分子间力是吸引力 (他称之为 “分子吸引力”),推算出的氢原子的特征常数却是负的,对答于排斥力——且并不是那栽在短距离上理答展现的排斥力,而是代外着氢原子之间相互吸引 (由于两个氢原子的特征常数都是负的,乘积为正,对答于相互吸引),氢原子跟其他原子却相互排斥 (由于氢原子的特征常数是负的,其他原子的特征常数是正的,乘积为负,对答于相互排斥) 的奇怪走为。喜欢因斯坦异国对这一效果作出评论,但能够正是由于这些不如人意之处,他在论文末了承认,“关于吾们的力是否以及如何与引力相相关,欧宝资讯暂时还必须视为十足不确知”。他同时也指出,跟分子特性无关的 φ(r) “答被理解为近似倘若”。这栽说话上的郑重为论文主旨的推翻埋下了伏笔——由于 “十足不确知” 后来越来越清亮地变成了 “确知”——只不过是 “确知” 的舛讹。除上述主要弱点外,喜欢因斯坦的第一篇论文还有很众技术性的幼弱点。比如异国认识到他用来推导某个比例系数的两栽手段在他所采用的近似之下是炎力学等价的 (这一点很快就被一位对他论文评价不高的评论者所指出);比如在外貌势能的外达式中,一个对坐标的一维积分被错成了三维积分,从而连量纲都错了。至于更幼的弱点,比如符号舛讹 (出现在一个能量外达式中),下标舛讹 (出现在一个炎力学相关式中),漏失踪半个括号 (出现在一个积分外达式中),等等,则能够 “甩锅” 给编辑。5喜欢因斯坦的第一篇论文虽有诸众弱点,且没什么内心价值,却在肯定水平上代外了谁人时期喜欢因斯坦有趣的一个主要周围,即分子行动论。那有趣之后还维持了若干年。除第一篇论文外,《喜欢因斯坦全集》收录的第二篇论文 “论金属及其盐的全离解溶液的势差的炎力学理论兼论钻研分子力的一栽电学手段” (Ueber die thermodynamische Theorie der Potentialdifferenz zwischen Metallen und vollständig dissociirten Lösungen ihrer Salze und über eine elektrische Methode zur Erforschung der Molecularkräfte, 发外于 1902 年)、 第三篇论文 “关于炎均衡及炎力学第二定律的分子行动论” (Kinetische Theorie des Wärmegleichgewichtes und des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik, 发外于 1902 年)、 第四篇论文 “炎力学基础理论” (Eine Theorie der Grundlagen der Thermodynamik, 发外于 1903 年)、 第五篇论文 “关于炎的清淡分子理论” (Zur allgemeinen molekularen Theorie der Wärme,发外于 1904 年),及那些年喜欢因斯坦对别人论文的众篇评论, 也都涉及了分子行动论。那有趣甚至衔接并跨越了 1905 年,即著名的喜欢因斯坦 “稀奇年” (Annus Mirabilis)。在最炎衷于分子行动论的时期,喜欢因斯坦曾于第一篇论文发外后不久的 1901 年 4 月 14 日,在给同学兼良朋马塞尔·格罗斯曼 (Marcel Grossmann) 的信里写了一句很著名的话——能够是喜欢因斯坦最早的 “金句”:“从那些对感官的直接不益看察而言益似毫不相关的复杂形象中认识到联相符性,那是一栽壮丽的感觉。” 固然喜欢因斯坦此处所说的 “联相符性” 是指分子间力与引力的相关 (用信里的原话说, 是 “分子力与牛顿的超距作用力之间的内在亲缘相关”),从而是十足舛讹的,但对那栽基于 “联相符性” 的 “壮丽的感觉” 的谋求贯穿了喜欢因斯坦的一生,既缔造了他很远大的收获,也引致了他晚年的 “滑铁卢”——那是后话。在给格罗斯曼的上述信里,喜欢因斯坦还外示,本身有能够行使分子力方面的钻研写一篇博士论文。这个设想后来付诸了实走,且呈交给了苏黎世大学的实验物理学家阿尔弗雷德·克莱纳 (Alfred Kleiner)。喜欢因斯坦对那篇博士论文一度信念满满,在 1901 年 11 月 28 日给米列娃的信里宣称 “吾不认为他敢拒绝吾的论文”。米列娃在同年岁暮给朋友的信里也称喜欢因斯坦已完善了一项时兴的钻研,挑交了博士论文,“能够在几个月之内拿到博士学位”。从时间上看,那篇博士论文隐微早于喜欢因斯坦的第二篇论文,从而在内容上答该跟第一篇论文有较大重叠。但那篇博士论文未曾进入答辩程序就被撤回了。喜欢因斯坦为申请博士学位交付的 230法郎的申请费也由苏黎世大学退还给了他——《喜欢因斯坦全集》收录了喜欢因斯坦签收退款的收据 (收据表现喜欢因斯坦交付申请费的日期为 1901 年 11 月 23 日,收据本身的日期则是 1902 年 2 月 1 日)。那篇博士论文为什么被撤回呢?《喜欢因斯坦全集》挑供了两栽相互矛盾的说法。一栽说法出现在相关上述收据的注解里,援引的是喜欢因斯坦继女伊尔塞·喜欢因斯坦 (Ilse Einstein) 的外子鲁道尔夫·凯泽 (Rudolf Kayser) 的说法,称那是由于玻尔兹曼的理论遭到了喜欢因斯坦的 “尖锐指斥”,克莱纳出于对玻尔兹曼的羡慕而拒绝了该论文。另一栽说法出现在一篇题为 “喜欢因斯坦论分子力” (Einstein on Molecular Forces) 的编者按里,援引的是喜欢因斯坦给米列娃的众封邮件,那些邮件表现克莱纳并未及时审读喜欢因斯坦的博士论文 (从而也就谈不上拒绝)。由于论文在不久之后的 1902 年 1 月就被撤回,该编者按推想,“能够是喜欢因斯坦主动请求的”。两栽说法孰是孰非?吾觉得是后一栽说法较有能够。原形上,前一栽说法颇有些无厘头,固然那篇博士论文现已不存,但内容与之答有较大重叠的喜欢因斯坦的第一篇论文并未对玻尔兹曼的理论进走 “尖锐指斥” (相逆倒是深受玻尔兹曼的影响),克莱纳出于对玻尔兹曼的羡慕而拒绝该论文云云也就无从说首了。不过,不论那篇博士论文是出于何栽因为被撤回,它的夭殇恐怕都在很大水平上印证了喜欢因斯坦的第一篇论文没什么内心价值。喜欢因斯坦在分子行动论周围的顶峰收获是发外于 1905 年的 “论炎的分子行动论所请求的静液体中悬浮粒子的行动” (Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen), 及发外于 1906 年的 “分子大幼的新测定法” (Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen), 前者位列 “喜欢因斯坦稀奇年” 的四大论文之一, 后者则使它的作者成为了 “喜欢因斯坦博士”。在那之后,喜欢因斯坦对分子行动论——尤其是分子间力——的有趣隐微削弱,对本身的第一篇论文更是大有 “悔其少作” 之意。1907 年,喜欢因斯坦答实验物理学家约翰内斯·斯塔克 (Johannes Stark) 的邀请,替《放射性与电子学年鉴》 (Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik) 撰写过一篇相对论综述。在被询及本身的其他论文时,他于 1907 年 12 月 7 日寄往了已发外的众篇论文, 但略往了最早的两篇,称其为 “毫无价值”。物理学家出身的科学传记作家阿尔布雷希特·福尔辛 (Albrecht Fölsing) 在 1998 年出版的篇幅近 900 页的大部头《喜欢因斯坦传》 (Albert Einstein: A Biography) 里也赞许了喜欢因斯坦对那两篇论文的 “自暗”, 外示:“倘若它们的作者不是喜欢因斯坦的话, 这两篇论文将会永久湮灭在科学史的幽谷里”。自然,尽管有趣隐微削弱,在之后的岁月里,喜欢因斯坦对分子行动论乃至分子间力仍有过细碎钻研。1911 年, 他发外了跟第一篇论文所商议的话题——即外貌张力与分子行动论——有相关的末了一篇论文。在这篇题为 “对厄否定律的评述” (Bemerkung zu dem Gesetz von Eötvös) 的论文中, 喜欢因斯坦订正了吾们前线罗列过的第一篇论文里谁人连量纲都错了的外貌势能的外达式。但尽管跟第一篇论文有相关,从而本是为旧作补正声誉的绝佳时机,他却挑都没挑旧作。这一方面表现出喜欢因斯坦对本身的第一篇论文已毫无有趣,甚至连补正都懒得了。另一方面,也表现出喜欢因斯坦在文献援引方面是很不周详的,甚至能够说是相等肆意的。这若换做是在学术竞争白炎化的今天,不引本身的旧作倒还罢了,一旦漏引别人的论文, 恐怕会引首轩然大波, 甚至被视为 “学术不端”。6喜欢因斯坦的第一篇论文在学术上的方方面面大体就谈完了。在终结本文之前, 末了就这篇论文在逻辑组织上的一个特点略述几句。熟识喜欢因斯坦科学形而上学思维的人能够清新,喜欢因斯坦对物理理论有一个分类, 即将物理理论分为两类, 一类称为 “组织性理论” (constructive theory), 另一类则是 “原理性理论” (principle‒theory)。在 1919 年发外于《泰晤士报》 (The Times) 的一篇题为 “什么是相对论?” (What is the Theory of Relativity?) 的文章里,喜欢因斯坦对这两类理论作了云云的界定:组织性理论是 “以相对浅易的形势体系为起程点,……试图为比较复杂的形象组织出图像”;原理性理论则是 “行使分析而非综相符的手段,……形成它们基础和起程点的元素,不是倘若性地组织出来的,而是在经验中发现的,是自然过程的普及特征,……即原理”。喜欢因斯坦并且将分子行动论和炎力学别离列为两类理论的典型例子,前者用分子行动这一 “相对浅易的形势体系为起程点”,来为宏不益看形象 “组织出图像”,后者则力图从几条 “不是倘若性地组织出来的,而是在经验中发现的” 基本原理——即炎力学定律——起程,经由过程 “分析而非综相符的手段”, 来钻研宏不益看形象。喜欢因斯坦第一篇论文在逻辑组织上的一个值得略述的特点就是:它正好是 “组织性理论” 和 “原理性理论” 的融相符,且正好是喜欢因斯坦所列的两个典型例子——分子行动论和炎力学——的融相符,是经由过程这两类理论的对比来得出效果的。喜欢因斯坦也曾评述过这两类理论的特点,将 “组织性理论” 的特点归纳为 “完善、 适宜性强、以及清亮”,将 “原理性理论” 的特点归纳为 “逻辑完善及基础郑重”。相比之下,“组织性理论” 的特点偏重于技巧和实用 (即所谓 “适宜性强”),一旦失踪实用,“组织” 中的技巧往往会失踪价值;“原理性理论” 所具有的 “逻辑完善及基础郑重”的特点则不论从实证照样推理的角度讲,都更为郑重。这也不难理解,由于 “原理” 既然是 “在经验中发现的,是自然过程的普及特征”,以之为起程点,用的又是“分析而非综相符的手段”,按定义就具备了实证和推理的双重上风,从而隐微更为郑重。喜欢因斯坦的第一篇论文就能够说是一个例证:它相对而言略有价值的正是其中 “原理性理论” 的片面,即炎力学定律的推论,其中的一个方程甚至被称为了 “喜欢因斯坦方程” (Einstein's equation) [注7]——自然,方程的冠名对清淡学者是殊荣,对喜欢因斯坦则不算什么,原形上,说首 “喜欢因斯坦方程”,几乎不会有人想首他的第一篇论文里的方程 (甚至极稀奇人清新谁人方程乃至那篇论文), 而往往会想到广义相对论场方程或质能相关式。

注解

1. 自然, 正如文字本身 (“吾近来在苏黎世发现的……”) 所表现的, 喜欢因斯坦对毛细作用的钻研在写信之前就已伸开了。之于是强调 “实在” 二字, 则是由于还有更早但不足实在的记录。比如在喜欢因斯坦 1897‒1898 年度冬季学期韦伯课程的听课笔记上, 有一个针对分子间力的简短批注, 内容为 “钻研!伪期。”;此外, 在 1900 年 9 月中旬给米列娃的一封信里, 喜欢因斯坦曾盛赞奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼 (Ludwig Boltzmann) 的《气体理论》 (Gastheorie), 称其阐述的通太甚子行动注释物理形象的做法是令人钦佩的。由于 “通太甚子行动注释物理形象” 是喜欢因斯坦钻研毛细作用的主要思路, 分子间力则是那项钻研的切入点之一, 因此上述批注及信件都有能够跟毛细作用钻研相关, 只不过相关都不足实在——由于都未曾直接挑及毛细作用。

2. “平常光谱” 是普朗克对完善逆射空腔内的辐射光谱——即所谓暗体辐射光谱——的称呼, 不甚通用, 普朗克本人也只用过寥寥数次。3. 喜欢因斯坦父亲的这封信——用喜欢因斯坦晚年助手巴涅希·霍夫曼 (Banesh Hoffmann) 的话说, 不光表现了父亲对儿子的喜欢, 而且也泄露了谁人时期喜欢因斯坦心理上的艰辛 (这一点在喜欢因斯坦本身的信件里披露不众, 相对隐约)。比如他写道:“吾儿子对他现在的赋闲深感忧伤, 认为他的生涯已经脱轨, 且边缘化的水平镇日甚于镇日。”4. 秦关根师长写过一本《喜欢因斯坦》 (中国青年出版社 1979 年出版), 其中挑到喜欢因斯坦在 1911 年的索尔维会议 (Solvay Conference) 上见到了昂内斯, 后者对他说:“现在答该由吾来给你当助教了。你十年前写来的那张明信片吾还保留着。异日把它送到博物馆往, 让后人看看吾这个老头子以前有众么糊涂。” 这段话吾没找到原首出处, 故不克行为原料引述。但秦师长这本《喜欢因斯坦》是吾最早读过的, 也是幼时候最喜欢益、 印象最深的喜欢因斯坦传记, 在这要借故挑一笔, 行为怀旧, 也行为对带给过吾浏览喜悦的秦关根师长的感谢。同时, 以吾后来对喜欢因斯坦原料的晓畅, 能够判定出秦师长此书虽系少儿读物, 内容却是有所本的, 这段话也意外破例 (比如喜欢因斯坦在 1911 年的索尔维会议上见到昂内斯是史实, “异日把它送到博物馆往” 也跟明信片的实际归宿相反)。读者诸君若有清新原首出处的, 迎接来信指正。5. 之于是只是 “有能够”, 除本身系推想, 从而不能够肯定外, 还有一个因素是:无法确知他们是否读过喜欢因斯坦的论文——若异国读过, 价值判定也就无从谈首。6. 这边挑到的《数学科学百科全书》是一套令人高山抬止的百科全书。它的主编费利克斯·克莱因 (Felix Klein) 是数学 “圣地” 哥廷根的领袖数学家, 被传记作家康斯坦丝·瑞德 (Constance Reid) 描述为哥廷根之王乃至哥廷根之神;它的作者名单如联相符部数学物理学家的 “明星录”;它的很众 “词条”——比如沃尔夫冈·泡利 (Wolfgang Pauli) 的《相对论》 (Relativitätstheorie)、 保罗·埃伦费斯特 (Paul Ehrenfest) 的《力学中统计手段的概念基础》 (Begriffliche Grundlagen der statistischen Auffassung in der Mechanik)、 马克斯·玻恩 (Max Born) 的《固体的原子理论》 (Atomtheorie des Festen Zustandes) 等——皆已自力成书, 且直到今天照样是名著。7. 益奇的读者能够想清新这是什么样的方程, 它的形势是:d(γ + ω0)/dT = ‒Td2γ/dT2。其中 γ 和 ω0 别离是将液体解放外貌的面积增补一个单位所需的死板功和炎量, T 为温度。

参考文献

[1] A. Calaprice, et al., An Einstein Encyclopedia, (Princeton University Press, 2015).

[2] R. W. Clark, Einstein: The Life and Times, (Avon Books, 1971).

[3] A. Einstein, The Collected Papers of Albert Einstein (vol. 1-15), (Princeton University Press, 1987-2018).

[4] A. Fölsing, Albert Einstein: A Biography, (Penguin Books Ltd., 1997).

[5] P. Frank, Einstein: His Life and Times, (Alfred A. Knopf, Inc., 1947).

[6] H. Gutfreund and J. Renn, Einstein on Einstein: Autobiographical and Scientific Reflections, (Princeton University Press, 2020).

[7] W. Isaacson, Einstein: His Life and Universe, (Simon & Schuster, 2007).

[8] A. Pais, Subtle is the Lord: The Science and the Life of Albert Einstein, (Oxford University Press, 1982).

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