第23章 爱因斯坦：超越时空与广义相对论的革命

一、早年生活

 1879年3月14日，阿尔伯特·爱因斯坦出生在德国乌尔姆市班霍夫街135号，父母赫尔曼·爱因斯坦和宝琳·科赫都是犹太人。1880年，爱因斯坦一家迁居慕尼黑，这里成为爱因斯坦童年和青少年时期的主要居住地。在慕尼黑，爱因斯坦进入了路易波尔德高级中学接受教育。在这段时间里，他接受了宗教教育，并在1888年进行了受戒仪式，弗里德曼是他的指导老师。

 1889年，爱因斯坦的生活发生了一个重要的转折点。当时，一位名叫塔尔梅的医科大学生经常来爱因斯坦家中做客，他向年轻的爱因斯坦介绍了各种科普读物和哲学着作。这些书籍极大地激发了爱因斯坦的好奇心和求知欲，使他对科学和哲学产生了浓厚的兴趣。1891年，爱因斯坦开始自学欧几里得几何，对数学产生了狂热的喜爱。随后，他又开始自学高等数学，展现了惊人的自学能力。

 1892年，爱因斯坦开始阅读伊曼努尔·康德的哲学着作，这进一步拓宽了他的思维视野。1894年，爱因斯坦一家因为商业上的原因移居意大利米兰。爱因斯坦留在慕尼黑继续完成学业，但不久后他也前往米兰与家人团聚。1895年，爱因斯坦自学完成了微积分课程。同年，他尝试报考瑞士联邦理工学院，但由于未能通过入学考试，他不得不重新规划自己的未来。在这一时期，爱因斯坦开始思考一些物理学的基本问题，特别是当一个人以光速运动时会看到什么现象，对经典理论的内在矛盾产生了深深的困惑。

 1896年，爱因斯坦在阿劳州立中学获得了毕业证书，并于10月29日迁居苏黎世，进入瑞士联邦理工学院就读。在苏黎世，爱因斯坦结识了许多志同道合的朋友，其中包括未来的妻子米列娃·玛丽克。1899年10月19日，爱因斯坦正式申请瑞士公民权，这标志着他开始融入瑞士社会。1900年8月，爱因斯坦顺利毕业，同年12月，他完成了论文《由毛细管现象得到的推论》，这篇论文次年发表在德国莱比锡的《物理年鉴》上。同年，爱因斯坦正式加入了瑞士国籍。

 1901年3月21日，爱因斯坦正式取得瑞士国籍。这一年，他完成了关于电势差的热力学理论的论文。1902年6月16日，爱因斯坦被瑞士伯尔尼专利局雇佣，这份工作为他提供了稳定的收入，也让他有更多的时间进行科学研究。1903年，爱因斯坦与米列娃·玛丽克结婚，他们在此之前已经有了一个女儿。1904年9月，爱因斯坦由专利局的试用人员转为正式三级技术员。

 1905年是爱因斯坦的“奇迹年”。这一年，他发表了四篇划时代的论文，彻底改变了物理学的面貌。3月，爱因斯坦发表了“量子论”，提出光量子假说，成功解释了光电效应。4月，他向苏黎世大学提交了论文《分子大小的新测定法》，并因此获得了博士学位。5月，爱因斯坦完成了《论动体的电动力学》，这篇论文独立而完整地提出了狭义相对性原理，开创了物理学的新纪元。1906年4月，爱因斯坦晋升为专利局二级技术员。11月，他完成了关于固体比热的论文，这是关于固体的量子论的第一篇论文。

 1907年，爱因斯坦再次升职，成为专利局一级技术员。1908年10月，他开始兼任伯尔尼大学的编外讲师，这标志着他正式步入学术界。1909年10月，爱因斯坦离开伯尔尼专利局，担任苏黎世大学理论物理学副教授。1910年10月，他完成了关于临界乳光的论文，进一步巩固了他在物理学界的声誉。1911年，爱因斯坦从瑞士迁居到捷克布拉格，担任布拉格大学的教授。1912年，他提出了“光化当量”定律，继续在光学领域做出重要贡献。1913年，爱因斯坦重返德国，担任柏林威廉皇帝物理研究所所长和柏林洪堡大学教授，并当选为普鲁士科学院院士。

 二、柏林岁月

 1914年4月，阿尔伯特·爱因斯坦接受了德国科学界的邀请，迁居到柏林。这次迁移标志着他职业生涯的一个重要转折点。然而，几个月后，第一次世界大战爆发，柏林迅速成为战争的中心。尽管身处战争的发源地，周围充满了战争鼓吹者的氛围，爱因斯坦却坚决地表明了自己的反战态度。

 1914年9月，爱因斯坦参与发起了反战团体“新祖国同盟”。这个组织致力于反对战争和军国主义，但在当时的政治环境下，很快被宣布为非法，成员们遭受了逮捕和迫害。即便如此，爱因斯坦仍然坚持参加这个组织的秘密活动，表现出他坚定的和平信念。10月，德国的科学界和文化界在军国主义分子的操纵和煽动下，发表了一份名为“文明世界的宣言”的文件，为德国发动的侵略战争辩护，鼓吹德国高于一切，全世界都应该接受“真正德国精神”。在“宣言”上签名的有93人，都是当时德国有声望的科学家、艺术家和牧师，包括能斯脱、伦琴、奥斯特瓦尔德、普朗克等知名人士。当征求爱因斯坦签名时，他断然拒绝了，而同时，他却毅然在反战的《告欧洲人书》上签上了自己的名字，这一举动进一步彰显了他的和平主义立场。

 1915年11月，爱因斯坦在柏林提出了广义相对论引力方程的完整形式，并成功地解释了水星近日点的进动问题。这一成就不仅巩固了他在物理学界的崇高地位，也为广义相对论的最终确立奠定了基础。1916年3月，爱因斯坦完成了总结性论文《广义相对论的基础》，系统地阐述了广义相对论的理论框架。同年5月，他提出了宇宙空间有限无界的假说，这一假说对后来的宇宙学研究产生了深远影响。8月，爱因斯坦又完成了一篇关于辐射的量子理论的论文，总结了量子论的发展，提出了受激辐射理论，为激光的发明奠定了理论基础。

 然而，这段时间对爱因斯坦来说并不全是科学上的成功。1917年初，他患上了多种疾病，包括肝病和胃溃疡。他的健康状况急剧恶化，不得不暂时中断了科研工作。在这段艰难的时期，他的表姐埃尔莎·洛文塔尔给予了他无私的照顾和支持。埃尔莎的悉心照料帮助爱因斯坦逐渐恢复了健康，这段经历也加深了他们之间的感情。爱因斯坦与埃尔莎的关系逐渐发展，最终在1919年10月1日，他接管了德皇威廉物理研究所的管理工作。1919年，爱因斯坦与第一任妻子米列娃·玛丽克正式离婚。同年，他与表姐埃尔莎·洛文塔尔结婚。

 三、物理巨匠

 1921年1月，阿尔伯特·爱因斯坦开始了他繁忙的国际访问行程。他首先访问了布拉格和维也纳，期间在普鲁士科学院作了《几何学和经验》的报告，展示了他在理论物理学领域的深刻见解。2月，爱因斯坦前往荷兰阿姆斯特丹，参加了国际工联会议，积极投身于社会和政治活动。4月5日至5月30日，为了给以色列耶路撒冷的希伯来大学的创建筹集资金，爱因斯坦与魏茨曼一同首次访问美国。此次访问不仅为希伯来大学筹集了大量资金，也使爱因斯坦在美国科学界和公众中获得了极高的声望。在哥伦比亚大学，他被授予巴纳德勋章，并在白宫受到了哈丁总统的接见。访问期间，爱因斯坦还在芝加哥、波士顿和普林斯顿进行了四次关于相对论的讲学，进一步普及了相对论的科学思想。

 6月，爱因斯坦访问了英国，参观了牛顿的墓地，表达了对这位伟大科学家的敬意。这次访问不仅是一次科学朝圣，也是一次文化交流，进一步巩固了爱因斯坦在国际科学界的地位。

 1922年1月，爱因斯坦完成了关于统一场论的第一篇论文，试图将电磁场和引力场统一在一个理论框架内。这一尝试虽然没有立即取得成功，但为后来的物理学家提供了重要的思路。3月至4月，爱因斯坦访问了法国，努力促使法德关系正常化。在此期间，他还发表了一篇批判马赫哲学的谈话，进一步阐述了自己对科学哲学的看法。4月，爱因斯坦加入了国际联盟知识界合作委员会，积极参与国际事务。

 7月，爱因斯坦收到了死亡威胁，不得不暂时离开柏林，前往安全的地方避难。在逃亡途中，他访问了科伦坡、新加坡、中国香港和上海，这些旅行不仅丰富了他的个人经历，也扩大了他的国际影响力。11月9日，爱因斯坦在从日本到上海的途中，通过电报得知自己被授予1921年诺贝尔物理学奖，这一消息使他感到既意外又欣慰。