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专利局小职员的逆袭,爱因斯坦如何用三篇论文颠覆物理学?

更新时间:作者:小小条

文 |有风

编辑 |有风


1905年,瑞士伯尔尼专利局的小职员爱因斯坦,悄悄干了件震动科学界的事,他写的三篇论文,直接把物理学从经典时代拽进了现代。

专利局小职员的逆袭,爱因斯坦如何用三篇论文颠覆物理学?

这年后来被叫做“爱因斯坦奇迹年”,但当时没人知道,这个每天审核专利申请的年轻人,脑子里装着比发明更疯狂的想法。

那时候的物理学界,正被两朵“乌云”愁坏了。

一朵是迈克尔逊-莫雷实验死活测不到“以太”,另一朵是黑体辐射的能量曲线怎么也算不对。

经典物理大厦看着挺稳,地基却悄悄松了。

爱因斯坦没跟着大家在“以太”里打转,他另辟蹊径,从光的身上找到了突破口。

普朗克1900年刚提出量子假说,只敢用在黑体辐射上,像个小心翼翼的试验。

爱因斯坦直接说,光本身就是一堆能量包,后来叫“光子”,能量多少就看光的频率。

这下,光电效应里电子为啥只认频率不认光强的问题,一下就通了。

1916年密立根做实验,数据跟爱因斯坦的公式严丝合缝,这才让他在1921年拿到诺贝尔奖,不是因为相对论,反倒是这个“量子宝宝”。

从专利局到物理学革命,“边缘人”的创新密码

专利局的工作帮了爱因斯坦大忙,每天看各种关于时间同步、惯性运动的专利申请,这些实际问题让他对“时间”“运动”有了不一样的感觉。

不像大学里的教授,被各种学术会议和论文指标追着跑,他有大把时间安安静静琢磨“时空到底咋回事”。

1905年那篇《论动体的电动力学》,直接把牛顿的绝对时空观掀翻了。

他说,时间和空间不是分开的,而是“时空一体”,速度越快时间越慢,质量和能量还能互相转,E=mc²这个公式,后来成了核能的钥匙。

当时很多科学家觉得这是胡扯,直到1919年日食,爱丁顿团队真的拍到了被太阳“掰弯”的星光,广义相对论预言的时空弯曲,被亲眼看见了。

广义相对论是他十年磨一剑的成果,1907年他突然想到“等效原理”,引力和加速度没区别,你在电梯里失重,分不清是掉下去还是在太空飘着。

顺着这个思路,他把引力描述成时空的弯曲,就像往床垫上放个铅球,周围的小球都会滚向它。

这个理论不仅解释了水星近日点的反常进动,还为后来的宇宙学打下了地基。

宇宙常数的“失误”与重生,科学不怕犯错,就怕不修正

爱因斯坦也有“翻车”的时候,1917年他用广义相对论算宇宙,发现方程预言宇宙要么膨胀要么收缩,可当时大家都觉得宇宙是静止的,他就硬加了个“宇宙常数”Λ,想让宇宙“稳住”。

结果1929年哈勃拿着望远镜一看,星系都在互相远离,宇宙明明在膨胀!

爱因斯坦后来叹气说,加宇宙常数是他“最大的失误”。

谁能想到,几十年后科学家发现宇宙不仅在膨胀,还在加速膨胀,得有个东西推着它,这不就是爱因斯坦当年加的那个Λ吗?只不过换了个名字叫“暗能量”。

所以你看,科学里的“失误”,可能只是时候未到的伏笔。

爱因斯坦没见过暗能量,但他留下的数学框架,让后来人能接着解谜。

他一辈子都觉得,追求真理比占有真理更重要。

跟玻尔为了量子力学吵了半辈子,说“上帝不掷骰子”,但也承认量子力学的厉害。

这种较真又不固执的劲儿,才是科学家该有的样子。

现在搞物理的还在琢磨他没完成的“统一场论”,想把引力和其他力捏到一块儿。

而我们普通人,从GPS用到相对论修正,到核电站的核能利用,都得感谢这个当年的专利局小职员。

爱因斯坦不是神,他也会犯错,但他的厉害在于,用脑子重新画了一遍物理学的地图,还教会我们,科学这事儿,就是大胆假设、小心求证,错了就改,改了再试。

20世纪物理学的半壁江山,都带着他的印记,这大概就是真正的“历史地位”,不是被供在神坛,而是活在每一个公式、每一次探索里。

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