上海电力学院图书馆爱因斯坦奇迹年探源

年9月，爱因斯坦用5—6个星期完成了经10年酝酿的30页长论文《论动体的电动力学》。这是一篇开创物理学新的经典文献，以其简洁、明晰、透彻、完整的形式提出一个关于电动力学和力学基础的新理论，克服了世纪末出现的物理学的危机，揭开了物理学理论的。

爱因斯坦曾经说过：“物理学的当前困难，物理学家比其前辈更深入地去掌握哲学问题。”他又曾对人说过，“与其说我是物理学家，不如说我是哲学家。”对他一生影响最深的是两种相互对立的哲学思想：论与经验论。

爱因斯坦所以能在1905年迸发出惊人的科学创造力，掀起一场物理学，考其原因有三。

爱因斯坦幼年时虽然发育迟缓，但少年时却相当早熟，爱好穷根究底地思考各种问题，包括大自然的奥秘和人生价值问题。在一位医科大学生引导下，岁就读过康德的代表作。—年的“奥林比亚科学院”的活动中，他和两位大学生一道阅读并认真讨论了论哲学家斯宾诺莎（）的代表作《伦理学》，经验论哲学家休谟（）的《人性论》，物理学家兼经验论哲学家马赫（）的《感觉的分析》和《力学》（此前他自己已读过这两本书），以及其他一些哲学家的著作。爱因斯坦通过自己的思考，以的，认真吸取各派哲学的精华，而不拘泥于任何一派哲学体系，不盲目任何哲学。他的哲学思想，是通常的物理学家难以企及甚至无法真正理解的。最近我国著名理论物理学家，岁高龄的彭桓武先生在一次时坦诚地说，对爱因斯坦两段论及哲学的话，他至今未能真正理解其意义（见年月日《大众科技报》）。这两段话正是爱因斯坦对知识和理论本性的精辟论断，值得向读者介绍：

他大学上的是苏黎世联邦理工大学数理师范系。他对坐在课堂里听课兴趣不大，大部分时间在实验室里度过，“迷恋于同经验直接接触”。其余时间在宿舍里阅读一些著名物理学家的著作，逐步了解到当时物理学前沿的一些重大理论问题。他同班同学共人，人属于数学专业；物理专业只有他和一位比他大三岁半的塞尔维亚姑娘玛丽琦（）。他们四年级时开始相爱。

以牛顿力学为基础的经典物理学理论体系，发展到19世纪70年代似乎到了顶峰。不少人认为，物理学理论已经接近完成，今后最多只能在枝节上作些细小的补充，在数值测定上在小数点后面加上几个数字

摘要爱因斯坦于1905年取得4项历史性成就是奇迹；更奇的是，他完全是用业余时间来探索科学的。本文着重从其成长过程和历史背景来分析产生奇迹的源泉。爱因斯坦的非凡创造力，不仅来自他对自然奥秘的惊奇和敢于向传统与权威挑战的反叛，更来自他那深邃的哲学思考——来源于论哲学家斯宾诺莎的自然界统一性的，以及来源于经验论哲学家休谟和马赫的怀疑和。文章随后简要介绍了爱因斯坦在第二个高峰期（1915—1917）所取得的伟大成就，并认为他一生中至少有项成就可以获得诺贝尔。文章最后着力展示了爱因斯坦的人格魅力——强烈的社会感和社会责任感，为和平、、和的理想所作的不懈努力，以及对中国人民的深切同情。

另一方面，在他就读的学校，由于渗透军国主义，使他感到窒息和压抑，产生了反叛心理。教师对这个不的学生也很恼火，他中学时一个班主任就曾他不会有出息。碰巧，年他父亲和叔父合办的电器工厂因竞争不过的三家大公司，转移到意大利另起炉灶。他也就断然放弃了的学业，转到上学。

年爱因斯坦发表的第一篇论文，提出光量子理论，是对1900年普朗克（Planck）首创的量子论的重要发展。普朗克发现，物体在发射辐射和吸收辐射时，能量不是连续变化的，而是以一个最小单元值的整数倍跳跃式地变化的。能量的这个最小单元被称为“量子”。由于能量不连续性概念与当时的物理理论不相容，普朗克一直忐忑不安，竭力设法用传统的连续性理论来解释跳跃式的量子现象，但始终未能遂愿。自然界的统一性并具有的爱因斯坦，却从普朗克的发现中意识到，量子概念所带来的，将是整个物理理论的根本变革。他不满足普朗克把能量的不连续性只局限于辐射的发射和吸收过程，而认为即使在空间的过程中，辐射也是以量子的形式组成的。他把组成辐射的单元称为“光量子”（以后称为“光子”）。他进而发现，作为统计的平均现象，光表现为连续的波动；但作为瞬时的涨落现象，光却表现为不连续的粒子。这把以前认为是水火不相容的光的波动理论和光的微粒理论统一起来，了微观客体的波动-粒子二象性。以此为契机，年法国物理学家德布罗意（）提出物质波理论，年奥地利物理学家薛定谔（）进而建立了波动力学。可是，光量子理论一提出来就遭到几乎所有物理学家的反对。年普朗克与位物理学家推荐爱因斯坦为普鲁士科学院院士，在推荐信中高度评价了爱因斯坦的科学成就，但又声称“光量子”是一种“迷误”。

年，爱因斯坦不仅写了上述6篇论文，还写了21篇书刊评论，发表在当年的《物理学》（）上。被评论的论文或论著所用的文字有德文、英文、意大利文或法文，内容主要是热力学和运动论。这些评论都是爱因斯坦应《》编辑之约而写的。

“我曾问自己，特别是我发现的情况是怎样出现的。当时似乎是处于如下情况。正常的成年人决不会为空间时间问题伤脑筋。在他看来，关于这个问题所应该思考的一切事情，在童年时代都早已思考过了。相反，我发育很缓慢，在我已经长大的时候，才开始搞清楚空间和时间问题。其结果，我钻研这个问题比通常的儿童所钻研的要深。”

联合国大会决议中所说的爱因斯坦于1905年作出的开创性科学发现，指的是在物理学3个领域中的4项历史性贡献：（）提出光量子论，微观客体的波动粒子二象性，推动量子论的发展。（）由液体中悬浮粒子运动推出测定大小的方法，彻底解决了原子是否存在的争论。（）创建，开创物理学的新。（）由推出质量与能量相当性，预示核能时代的来临。这项具有划时代意义的成就，都是年仅岁的爱因斯坦于年月至月这个月内完成的。这一年他共完成了篇论文，都发表在当时国际物理学界最有声望的刊物《物理学》（，莱比锡出版；它是月刊，却常被人误译为“年鉴”或“年刊”）上。

爱因斯坦出生于有犹太血统的中产阶级家庭。父亲赫尔曼·爱因斯坦（）与人合伙经营一个小企业，后与弟弟雅各布·爱因斯坦（）合办一家生产各种电器的公司。爱因斯坦这位叔叔受过高等教育，是一位有抱负的工程师，对当时正在兴起的电力工业有强烈兴趣，并在技术创新方面取得多项专利。他们的公司生产发电机、弧光灯、白炽灯和成套的电话系统，都属于当时的“高技术”。这样一位处于时代前沿并富有进取心的叔叔对爱因斯坦智力的成长产生了重要影响。

．“我们现在特别清楚地领会到，那些相信理论是从经验归纳出来的理论家是多么错误呀。甚至伟大的牛顿也不能摆脱这样的错误（‘我不作假设’）。”（《物理学和实在》，年；“我不作假设”是牛顿的话，他认为他的理论全部来自经验。）

在叔叔的启迪之下，爱因斯坦从小对动手的技术和抽象的数学都非常感兴趣。岁以后，他又受到一位每周末到他家作客的医科大学生塔耳穆德（）的悉心引导，读了一系列数学、科学和哲学书籍。他岁自学了平面几何，并自己证明了毕达哥拉斯。他认为，读“神圣的几何学小书”，是童年所经历的另一种“惊奇”。他岁时还读了康德（Kant）的哲学名著《纯粹》，并与那位医科大学生讨论书中的问题。

年月日联合国大会通过决议，宣告年为“国际物理年”（），理由是：鉴于物理学对于了解自然和技术进步的重要性，以及物理教育对于人类发展的必要性，同时“意识到年是爱因斯坦作出了为现代物理学奠定基础的开创性（seminal）科学发现的一百周年”。早在年，欧洲物理学会（）就提出，以年为“世界物理年”（）。随后，国际纯粹与应用物理联合会（）于年，联合国教科文组织（）于年都支持这一。教科文组织还把这一提请联合国大会讨论，联合国大会于是通过了上述决议。最近，又决定，将年命名为“爱因斯坦年”（），从年月日开始，全国开展为期一年的庆祝活动。

最后，也可能是最重要的是，他具有深邃的哲学探索，使他与同时代的物理学家相比，在思想境界上站得更高，看得更远，眼界更广。正如他在逝世前天对一位科学史家所说的，世纪初只有少数几个科学家具有哲学头脑；而今天的物理学家几乎全是哲学家，不过“他们都倾向于坏的哲学”。既要有哲学头脑，又要不倾向于坏哲学，并非易事。他自己是怎样走过来的？对他的科学探索产生影响的哲学思想又是什么？

首先，是他始终保持对自然界奥秘的惊奇。对科学探索的执著，不顾任何困顿，始终为科学奋斗的和决心。

年3月爱因斯坦写出光量子论论文后，4月写了一篇向苏黎世大学申请博士学位的论文《大小的新测定法》，5月又写了一篇对上述论文进行理论注释的论文，讨论静液体中悬浮粒子受液体碰撞的运动（称为“布朗运动”，是年英国植物学家布朗发现的）。他希望通过这次研究来彻底解决半个多世纪以来哲学家和科学家一直争论不休的原子、是否存在的问题。

爱因斯坦的经验论思想主要来源于18世纪英国哲学家休谟和19世纪奥地利物理学家马赫，特别是他们的怀疑和。休谟对传统观念采取彻底的怀疑和态度，要求一切被认为先验的东西（如关系）都回到经验基础上来。马赫从经验论出发对牛顿的绝对空间概念的，给爱因斯坦很大，使他在创建时找到了突破口。因此他在早期十分推崇马赫，但他反对马赫反对原子论的态度。后来他更远离马赫哲学，认为它“不可能产生任何有生命的东西，它只能消灭有害的虫豸”。这是对怀疑的经验论的历史贡献和局限性所作的最精辟、最中肯的评价。同样，他对休谟哲学的消极面也有中肯的评论。他指出，随着休谟的，“产生了一种致命的‘对形而上学（指本体论的研究）的恐惧’，它已经成为现代经验哲学的一种疾病”。

关键词爱因斯坦奇迹年双重奇迹自然界统一性人格魅力

为了谋生，1902年2月爱因斯坦迁居到首都，在报上刊登“私人讲授数学和物理学”的广告。几天后就有一位工程师和一位建筑师来听课。一个月后又招来两个大学生，一个是学哲学的索洛文（），一个是学数学的哈比希特（）。他们都对科学哲学问题感兴趣，与爱因斯坦志趣相投。于是他们人每天晚上一起阅读科学和哲学名著，也读了一些文学作品，同时进行海阔天空、热烈深入的讨论。这项活动从年春天持续到年月，他们戏称为“奥林比亚学院”，对爱因斯坦早期的科学创造，产生了重大的和推动作用。

在历史上唯一可以与爱因斯坦奇迹年相媲美的是牛顿（Newton）于1666年的成就。据牛顿自己晚年的回忆，在岁那一年（年），他孕育了微积分、颜色理论和引力理论。但这三种理论当时只孕育在他的脑海里，并没有写成文字发表，几年后才逐渐为周围朋友所知。而爱因斯坦年发表的几篇重要论文，都是多年酝酿的结果，特别是有关思想的探索，年前就开始了。年月完成的论文《论动体的电动力学》，概念清晰，逻辑严密，文字简洁，是一篇十分完美的科学经典文献。

一个年仅26岁的青年，一年之内在科学上作出如此众多的历史性成就，已经是够神奇的了。但更加神奇而不可思议的是，他当时并不是生活在大学或者学术研究机构中，而是在联邦专利局当一个最低级的技术员，本职工作是对发明专利的申请进行技术鉴定。这项工作常费脑筋的，不可丝毫懈怠。而饱尝失业之苦的爱因斯坦十分珍惜这份来之不易的工作，对此自然十分认真负责。因此，他只能利用每天小时的公务以外的业余时间来从事科学研究。可是，他在家里还要帮助妻子不到一岁的儿子，经常是一手推着摇篮，一手执笔写论文。他周围没有一个物理学家，更没有一个可以请教的名师。

爱因斯坦的论思想主要来源于17世纪荷兰哲学家斯宾诺莎。他多次，他斯宾诺莎的：“我斯宾诺莎的那个存在于事物的有秩序的和谐中显示出来的，而不那个同人类的命运和行为有牵累的。”他也像斯宾诺莎一样，把“对神的的爱”，即探求对自然界统一性和规律性的理解，奉为自己生活的最高目标。用他自己的话来说，“斯宾诺莎的思想对我始终是亲切的，我始终是这位哲学家及其的诚挚的赞美者”。“我的见解接近于斯宾诺莎的见解：赞赏秩序与和谐的美，相信其中存在的逻辑的简单性，这种秩序与和谐，我们能谦恭地而且只能是不完全地去。”作为论标志的自然界统一性的，是他探索科学，尤其是创建的向。

其次，是他的不愿，不愿固步自封，敢于向旧传统和任何权威挑战的反叛。他生前的研究助手霍夫曼（）和秘书杜卡斯（）合写传记《阿耳伯特·爱因斯坦创造者与反叛者》（），这个不同凡响的书名，正是对他这种的中肯表述。

爱因斯坦大学毕业后，生活立即陷入双重的极端窘困之中。那时，他父亲的工厂早已倒闭，而且负债累累。他本来打算毕业后同玛丽琦结婚，但是遭到父母反对，这激怒了爱因斯坦，使他同家庭的关系濒于，两人相爱反而更深。

．“纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于经验世界的知识；一切关于实在的知识，都是从经验开始，又终结于经验。”（年月日在大学的《关于理论物理学的方法》）

从1900年到1904年这5年内，他每年都写出一篇论文，并且都被《物理学》接受发表。可是论文的发表并没有改变他失业潦倒的命运。

爱因斯坦并不是神童，相反，他童年时的智力发育比慢，很迟才开始说话，而且学习说话很困难。他不爱一般儿童打闹的游戏，而爱独自一人比较的活动。四五岁时父亲给他看一个罗盘，他对指南针特殊的性状感到十分惊奇，以致浑身颤栗。这种对自然界奥秘的“惊奇”，正是他终生从事科学探索的动力。爱因斯坦在晚年对自己发育缓慢与创建的关系作了饶有风趣和意味深长的表述：

在他失业后个月，偶尔得到一个技术学校两个月代课教师的临时工作，他十分欣喜，在给人的信中说：“上午教了五六节课以后，下午在图书馆里自己，或者在住所研究有趣的问题，……即使像现在这样的情况，我也还有足够的精力和愿望去为科学奋斗。”就在这个月中，他又写成第二篇论文。暑假后他找到一个家庭教师的工作。可是个月后又失业了。年月，玛丽琦生了一个女孩，但他们没有条件正式结婚，也没有能力抚养孩子，情况之窘迫，犹如雪上加霜。

爱因斯坦为什么能够在1905年创造奇迹？从当时的历史背景和他个人的成长过程，还是有印迹可寻的。

年6月爱因斯坦终于结束了失业生涯，被联邦专利局聘为试用技术员。专利局局长是格罗斯曼的父亲，经他儿子的介绍，对爱因斯坦的才能很赏识，但还是经过考试才录用。由于爱因斯坦从小受精通技术的叔叔的熏陶，对技术也很感兴趣。由此，对专利局的工作尽心尽力，而且自己也曾取得过几项发明专利。年前，中国报刊上流传不少爱因斯坦的奇闻逸事，其中有一则说爱因斯坦在专利局上班时，打开抽屉，偷偷在写物理论文。这纯属无稽之谈。

世纪中叶以后，科学思想界深受法国哲学家孔德（Comte）的论哲学的影响，认为未经实验的理论都是“形而上学”，在科学领域中无立足之地。因此，看不见、摸不着的原子、都是虚妄的幻想，不是实在的科学概念。由此出现了一股反对原子论、论的浪潮，其中最有影响的是马赫和化学家奥斯特瓦耳德（），后者还提出“唯能论”，主张用能量取代原子作为实界的基元。在论不可一世之时，致力于热的运动论研究并取得巨大成就的奥地利物理学家玻耳兹曼（）处处受到排挤、打击，深感压抑、孤单，年于忧郁中身亡。爱因斯坦在大学时就读过玻耳兹曼的著作，这两篇论文中采纳了玻尔兹曼的研究。持有论的世界统一性的爱因斯坦，对原子、的存在不疑，他借助热的运动论，算出的大小，企求实验验证。一年后，化学家斯维德伯（）就以实验初步了爱因斯坦的理论预测。年法国物理学家佩兰（）利用年才问世的分辨率比普通显微镜高倍的超显微镜，进行了一系列观测，结果完全爱因斯坦的预测。他发表了5篇论文，其中有长达114页的《布朗运动与的实在性》。这使科学家一致认为，和原子的实在性已没有怀疑的余地了。年还断言“原子不过是性的东西”的奥斯特瓦耳德，到年就断然改变了态度，公确宣布：“原子……已经成为一种基础巩固的科学理论。”以后他还爱因斯坦把历年发表过的有关布朗运动的论文汇集成册出版。这就是爱因斯坦一生最早的文集《布朗运动理论研究》，收在奥斯特瓦耳德编的《精密科学经典》丛书。奥斯特瓦耳德还是第一个向诺贝尔委员会提名爱因斯坦为物理学候选人的科学家（1910年）。这样一位磊落、知错必改的科学家却被人（如列宁）说成是“伟大的科学家渺小的哲学家”，实在是历史悲剧。

生活上的潦倒和婚姻上的挫折并没有他献身科学的决心。这种决心早在年他给一位长辈的信中就明白地表达了：“紧张的脑力劳动和对神圣大自然的审视，将是引导我通过一切烦扰的，它虽然严厉，但却使我心情安宁，信心坚定。”物质和的双重逆境反而更激起他科学探索的。在跨出校门后个月的年月，他就完成了一篇论文《由毛细血管现象所得出的结论》，并于年月在《物理学》上刊出。论文的基本思开始酝酿于大学二年级，用热力学与运动论相结合的方法，从概念推导出液体内能的表达式，由此力与牛顿引力之间的内在关系，给化学以力学的基础。论文发表后，他给大学同班同学格罗斯曼（）写信，表达如此喜悦的心情：“从那些对于直接感官知觉来说似乎完全是各不相关的现象中认识到统一性，是一种壮丽的感觉。”

年月毕业考试，玛丽琦未通过，爱因斯坦和另位同学都通过了。那位同学都被教授留下来当助教，唯独他因特立独行、离经叛道的性格不见容于教授们，大学一毕业就失业了。

一个人，在一年之内，在几个不同领域，齐头并进地作出如此重大的贡献，在科学史上是一个奇迹。年，英国天文学家惠特罗（）在他编的录《爱因斯坦，其人以及其贡献》（）中，就把年称为“爱因斯坦奇迹年”（’）。美国物理学家、《爱因斯坦全集》第一、二卷主编斯塔切耳（）还于年编了一本《爱因斯坦奇迹年》（’），收了爱因斯坦年改变物理学面貌的篇论文，并加了引导性的说明（此书已有中译本，年上海教育出版社出版）。