关于爱因斯坦是“孤胆天才”的普遍叙事是一个神话。实际上,他的革命性成就,如光电效应和相对论,并非孤立思考的产物,而是建立在正规教育、持续学习、与同事(如数学家马塞尔·格罗斯曼)的紧密合作以及前人研究的基础之上。科学的进步依赖于集体的智慧与协作,天才的成就离不开知识的积累与努力,孤立的“天才神话”误导了我们对科学发展本质的理解。
“孤胆天才”的神话
我们常听说一个故事:一个才华横溢但未经正规训练的人,闯入一个新领域,立刻看到了别人从未见过的东西,并轻松解决了困扰顶尖专家的难题。爱因斯坦的形象常常被套用进这个模板里,说他是一个被主流学术圈排斥的人,独自一人推翻了牛顿物理学。
这个故事不仅是 完全的虚构,而且与事实相去甚远。
真正的背景:教育与合作
尽管爱因斯坦的 1905 年被称为“奇迹年”,产出了一系列改变物理学的论文,但这些成就并非凭空出现。
- 扎实的教育背景: 爱因斯坦 17 岁时就进入苏黎世的数学和物理教学文凭课程学习,该大学如今是著名的苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich),诞生了包括爱因斯坦在内的 22 位诺贝尔奖得主。
- 并非与世隔绝: 他在瑞士专利局的工作,更像是如今的工读项目。这份工作还是他的同学 马塞尔·格罗斯曼 帮忙介绍的。工作之余,他与朋友们组成学习小组,共同研究物理学和数学,特别是恩斯特·马赫和亨利·庞加莱的著作。
- 博士学位: 由于他的研究生学习,他被苏黎世大学授予博士学位。
站在前人的肩膀上
爱因斯坦并非在解决无人知晓的问题。恰恰相反,19 世纪末的物理学界已经充满了牛顿力学无法解释的“谜题”,这些问题被广泛讨论了数十年。
- 放射性现象: 原子衰变的时间是随机的,这与牛顿的决定论宇宙观相悖。
- 质能疑云: 在某些放射性衰变中,反应后的总质量小于初始质量,表明质量并非守恒。亨利·庞加莱早在 1900 年就独立推导出了 E = mc²。
- 高速运动: 人们已经发现,物体在接近光速时,其运动不符合牛顿定律,时间膨胀和长度收缩等概念已被提出。
- 水星轨道: 水星的实际轨道进动与牛顿引力理论的计算结果存在微小但无法解释的差异。
广义相对论:协作的巅峰
爱因斯坦最伟大的成就——广义相对论——同样是合作的产物。他确实提出了著名的“等效原理”(他一生中最快乐的思想),即引力与加速运动无法区分。但将这一思想转化为严谨的物理理论,离不开他人的帮助。
爱因斯坦的前教授赫尔曼·闵可夫斯基对狭义相对论深感震惊,他曾评价学生时代的爱因斯坦:“他从不为数学操心。” 但正是闵可夫斯基发展了 “时空” 的数学思想,为广义相对论铺平了道路。
真正的突破来自于他的朋友 马塞尔·格罗斯曼。当爱因斯坦在数学上陷入困境时,正是这位数学专家提出,应该使用 非欧几里得几何(黎曼几何)来描述引力造成的时空弯曲。
- 关键合作: 格罗斯曼擅长的微分几何和张量分析,正是描述爱因斯坦所设想宇宙的精确语言。两人在 1913 年合作发表了一篇关键论文,为广义相对论的最终形式奠定了基础。
- 同行的贡献: 这一数学领域本身就是由克里斯托费尔、里奇和列维-奇维塔等数学家几十年发展的成果。另一位传奇数学家 大卫·希尔伯特,当时也几乎独立地得出了描述引力的场方程。
科学进步的本质
贬低爱因斯坦的“孤胆天才”形象,并非要削弱他的伟大。相反,这是为了更好地理解科学进步的真实过程。爱因斯坦的成功,恰恰是因为他拥有深厚的教育背景,并愿意依赖他人的专业知识和灵感。
他最著名的那句话或许是“想象力比知识更重要”,但伟大的科学突破 绝对需要两者兼备。
科学史上充满了类似的例子:
- 在哈勃之前,乔治·勒梅特和霍华德·罗伯逊就已独立提出了宇宙膨胀理论。
- 朝永振一郎、朱利安·施温格和理查德·费曼各自独立地发展了量子电动力学。
如果没有爱因斯坦,我们最终还是会得到广义相对论。许多科学家当时就在他身后不远处,追寻着同样的目标。真正的教训是,进步源于合作、努力和知识的积累,而不是孤立的灵光一闪。