愛因斯坦

愛因斯坦小時候曾讀過伯恩斯坦（Aron Bernstein）的《自然科學國民手冊》（The People’s Book on Natural Science），其中有一章，作者伯恩斯坦請讀者想像自己與電流一起滑過電報線路的情形，這個想像一直盤踞在年輕愛因斯坦的心中。愛因斯坦 16 歲時開始思考，假如他能趕上光的速度，那麼光束看起來會像什麼呢？孩童時代的愛因斯坦總認為，如果有人能隨著光一起衝刺的話，光束看起來應該是靜止的，就像靜止的波一樣，但是一直沒有人曾經觀察到靜止的光，所以讓他開始思考其中可能的原因⋯⋯

■愛丁頓於1905年完成他的碩士學位。他先在卡文迪西實驗室研究熱離子發射，之後嘗試數學研究，但都沒成果。在短暫教授數學之後，他再次發現最初的愛好：天文學。終於他在格林威治皇家天文台謀到一份工作，專門研究恆星的結構。1914 年，他已高升為劍橋天文台台長，接著獲頒皇家學會會士及皇家獎章。
在愛丁頓擔任皇家天文學學會秘書期間，德西特（Willem de Sitter）寄給他有關愛因斯坦新的廣義相對論的信件和論文。在那個對於德國物理學家的任何研究都還有相當戰時敵意和懷疑的年代，愛丁頓成了愛因斯坦最大的傳道人。他很快地投入研究，要證實廣義相對論其中一個主要的預測。

愛因斯坦七十大壽時收到一份很別緻的生日禮物，一本由25位學者合寫的文集，書名是《亞伯特‧愛因斯坦：哲學家─科學家》。其中最長的一篇〈與愛因斯坦討論原子物理中一些認識論問題〉出自老友波耳之手，為兩人多年來針對量子力學的爭辯提供了重要史料。

任何人都有一體兩面，亦即前面和背面，當我們看到一個人的前胸，當然就看不到他的後背，反之亦然。然而人是一個整體，前面和背面都只是片面而已，如果我們將某人的「前面」和他這個人畫上等號，那就是標準的以偏概全──正如無論電磁波或光子，都不能完整代表光的本質。

少數科學史家並不承認1900年是量子物理元年。雖然這並不是主流的聲音，但在這個陣營中有一位赫赫有名的人物──典範轉移理論的發明人孔恩，因此誰也不敢小覷這個觀點。
倘若你問孔恩，量子物理是何時誕生的？他會斬釘截鐵地告訴你：五年後！

波茲曼的自殺當然是個大悲劇，但最令人扼腕的是，在嚥氣的那一刻，他所期待的曙光其實已經浮現。只要波茲曼再堅持兩三年，非但這場悲劇能夠避免，他還能親眼見到自己的理論逐漸成為顯學。
這個曙光是一篇發表於1905年七月的論文，作者愛因斯坦在大學時代就是他的信徒與粉絲。

廣義相對論以彎曲時空來描述重力，這種數學語言和牛頓的萬有引力公式當然不同，但是有沒有可能，愛氏只不過是把牛頓的理論「幾何化」罷了？正如馬克士威利用「流體力學的語言」改寫法拉第的理論，然而就物理意義而言，馬克士威方程組和法拉第的電/磁力線可謂殊途同歸。
星光偏折現象為這個問題提供了明確的答案！

愛氏在瑞士讀大學時，雖然的確修過閔氏的數學課，但是出席率不高，而閔氏對這個學生也沒什麼好印象，這都是有史可考的事實。
總之就科學史而言，這對師生最重要的關聯，就是閔氏曾用嚴謹的四維幾何語言，重寫狹義相對論的物理內容，而愛氏後來領悟到這種數學語言的重要性，才得以將狹義相對論推廣為廣義相對論。

宇宙的形狀只有三種可能，其中之一是三維的歐氏空間，另外兩種則是非歐空間。而在這三種可能中，只有第一種容易想像，因為歐氏幾何正是根據人類的直覺發展出來的。另外兩種非歐空間就比較難懂，所以我們最好從頭說起。

■對於被喻為「大霹靂之父」的勒梅特 (Georges Lemaître) ，有人說他「計算正確無誤，但物理卻糟糕透頂」，有人說他的研究「是我所聽過關於宇宙創生，最優美且令人滿意的解釋」——這兩個極端的評語，都是來自於愛因斯坦。他如何讓上個世紀最偉大的科學家刮目相看，奠定現代宇宙學的基礎？

撰文｜臺大物理系教授 高涌泉 2016年