能源春秋三十二 一、爱因斯坦 1879-1955
2026-06-15 21:58:01
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==================================== 一、爱因斯坦 1879-1955

十八世纪七十年代,利用煤炭与蒸汽,苏格兰的詹姆斯瓦特在能源的利用上,开创了一个时代。

十九世纪八十年代,利用交流电与涡轮机,塞尔维亚人尼古拉.特斯拉(Nikola Tesla)在人类利用能源改变世界方面,又掀开了一个新的篇 章,至此人类在能源的利用方面,从人力、畜力、火力、风力及水力一直到电力,多数可开发的能源几乎都被利用了。

进入二十世纪后,由于一位德国理论物理学者的出现,人类慢慢地又找到了一把进入一种更神秘、更强大,也更危险的能源世界锁匙,那就是对核动力,核能的开发与利用。这位德国学者就是大名鼎鼎的爱因斯坦教授。

爱因斯坦教授对人类开发核能源及保护人类和平所作出的巨大贡献主要体现在这样几个时刻里。

在兄弟看来,爱因斯坦于科学上的成功,确实是个令人费解的谜团。

作为一个强于理科而弱于文科的偏才,上中学时,爱因斯坦的学业就有点不顺,申请大学过程中也不太顺,好容易大学毕业后,找工作之际更是不顺,想去的单位,没有一个愿意接收他,无奈中只好通过前同学父亲的帮忙,在瑞士专利局中当上了一个小小的职员。那时,他刚刚结婚,正是家中开销极大之际,经济上极度拮据,加之夫人的脾气不太好,平时既要在单位里上班挣钱养家,回到家里又要应付老婆,照顾孩子,想一想,能在这种环境中生存下去,确实不是一件容易的事情,更别做出一流的学术研究了。

然而,竟偏偏在这种环境当中,作为一个物理学的业余爱好者,爱因斯坦却在1905年里,前后发表了五篇重量极的文章,分别为《关于光的产生和转化的一个启发性观点》、《分子大小的新测定》、《关于热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》、《论动体的电动力学》以及《物体的惯性是否决定其内能》。

据科学史家称,其中四篇论文竟在二十世纪人类物理学中产生了划时代的深远影响,突别是在《物体的惯性是否决定其内能》一文,在这位天才的通过推导运算中,提出了一个著名的质量与能量的关系式E=MC²,由此为人类对原子能的开发利用,奠定了重要的理论基础。

回首1905年,后人发现那位年轻的物理爱好者,一是不在物理学科的研究机构里工作,二是周边没有什么特别有经验的物理学家可就学术进行深入地交流与探讨,三是身边的老婆孩子及一大堆令人分心的家务事还需要打理,可就像那位奥地利音乐天才莫扎特创作音乐一样,这位天才的物理学爱好者硬是在一种孤独而艰难的时刻里,完成了自己一生,可能也是整个二十世纪人类科学界里,最为辉煌的学术成果:光电效应、布朗运动与相对论。

在完全没有实验证实的情形下,这个年轻的物理爱好者通过对光线、质量、运动与能量的研究所获得的结果,在很大程度上为后人于原子能的进一步开发利用,起到了奠基性的理论作用。

当然,没有爱因斯坦,最终也可能有其他国家的科学家或研究者,例如英国、法国、美国的科学家们分别作出相同的工作,但从时间上看,没有这位德国物理天才所做出的伟大工作,人类在物理科学,在原子能的利用方面,在时间上将会推迟多久,确实是个巨大的历史问号。

在一年里连续发表出五篇能量巨大的论文,其情形有如托尔斯泰在短短的一年时间里,一下子把他的《安娜.卡列尼娜》、《复活》以及《战争与和平》全部推到了世人面前般的神奇。

跳出物理学上来研究这一独特的爆发现象,是个很有趣的课题。尽管后来爱因斯坦在物理学上也有贡献,但客观地讲,不论是作为柏林大学物理系的教授,还是后来到了普林斯读大学作为物理所所长,爱因斯坦后来的研究工作对后世的学术影响也相当大,但终归没有他作为一个业余物理学爱好者那样,战果辉煌。后来爱教授又活了50年,这当中他大部分的贡献,已不在物理方面了,作为一个著名的社会活动家,他的精力更多地放在了维护和平,参加各种社会活动,以及追逐女性方面。

爱因斯坦爆发是个很趣的历史课题。

很多人的一生也会有机会得以爆发,有的人小学之际爆发了,成为小神童,走到了舞台中央,集聚于镜头之下,满足了其家长巨大的虚荣,然而长大之后,却一点点地消失于公众视线,无踪无迹;有的人十七、八岁那两年爆发了,冲入了好大学,有了无数好的校友,然后靠着师兄师弟师姐师妹,荣耀于人前,快乐于人后,不过最终也陷入了一晃大了,二晃老了,三晃没了的老故事里;也有那些无心少肺的兄弟,以一种无底线的精神,不但能低头,能折腰,能下跪,甚至还练就了蹲舔的意志,中年之际爬上了高位,获得了巨富,人前风光,人后挨骂;也有的人,长年平庸,却于晚年爆发,终成业内大腕,夕阳无限好,只是已黄昏。

每个人都有机会享受成功,只是身后论述不定,褒贬不一。

一方面爱因斯坦本人成功给了这个世界带来了很多积极的成就,另一方面,他在童年与少年之际的成长历程,也给了无数的家长,特别是女性家长,在获得了极大安慰当中,赢得了一种励志。

童年时的智力发育比常人慢,很迟才开始说话,别的孩子很早就明白的事情,他到了很大之后也理解不了。爱因斯坦曾经在给好友的信里提到,他曾问自己,为什么是我,而不是别的人提出了相对论?后来,他反思到,正常的成年人决不会为空间时间问题而伤脑筋。因为对于多数人来讲,这个问题早在童年时代就已经思考过,并习以为常了。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。

关于这个问题就是像英国前首相丘吉尔所说,世界上的很多好书,是给那些必须已经颇有阅历的人,成熟之后再读的。

在读书方面,兄弟也曾经有过这样的感觉。

老说中华文明中有过四大发明,后来又有了四大名著之类。四本名著小学时,就都读过了,前边三本,三国水浒加西游,少年之际已读得津津有味,惟有《红楼一梦》怎么也读不进去,当中所绘不是吃饭就是对诗,婆婆妈妈,半无精彩。上了大学时,某日于火车之上,实在无聊,取过游伴身边的红楼再读,渐有味道。研究生毕业,成家过日子后,某日再从夫人的床边翻出一本红楼,脚上床头,头枕被褥,再翻古书,一读二品中,随着荣宁二府的那些往事飘然而来,突然之间,竟生产了一种想跪下去的感觉,相比之下,什么罗贯中,施耐庵与吴承恩之类,与手中的曹雪芹,真真的全不在一个档次。老曹太深了,什么四大名著,现在看来,原只有畅销书三部,真正的大作一部。

人生之间,确实是存在着某些说不清与道不明的开悟之际与顿悟之刻。

原来,长期卑微的爱因斯坦,前25年里一直在厚积中等待着,最终在26岁那年的顿悟中,彻底爆发了。

那一刻,发生在1905年,距离第一次世界大战还有九年的时间。

很多在学术上做出过大成就的人,功成名就后,奋斗的精神常会随之衰退。比如牛顿,当年剑桥出现瘟疫后,校方让大学生们先回家躲避一段时间,待情形好转后再来上学。恰恰在是那段自由的,几乎没有多少教师越过肩头,观察并督导学生们的时光中,回到家乡的牛顿,除了发现苹果为什么不飞向空中而落到地面的原理之外,同时在那段时间里,这位年轻的大学生还在光学与数学等方面同时对人类作出了巨大的贡献。有一天当他成为了英国皇家院士后,科学研究方面反而没有做出特别有创造性的工作来。后来的牛顿投身于金融界,主要工作竟是审审造假币的犯人或炒炒股票之类。

历史当中,这样的情形很多,随着名气的增长,生活待遇的改善,很多成名后的科学家,在生活中常会不同程度地出现巨大的惰性。

爱因斯坦也有着这方面的问题,1905年当他还是个生活穷囧,事业落魄的专利局小职员时,竟以业余物理爱好者的身份让五篇惊天地泣鬼神的划时代论文横空出世。随后在努力成为当时人类物理界研究水平最高的柏林大学物理系教授的奋斗过程中,爱因斯坦继续一路努力,并在第一次世界大战的炮火声中,于1915年里完成了他的广义相对论学说,一时震惊人类学术界。七年后的1922年,爱因斯坦以勤勉之身,仍在到处交流讲学,继续推动着人类物理学的进步。

有意思的是,一次在旅行到日本的讲学途中,有人告知爱因斯坦,你已经成为了上一个年度的诺贝尔物理奖得主,随后他的一举一动成了媒体关注的中心。自此之后,一方面他的生活开始不断地受到外界的打搅,另一方面由于年龄的关系,他的学术创造力开始出现了一定程度的衰退。当年的那个充满了创造性思维的物理天才,开始一天天地陷入了与其他学派掌门人的辩论之中,学术方面则长期陷入到难有更新学术成果的统一场研究之中,最终一点点地,爱因斯坦变成了一位著名的社会活动家,尽管在学术上他的研究距离物质与能量越来越远,可在维护世界和平,反对战争方面,他对人类在核能开发方面的影响,却是无人可以相比的。

为了好战的恶魔希特勒有可能利用最新的原子弹技术开始核武器,心态焦虑的爱因斯坦于1939年亲自写给当时的美国总统罗斯福写了一封信。史学家们认为,正是这封信,不但改变了人类在核能研究方面的进程,在一定程度上,甚至改变了整个人类历史的进程。

随着爱因斯坦这封信的来到罗斯福总统的手中,一个伟大的核能研究计划在华盛顿出笼了,这就是被后人们不断提及的“曼哈顿项目” (Manhattan Project)。

关于这个曾经在一定程度上改变了人类命运的项目,还得从两位曾在很大程度上改变了人类行进轨道的人物聊起,一位是二十世纪最伟大的德国科学家爱因斯坦,另一个则是二十世纪极其伟大的政治家美国总统罗斯福。

而将他们两个人连接在一起的是一封私人信件。

伟大的科学家为什么要把一封私人信件送给一个伟大的政治家呢?

这一切还得从第二次世界大战前夕发生在美国纽约的一些往事说起。

那时,爱因斯坦因为他的书已经在自己的家乡被焚烧,自己的头颅已经被家乡的执政者所悬赏,同时自己无数的亲友已经在家乡被投进了集中营,几年之前,他只好以旅游者的身份逃出了自己的家乡,自此漂泊海外,生前再也没有回到过自己的祖国。

心中带着一片无尽伤感与恐惧的爱因斯坦,三十年代后半期,一直在美国纽约长岛的一家物理机构从事研究,进行着有关统一场论的工作。

忽一日,自己多年的好友,也是当年自己在柏林大学物理系教书时的学生,利奥.希拉德(Leó Szilárd)前来探访。这位出生于匈牙利的核物理学家此刻已是哥伦比亚大学物理系的教授了。有趣的是,当年西拉德在柏林大学听爱因斯坦讲课时,总爱坐在第一排,并不断地提出各种奇怪的问题。一来二去的,爱因斯坦喜欢上了这位比自己小了近二十岁的小伙子。为了证实自己与导师之间的友情,希拉德在很多的场合里总爱提及他和爱因斯坦之间一些好玩的往事,例如有一次,他跑到导师家里说,由于当时欧洲冰箱制造厂家的产品不安全,常出现冷却剂泄露,甚至导致出现消费者发生伤亡的事故。为此一向热心肠的希拉德,竟拉上爱因斯坦一起设计了一款新型的安全电冰箱,并随后以两个人共有的名义在德国专利局申报了专利,要知道当年爱因斯坦就是研究专利出身的。然后两个人兴致勃勃地找到一个生产厂家,试制了他们的新产品。有意思的是,两位人类伟大的科学家可以在物理世界里创造出各种辉煌的理论来,但在设计一款民用的电冰箱方面,却遭到了彻头彻尾的失败。原因是按照他们的设计生产出来的电冰箱根本卖不出去。

这次,急匆匆地跑来长岛和老师商量事情的希拉德,想要探讨的可不是什么民用电冰箱之类的事情,而是后来看涉及到人类生死存亡的一个重大课题:无论如何也不能让希特勒赶在美国人之前,首先生产出原子弹来。

看着匆匆赶来的学生,爱因斯坦笑着问:看你的脸色就知道一定有什么特别的事情,让你兴奋了起来。

你知道世界上有一个极为著名的能量与质量之间关系的方程式E=MC²吗?学生问道。

爱因斯坦笑着用烟斗在希拉德的胸前敲了一下:你别总是拿我开心了。

希拉德一脸严肃地讲:这次这么远地从曼哈顿跑来,绝不是想来和你一起穷开心的。我已经想了很久,有一件事情,一定要和你严肃地讨论一下。

爱因斯坦走到桌前,拨了拨那只他心爱的小提琴,收起了笑意:那好,你想和我一起严肃地讨论什么呢?

希拉德道:六年之前,那时我们还在柏林一起工作时,就讨论过,α粒子由两个质子和两个中子构成,带有一个正电荷,回到你的E=MC²的方程式上来,核子和α粒子所带的相同正电荷会相互排斥,电荷间的排斥阻碍了α粒子的粉碎,每次将α粒子向核子冲撞时,都有使其转向别处的趋势。如果在核子处粉碎这些粒子,就可能发生一系列惊人的裂变,由此将一些质量转化为能量,不过这些都还是理论上的认识。

是的,爱因斯坦说:到目前为止,这一切都还仅仅停留在理论上。

可你知道,最近我和那个意大利的费米教授在哥伦比亚实验室里发现了一种不带电核亚原子粒子,其质量只有α粒子,我们称它为中子。在实验中我们同时发现将一个中子冲撞向原子核,没有出现排斥现象,相反核子竟发生了一系列不稳定的分裂。也就是说,中子不带电荷,因而可以核子粘在一起,进而产生裂变。根据我的计算,如果用中子撞击一个原子,当原子分裂时,不仅会释放出能量,还会多出2-3个中子,这些中子可 能会进一步分裂其他原子,关键是每一个这样的步骤,都会产生巨大的能量来。每一次的撞击发生就导致一点微小的质量转化为巨大的能量,这是一个连锁反应,这种连锁中的每一步产生的能量会不断实现呈指数状的倍增。这种巨大的能量用于和平,将造福人类,相反如果这些能量为希特勒这样的战争狂所用,整个世界将陷入巨大的危险之中。

有这么严重吗?爱因斯坦有些困惑地问:你知道要把一个想法变成一个现实的产品,这中间是要花费很多时间的。

具体时间我说不准,但你来想象一下吧,希特勒的科学家抢在我们的前边将原子弹做好,然后某一天,他的海军悄悄地将这样一个威力大得无法想象的爆炸体,开到了纽约港附近,然后.

然后什么?爱因斯坦问。

然后整个纽约在地平面上消失了,可能也包括您现在居住的长岛在内。

听到这里,爱因斯坦紧紧地盯着自己的学生,好长的时间里没有说话。

很不幸,希拉德口气诡秘地继续说:最近我们得知,在柏林威廉皇帝化学研究所(Kaiser Wilhelm Institute for Chemistry)工作的哈恩教授(Otto Hahn)与斯特拉斯曼博士所(Fritz Strassmann),通过实验,已证实通过中子轰击铀核样品,分裂出了两个质量相近的轻元素钡和氪,与此同时释放了几个中子与大量的能量来。如果他们将这次实验的结果向军事工业方面转移的话,后果不堪设想。

听到这里,爱因斯坦再一次陷入了久久的深思之中。

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滕运

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