六、重造世界的人
我跟随在光的后面,用光速奔跑,那么会出现什么情况呢?他百思不得其解。这个已经孕育了未来相对论萌芽的“追光问题”,对当时的爱因斯坦来说,还无力回答。然而值得庆幸的是,爱因斯坦不久就走进了苏黎世工业大学的校门,在这里他试图开始去制造打开新世界大门的金钥匙。
3.晴空的一朵乌云
19世纪下半叶,牛顿力学已经发展到了登峰造极的地步,一切都近乎完美无缺了。在牛顿力学中,空间是一个巨大无比的空匣子,它是静止不动的,时间是一条均匀流动的大河,它们与一切物体没有什么关系,这就是绝对时空观的由来。牛顿当时认为彼此相隔很远的物体,其相互作用是以无限大的速度超越空间从一个物体一下子传到另一个物体。然而在牛顿之前,笛卡尔曾主张过“媒递作用”。他认为在宇宙空间充满着一种非常稀薄而感觉不到的物质,物体间的相互作用就是以它为媒质传递的。他借用古希腊哲学名词,把这种物质称为“以太”。
随着电磁场理论的建立,物理学家越来越相信以太的真实性。因为有了这种弥漫于整个空间的物质,万有引力才能从一个天体传递到相隔遥远的另一个天体;有了以太,电磁波就可以解释为以太的波动,就像声音是空气的波动一样。不少物理学家设想以太很轻,能穿透万物;肉眼看不见它,甚至连精密的仪器也测不到它,以太是静止不动的,万物在其中无摩擦地运行;既然如此,就可以把以太看作是绝对时空的理想考照系。
这样,以太就成为经典物理学的一块重要基石。那么,以太究竟是否存在呢?
19世纪80年代,美国物理学家迈克尔逊和化学家莫雷想设计一个巧妙的实验来解决这个问题。他们认为,如果地球是在静止的以太中运动,那么地面上的光源沿地球的运动方向发出的光线和沿垂直于此方向发出的光线,其运动速度应该不同。尽管地球速度只是光速的万分之一,但如果实验做得非常严密,理应观察到这种微小的差异。可令人惊奇的是,他们在实验中并未能观测到不同方向上光速的差值。以后,又有人重复了这个实验,结果仍然如此!难道以太不存在吗?要物理学家放弃以太,这实在令人难以接受!
1900年新春伊始,当时久负盛名的英国物理学家威•汤姆逊,在他发表的《新年献词》中,踌躇满志地宣告科学大厦已经建成,留给后辈物理学家的仅是些零星的修补工作了。不过汤姆逊毕竟是老马识途,他看到了在物理学的晴朗天空的远处,还有两朵乌云。其中一朵就是迈克尔逊和莫雷否定以太存在的实验。
4.未来的“宙斯”
就在这一年,爱因斯坦从苏黎世工业大学毕业了。为了寻找工作,他到处奔波。失业一年半以后,才在大学同学格罗斯曼的帮助下,在伯尔尼专利局找到了一个职位。他的日常事务是负责审查发明专利申请书。他常常二三个小时就能把全天的工作做完,剩下的时间就进行科学研究。可是按规定是不准在办公室里搞业余研究的,爱因斯坦就想了一个巧妙的办法。他一有闲暇,就在小纸条上写他的复杂的数学公式,写完一张纸条就收藏起来,再换另一张继续演算。一有人来,他就将小纸条迅速滑进敞着一条缝的抽屉里,然后装作若无其事的样子开始工作。这片片纸条竟成了爱因斯坦攀登科学高峰的铺路石。
在爱因斯坦失业的时候,他曾在伯尔尼的大街上贴了一张招收业余听讲物理的学生的广告,每听一小时物理课交三个法郎。第一个找上门来的是伯尔尼大学的学生索洛文,他们一见如故,谈得很投机。几周后又来了一个叫哈比希特的人。爱因斯坦这个家庭教师当得也很特别,本来教的是物理,他却经常与学生一起讨论哲学、科学、文学等问题。后来爱因斯坦在专利局的同学和好友贝索也经常参加