简历阅读 -当爱因斯坦在风车上倾斜时

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当爱因斯坦在风车上倾斜时

年轻物理学家寻求证明ERNST MACH的理论。

当他们相遇时,爱因斯坦还不是爱因斯坦。他只是阿尔伯特·爱因斯坦,一个17岁左右的孩子,笼罩着青少年焦虑的乌云

W母鸡,爱因斯坦不是爱因斯坦然而。他只是一个小孩,一个约17岁的艾伯特爱因斯坦,带有暗云的悼念和小提琴。米歇尔·贝斯在,23岁,但却是一种善良的精神。在意大利的里雅斯特成长,他已经为数学造成了令人印象深刻的诀窍,但他被踢出高中以获得不服从,并且不得不和他的叔叔在罗马一起去。爱因斯坦可以联系。在瑞士理工学院,他现在是一名学生,他的教授怨恨他的智力傲慢,并开始把他锁定在图书馆之外。

他们的第一次遭遇是在1896年在苏黎世的一个星期六晚上。他们在Selina Caprotti的湖边的房子,为她的一个音乐派对。爱因斯坦是帅气的黑发,小胡子,深情的棕色眼睛。Besso短暂,狭窄,尖锐的特征和头部和下巴上的一堆厚厚的粗糙黑发。爱因斯坦看起来很酷。Besso有神经神秘的外观。当他们聊天时,爱因斯坦了解到Besso在一家电机厂工作;Besso了解到爱因斯坦正在学习物理学。也许他们互相认可,然后他们都希望得到事物的真相。

Besso将继续成为一名侧面,对爱因斯坦 - 一个发声板,因为爱因斯坦把它放在欧洲,“欧洲最好的”,询问正确的问题,这些问题会激发爱因斯坦找到正确的答案。然而,有时,他似乎是一个更多的合作者,也许是提出建议,通过计算工作。

其他时候,他就是个十足的傻瓜倒霉的人爱因斯坦这样称呼他。就像那次贝索被派去检查米兰郊区新安装的电线,但错过了火车,第二天又忘了去。第三天,他终于到达了目的地,但那时他已经完全忘记了他一开始应该在那里做什么。他给老板寄了一张明信片:“指示需电汇。”

如果说贝索似乎不太清楚自己在做什么,那倒不是因为他不够聪明。“贝索的伟大力量在于他的智慧,”爱因斯坦曾写道,“他的智慧与众不同,也在于他对道德和职业义务的无尽奉献;他的弱点在于缺乏决断力。这就解释了为什么他的人生成就与他的天资和非凡的科学技术知识并不相配。”

还有一些时候,贝索会扮演爱因斯坦的良心角色——敦促他与未来的妻子米列娃解决问题,或者做一个更好的儿子们的父亲。米列娃生病时,贝索代表爱因斯坦照顾了他的儿子们。“没有人比我更接近我,没有人比我更了解我,”爱因斯坦在1918年写道。

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能量守恒定律被取消了吗?

物理学往往是令人困惑的,但一个原则似乎岩石固体:能量守恒定律。世界含有称为“能量”的这个东西,其金额永远不会改变。它可以改变其形式或从一个身体到另一个身体,但它......阅读更多

但是贝索身上有一些不可思议的东西。在接下来的几年里,他总是在正确的时刻,完美的时候出现DEUS EX MACHINA,处理爱因斯坦书籍,无辜地提供建议,发挥他,又堕落他,努力走到正确的道路上,好像他有一个计划。“我......看着我的朋友爱因斯坦与伟大的未知斗争,”他会写的,“一个巨人的工作和折磨,我是目击者 - 一个侏儒证人 - 但侏儒证人赋予克里豪肴。”

但是,星期六晚上,所有这些都躺在未来。现在,他们成为了快乐的朋友 - 最好的朋友,真的。他们在最后几个小时谈话。对于他的第一次行动Camaraderie,Besso递给了爱因斯坦两本书,坚持认为他读过他们。他们是恩斯斯特马赫的作品,这个三人戏剧中的最后一个演员。


P也许你听说过恩斯特·马赫。马赫1 2 3,马赫。他的名字是速度的单位,尽管他的胡须 - 一个品牌的剃刀。他是一个物理学家,一个生理学家,哲学家。真的,一点点一切。您可以在奥地利乡村的年轻马赫仔细观察自然 - 盯着叶子或阴影或云,最大限度地审视,然后仔细检查他的仔细审查,注意到他每个感官的故障和闪闪发光,建立一个伎俩的分类我们的眼睛可以玩。他收集了虫子和蝴蝶。他测试了各种材料的反应 - 试图看到樟脑是否会点燃,他烧掉了他的睫毛和眉毛。但是当他15岁时,单打一刻改变了一切。

“在露天露天的一个灿烂的夏日,世界上的世界突然出现在我身上大量连贯的感觉,”他后来写道。他觉得,在那一刻,“外面”没有独立于他的感觉的现实,同样,“这里”也没有独立于它的感觉的自我。他越来越确信,精神和物质之间,感知的主体和感知的客体之间,不可能有真正的区别。“这一刻对我的整个观点来说是决定性的,”他写道。

这一定是爱因斯坦的令人不安的感觉,证明了他所阐述的事情。

从那一一开始,他强烈地拒绝了任何形式的二元论:外部世界由大量物质对象组成的想法 -事物而心灵是由别的东西构成的,所以我们在意识中体验的世界只是一个真实世界的复制品,而这个真实世界永远隐藏在我们的视野之外。相反,他越来越相信,精神和物质是由相同的基本成分构成的。他认为,它不可能是一种物理成分,因为裸物质怎么会产生主观经验呢?但这也不可能是一种精神成分,他说,因为他确信自我同样是一种幻觉。团结精神和物质的唯一途径,他决定,是假定他们是不客观的原子,而不是主观的感受性,但一些中性的东西,一个“元素”,他称之为,这在一个配置会表现物质和在另一个非物质的精神活动,虽然本身既不,什么都没有。

他写道:“在心理和生理之间没有裂缝,没有内在和外在,没有与外在“事物”(不同于感官)相对应的“感觉”。"只有一种环节,这种假定的内外都是由这一环节构成的,这些环节本身是内在的,也是外在的,这要看它们当时是如何看待的。"这些元素“构成了真实的、直接的和最终的基础”。

Mach’s view—neutral monism, it would later be called—required that every single aspect of reality, from physical objects to subjective sensations, be purely relational, so that whether something was “mind” or “matter” was determined solely by its relations with other elements and not by anything inherent to itself. It was a radical idea, but it seemed plausible. After all, Mach said, science is based on measurement, but “the concept of measurement is a concept of relation.” What we call length or weight, for instance, is really the relation between an object and a ruler, or an object and a scale.

于是马赫意识到,如果我们可以仅仅从可测量的角度来重写科学,那么世界就可以完全呈现出相互关系相对- 终于可以统一心灵和宇宙。但这将需要一种新的物理学。


By 1904,唐吉诃德已成为爱因斯坦最喜欢的书籍之一。

两年前,失业的爱因斯坦在报纸上为一个小时提供了一个物理辅导的报纸,一个名为Maurice Solovine的哲学学生在他的门口出现了。他们开始谈论物理和哲学并没有停止;整个辅导的事情永远不会出现。很快康拉德·哈布特,一个数学学生,加入了谈话,三名年轻的波希米亚人为霍博德退化的书俱乐部形成了一些书俱乐部。他们阅读了哲学和文学的作品,并讨论了他们,有时直到早上,吸烟,吃便宜的食物,吓跑并醒来邻居。他们一周遇到了几个晚上。在闷闷不乐的学术界的嘲弄中,他们称为奥林匹亚学院。

贝索当时在里雅斯特做工程顾问,但只要有机会,他就会来。作为爱因斯坦最亲密的朋友,他被聘为皇家科学院的荣誉院士。在贝索的影响下,奥运选手们阅读并讨论了马赫。最终,爱因斯坦在伯尔尼的专利局找到了一份工作,1904年,他为贝索在同一间办公室找到了一份工作,这样他们就可以并肩工作了。晚上,学院会阅读唐吉诃德.它与爱因斯坦的和弦袭击了一个和弦 - 后来,当他的姐姐Maja殴打时,他会向她读。至于奥林匹亚男孩,谁可以说他们是否注意到它:贝斯如何成为爱因斯坦的苏珊的古怪。当Solovine和Habicht离开时,它只是爱因斯坦和Besso,从专利局一起走在一起,讨论空间和时间的性质,一如既往地,马赫。

你的想法:在广义相对论中,每个局域观察者的时空看起来是平的,就像一枚硬币的表面。而且,在没有重力的情况下,所有的时空确实是平的(左图)。但当观察者开始在弯曲时空中比较他们对世界的看法时,硬币并没有正确排列——他们的参照系没有对齐。从这一点出发,这群人可以推断出与它们任何一个无关的时空的特征。 Hannah K. Lee.

Mach的计划团结一致,心灵要求所以每一个世界都是相对的,没有任何东西。但是,有一个顽固的障碍物,沿着物理学,相对于绝对空间定义了所有运动,但绝对空间没有相对于任何内容定义。它刚刚存在,自定义,就像地下室的现实水平 - 它不会比赛。马赫知道这个障碍,它兰。他批评牛顿的“绝对空间的概念怪物” - 空间的想法是自己的东西。但如何绕过它?

多年来,它一直困扰着爱因斯坦,所有人都在观察者的一部分,以确定他是否相对于绝对空间休息的人被注定要失败。对于他可以想到的每一个实验,性质似乎有一个聪明的伎俩,以隐藏绝对运动的任何证据。这是如此彻头彻尾的阴谋,即一个可能怀疑,因为爱因斯坦所做的那样,绝对空间根本不存在。

以下Mach的铅,Einstein希望断言,不通过引用绝对空间来定义动作,而是仅相对于其他运动来定义。不幸的是,物理法似乎是否则建议。特别是电磁定律,坚持认为,无论观察者的参考框架如何,都必须以每秒186,000英里的旅行。但是,如果所有运动相对,则在一个参考框架中,光的运动必须在一个参考框架中相对过于旅行186,000英里,另一个其他速度在另一个方面的侵犯电磁法中。

所以爱因斯坦去看Besso。“今天我来到这里与你在这里战斗,”他宣布他到了。

他们从每个角度讨论了这种情况。爱因斯坦准备放弃,但他们锤击了。

第二天,爱因斯坦回来了。“谢谢,”他说。“我完全解决了这个问题。”在五周内,他的特殊关系理论完整。

贝索在那次决定性的谈话中说了什么神奇的话?他似乎让爱因斯坦想起了马赫的中心思想:测量总是一个关系。

爱因斯坦和贝索讨论了这个问题——我们比较哪两个量来测量时间。"我们所有的判断,其中时间的作用总是判断同时事件“爱因斯坦意识到。“例如,如果我说,”那火车在7点到达这里,“我的意思是这样的:”我手表的小手指向7和火车的到来是同时的事件。“

但是我们怎么知道两个事件同时发生呢?也许你站着不动,看到远处有两盏灯恰好在同一时刻闪烁。他们同时。但如果你一直在搬家呢?如果你恰好朝闪光A的方向移动而远离闪光B,你会首先看到闪光A,因为B的光要花更长的时间才能到达你。

同时性不是绝对的。没有一个“现在”是所有观察者都生活在其中的。时间是相对的。空间。

这一切都在爱因斯坦突然出现了:它曾是所有观察者都可以看到灯光在每秒186,000英里的光线上,无论自己的运动状态如何。光的速度是在给定时间内覆盖的距离有多少速度。但时间变化取决于您的运动状态。因此,即使您相对于光线移动,时间本身也会精确降低,足以让您在Maxwell等式所需的方式测量光的速度。

爱因斯坦的1905篇论文“关于移动机构的电动机”将世界推出到相对论的理论,其中空间可以缓慢和伸展,以考虑观察者的相对运动。它包括没有任何参考文献,但它结束了这个最后一段:“最后,我想说在这里的问题在这里处理我的朋友和同事M. Besso的忠诚协助,而且我感激不尽对他有几个有价值的建议。“


E斯坦自豪地把他的作品送给了马赫,当马赫回应他的赞赏时,他似乎有点晕头转向。“你友好的来信给了我极大的快乐,”爱因斯坦回答说。“我很高兴您对相对论感到满意……再次感谢您友好的来信,我仍然是您的学生a·爱因斯坦。”

然而,爱因斯坦还有很长的路要走,要实现马赫的愿景。问题是,狭义相对论只是相对化了以恒定速度运动的观察者的运动。加速观察者——那些改变速度或旋转的观察者——的问题要棘手得多。在狭义相对论中,没有办法将加速度带来的力归咎于相对运动。绝对的空间逗留。

没有一个“现在”是所有观察者都生活在其中的。时间是相对的。空间。

1907年,爱因斯坦取得了突破。这是他生命中最幸福的想法,他稍后会说:在小区的空间地区,观察者将无法判断他是否正在加速或在引力领域休息。这表明可能会消除加速的绝对性质 - 并与它绝对的空间一次和所有人。重力,似乎是制造的秘密成分全部运动相对,正如马赫想要的那样。这对重力的本质产生了全新的意义:加速观察者通过时空迹线的路径迹线迹线,因此如果加速度相当于重力,则重力是时空的曲率。在爱因斯坦将他一般的相对论与成果的理论带来了一段时间,但现在,他知道他在正确的轨道上。

Einstein兴奋地写了一封信给Mach告诉他他的进度和他最新纸的出版物。他说,一旦他的新重力理论就在进行中,一旦他可以证明它是正确的,“你对力学基础的启发性调查将获得精彩的确认。”换句话说:我已经照你说的做了.他在1915年发表了广义相对论;第二年,马赫去世了。

爱因斯坦写了一篇长而感人的讣告,热情洋溢地赞扬了马赫的科学视野,正如爱因斯坦所写,其中心观点是,“物理学和心理学的区别不在于它们研究的对象,而在于它们排序和联系的方式。”他认为马赫自己就快要提出相对论了,并带着明显的钦佩和天真写道,马赫“直接和间接地帮助了我很多”。

然而,这是爱因斯坦和马赫的哲学之间的亲属关系。爱因斯坦最终会否认他的导师的纯粹相对主义,甚至从他的桑托中分裂。裂痕从最不可错误的事件开始:来自坟墓之外的单词。


n 1921,马赫的书物理光学原理这本书是在爱因斯坦死后发表的,其中包含了作者在1913年左右写的序言,就在爱因斯坦把早期的广义相对论论文寄给他之后不久。

“我被迫在可能是我的最后一个机会,取消我对相对论的看法,”马赫写道。“我从已经到达我的出版物中收集了,特别是我的信件,我逐渐成为相对论的先行者......我必须肯定地拒绝成为相对主义者的先行者......”

马赫很可能看到了爱因斯坦后来才承认的东西——所谓的广义相对论名不虚传。广义相对论是一项前所未有的智力成就——但它并没有像马赫所梦想的那样,让所有事物都变得相对。在该理论的最终版本中,加速度和引力之间的等效性,似乎使所有运动都是相对的,结果只适用于无穷小的空间区域。将局部区域拼凑成一个大宇宙会产生边缘的偏差,就像圆形地球上的平铺瓷砖一样。这种偏差揭示了时空的曲率——这是一种不能仅仅通过视角的改变而改变的全局几何学。每一个局部地区——一个自洽、相对的世界——都变成了一个巨大的四维冰山的一角,永远隐藏在人们的视线之外不是相对的。

这一定是爱因斯坦 - 观看他的理论的令人不安的感觉,可以从他身上聚集蒸汽和速度,证明他已经阐述了反驳的东西。问题是,根据该理论,Spacetime几何不完全通过宇宙中的物质分布完全决定,因此即使您删除了所有观察到的一切,一些额外的成分仍然是 - 空间本身,动态又绝对。它在物理世界和思想之间创造了一个不可折补的划分,邀请,在其现实主义的立场,一种纯粹的信仰的烈性,甚至神秘主义 - 在四维底层中的信仰,虽然纸张本身是看不见的。

在1915年出版普遍相对性后,爱因斯坦继续推动马赫的观点几年,否则否认他自己的理论反对它的事实。他试图在阳光下塑造他的理论,以马赫的哲学制作的形状 - 使宇宙有限但无界,增加了宇宙学常量 - 但它只是不合适。“坚持[马赫原则]的必要性绝不是由所有同事共同分享的,”他说,“但我自己觉得它绝对有必要满足它。”

因此,当爱因斯坦首先阅读Mach的前言时,它必须蜇。我们可以在1922年在巴黎讲座的评论中听到他的伤害,马赫的前言发表不久。马赫是“Un Bon Mecanicie.ñ,“爱因斯坦痛苦地说道,但”可令人遗憾的哲学.” He would no longer claim that his theory was one of Machian relativism, and by 1931 he would abandon Mach’s views completely. “The belief in an external world independent of the perceiving subject is the basis of all natural science,” he wrote. When asked how he could believe in anything beyond our sensory experience, he replied: “I cannot prove my conception is right, but that is my religion.” And in 1954, a year before his death: “We ought not to speak about the Machian Principle anymore.”

马赫从来不知道——也不可能知道——他真正的信徒从来不是爱因斯坦。这是Besso。


B埃索,这个被赋予了千里眼的侏儒证人,准确地看到了爱因斯坦与马赫的背离将很快使他误入歧途的地方:量子力学领域。

由于爱因斯坦掌握了马赫的相对论,物理学世界被量子理论震撼,革命爱因斯坦有助于火花,但现在拒绝加入。虽然他与绝对的空间 - 一个绝对的态度现实量子力学让世界变得更加相关。该理论认为,测量结果只能在给定的实验中定义:相对于一种测量仪器,电子可能是波,相对于另一种测量仪器,粒子可能是粒子,尽管它本身既不是波,也不是粒子。用尼尔斯·玻尔的话来说,这个理论的目的是“尽可能地追踪我们经验的各个方面之间的关系”——关系,仅此而已。换句话说,量子理论从爱因斯坦停止的地方继承了马赫的程序,玻尔和贝索都很快强调了这一点。

当爱因斯坦抱怨同事的工作时,开玩笑,“他骑马克的可怜的马到疲惫,”贝索回答说:“就马赫的小马来说,我们不应该侮辱它;它没有通过相对性的地狱之旅吗?谁知道 - 在讨厌的Quanta的情况下,它也可以通过它携带Don Quixote de la Einsta!“

“我不会对阵马赫的小马,”爱因斯坦回应,“但你知道我对它的看法。它不能生产任何生活。“

事实是,爱因斯坦对一个隐藏的现实的信念已经潜伏多年,从他还是一个4岁,也许5岁的小男孩的时候,他的父亲来到他的床边,递给他一个指南针。爱因斯坦把它拿在手里,发现自己因敬畏而颤抖。针颤抖的样子,被某种无形的力量拉向北方,使他感到“东西背后一定藏着什么很深的东西”。现在他又在广义相对论的数学中瞥见了它。随着马赫的赞同,他童年时的敬畏又回到了他身边。当贝索试图把他引开——转向马赫,转向量子——爱因斯坦责备他忠实的扈从:“看来你对现实的四维性没有认真对待。”

把爱因斯坦重新塑造成一个年轻的反传统者,他接受了马赫的观点,并按照他的观点行事,决心创造一个纯粹的相对论,尽管他有自然现实主义的倾向——这真的是贝索所做的吗?乡绅有没有给他的主人掌舵?在短篇小说《桑丘·潘扎的真相》中,弗朗茨·卡夫卡认为这种逆转实际上是塞万提斯故事的关键。他写道,堂吉诃德是桑丘·潘萨自己创造的,一个创造出来的另一个自我来实现潘萨自己无法面对的内心世界。贝索在给爱因斯坦的信中写道:“多亏了你的科学综合能力,没有这样的友谊,一个人是永远也不会获得这种友谊的——至少,没有付出个人的全部力量是不会获得这种友谊的。”谢谢你为我解决这个理论.但这种综合是不完整的。贝索引导爱因斯坦找到了水,但似乎没能让他喝水。

Besso从未放弃过爱因斯坦返回Machian相对论。但唐吉诃德已经抛弃了骑士,让桑托挡住了自己的风车。在普林斯顿,新泽西州,他的头发现在是白色和狂野的,爱因斯坦坐在一个凌乱的桌子上,在没有他的情况下的物理学中挣扎着真实。在瑞士日内瓦,在大学数学图书馆,他的Wiry Beard现在随着时间的推移,Besso坐在自己的一堆书上,悄然,神秘地独自一人。


阿曼达·格夫特(Amanda Gefter)是一位物理学作家,著有《闯入爱因斯坦的草坪:父亲,女儿,虚无的意义和一切的开始。她住在马萨诸塞州剑桥。

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额外阅读

伯恩斯坦,J。量子信息普林斯顿大学出版社,新泽西州普林斯顿(1990)。

布莱克摩尔,j.t. (Ed)。Ernst Mach-A deep Look: Documents and New PerspectivesSpringer荷兰(1992年)。

爱因斯坦,一个。《爱因斯坦文集》普林斯顿大学出版社,可供开放式访问数字爱因斯坦论文http://einsteinpapers.press.princeton.edu/papers

爱因斯坦,A.《我如何创造了相对论》;1922年在京都大学做讲座;由小野,Y.A.转录,出版于今天物理35.45岁(1982)。

霍尔顿,G.马赫,爱因斯坦和对现实的探索。代达罗斯97., 636 - 673(1968)。

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