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不超过1014个，即一百万亿个。但这个数只是我们所取的那颗小盐粒原子数的百分之一。
所以在这个意义上说，宇宙如此之大，以致对于任何一位想要“全知天下事”的人来说，确是难以做到的。在这样的水平上，我们简直难以理解一颗盐粒，更谈不上要理解整个宇宙了。
但让我们稍稍更深入一点看看这颗盐粒吧。盐正好是一种结晶体，其中若无晶体点阵结构缺陷，每个钠原子和氯原子的位置都能预先确定。倘若我们能够摇身一变，钻进这个晶体世界中去，那么，我们就会看到一排挨一排的原子有序地排列着，看到一种有规则的交错结构钠，氯，钠，氯，若能让我们站在一排原子上，那么，在我们上面和下面的各排原子也都按上述规则排列着。一块绝纯的盐结晶体，可能会有象10个信息单位那样的东西来规定每个原子的位置11氯在第一次世界大战中在欧洲战场上作为致命性毒气被使用。钠是腐蚀性金属，与水接触就燃烧。二者在一起组成了一种温和而无毒性物质，即食盐。这些物质中的每一个物质为什么具有它所具有的性质，这是化学研究的课题，它需要超过10个信息单位才能理解。作者注
。这不至于会超过大脑负载信息的容量。
如果宇宙具有自然规律，这些规律又象确定盐结晶体相同程度的规律性那样支配其行为的话，那么，宇宙自然也是可知的。纵然存在许多这样的规律，每一规律又十分复杂，人们还是有能力完全理解它们。即使这种知识超过了大脑负载信息的容量，我们还可以在我们体外贮存附加信息，例如，在书中，在电子计算机的记忆件内，因此，在某种意义上，我们还是能够认识宇宙的。
人类在可理解的程度上是有明确目的地去寻找自然规律的规律性的。寻求规律，理解这巨大而复杂宇宙的唯一可能方法，那便是科学。宇宙迫使生活在其中的人们去理解宇宙。发现日常经验是一堆不可预言的，无规律性的杂乱无章事件的人类，正处在严重的危险之中。宇宙至少在某种程度上属于那些解决了这个问题的人们。
自然界存在规律、规则，适当地不仅定性而且定量地概括世界的行为，是一件令人惊奇的事实。我们可以设想，若一个宇宙，其中没有规律，它由1080个基本粒子组成，而这些基本粒子又象人的行为那样绝对自由，那么，为了理解这个宇宙，我们至少益要有一个象这个宇宙一样大的大脑。这样一个宇宙似乎不可能有生命和智能，因为生命和脑需要一定程度的稳定性和有序性。但即使在一个更加随意得多的宇宙中，如有这样一些智能上比我们高得多的生命存在的话，那也不可能会有很多的知识、热情和欢乐。
幸而我们还算运气，因为我们生活的宇宙至少有大部分是可知的。我们的常识经验和进化史已为我们理解实际世界作好了某种准备。不过，当我们涉足其他领域时，常识和普通直观也就成了很不可靠的向导了。当我们以接近光速运动时，我们的身体质量会无限止地增加；我们身体的厚度在运动方向上会收缩而渐趋于零；而时间对我们来说，正如我们所希望的那样将趋近于停止下来。这实在太令人吃惊了。许多人以为这太可笑，而且每一两个星期，我就能收到就此一点而抱怨我的信。但这不只是实验，而且是爱因斯坦的狭义相对论关于空间和时间的卓绝分析所得出的结论。这些效应在我们看来似乎不合情理。不过，这也无关紧要，因为我们并没有以接近光速去旅行。我们的常识证据在高速下显然是不适用的。
或者让我们来考虑由形状象哑铃似的，由两个原子所组成的一个单独分子吧。比方说，它是一个盐分子。这个分子以连接两原子的连线为轴旋转。但在量子力学世界，即在一个微小的天地里，我们那个哑铃似的分子是不能任意定向的。很可能分子只能比方说在水平位置上定向，或在垂直位置定向，却不能在二者之间的许多其他角度上定向。某些旋转位置是被禁戒的。被什么禁戒呢被自然律所禁戒。宇宙是以一种有限制的、量子化的、旋转的方式建造的。我们在日常生活中并没有直接经验到这一点；但我们在做仰卧起坐的练习时就会惊讶而笨拙地发现，手臂向两侧体开或伸向上方则是许可的，但伸向许多中间位置却受禁戒了。我们不是生活在10－18厘米尺度的小天地里，这个范围小到1与小数点后面间挂十二个零。我们凭常识直观是无法算出这个数来的。计数的办法是实验这种情况下是观察分子的远红外谱线。这种远红外谱线显示出分子旋转是被量子化了。
世界对人类所能做的事情加上限制性的思想正在挫败中。我们为什么不应该能够有中间旋转位置呢为什么我们不能比光速跑得更快呢但就我们所知，这是一种构成宇宙的方式。这些禁戒不仅迫使我们变得稍许谦逊一点；他们也使得世界变得更可认识。每一种限制对应于一条自然规律，即宇宙的规律化。对于物质和能量所作的限制愈多，人类所能获致的知识也便愈多。在某种意义上，宇宙是否最终可以认识，不仅取决于广泛地包括发散现象的自然规律有多少，而且还取决于我们在理解这些规律时是否具有理智的能力。我们关于大自然规律性的表述确实取决于脑的结构，而且在一种重要的程度上，还取决于宇宙的结构。
就我自己来说，我愿意宇宙包含许多未知的东西，同时也包含大量已知的东西。假如宇宙万物都已被认识殆尽，那么生活将变得枯燥无味、平淡单调了。这就好象某些低能的神学家的天堂那样令人生厌。一个不可知的宇宙对于一个思维着的生命来说，显然不是一个合适的处所。我们所要的理想宇宙，正好是一个非常象我们所居住着的宇宙。不过，我猜想这不是一种真正很好的巧合。
第三章向着解放招手的世界
我竭力告诫自己要蔑视权威，命运却使我成了权威。
a爱因斯坦alberteinstein
恰好在一个世纪以前，阿尔伯特爱因斯坦于1879年在德国乌尔姆诞生了。他是任何时代少有的人之一。他以他特殊的天赋和才华，用新方式感知旧事物而重建新世界，向因袭的智慧提出了深透的挑战。几十年来，他是一位具有崇高德行并受人敬仰的人物，也是普通人能容易地叫出名字的唯一科学家。这，部分是因为他的科学成就至少是朦胧地为公众所了解；部分是因为他对社会问题的勇敢立场；而部分又由于他的善良个性，所以爱因斯坦受到全世界的钦佩和尊敬。对于倾心于科学的移民的孩子或者象我那样在经济萧条中成长起来的孩子，情况正如爱因斯坦所论证的那样，其中有一些人能成为科学家，从事科学工作并受人尊敬，也许不是可望而不可即的。他自然而然地扮演了科学舞台上的主角。如果没有爱因斯坦，那么，在1920年以后成为科学家的许多年轻人，也许未曾听说过有科学事业存在。暗藏在爱因斯坦狭义相对论中的逻辑，可能早于一个世纪就得到了发展，尽管其他人有某些预兆式的洞悉，但相对论还是不得不等待着爱因斯坦。然而从基础上说，狭义相对论物理学是非常简单的，而且许多必要的结果已能从高等代数以及考虑用桨划上行和下行的小船中推导出来。爱因斯坦的生活是富有的，也具有幽默感，对待他那时代的问题满怀着激情，对教育有深刻的洞见，把科学和政治密切联系起来，并且相信个别人毕竟能够使世界发生变化。
幼年时代的爱因斯坦没有得到应得的教育。他后来回忆说，“我的双亲，由于我开始说话比较晚而对我表示担忧，为此他们请教了医生我那时确实已不小于三岁了”。他在小学里是一个平平常常的学生，他说那里的教师使他想起了对士兵的操练。爱因斯坦年轻时，大肆鼓吹民族主义和理智的刚强是欧洲教育的表征。他厌恶这种枯燥无味机械式的教育方法。“我宁愿忍受各种惩罚而不愿学习喋喋不休地说出的那些死记硬背的东西”。爱因斯坦总是深恶痛疾教育、科学和政治中的那些僵硬的训导者。
五岁那年，他被一个罗盘的奥秘而吸引。后来他曾说过，“我十二岁时，遇到了完全不同性质的第二大奇迹，那是在一本讨论欧几里得平面几何学的小册子中看到的。这本书中有许多断言，例如，一个三角形的三个高交于一点，它们本身虽然并不是显而易见的，但是却能很可靠地加似证明，以致任何怀疑看来都不可能。这种明晰性和可靠性给我造成了一种难以形容的深刻印象”。正规学校教育只会妨碍这些沉思默想。爱因斯坦在谈到他的自我教育时写道：“十二岁到十六岁，我使自己熟悉数学基础以及微积分原理。这时，我幸运地找到了一些书，它们在逻辑严密性方面并不太严格，但却能够简单明了地突出基本思想我还幸运地从一部卓越的通俗读物中，知道了整个自然科学领域里的主要成果和方法，这部著作几乎完全局限于定性的叙述它是一部我聚精会神地阅读了的著作”。科学的现代通俗作家可以从这些话中得到某种安慰。
他的教师似乎没有一位认识到他的才华。在慕尼黑，德国大学预科学校，这是一所该市首屈一指的中级学校，一位教师告诉他：“爱因斯坦，你决不会有任何成就。”十五岁那年，有位教师曾强烈提议要他离开学校。这位教师说，“爱因斯坦留在班上会损害我这个班级的荣誉”。爱因斯坦爽快地接受了这个提议，并在意大利北部流浪了好几个月，于十九世纪九十年代从一个高级中学中途退了学。综观他的一生，他不修边幅。他在二十世纪六十年代或七十年代而不是十九世纪九十年代依然象个十几岁的孩子，守旧的人几乎确实把他叫做hippie嬉皮。
然而，他关于物理学的好奇心和关于自然宇宙的惊愕很快克服了他对正规教育的嫌恶，而且他没有高等学校的文凭而向瑞士苏黎世联邦工业学院申请去那里工作。他没有被批准参加考试，而进入了瑞士的高级中学以补习他原来所拉下的课程，第二年才被准许进入联邦学院。但他依然是一位平凡的学生。他厌恶指定的课程，不去课堂而试图追求他真正的兴趣。他后来写道：“在这里当然事实上被禁锢了。为了应付考试，你不得不把所有这些东西都装塞在自己的脑袋里，不论你喜欢不喜欢这些东西”。
他支撑到了毕业，只是因为他的亲密朋友马塞尔格罗斯曼rann一直参加了他的班并与爱因斯坦共同使用他的笔记。在格罗斯曼逝世许多年之后，爱因斯坦写道：“我记得我们的学生生活。他是一位无可责难的学生，而我自己却不守规矩而且是一个梦想家。他与教师们友善相处，诸事都能理解；我则是被社会所遗弃，被人不满且少为人爱随后我们的学习期满我突然被所有的人所抛弃，生活刚开始就失了业。”他由于得到格罗斯曼的笔记，才使他从学院毕业。但是，他在回忆为了毕业考试而学习时写道：“对我也有着一种阻碍作用我发现对任何科学问题的考虑，对我来说，整个一年都是很不愉快的现代教育方法还没有完全扼杀探究的神圣好奇心，这正是少有的奇事，因为这株纤小的植物最需要的除了最初的刺激之外，就是自由；没有自由它的确将被毁灭我相信，如果谁能用鞭打强使一只动物连续地去吃食物，不管它饿与不饿，那么，他就甚至能剥夺掉它所固有的贪婪兽性”。应该说，爱因斯坦的这些话，对于我们这些从事科学高等教育的人无疑是一剂清醒剂。我不知道许多潜在的爱因斯坦们通过竞争性的考试和强迫吞食许多课程而怎样被永远地丧失掉了勇气。
在以临时性工作支持他生活以后，谋得了他想要得到的地位，爱因斯坦进了伯尔尼的瑞士专利局，成了审查专利申请的检验员，这一合适的机会是通过马塞尔格罗斯曼的父亲经过交涉而提供的。大约与此同时，爱因斯坦抛弃了德国国籍，成了瑞士公民。三年以后，即1903年，他与他大学时的恋人结了婚。关于爱因斯坦究竟核准和拒绝了哪些专利申请几乎一无所知。有意义的是要了解提供的专利是否激发了他在物理学方面的思想。
爱因斯坦的传记作家之一，班诺什霍夫曼baneshhoffn写道，在专利局里，爱因斯坦“立即学会了顺利打杂的工作，而这使他抢到极其宝贵的一点点时间以做他那秘密的演算，当听到外面有脚步声越来越近时，他就把这些演算稿心虚地藏进抽屉里”。正是在这样的境遇里迎来了伟大的相对论的诞生。但爱因斯坦以怀念之情回忆专利局是“尘世间的隐居生活，在那里我孕育了我最优美的思想”。
在一些特殊的场合下，他向同事们提议说，灯塔守望人的职业对科学家是一个合适的工作－－因为这种工作比较地容易做并且允许对从事科学研究所必需的深思。他的合作者利奥波德英菲尔德leopoldinfeld说。“对爱因斯坦说来，灯塔上的孤寂生活最能激励人，能使他超脱了如此多的他所憎恶的责任。事实上，这对他来说，正是理想的生活。但差不多每一个科学家认为恰好与此相反。长时期来我一直不在科学的气氛中，我也没有一位可以与他谈谈物理学的人，这正是我生活中一件痛苦的事”。
爱因斯坦也相信，用教授物理学而赚钱是不光彩的事。他认为，作为一位科学家，通过某种别的简单而诚实的劳动以支持自己的生活，又利用余暇从事物理学研究，这对他来说是最好不过了。许多年以后，爱因斯坦在美国时又说过类似的话，他缅怀往事沉思地说，我曾经愿意当一个修管子的工人。并且立即被授与管子工会的荣誉会员。
1905年，爱因斯坦发表了四篇研究论文，是他在瑞士专利局利用余暇写成的，发表在当时重要的物理刊物物理学杂志上。第一篇论证了光具有粒子性又具有波动性，并解释了当固体受光照射而发射电子这种先前令人困惑不解的光电效应。第二篇阐明了分子的本性，解释了悬浮微小粒子统计的“布朗运动”。第三篇和第四篇引进了狭义相对论，并且第一次表达了著名的方程e＝2，这个公式尽管被广泛的引用，但却很少为人所理解。
该方程表达了物质与能量的可转换性。它把能量守恒定律扩展为能量和质量的守恒定律，陈述了能量和质量既不能被创造又不能被消灭虽然一种形式的能量或物质能够被转换成另一种形式。在方程中，e代表能量，它与质量当。在理想情况下，能够从质量得到的总能量是2，这里c是光速，每秒30万公里。光速总是用小写字母c，而不用大写字母。一克质量完全转换成能量释放1x3x10102＝9x1020尔格，这一能量与大约一千吨tnt爆炸所产生的能量相当。因此，极小量的物质中包含着巨大的能源，只要我们设法了解如何取得这种能量就行了。核武器和核动力工厂就是地球上错误地和道德上可疑地努力获取能量的普通样板。爱因斯坦曾指出，这些能量存在于所有物质之中。热核武器氢弹是一种令人恐怖的威慑工具，但它所提取的能量也不过是从质量为氢所含能量2的百分之一。
爱因斯坦1905年的四篇论文，是一位倾其一生从事研究的物理学家一段生涯中所作出的不可磨灭的成果；是一位年仅二十六岁，在毫不惊人的瑞士专利局供职而利用业余时间在一年内获得的令人难忘的成果。许多科学史家把1905年称为奇迹年annusrabilis。与这种神奇相类似的，在物理学史上只出现过一次，这就是1666年。那年，二十四岁的伊萨克牛领isaaewton，被迫在一个偏远的乡村因为在城镇流行着淋巴腺鼠疫传染病提出了对太阳光分光谱本质的说明，发明了微积分租万有引力理论。连同1915年第一次表述的广义相对论一道，1905年的几篇论文代表了爱因斯坦科学生涯的基本成果。
在爱因斯坦以前，物理学家们广泛认为，存在着一些特殊的参考框架，即象绝对空间和绝对时间这样的东西。爱因斯坦的出发点是，所有的参考框架一切观察者，不管他们的位置，速度或加速度都将以同样的方式看待自然界的基本定律。爱因斯坦关于参考框架的观点似乎很可能受到他的社会的和政治的态度的影响，也可能受到他对十九世纪后期德国野蛮的侵略主义的抵制的影响。的确，在这种意义上说，相对性的观念已成了人类学的老生常谈，而社会科学家也已采纳了文化相对主义的观念：存在着许多不同的社会境遇和世界观，道德的和宗教的箴言由不同的人类社会表达出来，并且多数都比较地有效。
狭义相对论开始并没有得到广泛地接受。爱因斯坦一再力图跻身于学院生涯，他甘愿把他已经发表的相对论属于伯尔尼大学作为他的工作范本。他显然认识到这是一项重要的研究。但由于不被理解而遭到拒绝，因此直到1909年爱因斯坦依然留在专利局。不过，他发表的著作并非没有受到注意，人们开始慢慢觉悟到欧洲有几位杰出的物理学家，而爱因斯坦也许是一切时代最伟大的科学家之一。诚然，他的相对论还有着激烈的争论。在一封推荐爱因斯坦到柏林大学工作的信中，一位身踞领导地位的德国科学家认为，相对论是一种标新立异的假设，是一种暂时性的荒唐事；但他又认为，虽然如此，爱因斯坦实际上还是一位第一流的思想家。1921年他在东方诸国访问期间获悉他被授与诺贝尔奖，但这一得奖是他论光电效应的论文和对理论物理学的“其他贡献”。而相对论则仍然被认为争论太多以致没有被明确地提及。
爱因斯坦的宗教观和政治观是相联的。他的双亲是犹太人。但他们并不遵守宗教仪礼。然而，爱因斯坦只是“遵循政府和学校这种传统的教育机器”，而例行宗教礼仪。在十二岁那年，他突然中止了。“由于读了通俗的科学书籍，我很快就相信，圣经里的许多故事不可能是真的。其结果就是一种真正狂热的自由思想，并且交织着这样一种印象：国家是故意用谎言来欺骗青年人的；这是一种令人目瞪口呆的印象。这种经验引起我对所有权威的怀疑，对任何社会环境里都会存在的信念抱一种怀疑态度，这种态度再也没有离
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不超过1014个，即一百万亿个。但这个数只是我们所取的那颗小盐粒原子数的百分之一。
所以在这个意义上说，宇宙如此之大，以致对于任何一位想要“全知天下事”的人来说，确是难以做到的。在这样的水平上，我们简直难以理解一颗盐粒，更谈不上要理解整个宇宙了。
但让我们稍稍更深入一点看看这颗盐粒吧。盐正好是一种结晶体，其中若无晶体点阵结构缺陷，每个钠原子和氯原子的位置都能预先确定。倘若我们能够摇身一变，钻进这个晶体世界中去，那么，我们就会看到一排挨一排的原子有序地排列着，看到一种有规则的交错结构钠，氯，钠，氯，若能让我们站在一排原子上，那么，在我们上面和下面的各排原子也都按上述规则排列着。一块绝纯的盐结晶体，可能会有象10个信息单位那样的东西来规定每个原子的位置11氯在第一次世界大战中在欧洲战场上作为致命性毒气被使用。钠是腐蚀性金属，与水接触就燃烧。二者在一起组成了一种温和而无毒性物质，即食盐。这些物质中的每一个物质为什么具有它所具有的性质，这是化学研究的课题，它需要超过10个信息单位才能理解。作者注
。这不至于会超过大脑负载信息的容量。
如果宇宙具有自然规律，这些规律又象确定盐结晶体相同程度的规律性那样支配其行为的话，那么，宇宙自然也是可知的。纵然存在许多这样的规律，每一规律又十分复杂，人们还是有能力完全理解它们。即使这种知识超过了大脑负载信息的容量，我们还可以在我们体外贮存附加信息，例如，在书中，在电子计算机的记忆件内，因此，在某种意义上，我们还是能够认识宇宙的。
人类在可理解的程度上是有明确目的地去寻找自然规律的规律性的。寻求规律，理解这巨大而复杂宇宙的唯一可能方法，那便是科学。宇宙迫使生活在其中的人们去理解宇宙。发现日常经验是一堆不可预言的，无规律性的杂乱无章事件的人类，正处在严重的危险之中。宇宙至少在某种程度上属于那些解决了这个问题的人们。
自然界存在规律、规则，适当地不仅定性而且定量地概括世界的行为，是一件令人惊奇的事实。我们可以设想，若一个宇宙，其中没有规律，它由1080个基本粒子组成，而这些基本粒子又象人的行为那样绝对自由，那么，为了理解这个宇宙，我们至少益要有一个象这个宇宙一样大的大脑。这样一个宇宙似乎不可能有生命和智能，因为生命和脑需要一定程度的稳定性和有序性。但即使在一个更加随意得多的宇宙中，如有这样一些智能上比我们高得多的生命存在的话，那也不可能会有很多的知识、热情和欢乐。
幸而我们还算运气，因为我们生活的宇宙至少有大部分是可知的。我们的常识经验和进化史已为我们理解实际世界作好了某种准备。不过，当我们涉足其他领域时，常识和普通直观也就成了很不可靠的向导了。当我们以接近光速运动时，我们的身体质量会无限止地增加；我们身体的厚度在运动方向上会收缩而渐趋于零；而时间对我们来说，正如我们所希望的那样将趋近于停止下来。这实在太令人吃惊了。许多人以为这太可笑，而且每一两个星期，我就能收到就此一点而抱怨我的信。但这不只是实验，而且是爱因斯坦的狭义相对论关于空间和时间的卓绝分析所得出的结论。这些效应在我们看来似乎不合情理。不过，这也无关紧要，因为我们并没有以接近光速去旅行。我们的常识证据在高速下显然是不适用的。
或者让我们来考虑由形状象哑铃似的，由两个原子所组成的一个单独分子吧。比方说，它是一个盐分子。这个分子以连接两原子的连线为轴旋转。但在量子力学世界，即在一个微小的天地里，我们那个哑铃似的分子是不能任意定向的。很可能分子只能比方说在水平位置上定向，或在垂直位置定向，却不能在二者之间的许多其他角度上定向。某些旋转位置是被禁戒的。被什么禁戒呢被自然律所禁戒。宇宙是以一种有限制的、量子化的、旋转的方式建造的。我们在日常生活中并没有直接经验到这一点；但我们在做仰卧起坐的练习时就会惊讶而笨拙地发现，手臂向两侧体开或伸向上方则是许可的，但伸向许多中间位置却受禁戒了。我们不是生活在10－18厘米尺度的小天地里，这个范围小到1与小数点后面间挂十二个零。我们凭常识直观是无法算出这个数来的。计数的办法是实验这种情况下是观察分子的远红外谱线。这种远红外谱线显示出分子旋转是被量子化了。
世界对人类所能做的事情加上限制性的思想正在挫败中。我们为什么不应该能够有中间旋转位置呢为什么我们不能比光速跑得更快呢但就我们所知，这是一种构成宇宙的方式。这些禁戒不仅迫使我们变得稍许谦逊一点；他们也使得世界变得更可认识。每一种限制对应于一条自然规律，即宇宙的规律化。对于物质和能量所作的限制愈多，人类所能获致的知识也便愈多。在某种意义上，宇宙是否最终可以认识，不仅取决于广泛地包括发散现象的自然规律有多少，而且还取决于我们在理解这些规律时是否具有理智的能力。我们关于大自然规律性的表述确实取决于脑的结构，而且在一种重要的程度上，还取决于宇宙的结构。
就我自己来说，我愿意宇宙包含许多未知的东西，同时也包含大量已知的东西。假如宇宙万物都已被认识殆尽，那么生活将变得枯燥无味、平淡单调了。这就好象某些低能的神学家的天堂那样令人生厌。一个不可知的宇宙对于一个思维着的生命来说，显然不是一个合适的处所。我们所要的理想宇宙，正好是一个非常象我们所居住着的宇宙。不过，我猜想这不是一种真正很好的巧合。
第三章向着解放招手的世界
我竭力告诫自己要蔑视权威，命运却使我成了权威。
a爱因斯坦alberteinstein
恰好在一个世纪以前，阿尔伯特爱因斯坦于1879年在德国乌尔姆诞生了。他是任何时代少有的人之一。他以他特殊的天赋和才华，用新方式感知旧事物而重建新世界，向因袭的智慧提出了深透的挑战。几十年来，他是一位具有崇高德行并受人敬仰的人物，也是普通人能容易地叫出名字的唯一科学家。这，部分是因为他的科学成就至少是朦胧地为公众所了解；部分是因为他对社会问题的勇敢立场；而部分又由于他的善良个性，所以爱因斯坦受到全世界的钦佩和尊敬。对于倾心于科学的移民的孩子或者象我那样在经济萧条中成长起来的孩子，情况正如爱因斯坦所论证的那样，其中有一些人能成为科学家，从事科学工作并受人尊敬，也许不是可望而不可即的。他自然而然地扮演了科学舞台上的主角。如果没有爱因斯坦，那么，在1920年以后成为科学家的许多年轻人，也许未曾听说过有科学事业存在。暗藏在爱因斯坦狭义相对论中的逻辑，可能早于一个世纪就得到了发展，尽管其他人有某些预兆式的洞悉，但相对论还是不得不等待着爱因斯坦。然而从基础上说，狭义相对论物理学是非常简单的，而且许多必要的结果已能从高等代数以及考虑用桨划上行和下行的小船中推导出来。爱因斯坦的生活是富有的，也具有幽默感，对待他那时代的问题满怀着激情，对教育有深刻的洞见，把科学和政治密切联系起来，并且相信个别人毕竟能够使世界发生变化。
幼年时代的爱因斯坦没有得到应得的教育。他后来回忆说，“我的双亲，由于我开始说话比较晚而对我表示担忧，为此他们请教了医生我那时确实已不小于三岁了”。他在小学里是一个平平常常的学生，他说那里的教师使他想起了对士兵的操练。爱因斯坦年轻时，大肆鼓吹民族主义和理智的刚强是欧洲教育的表征。他厌恶这种枯燥无味机械式的教育方法。“我宁愿忍受各种惩罚而不愿学习喋喋不休地说出的那些死记硬背的东西”。爱因斯坦总是深恶痛疾教育、科学和政治中的那些僵硬的训导者。
五岁那年，他被一个罗盘的奥秘而吸引。后来他曾说过，“我十二岁时，遇到了完全不同性质的第二大奇迹，那是在一本讨论欧几里得平面几何学的小册子中看到的。这本书中有许多断言，例如，一个三角形的三个高交于一点，它们本身虽然并不是显而易见的，但是却能很可靠地加似证明，以致任何怀疑看来都不可能。这种明晰性和可靠性给我造成了一种难以形容的深刻印象”。正规学校教育只会妨碍这些沉思默想。爱因斯坦在谈到他的自我教育时写道：“十二岁到十六岁，我使自己熟悉数学基础以及微积分原理。这时，我幸运地找到了一些书，它们在逻辑严密性方面并不太严格，但却能够简单明了地突出基本思想我还幸运地从一部卓越的通俗读物中，知道了整个自然科学领域里的主要成果和方法，这部著作几乎完全局限于定性的叙述它是一部我聚精会神地阅读了的著作”。科学的现代通俗作家可以从这些话中得到某种安慰。
他的教师似乎没有一位认识到他的才华。在慕尼黑，德国大学预科学校，这是一所该市首屈一指的中级学校，一位教师告诉他：“爱因斯坦，你决不会有任何成就。”十五岁那年，有位教师曾强烈提议要他离开学校。这位教师说，“爱因斯坦留在班上会损害我这个班级的荣誉”。爱因斯坦爽快地接受了这个提议，并在意大利北部流浪了好几个月，于十九世纪九十年代从一个高级中学中途退了学。综观他的一生，他不修边幅。他在二十世纪六十年代或七十年代而不是十九世纪九十年代依然象个十几岁的孩子，守旧的人几乎确实把他叫做hippie嬉皮。
然而，他关于物理学的好奇心和关于自然宇宙的惊愕很快克服了他对正规教育的嫌恶，而且他没有高等学校的文凭而向瑞士苏黎世联邦工业学院申请去那里工作。他没有被批准参加考试，而进入了瑞士的高级中学以补习他原来所拉下的课程，第二年才被准许进入联邦学院。但他依然是一位平凡的学生。他厌恶指定的课程，不去课堂而试图追求他真正的兴趣。他后来写道：“在这里当然事实上被禁锢了。为了应付考试，你不得不把所有这些东西都装塞在自己的脑袋里，不论你喜欢不喜欢这些东西”。
他支撑到了毕业，只是因为他的亲密朋友马塞尔格罗斯曼rann一直参加了他的班并与爱因斯坦共同使用他的笔记。在格罗斯曼逝世许多年之后，爱因斯坦写道：“我记得我们的学生生活。他是一位无可责难的学生，而我自己却不守规矩而且是一个梦想家。他与教师们友善相处，诸事都能理解；我则是被社会所遗弃，被人不满且少为人爱随后我们的学习期满我突然被所有的人所抛弃，生活刚开始就失了业。”他由于得到格罗斯曼的笔记，才使他从学院毕业。但是，他在回忆为了毕业考试而学习时写道：“对我也有着一种阻碍作用我发现对任何科学问题的考虑，对我来说，整个一年都是很不愉快的现代教育方法还没有完全扼杀探究的神圣好奇心，这正是少有的奇事，因为这株纤小的植物最需要的除了最初的刺激之外，就是自由；没有自由它的确将被毁灭我相信，如果谁能用鞭打强使一只动物连续地去吃食物，不管它饿与不饿，那么，他就甚至能剥夺掉它所固有的贪婪兽性”。应该说，爱因斯坦的这些话，对于我们这些从事科学高等教育的人无疑是一剂清醒剂。我不知道许多潜在的爱因斯坦们通过竞争性的考试和强迫吞食许多课程而怎样被永远地丧失掉了勇气。
在以临时性工作支持他生活以后，谋得了他想要得到的地位，爱因斯坦进了伯尔尼的瑞士专利局，成了审查专利申请的检验员，这一合适的机会是通过马塞尔格罗斯曼的父亲经过交涉而提供的。大约与此同时，爱因斯坦抛弃了德国国籍，成了瑞士公民。三年以后，即1903年，他与他大学时的恋人结了婚。关于爱因斯坦究竟核准和拒绝了哪些专利申请几乎一无所知。有意义的是要了解提供的专利是否激发了他在物理学方面的思想。
爱因斯坦的传记作家之一，班诺什霍夫曼baneshhoffn写道，在专利局里，爱因斯坦“立即学会了顺利打杂的工作，而这使他抢到极其宝贵的一点点时间以做他那秘密的演算，当听到外面有脚步声越来越近时，他就把这些演算稿心虚地藏进抽屉里”。正是在这样的境遇里迎来了伟大的相对论的诞生。但爱因斯坦以怀念之情回忆专利局是“尘世间的隐居生活，在那里我孕育了我最优美的思想”。
在一些特殊的场合下，他向同事们提议说，灯塔守望人的职业对科学家是一个合适的工作－－因为这种工作比较地容易做并且允许对从事科学研究所必需的深思。他的合作者利奥波德英菲尔德leopoldinfeld说。“对爱因斯坦说来，灯塔上的孤寂生活最能激励人，能使他超脱了如此多的他所憎恶的责任。事实上，这对他来说，正是理想的生活。但差不多每一个科学家认为恰好与此相反。长时期来我一直不在科学的气氛中，我也没有一位可以与他谈谈物理学的人，这正是我生活中一件痛苦的事”。
爱因斯坦也相信，用教授物理学而赚钱是不光彩的事。他认为，作为一位科学家，通过某种别的简单而诚实的劳动以支持自己的生活，又利用余暇从事物理学研究，这对他来说是最好不过了。许多年以后，爱因斯坦在美国时又说过类似的话，他缅怀往事沉思地说，我曾经愿意当一个修管子的工人。并且立即被授与管子工会的荣誉会员。
1905年，爱因斯坦发表了四篇研究论文，是他在瑞士专利局利用余暇写成的，发表在当时重要的物理刊物物理学杂志上。第一篇论证了光具有粒子性又具有波动性，并解释了当固体受光照射而发射电子这种先前令人困惑不解的光电效应。第二篇阐明了分子的本性，解释了悬浮微小粒子统计的“布朗运动”。第三篇和第四篇引进了狭义相对论，并且第一次表达了著名的方程e＝2，这个公式尽管被广泛的引用，但却很少为人所理解。
该方程表达了物质与能量的可转换性。它把能量守恒定律扩展为能量和质量的守恒定律，陈述了能量和质量既不能被创造又不能被消灭虽然一种形式的能量或物质能够被转换成另一种形式。在方程中，e代表能量，它与质量当。在理想情况下，能够从质量得到的总能量是2，这里c是光速，每秒30万公里。光速总是用小写字母c，而不用大写字母。一克质量完全转换成能量释放1x3x10102＝9x1020尔格，这一能量与大约一千吨tnt爆炸所产生的能量相当。因此，极小量的物质中包含着巨大的能源，只要我们设法了解如何取得这种能量就行了。核武器和核动力工厂就是地球上错误地和道德上可疑地努力获取能量的普通样板。爱因斯坦曾指出，这些能量存在于所有物质之中。热核武器氢弹是一种令人恐怖的威慑工具，但它所提取的能量也不过是从质量为氢所含能量2的百分之一。
爱因斯坦1905年的四篇论文，是一位倾其一生从事研究的物理学家一段生涯中所作出的不可磨灭的成果；是一位年仅二十六岁，在毫不惊人的瑞士专利局供职而利用业余时间在一年内获得的令人难忘的成果。许多科学史家把1905年称为奇迹年annusrabilis。与这种神奇相类似的，在物理学史上只出现过一次，这就是1666年。那年，二十四岁的伊萨克牛领isaaewton，被迫在一个偏远的乡村因为在城镇流行着淋巴腺鼠疫传染病提出了对太阳光分光谱本质的说明，发明了微积分租万有引力理论。连同1915年第一次表述的广义相对论一道，1905年的几篇论文代表了爱因斯坦科学生涯的基本成果。
在爱因斯坦以前，物理学家们广泛认为，存在着一些特殊的参考框架，即象绝对空间和绝对时间这样的东西。爱因斯坦的出发点是，所有的参考框架一切观察者，不管他们的位置，速度或加速度都将以同样的方式看待自然界的基本定律。爱因斯坦关于参考框架的观点似乎很可能受到他的社会的和政治的态度的影响，也可能受到他对十九世纪后期德国野蛮的侵略主义的抵制的影响。的确，在这种意义上说，相对性的观念已成了人类学的老生常谈，而社会科学家也已采纳了文化相对主义的观念：存在着许多不同的社会境遇和世界观，道德的和宗教的箴言由不同的人类社会表达出来，并且多数都比较地有效。
狭义相对论开始并没有得到广泛地接受。爱因斯坦一再力图跻身于学院生涯，他甘愿把他已经发表的相对论属于伯尔尼大学作为他的工作范本。他显然认识到这是一项重要的研究。但由于不被理解而遭到拒绝，因此直到1909年爱因斯坦依然留在专利局。不过，他发表的著作并非没有受到注意，人们开始慢慢觉悟到欧洲有几位杰出的物理学家，而爱因斯坦也许是一切时代最伟大的科学家之一。诚然，他的相对论还有着激烈的争论。在一封推荐爱因斯坦到柏林大学工作的信中，一位身踞领导地位的德国科学家认为，相对论是一种标新立异的假设，是一种暂时性的荒唐事；但他又认为，虽然如此，爱因斯坦实际上还是一位第一流的思想家。1921年他在东方诸国访问期间获悉他被授与诺贝尔奖，但这一得奖是他论光电效应的论文和对理论物理学的“其他贡献”。而相对论则仍然被认为争论太多以致没有被明确地提及。
爱因斯坦的宗教观和政治观是相联的。他的双亲是犹太人。但他们并不遵守宗教仪礼。然而，爱因斯坦只是“遵循政府和学校这种传统的教育机器”，而例行宗教礼仪。在十二岁那年，他突然中止了。“由于读了通俗的科学书籍，我很快就相信，圣经里的许多故事不可能是真的。其结果就是一种真正狂热的自由思想，并且交织着这样一种印象：国家是故意用谎言来欺骗青年人的；这是一种令人目瞪口呆的印象。这种经验引起我对所有权威的怀疑，对任何社会环境里都会存在的信念抱一种怀疑态度，这种态度再也没有离
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