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第2章 好奇的孩子

阿爾伯特·愛(ài)因斯坦1879年3月14日生于德國(guó)慕尼黑附近一個(gè)著名的小城鎮(zhèn)烏爾姆,他的父親在那里擁有一家電氣工廠。他出生一年后,父親的工廠倒閉了,舉家遷到了慕尼黑。在親戚的幫助下,他的父親又重新辦起了工廠。在這座德國(guó)南方的第一大城市,愛(ài)因斯坦全家度過(guò)了苦澀而艱難的14年。愛(ài)因斯坦的祖輩是猶太人,到他父母這一代已經(jīng)定居德國(guó),除保留了本民族的一定宗教習(xí)慣外,實(shí)際上已經(jīng)成為地道的德國(guó)人,把德國(guó)作為自己的祖國(guó),把自己視為理所當(dāng)然的德國(guó)人。

愛(ài)因斯坦的父親赫爾曼·愛(ài)因斯坦并不像人們想像的那樣善于經(jīng)商,所以只能勉強(qiáng)維持生活。但他是一個(gè)誠(chéng)實(shí)厚道的樂(lè)天派,對(duì)德意志民族那種追求崇高人格、自由精神的文化傳統(tǒng)如癡如醉。由于父母沒(méi)錢供他上大學(xué),所以他不得不棄學(xué)經(jīng)商。但是每天晚上,他總是沉醉于詩(shī)人席勒、海涅的作品中。愛(ài)因斯坦的母親波林·科克賢慧能干。她的家境比較優(yōu)裕,受過(guò)良好的教育,她喜愛(ài)文學(xué),更熱愛(ài)音樂(lè)。愛(ài)因斯坦夫婦志趣高雅,相敬如賓,他們?yōu)樾?ài)因斯坦的成長(zhǎng)提供了品味極高的文化氛圍。

慕尼黑是德國(guó)的第三大城市,也是巴伐利亞州首府,歷來(lái)被認(rèn)為是歐洲最美的城市之一。伊薩爾河從市中心穿過(guò)。

慕尼黑在德語(yǔ)中的意思是“明光”,即為“僧侶之鄉(xiāng)”。大約在750年建立了隱修院,它標(biāo)志著城市的開(kāi)端。12世紀(jì)下半葉,僧侶獲準(zhǔn)在當(dāng)?shù)剡\(yùn)鹽商路與河流匯合處建立市場(chǎng),以后又建起了橋梁要塞。選帝侯馬克西米連統(tǒng)治時(shí)期,興建了許多具有文藝復(fù)興時(shí)期特點(diǎn)的建筑,風(fēng)格多樣,景色迷人。愛(ài)因斯坦一家居住在慕尼黑郊區(qū)的林德林地區(qū),那里綠樹(shù)成陰、鳥(niǎo)語(yǔ)花香。優(yōu)美的生活環(huán)境在愛(ài)因斯坦幼小的心靈中播撒下了自由自在、不拘一格的種子。

童年時(shí)代的愛(ài)因斯坦似乎是個(gè)遲鈍的孩子,學(xué)會(huì)說(shuō)話比一般孩子晚得多。他獨(dú)來(lái)獨(dú)往,時(shí)常故意躲開(kāi)小伙伴,即使同親人在一起,他也只是一個(gè)沉默的聽(tīng)眾。誰(shuí)要是破壞了他獨(dú)處的心境,一向沉靜的他會(huì)突然爆發(fā)出激烈的情緒。他喜歡一個(gè)人默默地做那些需要耐心的游戲,比如用薄薄的紙片搭房子,不成功絕不罷休。他少言寡語(yǔ),可他那雙明亮的棕色大眼睛卻閃爍著聰明智慧的光輝。他從小就習(xí)慣于用一種沉默的獨(dú)立思維去面對(duì)周圍的世界。

在小學(xué)里,愛(ài)因斯坦除了喜歡空想外,并沒(méi)有表現(xiàn)出什么特殊的才能。他念的中學(xué)是慕尼黑一所古典式預(yù)科學(xué)校,學(xué)校里那種呆板機(jī)械的教學(xué)方式完全不合他的口味。古典教育變成了死記硬背拉丁語(yǔ)和希臘語(yǔ)語(yǔ)法,而歷史變成了枯燥乏味的大事記。教師們仿效軍官的樣子,而學(xué)生們看起來(lái)像士兵。愛(ài)因斯坦后來(lái)在回憶這段生活時(shí)說(shuō):“對(duì)我來(lái)說(shuō),小學(xué)老師好像是士官,而中學(xué)老師好像是尉官。”學(xué)校教條式的教育抑制了他才能發(fā)揮。那些死記硬背的功課,全都引不起他的興趣。他的成績(jī)不好,老師們責(zé)備他“不守紀(jì)律,心不在焉,想入非非”。一位教師說(shuō):“愛(ài)因斯坦,你永遠(yuǎn)不會(huì)有什么出息。”而另一位教師干脆建議愛(ài)因斯坦離開(kāi)學(xué)校,因?yàn)樗霈F(xiàn)在教室里有損學(xué)生的尊嚴(yán)。

愛(ài)因斯坦早就不滿這種專橫、強(qiáng)制的教育了,獨(dú)立的個(gè)性促使他很早就開(kāi)始了自己的探索知識(shí)的歷程。

愛(ài)因斯坦四五歲的時(shí)候,有一天父親拿來(lái)一個(gè)小羅盤(pán)給他玩。他將羅盤(pán)拿在手中,不管怎樣轉(zhuǎn),那根細(xì)細(xì)的紅色磁針一直指著北邊。他感到從未有過(guò)的驚奇。他想,一定有什么東西深深地隱藏在這件奇異的事物的后面。這給愛(ài)因斯坦幼小的心靈留下了一個(gè)極為深刻而持久的印象,喚起了他強(qiáng)烈的探索自然奧秘的好奇心:“爸爸,這個(gè)圓盤(pán)里還藏著什么東西嗎?”

爸爸用手翻轉(zhuǎn)羅盤(pán),讓愛(ài)因斯坦前前后后看清楚:“你自己看見(jiàn)的,這羅盤(pán)里除了這根指針,什么也沒(méi)有。”

“那么是什么東西使它永遠(yuǎn)都指著同一個(gè)方向呢?”“那是磁力,是地球的磁力使它永遠(yuǎn)指向北方。”“磁力?磁力又是什么?它究竟藏在哪里?我既看不見(jiàn)它,也摸不著它。它能使磁針轉(zhuǎn)動(dòng),為什么我就感受不到周圍有它的存在呢?”

愛(ài)因斯坦在他67歲時(shí)寫(xiě)的一篇《自述》中說(shuō):“當(dāng)我還是一個(gè)四五歲的小孩,在父親給我看一個(gè)羅盤(pán)的時(shí)候,我經(jīng)歷過(guò)這種驚奇。羅盤(pán)以如此確定的方式行動(dòng),根本不符合那些在無(wú)意識(shí)的概念世界中能找到位置的事物的本性。我現(xiàn)在還記得,至少相信我還記得,這種經(jīng)驗(yàn)給我一個(gè)深刻而持久的印象,我想一定有什么東西深深地隱藏在事情后面。凡是人從小就看到的事情,不會(huì)引起這種反應(yīng):他對(duì)于物體下落,對(duì)于風(fēng)和雨,對(duì)于月亮不會(huì)從天上掉下來(lái),對(duì)于生物和非生物之間的區(qū)別等等,都不會(huì)感到驚奇。”

但是愛(ài)因斯坦并沒(méi)有因?yàn)檫@個(gè)謎無(wú)法解開(kāi)就輕易放棄。以后一連許多天,他的家人見(jiàn)他每天都拿著這個(gè)小小的羅盤(pán),一次又一次重復(fù)地?cái)[動(dòng)、翻轉(zhuǎn)、思索、搖頭……就像入了魔似的。

后來(lái),愛(ài)因斯坦表面上好像已經(jīng)放下了這個(gè)關(guān)于磁力的問(wèn)題,他的家人以為他已從這個(gè)古怪的羅盤(pán)問(wèn)題上擺脫出來(lái)了,忘記了它。其實(shí),他根本就沒(méi)有放下更沒(méi)有忘記這個(gè)關(guān)于磁力的問(wèn)題。甚至可以說(shuō),他的一生幾乎都在不斷地思索它以及與它有關(guān)的問(wèn)題。

正是由于小小的羅盤(pán)里面那根按照一定規(guī)律行動(dòng)的磁針,喚起了這位未來(lái)的科學(xué)巨匠的好奇心——探索事物的本質(zhì)。這一點(diǎn)對(duì)科學(xué)而言是至關(guān)重要的。盡管愛(ài)因斯坦從兒童時(shí)代“羅盤(pán)經(jīng)歷”中感受到的困惑與日后相對(duì)論的研究對(duì)象有一定的共同性,但是這種共同性畢竟有著本質(zhì)上的差異:前者無(wú)非是一個(gè)孩子對(duì)自然現(xiàn)象的驚奇感;而后者則是對(duì)宇宙規(guī)律的無(wú)限探索。小愛(ài)因斯坦的確是一個(gè)早熟的、聰慧的孩子。當(dāng)同齡的孩子們還在盲目地認(rèn)可一切他們可感知的對(duì)象時(shí),他卻能感受到一種無(wú)法看見(jiàn)的力量。而真正促使愛(ài)因斯坦對(duì)超感官世界發(fā)生濃厚興趣的是數(shù)學(xué)。

中學(xué)二年級(jí)時(shí),雅客布叔叔告訴愛(ài)因斯坦:代數(shù)是一門有趣的科學(xué),解代數(shù)題就好像一場(chǎng)狩獵活動(dòng)。就是要捕獲的獵物,無(wú)論它如何深藏不露,獵人也有辦法通過(guò)各種已知的條件和線索,一步一步將它搜尋出來(lái)。

愛(ài)因斯坦很快迷上了這門有趣的狩獵游戲。他經(jīng)常撇開(kāi)常用的方法,發(fā)揮自己的想像力,找到更簡(jiǎn)便、更新奇的途徑,把獵物更快地捕捉到手。

雅客布叔叔還經(jīng)常拿出一些更奇妙、更難解的題目來(lái)試圖難倒他。每逢愛(ài)因斯坦經(jīng)過(guò)深思苦想終于把狡猾的獵物尋找出來(lái)的時(shí)候,他都會(huì)感到一種莫大的快樂(lè)。

愛(ài)因斯坦升入三年級(jí),快要開(kāi)始學(xué)習(xí)幾何學(xué)這門新課了。雅客布叔叔又拿起幾何課本對(duì)他說(shuō):“比起代數(shù)來(lái),幾何是一門更高智慧的學(xué)問(wèn),是一種對(duì)人的智力的更大考驗(yàn)。”

雅客布叔叔隨手扯過(guò)來(lái)一張稿紙,在紙上刷刷幾筆,畫(huà)下了一個(gè)直角三角形,然后在三角形的三個(gè)頂角上標(biāo)上了A、B、C三個(gè)字母。他問(wèn)愛(ài)因斯坦:“你仔細(xì)看看,這個(gè)直角三角形的三條邊相互之間有什么關(guān)系?”愛(ài)因斯坦看了半天,覺(jué)得這三條邊好像差不多長(zhǎng),看不出它們之間有什么關(guān)系。

雅客布叔叔又在那張紙上寫(xiě)下了一個(gè)公式,然后他對(duì)愛(ài)因斯坦說(shuō):“這個(gè)公式的意思就是說(shuō):直角三角形的兩個(gè)直角邊的平方和,等于斜邊的平方。”愛(ài)因斯坦對(duì)這個(gè)三角形看來(lái)看去,覺(jué)得對(duì)這個(gè)公式有些懷疑。這三條邊明明差不多長(zhǎng)嘛,怎么會(huì)有這樣的關(guān)系呢?他又用手指當(dāng)尺,在圖上量來(lái)量去。

雅客布叔叔笑著說(shuō):“孩子,不用這么去量了。這個(gè)公式對(duì)所有的直角三角形都適用,無(wú)論它們的形狀、大小如何變化,這三條邊的關(guān)系都不會(huì)變。這個(gè)公式已經(jīng)經(jīng)過(guò)了嚴(yán)密的證明,是絕對(duì)不會(huì)錯(cuò)的。這就是幾何學(xué)上有名的畢達(dá)哥拉斯定理,也正是這本教科書(shū)里的定理之一。畢達(dá)哥拉斯是生活在2000多年前古希臘的一位大數(shù)學(xué)家,這個(gè)定理是他第一個(gè)證明出來(lái)的。孩子,既然2000多年前的古人都能證明這個(gè)定理,你為什么不也試一試呢?”

叔叔的這個(gè)建議大大激發(fā)了他的好奇心和好勝心,他果真決心要來(lái)試一試。

愛(ài)因斯坦真的來(lái)證明畢達(dá)哥拉斯定理了。一連幾個(gè)星期,他完全沉浸在這個(gè)他過(guò)去從未接觸過(guò)的幾何學(xué)迷宮之中。最后,他終于看出了:對(duì)直角三角形的三條邊的關(guān)系起主要作用的是其中的一個(gè)銳角。他自己做了一些合理的假設(shè),到底把這個(gè)定理證明出來(lái)了。

當(dāng)他把自己的證明拿給雅客布叔叔看時(shí),雅客布叔叔喜出望外,他從來(lái)沒(méi)有想到過(guò),這個(gè)12歲的孩子會(huì)真的把著名的畢達(dá)哥拉斯定理獨(dú)立地證明出來(lái)。

幾天以后,雅客布叔叔把自己珍藏了多年的《歐幾里德平面幾何學(xué)》送給了愛(ài)因斯坦。

雅客布叔叔告訴愛(ài)因斯坦,這是平面幾何學(xué)的創(chuàng)始人、古希臘的大數(shù)學(xué)家歐幾里德寫(xiě)的第一本平面幾何學(xué)書(shū),這是一本人類的智慧之書(shū)。

愛(ài)因斯坦捧著這本書(shū),跑回他自己的小屋里,如饑似渴地閱讀了起來(lái)。

讀完這本小冊(cè)子,他的靈魂仿佛經(jīng)歷了一場(chǎng)地震:歐幾里德平面幾何學(xué)就建立在幾條簡(jiǎn)單得不能再簡(jiǎn)單、明白得不能再明白的人所共知的“公理”上:

搖兩點(diǎn)之間直線最短。

搖兩條平行線永遠(yuǎn)不會(huì)相交。

搖從一條直線外的一點(diǎn),只能引一條垂直線與它相交。

搖三角形三個(gè)內(nèi)角之和,等于180度。

而就從這些簡(jiǎn)單的公理出發(fā),發(fā)展出一個(gè)又一個(gè)新的推論,推導(dǎo)并證明出一個(gè)又一個(gè)新的定理。從新的定理再推導(dǎo)出新的定理,一層又一層,就如同一個(gè)倒置的金字塔,從一個(gè)點(diǎn)出發(fā),發(fā)展成一整座宏偉的歐幾里德幾何學(xué)大廈。

書(shū)中精彩的推論和定理比比皆是。

這些推論和定理,當(dāng)然并不是顯而易見(jiàn)的,但卻可以非常明確地把它們證明出來(lái)。對(duì)于每一條推論和定理,書(shū)中都提供了幾種不同的證明過(guò)程。無(wú)論哪一種,都那么嚴(yán)密、精確,不容人產(chǎn)生絲毫懷疑。

這里面當(dāng)然也包含愛(ài)因斯坦證明過(guò)的著名的畢達(dá)哥拉斯定理。愛(ài)因斯坦從來(lái)沒(méi)有想到:他們?cè)诩兇馑季S中竟能達(dá)到如此可靠而又單純的程度!他從來(lái)沒(méi)有想到過(guò):人的邏輯推理能夠如此的簡(jiǎn)單,如此的明晰,又如此的有力。

愛(ài)因斯坦在《自述》中說(shuō):“12歲那年,我又經(jīng)歷了另一種性質(zhì)完全不同的驚奇:這是在一個(gè)學(xué)年剛剛開(kāi)始的時(shí)候,我得到一本關(guān)于歐幾里德平面幾何的小書(shū)。這本書(shū)里有許多斷言,比如說(shuō),三角形的三個(gè)高交于一點(diǎn),它們本身雖然并不是那么顯而易見(jiàn)的,但是卻可以很可靠地加以證明,以至任何懷疑似乎都不可能。這種明晰性和可靠性,給我留下了一種難以形容的印象,至于說(shuō)不用證明就得承認(rèn)的公理。這件事并沒(méi)有想像中的那樣使我不安。如果我能依據(jù)一些在我看來(lái)是無(wú)庸置疑的命題來(lái)加以證明,那么我就完全心滿意足了。我記得,在這本神圣的幾何學(xué)小書(shū)到我手中以前,曾經(jīng)有位叔叔把畢達(dá)哥拉斯定理告訴我。經(jīng)過(guò)艱巨的努力之后,我根據(jù)三角形的相似性成功地‘證明了’這條定理;當(dāng)時(shí)我覺(jué)得,直角三角形各邊的關(guān)系,‘顯然’完全決定于它的一個(gè)銳角。在我看來(lái),只有在類似方式中不是表現(xiàn)得很‘顯然’的東西,才會(huì)需要證明。而且,由于幾何學(xué)研究的對(duì)象,同那些‘能被看到和摸到的’感官知覺(jué)對(duì)象,似乎是同一類型的東西。這種原始觀念的根源,自然是由于不知不覺(jué)存在著幾何概念同直接經(jīng)驗(yàn)對(duì)象的關(guān)系,這種原始觀念大概也就是康德所提出的那個(gè)著名的關(guān)于‘先驗(yàn)綜合判斷可能性問(wèn)題的根據(jù)’。”帶領(lǐng)愛(ài)因斯坦步入自然科學(xué)領(lǐng)域的有兩個(gè)人,他們就是愛(ài)因斯坦的叔叔雅客布·愛(ài)因斯坦和來(lái)自俄國(guó)的大學(xué)生塔爾梅。雅客布·愛(ài)因斯坦是一個(gè)工程師,他和赫爾曼都愛(ài)好數(shù)學(xué)。在工廠里,他負(fù)責(zé)管技術(shù);在家里,他則是小愛(ài)因斯坦入學(xué)前的數(shù)學(xué)啟蒙者。愛(ài)因斯坦上學(xué)以后,雅客布叔叔就常常給小愛(ài)因斯坦出一些數(shù)學(xué)題讓他解答。1888年10月,愛(ài)因斯坦從慕尼黑國(guó)民學(xué)校進(jìn)入路易波爾德中學(xué)學(xué)習(xí),一直讀到15歲。這期間,來(lái)自俄國(guó)的大學(xué)生塔爾梅成了愛(ài)因斯坦家里的常客。塔爾梅每到星期四就到愛(ài)因斯坦家里來(lái)吃晚飯,這是慕尼黑猶太人幫助外國(guó)來(lái)的窮苦猶太學(xué)生的一種慈善行動(dòng)。

塔爾梅雖然是學(xué)醫(yī)的,但他對(duì)各種自然科學(xué)知識(shí)以及哲學(xué)均有濃厚的興趣。他對(duì)小愛(ài)因斯坦的超常求知欲及學(xué)習(xí)能力非常驚嘆。一開(kāi)始,塔爾梅總是和愛(ài)因斯坦談?wù)撘恍?shù)學(xué)上的問(wèn)題,引起了愛(ài)因斯坦對(duì)數(shù)學(xué)的濃厚興趣。厭倦學(xué)校枯燥的教學(xué)方式的愛(ài)因斯坦干脆自學(xué)起微積分。他所提出的數(shù)學(xué)問(wèn)題,經(jīng)常弄得中學(xué)數(shù)學(xué)老師張口結(jié)舌,不知如何回答。所以盡管愛(ài)因斯坦的數(shù)學(xué)成績(jī)永遠(yuǎn)第一,但老師并不喜歡他。

愛(ài)因斯坦超常的數(shù)學(xué)能力,確實(shí)會(huì)讓一個(gè)普通的中學(xué)教師感到難堪,產(chǎn)生一種無(wú)法言說(shuō)的心理壓力。不過(guò)塔爾梅和這位教師不同,雖然不久后他也不是愛(ài)因斯坦數(shù)學(xué)上的對(duì)手了,但他依然熱情地為愛(ài)因斯坦介紹當(dāng)時(shí)流行的種種自然科學(xué)書(shū)籍,以及康德的哲學(xué)著作,特別是布赫納的《力和物質(zhì)》、伯恩斯坦的《自然科學(xué)通俗讀本》,這些作品給愛(ài)因斯坦留下極深刻的印象。

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