众所周知,20世纪科学技术的大千世界表现为百花齐放、异彩纷呈。归纳起来,20世纪足以称得上能推动科学技术划时代跃迁的成就主要取决于2论、5模型和5尖端技术:2论即相对论、量子论;5模型即粒子物理的夸克模型、宇宙学的大爆炸模型、DNA双螺旋模型、计算机冯·诺依曼模型、地质构造的板块模型;5尖端技术即核技术、航天技术、电子计算机技术、激光技术、基因重组技术。说科学巨人阿尔伯特·爱因斯坦在这些成就中处于巅峰的理由是相对论力学涵盖了作为低速特例状况下的牛顿力学,奠定了探索宇观、宏观、微观、渺观诸领域共同的科学基础。
例8-220世纪科学泰斗阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein,1879~1955)
美籍德裔犹太人阿尔伯特·爱因斯坦登上了20
世纪的科学顶峰,成为人类科技发展史上最值得怀念的科学巨人和一生闪耀着科学家高风亮节人格的科坛楷模。
1879年3月14日,爱因斯坦出生在德国一个小康的犹太人家庭,父亲赫尔曼·爱因斯坦和叔叔雅各布·爱因斯坦在慕尼黑合开了一家电器厂。他3岁多还不会讲话,直到9岁讲话还很吃力。由于语言障碍,性格较孤僻。念小学、中学时,成绩平平。叔叔雅各布是工程师,有一定的数学素养,在他的影响下,爱因斯坦较早受到数理科学的陶冶。少年时期贪婪地阅读过大量科普读物,为他跻身科学殿堂作了较充分的思想准备。
1896年10月,爱因斯坦升入苏黎世工业大学师范系,主攻数学和物理学。该校学术气氛很浓,参考书应有尽有,为爱因斯坦能自由地、广泛地、废寝忘食地阅读各种科学文献创造了条件。可是,1900年从学校毕业后却因找不到正式工作,靠做家庭教师和代课教师度日。这样失业了一年多,经人介绍他申请去瑞士专利局工作。为此他在1902年2月21日取得瑞士国籍,迁居伯尔尼,随后被专利局聘任为技术员。
1900年起,爱因斯坦每年都有与物理学领域相关的高水平论文发表在德国《物理学杂志》上。1905年半年中竟完成了6篇论文!其中涉及光的量子学说、分子大小测定法、布朗运动理论和狭义相对论。特别是由于揭示了光的波动和微粒的二象性而获1921年诺贝尔物理学奖;由于狭义相对论在假定光速不变前提下,理论上推导出物体运动速度接近光速时质量趋向无穷大和质-能的等价关系,不但说明了经典牛顿力学只是物体低速特例下的运动规律,还为研制原子弹提供了理论依据。
爱因斯坦1915年完成了更加伟大的理论成就——广义相对论,1916年在辐射量子力学领域提出了引力波理论,1917年进一步创立了现代宇宙学(迟至1979年才间接证明了引力波的存在)。1925年后,爱因斯坦焚膏继晷、马不停蹄地专注于“统一场论”的研究,试图将引力场、电磁场、原子内部的作用力场和粒子间的摄动场置于统一的理论范畴之中。可惜在1955年4月18日去世前尚无最后结果。
1914年4月,爱因斯坦迁居柏林,随后即参加了“反战同盟”。1933年初被纳粹视为眼中钉的爱因斯坦只得避居比利时。当年10月移居美国,在普林斯顿大学任教;1940年取得美国国籍,1945年退休。
爱因斯坦辉煌的一生勤勤恳恳、简朴淡泊,生活从不奢华、铺张。生前多次说:“我完全知道我没有什么特殊的才能,靠兴趣、专一、顽强工作,以及自我批评使我达到我想要达到的理想境界。”“人只有献身于社会,才能找出那实际上是短暂而又有风险的生命的意义”。爱因斯坦有着十分正直、明确的政治观念。他赞扬列宁领导的十月革命;第二次世界大战时写信给美国总统罗斯福,建议组织原子弹的研制以抢在混世魔王希特勒之前。爱因斯坦以一个科学家的良知和良心为全人类后起之秀树立了光辉榜样。
遵照爱因斯坦的遗嘱,他死后不开追悼会、不筑坟墓、不立纪念碑,把自己的大脑贡献给医学研究,身体火葬焚化,骨灰撒在永远对人保密的地方,为的是不搞虚华不实的纪念地,还告诫不要把他住过的地方变成博物馆。爱因斯坦为人类科学发展付出了毕生精力和心血,他的肉体已经消失,但他那热爱科学、为人类科学发展献身的精神将永远活在人们心中。
例8-3发现脱氧核糖核酸(DNA)双螺旋结构的生命科学家,英国的莫里斯·威尔金斯(Maurice Wilkins,1916~2004)、弗兰西斯·克里克(Francis Harry Compton Crick,1916~2004)和美国的詹姆斯·沃森(James Dewey Watson,1928~)
1950年,威尔金斯利用刚刚发明的X射线衍射技术清楚地观测到了DNA的结构。后两位科学家经过在剑桥大学的切磋琢磨,将DNA的结构描述为双螺旋,在双螺旋的两部分之间,由四种化学物质组成的碱基对扁平环连结着。然后1953年在《自然》杂志上发表论文,公布了所发现的DNA双螺旋结构模型,并认为遗传物质就是通过它来复制的,它是传承生命的遗传模板,从此带来了遗传学的彻底变革,催生了无所不在的生物工艺学的全新领域和开创了分子生物学的黄金时代。1962年,威尔金斯、克里克、沃森三位旷世奇才分享了诺贝尔生理学/医学奖。