爱因斯坦vs.牛顿,谁才是最厉害的科学家?

时间:2020-07-23 作者:

爱因斯坦vs.牛顿,谁才是最厉害的科学家?

爱因斯坦的名字是天才的同义词,比方说,「嗨,爱因斯坦,过来一下!」这句话的意思是「嗨,天才,过来一下!」,或者「他又不是爱因斯坦」则表示「他又不是天才。」爱因斯坦以天才闻名。牛顿也是个天才。

但是,世界各地及人类历史上还有其他天才。谁是英国文学史中超越群伦的天才?当然是莎士比亚!从他的剧作及诗看来,莎士比亚经常被说成是人类史上字彙量最丰富的人。他的作品中出现过31,534个不同的字。统计学教授艾夫隆(Bradley Efron)与蒂斯帖(Ronald Thisted)针对莎士比亚作品所做的统计分析显示,莎士比亚想必实际上认得超过6万6千个字。我想,莎士比亚肯定会在SAT学术测验的字彙项目赢过牛顿!但牛顿则会在SAT的数学项目打败莎士比亚。

谈到天才的比较,牛顿通常略胜爱因斯坦一筹,因为除了重力理论与光学以外,他还为数学做出重要的贡献──他发明了微分与积分。不过,牛顿算是比较幸运,他在正确的时机,出生在正确的地点:他出生在欧洲,而当时他们正好在谈论这类问题。牛顿在剑桥的导师与教授巴洛(Isaac Barrow),就对于计算木桶及其他类似物体的体积很感兴趣,而这正是积分要处理的问题之一。很明显的,在当时,发现微分与积分的时机已经成熟了。事实上,在欧陆,哲学家与数学家莱布尼兹(Gottfried Wilhelm Leibniz)也自行发明了微分与积分。如果你看看地图,会发现大约在同一时期,牛顿与莱布尼兹的居住地只差了几百里。他们两人同时发明微积分并不能算是巧合,因为欧洲在那个时期本来就在热烈讨论这些想法。

十七世纪末的世界已经準备好迎接一项伟大的发现。当时,克卜勒(Johannes Kepler)已经详细研究过第谷(Tycho Brahe)记录的600多页行星位置观测数据,将它们转换成三条可以用数学来分析的行星运动定律。就如史特劳斯在第3章讨论过的,牛顿后来根据克卜勒的第三定律,推导出重力的1/r2定律。类似的情况,也在二十世纪发生:氢原子巴尔末系谱线波长的实验数据,提供了物理学家线索,让他们找到一条刻画氢原子能阶的公式,并为波耳(Niels Bohr)及薛丁格(Erwin Schrödinger)等人用量子理论来解释原子的做法预先铺好了路。

《时代》杂誌将爱因斯坦选为「世纪人物」,是二十世纪最有影响力人物的代表。古腾堡、伊莉莎白一世女王、杰弗逊及爱迪生分别被《时代》杂誌评为他们所属世纪的最重要人物。莎士比亚以些微的差距落选,因为《时代》杂誌的「十七世纪世纪人物」选的是牛顿。

牛顿在剑桥大学三一学院里有一尊栩栩如生的真人大小雕像。华兹华斯(William Wordsworth)写了一首诗,说这雕像是:

一颗心灵的大理石表徵,他永远
航行在思想的奇异海上,独自一人

这座雕像上有一段刻

现在,让我再继续比较一下爱因斯坦与牛顿。泰森认定牛顿是有史以来最伟大的科学家,我不会去挑战这个想法,我要向牛顿致上他应得的尊敬。但我主张爱因斯坦也是个可以竞逐这个头衔的人,他是和牛顿同一等级的人。

牛顿最有名的方程式是什幺?
F = ma

爱因斯坦最有名的方程式是什幺?
E = mc2

这两个方程式,哪一个比较有名?牛顿的方程式我们已经在第3章详细讨论过了,说的是:质量愈大的物体,愈不容易加速。这对动力学而言非常重要,但很简单。要让一架钢琴移动,比让一支口琴移动困难。爱因斯坦的方程式说的是:一丁点的质量,就可以转换成巨大的能量。这是原子弹背后的祕密。它告诉我们太阳为什幺会闪亮。你觉得哪一个方程式比较重要?

牛顿还有另一个有名的方程式:F = GMm/r2,描述了两个质量分别为m与M的粒子之间的重力。这是非常重要的公式。爱因斯坦也有另一个方程式:E = hν,在这里他发现光其实可以看成某种带着能量的粒子,叫做光子,而光子的能量等于普朗克常数h乘上频率ν。牛顿最早认为光是由粒子构成,但你可以说,是爱因斯坦证明了这想法。光有粒子性也有波动性,对量子力学而言,这个概念无比重要。

他们两人都发明了一些东西。牛顿发明了反射式望远镜。当今所有的大型望远镜都是反射式望远镜,例如哈伯太空望远镜及凯克望远镜。爱因斯坦则是发现了雷射的原理。每次你播放CD或DVD,就是在使用爱因斯坦的发明。两人都参与了一些政府工作。牛顿当过英国皇家铸币局局长,发明了钱币外缘的齿纹,这项发明我们延用至今。这可以防止窃贼将银币外缘的银刮下来之后,把那枚银币继续依原币面价值使用。如果他们把齿纹刮掉了,你一定会发现。每当你手中握有一枚硬币,就可以看到牛顿的影响力。爱因斯坦在世局上所扮演的关键角色众所皆知:他写了一封很关键的信给罗斯福总统,导致曼哈顿计画与原子弹的诞生,进而结束了第二次世界大战。爱因斯坦当时所做的事影响深远,我们至今仍然在处理它所带来的各种效应。

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