2019年4月9日 星期二

所謂的天才

說到天才,就不得不提"普羅大眾"公認的天才愛因斯坦了,為什麼強調普羅大眾呢?因為大部分了解真相的人應該都覺得他並不是這麼的天才。

首先,他數學很爛,大學作業也跟我一樣都抄同學的答案,這位好同學Grossman與他的老師Minkowski真的是神助攻外加不撿頭。

當年的物理學走到一個瓶頸,就是Maxwell以法拉第的電磁理論為基礎,其華麗的數學技巧直接用算的預測出了電磁波的存在,並且在Maxwell過世後的幾年內赫茲就用實驗證實了電磁波轟動了世界,當年的愛因斯坦只有8歲,而Maxwell方程組也就成了現在工科電磁學的高牆。另外,這組方程組最後被整理成4組方程式就完美的詮釋出這宇宙中所有的電磁波,漂亮的程度我覺得跟歐拉恆等式有得比。

前面提到過了,愛因斯坦數學很爛,但卻很有想法,也不怕挑戰權威,當年的牛頓是如此的崇高以致於不容任何人去質疑,但預測出的電磁波卻跟牛頓的力學有所出入。白話而言,最大的問題就是光很明顯的就具備能量,但光的質量呢?F=MA大家國中就學過,如果M=0,那F=0牛頓力學在電磁波(光)就出現Bug了。另外,Maxwell雖然導出了方程組,卻認為電磁波是像水或聲音一樣需要介質才能傳遞的,因此當年的科學家們也很努力的在尋找所謂的乙太。

愛因斯坦想了很久做了兩個跳脫框架的假設,才是其他科學家服他的原因。一是牛頓的固定座標系是錯的,二是電磁波與聲波水波有根本上的不同。於是刻不容緩的寫了篇數學很爛的論文,他的老師Minkowski此時看到這篇論文時驚為天人,用數學重新把論文具體結構表達出來,還幫他公開演講推廣多次,真的佛心。而其實愛因斯坦剛開始還挺不削他老師幫他做這些的,直到後來他花時間去學用張量切入自己的論文,才理解這對狹義相對論而言是多重要的數學工具。而他的同學rossman除了借他抄作業以外,還建議他把廣義相對論的想法用黎曼幾何的方式去表達出來,之後發表的廣義相對論也分兩部分,物理部分就是愛因斯坦,數學部分就是Grossman。不過愛因斯坦也算有良心啦!前言都先感謝了兩者無私的貢獻。

此後,愛因斯坦成了他這輩子最討厭當的權威,緊接而來的是量子力學,好笑的是當年牛頓的推翻者,現在反而成為牛頓的擁護者了。愛因斯坦完全無法接受量子力學的不確定性原理,雖然公式顯示出的結果跟現實完美結合,但是公式忽略了過程。隨著量子力學的發展越趨完善,愛因斯坦也更顯得沮喪。這件事其實也改變了愛因斯坦固有的堅持,回到了現實觀察為大的理念,從之後的波色事件可以看出,愛因斯坦不但沒糾正波色將機率假設錯了,因其結果與現實相符,反而大推其應用,才就有了知名的波色子誕生,也才有了雷射。

晚年的愛因斯坦為了最棘手的領域,重力領域而苦惱。即便以現在2019年人類的科技下,我們仍然不清楚黑洞中有什麼,因為不管相對論與量子力學都好,在重力極大的狀況下,方程式都會失效,就像當年發現的牛頓定律缺陷一樣,肯定有什麼。這也是為什麼星際效應這部電影,會在黑洞裡面做文章,在黑洞外面套用我們現有的物理學。也因為這電影在目前人類未知的領域下,做了一個美麗的假設又不失真實已知的一面,才讓各大科學家刮目相看。


至於愛因斯坦的大統一理論,不難看出愛因斯坦對數學的崇拜以及夢想,不管是Maxwell也好,波耳也好,最後都是數學推導勝利。這世界的某些部份也不過就這幾個方程組而已,而愛因斯坦最後則是想用方程式詮釋宇宙最重要的重力與電磁交互作用(卻沒想過用量子場論?)!雖然愛因斯坦最後失敗了,但也許本來就沒有所謂的天才,他自己應該也不認為他自己是天才,被拱上物理權威的愛因斯坦,在最後的方程組裡面,流露著一絲孤獨的氣息。

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