摘要：一部部科学经典著作，犹如人类文明史上璀璨的里程碑，奠定了现代科学基石，铺就了人类进步的阶梯。今天，让我们一起走近《阿尔伯特·爱因斯坦》，探索这位科学家如何用非凡的智慧和不懈的探索精神，为现代物理学开辟了全新的道路。

一部部科学经典著作，犹如人类文明史上璀璨的里程碑，奠定了现代科学基石，铺就了人类进步的阶梯。今天，让我们一起走近《阿尔伯特·爱因斯坦》，探索这位科学家如何用非凡的智慧和不懈的探索精神，为现代物理学开辟了全新的道路。

20世纪造就了无数科学巨匠，爱因斯坦无疑可名列其中。可是，我们对他的了解究竟有多少是真实的？他真的是凭空创造了相对论吗？他是否从未在科学上犯过重大错误？

在浩繁的爱因斯坦传记作品中，胡贝特·根纳（Hubert Goenner, 1936-）所著的《爱因斯坦传》独树一帜。通过科学、历史与文化的多重维度，根纳让我们得以接近一个更为真实而立体的爱因斯坦。

一、解构孤岛天才神话

1.1前人的基石：集体智慧的积累

长期以来，公众普遍相信爱因斯坦在1905年孤身一人，于伯尔尼专利局中思考而诞生了狭义相对论。然而，根纳细致梳理了洛伦兹（Hendrik Lorentz, 1853–1928）与庞加莱（Henri Poincaré, 1854–1912）等人的研究成果，揭示了一个被忽视的事实：相对论的核心数学框架和物理直觉，在爱因斯坦之前已初具雏形。

洛伦兹在1895年至1904年间逐步形成了后来被称为洛伦兹变换（Lorentz transformation）的数学形式，用以保持电动力学方程在高速运动中的不变性。然而在他看来，这只是解释以太假说下观测结果的一种数学工具，而非揭示时空本身的物理结构。庞加莱在1904年不仅明确提出了相对性原理，还接近推导出质能关系，尽管依然固守以太理论。根纳通过系统比对原始论文，指出：相对论并非凭空诞生，而是建立在前人集体智慧累积之上的历史必然。

这一发现挑战了传统天才叙事——科学革命从来不是孤立创造，而是知识体系在临界点上的跃迁。

1.2爱因斯坦的飞跃：创造性整合与范式重构

那么，爱因斯坦的独创性何在？根纳指出，他的真正突破体现在三大方面：

首先，他以惊人的直觉彻底摒弃了以太假设，将光速不变性上升为基础物理原理，从而解放了物理学对绝对参照系的依赖。这一抉择，标志着从经典物理学向现代物理学的范式转变。

其次，他赋予洛伦兹变换全新的物理意义。爱因斯坦在1905年的论文中提出了“同时性的相对性”，首次明确指出时间和空间不是绝对的，而是依赖于观察者的运动状态。这一思想远远超越了当时的数学技巧，直击物理世界的本质。

最后，他以逻辑自洽的方式整合了洛伦兹、庞加莱、马赫等人的思想资源，推导出诸如质能等价（E=mc²）等可实验验证的预言，从而确立了相对论的科学地位。

根纳强调，爱因斯坦的革命在于整合性创造，而非孤立发明。

1.3学术共同体的隐形网络

爱因斯坦的成功也深深植根于当时的学术交流网络。根纳挖掘了大量通信记录、读书笔记及专利局工作档案，揭示了“奥林匹亚科学院”小组——由爱因斯坦与哈比希特、索洛文等人组成的非正式讨论小组——在其思想形成中的重要作用。

此外，专利局的审查工作要求爱因斯坦频繁评估涉及电磁理论的技术方案，这种实践经验锤炼了他对麦克斯韦方程组的深刻理解，也为他挑战传统物理提供了现实基础。而在学界，他并非无人问津的边缘人。即便还是“专利局小职员”，普朗克就已经主动写信来与他交流，并在学术场合介绍他的成果。正是这种社会网络与学术共同体的支撑，让理论得以生根发芽。

通过这种还原，根纳打破了爱因斯坦“孤岛天才”的神话，让我们看到：伟大科学成就的背后，永远存在着密集而复杂的社会网络。

二、打破完美圣人神话

2.1科学探索中的失误与修正

在许多传记中，爱因斯坦常被描绘为科学探索中的无误引路人。但根纳用扎实的档案材料还原了一个充满试错与修正的探索者形象。

1901年，他提交的第一份博士论文就被导师克莱纳（Alfred Kleiner）退回，不得不撤回手稿。所幸，当时尚未成婚的同学兼伴侣米列娃·马里奇（Mileva Marić）在信中安慰他说：“我们家小宝贝有如此聪明的脑袋。”为他增添了几分信心。1905年，爱因斯坦的博士论文《分子大小的新测定法》虽然对后来的统计物理和分子理论产生了深远影响，但根纳指出，原文中存在三十余处计算错误与理想化假设。例如，将糖分子近似为刚性球体，忽略了复杂溶剂效应。这些错误在法国物理学家佩兰（Jean Perrin, 1870–1942）后续的实验验证中被部分修正，但论文本身的理论直觉却得以保全。

阿尔弗雷德·克莱纳（Alfred Kleiner，1849-1916），苏黎世大学实验物理学教授，爱因斯坦博士论文的导师

米列娃·马里奇（Mileva Marić，1875–1948）。她是爱因斯坦在苏黎世联邦理工学院的同学，后成为他的第一任妻子，对他早年的思想形成产生过促进作用

广义相对论的发展过程同样充满波折。从1913年与格罗斯曼（Marcel Grossmann, 1878–1936）合作的纲要理论（Entwurf theory）到1915年最终发表正确的场方程，爱因斯坦经历了数学工具掌握、物理直觉矫正与竞争合作的多重挣扎。根纳特别指出，这种非线性探索过程正是科学创新的常态，而非失败的例证。

2.2晚年对量子力学的抗拒

爱因斯坦对量子力学的怀疑，也常被误解为顽固与保守。根纳细致分析了索尔维会议（1927–1930）上的辩论、EPR悖论（1935）论文、与玻尔（Niels Bohr）长达数十年的论战，揭示爱因斯坦并非简单否定量子理论，而是在捍卫一种关于自然必然性的哲学信念。

即使EPR佯谬最终被贝尔不等式与实验所推翻，爱因斯坦提出的问题——关于局域性与实在性的张力——仍然是现代量子信息科学的核心议题之一。根纳据此强调，科学发展中的所谓“失败”，往往是推动新理论深化的隐秘动力。

三、重构科学发现的叙事

3.1思想实验：物理直觉的认知转化器

在大众想象中，爱因斯坦的科学创见常被描述为孤立而神奇的灵感闪现。但根纳系统梳理爱因斯坦早期的学习笔记、通信与回忆录后指出：爱因斯坦的思想实验（Gedankenexperiment）并非偶然的异想天开，而是一种经过长期锤炼的认知工具，将抽象物理问题转化为直觉可感知的模型。爱因斯坦提出的思想实验主要有：

追光实验（1895-1905）

16岁时，爱因斯坦幻想自己追逐一束光。如果能够以光速前进，那么光波在他看来会静止吗？这一直觉挑战了麦克斯韦电磁理论的时空结构预设，十年后，在狭义相对论中，这一思维路径最终成熟，促成了光速不变性原则的确立。根纳特别指出，现存苏黎世联邦理工学院的课堂笔记表明，这一过程经历了多次逻辑纠偏与模型重建，而非一蹴而就。

电梯假想（1907-1912）

1907年，爱因斯坦在撰写一篇综述文章时，突然灵光一闪：“如果一个人自由下落，他就感觉不到自己的重量。”这一念头让他兴奋地称之为“一生中最幸福的想法”。几年后，他把这个直观设想形象化成“电梯假想”：设想你被关在一部正在下落的电梯里，你会感到失重，桌上的苹果和你一样同时飘浮；反过来，如果电梯在远离地球的真空中以恒定加速度上升，你也会感受到与重力无异的压迫感。

由此，爱因斯坦提出了著名的等效原理：重力与加速度在局部上是不可区分的。正是这一思想实验，为他日后把重力理解为时空弯曲指明了方向，成为广义相对论的真正起点。

光子盒实验（1930）

在1930年第六届索尔维会议上，爱因斯坦提出了著名的“光子盒”思想实验，意在挑战量子力学的能量–时间不确定性原理。他设想一个装有时钟的盒子，通过精确控制的机关释放单个光子，并通过称量盒子的质量变化来同时确定光子的能量和释放时刻，从而似乎能够违背海森伯原理。玻尔随即引入广义相对论中的引力时间膨胀效应进行反驳，证明不确定性原理依然不可动摇。

根纳强调，这类思想实验在爱因斯坦的科学实践中至关重要，它不仅体现了物理直觉与概念批判的力量，也展现了思想实验与数学形式之间的张力与互动。

3.2数学与直觉的辩证统一

常有一种误解认为，爱因斯坦藐视数学，过于倚重直觉。根纳纠正了这一偏见，通过深入分析1912-1915年广义相对论形成过程中的未发表手稿与信件，揭示了爱因斯坦与高阶数学的复杂关系。

纲要理论阶段（1913）

在最初尝试用黎曼几何描述引力场时，爱因斯坦因缺乏系统的张量分析训练，选择了过于简化的场方程，导致理论无法自洽。根纳引述爱因斯坦致贝索的信中那句著名的自嘲：“数学几乎绊倒了我。”

突破阶段（1915）

在格罗斯曼的协助下，爱因斯坦逐渐掌握了柯西张量与黎曼曲率张量的运算，最终导出了正确的爱因斯坦场方程（Einstein Field Equations）。根纳指出，这一成功不仅是物理直觉的胜利，更是数学训练与理论物理深度整合的成果。

3.3错误的价值：科学进步的动力学机制

科学史上常将错误视为尴尬的插曲，但根纳反复强调：在爱因斯坦的实践中，错误是理论深化不可或缺的动力机制。

战略性错误

如1917年引入宇宙常数（cosmological constant）以维持静态宇宙模型，后被证实为误判。但在21世纪暗能量理论复兴后，宇宙常数再次成为宇宙学标准模型的重要参数，显示“错误”在科学史上有时具有意想不到的后续意义。

技术性错误

如1905年布朗运动论文中的粒子扩散率公式推导错误，或1911年预测光线偏折角度偏小的失误，这些细节上的偏差通过同行批评与自我修正得到纠正，体现了科学共同体自我校正机制的健康运行。

认识论上的局限

如晚年执着于统一场论，试图将电磁与引力统一为单一理论，忽视了当时量子力学革命带来的基本范式转变。尽管未能成功，这一执念仍激发了后世弦理论与量子引力研究的兴起。

根纳总结道，正是这种以失败为契机不断自我更新的精神，使爱因斯坦成为现代科学家典范，而非神话式的完美英雄。

四、教育与反叛：一个思想者的成长环境

4.1普鲁士教育的压抑与反抗

根纳通过慕尼黑路易波尔德文法中学的详细档案，揭示了19世纪末德意志帝国教育制度的机械化与军营化特征。课程设置以拉丁语、希腊语和死记硬背为主，自然科学教育几近忽略；校规充斥对身体行为的细致管控，从笔顺到课间谈话均有严格规范。他讨厌拉丁语和希腊语，以至于老师断言他“今后一事无成”。根纳将这一阶段称为爱因斯坦认知风格形成的“压抑性反向动力”。

4.2自学的喜悦

十二岁时，他得到一本关于欧几里得平面几何的小书，独立推导出勾股定理。“那一刻我欣喜万分”，他在晚年依然记得，“这是我第一次体会到思考带来的纯粹确定性。”这一生动片段，让人看到科学直觉如何从少年时代就萌芽。

4.3瑞士教育的解放与激励

转学至瑞士阿尔高州立中学后，爱因斯坦进入了一个崇尚实验与怀疑的教育体系。课程设置灵活，师生关系平等，强调提出原创问题而非记忆标准答案。

根纳特别分析了爱因斯坦在1895-1896年物理实验课上的作业记录，指出其自主设计电流强度测量方法，受到教师的高度评价。这种教育环境不仅培养了他敢于挑战权威的性格，也为其日后敢于颠覆传统物理框架打下了心理与方法论基础。

4.4专利局训练的意外馈赠

1902-1909年在伯尔尼专利局的技术审查经历，进一步锻炼了爱因斯坦系统分析、快速识别漏洞与抽象建模的能力。根纳通过审查记录细致地重建了爱因斯坦日常工作流程，指出这种训练与其物理研究中的批判性推理模式存在高度同构关系。

根纳总结指出，爱因斯坦之所以能够成为“单驾马车式”（Einspänner）的思想者，关键在于成长过程中及时脱离了压抑性的德国教育体系，得以在瑞士自由氛围中形成独立批判的认知结构。这一过程提醒我们：批判性思维并非自然而生，而需要特定制度环境的精心孕育与保护。

五、在真实中重建崇高

爱因斯坦的价值，不在于他未曾失败，而在于他在失败中坚持求索；不在于他总是正确，而在于他对真理的执着超过了对个人面子的执念；不在于他超越了时代，而在于他勇敢面对了自己时代的极限。

根纳让我们重新认识了爱因斯坦——一个会算错方程、会争执不休、会在理想与现实之间痛苦抉择的人。这种理解，比任何神化都更接近真正的启发。

正如爱因斯坦在1938年与英费尔德合著的《物理学的进化》中所言：“问题的提出往往比解决更重要，因为解决可能仅仅是数学或实验技能的问题。”在不确定的时代里，提出正确的问题、保持怀疑的勇气，也许正是我们最需要继承的爱因斯坦精神。

本文经授权摘自《阿尔伯特·爱因斯坦》（北京出版社，2025年9月）导读，“返朴”发表时作者有所增改。

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《阿尔伯特·爱因斯坦》

【德】胡贝特·根纳 著

吴婷婧 译

德国理论物理学家、科学史家胡贝特·根纳（Hubert Goenner）在他的《阿尔伯特·爱因斯坦》一书中，以其理论物理学家的专业素养，在掌握往来信件等大量同时代记录的基础上，解释了爱因斯坦复杂理论体系形成与发展的历史脉络。他提出了许多新颖观点和此前只有专业人士熟知的重要学术思想发展细节，使爱因斯坦研究领域的专家也能从中获得启发；另一方面，他重塑了爱因斯坦的整体形象，深入探讨了其获得世界性声誉的真正缘由。

来源：北京科协一点号