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  • 1 # Link阿楊

    愛因斯坦的小時候數學其實很優秀,並非人們傳言的那麼差

    事實上愛因斯坦從小就擅長數學和物理,他14歲就已經掌握了微積分。上學時候並沒有傳言中說的他數學非常差,反而是很優秀的,他的數學和物理基本都是從小自學的。在那個年代,資訊還不發達,很多資料和著名論文的獲取都非常困難。不像今天,你只要開啟網路,就能查到你想要的各種資料論文,可見愛因斯坦也是非常努力的。其實他的物理成就已經是二十世紀的個人巔峰了,未能繼續向前一步的原因,待我慢慢說來。

    其實在初期,愛因斯坦的一系列理論都不太需要很深厚的數學功底,他的數學能力完全夠用。《論動體的電動力學》是愛因斯坦於1905年6月30日投稿在德國《物理年鑑》的一篇論文,它就是提出了狹義相對論思想的論文,現在來看,這篇論文如今的好一點的大學生也可以看懂個大概,只需要一些物理知識和微積分。

    1905的《物理年鑑》

    再來看其他幾篇論文,之前赫茲於1887年發現光電效應,愛因斯坦第一個成功的解釋了光電效應(金屬表面在光輻照作用下發射電子的效應,發射出來的電子叫做光電子)。

    而且這一年他非常高產,分別於1905年3月、4月在《物理年鑑》投稿了“光電效應”和關於“布朗運動”的論文。在當時乃至數十年後,在人們看來他的這三篇論文,每一篇幾乎都可以拿諾貝爾物理學獎。而這些論文的主要靈感,都是來自於愛因斯坦的生活和歷史上物理學前輩的實驗結論。而愛因斯坦用他超乎常人的思維構想出了這些現象的物理解釋,並用數學公式寫成了論文,可見數學在愛因斯坦那裡只是一個解釋工具。僅僅從對光的思考,不同參考系的同時性的矛盾,就引出了兩篇物理學界的大作。

    其實,我們知道,許多理論公式都是靠物理學家敏銳的直覺猜出來的,當然也包括廣義相對論中的公式,但是這其實是需要強大的物理解釋做支撐。系統化、公式化、普適化是物理科學的基本原則。如果說,這之前的幾篇論文只是愛因斯坦在物理學界的小打小鬧,那麼廣義相對論絕對是愛因斯坦在物理學界投下的重磅炸彈,這完全就是他在二十世紀物理學界個人的巔峰秀。

    廣義相對論下的愛因斯坦,數學造詣堪稱"大家"

    在研究廣義相對論的時候,其實愛因斯坦的數學就開始捉襟見肘了,他有了許多關於引力和時空上的見解,卻一時找不到合適的嚴格的數學工具來描述。於是他不得不求助於他的同學格羅斯曼,格羅斯曼正好是黎曼幾何和張量分析這方面的專家,而黎曼幾何和張量分析就是為廣義相對論量身定做的工具。愛因斯坦當時學起來非常吃力,這套數學工具,在今天看來都是非常難學的,非常抽象。實際上,黎曼的黎曼幾何在當時發展比較緩慢,廣義相對論的出現讓大家重新意識到黎曼幾何學的偉大之處。

    在如今,我們都知道量子理論和相對論都不是終極理論,他們解釋不了更微觀的物理世界的執行本質,也無法做到融合統一,量子力學玩的是概率,有太多不確定性的原理,而這些正是愛因斯坦拒絕接受的原因,而相對論也只是更為精確的描述了時空和引力現象,但這些理論都無法解釋為什麼存在,為什麼如此等一系列的問題,只能為了解釋現象而存在。廣義相對論認為時空即是穩定平滑的又是會彎曲的,而量子力學則認為空間是劇烈漲落的,二者在更微觀的層次還需要一個統一理論。

    窺探宇宙本質,追求統一場論是他的心願

    愛因斯坦晚年追求的“統一場論”,也是目前物理學界奮鬥的目標,它是從相互作用是由場(或場的量子)來傳遞的觀念出發,統一地描述和揭示基本相互作用的共同本質和內在聯絡的物理理論。迄今人類所知的各種物理現象的相互作用,都可歸結為四種基本相互作用,即強相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用。統一場論就是解釋自然一切現象的單一理論。

    愛因斯坦在研究“統一場論”的時候,量子論早已經在蓬勃發展了,與此同時,世界各地的各類微觀實驗也都逐漸展開了。在這兩大世紀理論鋪開之後,物理學家從巨集觀的觀察周圍生活的一切改為了向微觀世界進發,這些也是阻礙理論物理學家發展的重要因素,因為微觀你必須要從實驗和精密高能儀器入手,許多本質都是隱藏在微觀世界之下的。巨集觀世界只是微觀世界展示給我們的一副迷霧之景,這其中當然包括你所有的自然感受與精神思考。再回過頭來看愛因斯坦,在他那個時代,他的認知已經是學界的巔峰了,想再有突破,也不僅僅是需要更高超的數學工具和他本人的數學能力了,還需要更多的微觀現象用於思考和聯絡,也需要更多的實驗資料,精密高能儀器做科研,應該說是當時整個人類科技發展的限制帶來的禁錮。以至於到了今天,我們在大力發展高能粒子裝置也沒有找到更為本質的理論。所以,愛因斯坦在當時的年代做出的成就與貢獻,絕對是理論物理學家在思維上探討物理理論的天花板。這也就是為什麼他難以再進一步的原因。

    最後,附上一段我個人還很喜歡的他說過的兩句話:

    “我每天上百次地提醒自己:我的精神生活和物質生活都依靠別人(包括活著的人和死去的人)的勞動,我必須盡力以同樣的分量來報償我所領受了的和至今還在領受的東西。”

    ——阿爾伯特·愛因斯坦

    “讓每一個人都作為個人而受到尊重,而不讓任何人成為崇拜的偶像。我自己受到了人們過分的讚揚和尊敬,這不是由於我自己的過錯,也不是由於我自己的功勞,而實在是一種命運的嘲弄。”——阿爾伯特·愛因斯坦

    這可能也是愛因斯坦從青年時期開始就一直堅持物理研究的原因吧。

  • 2 # 金白真墨

    愛因斯坦數學能力很強。當然和牛頓比肯定要遜色。

    當然,這並不意味著愛因斯坦數學造詣差。實際上,現代微分幾何理論中就有不少愛因斯坦的貢獻。

  • 3 # 阿倫1786

    既不是數學,也不是能力,而是搞錯了進攻(研究)方向。

    相對論和量子理論同時代誕生,愛因斯坦固執地認為量子理論研究不靠譜,結果與物理主流理論擦肩而過,儘管相對論也很牛,但與量子理論相比,卻不在同一個量級上。

  • 4 # 牛頓的光譜分析

    由於我理解錯了題主的問題,重新修改了一下回答。抱歉!!!

    相比於普通人老愛的數學還是挺強的。不過在很多數學家眼裡,愛的數學確實不高。這是肯定的,每個人的能力有限,相比於物理愛因斯坦的數學確實要差一些。有一個有趣的故事就是有一次愛因斯坦在德國的一場會議上講解他的廣義相對論的思想。當時他一直沒有得到場方程的正確形式,當希爾伯特聽了這次會議過後,自己也回去開始推導場方程,結果還比愛因斯坦早一個月給出。(在此之前愛已經嘗試了很多年了,而且希爾伯特當時年紀也已經較大了)所以在大數學家希爾伯特眼裡,愛因斯坦數學確實不強。

    隨便一提,當時愛因斯坦建立廣義相對論時所需要用到的數學工具—微分幾何,也是得到了他同學的幫助。

    不過歷史上也有物理數學都做出傑出貢獻的人,那就是牛頓了。插曲一個小故事,當時數學界有一個未解的問題—最速降線問題。當時伯努利花了幾個月的時間給功課了,於是就向牛頓寫信挑戰。沒想到牛大爺空餘之時花一晚上就解決了那個問題。當然哥廷根學派有很多數學家都對物理有貢獻,不過貢獻肯定是比不了愛因斯坦。

    隨便插一幅圖,來體現牛大爺高超的數學才能

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