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今天我们继续来聊聊牛人爱因斯坦。1900年是个四季交替的年份，在十九世纪迈向二十一世纪的时候，这也是一个不平凡的一年，这一年正值中国农历的庚子年——义和团围攻东交民巷，使馆区打得不亦乐乎，一不小心，把德国公使克林德给打死了。那欧洲列强岂能善罢甘休？组织八国联军打进北京，鉴于德国人是苦主，八国联军就公推德国陆军总参谋长瓦德西瓦大帅为总司令。慈禧、光绪吓得一溜烟跑到西安去避难，一路上狼狈不堪，等到瓦大帅从德国不远万里来到中国的时候，仗早就打完了。瓦大帅得意洋洋地住进了中南海的仪鸾殿，跟六王爷奕劻和洋务运动大臣李鸿章展开了一轮又一轮的谈判，讨价还价。大清国丧权辱国，赔偿白银四亿五千万两。为什么是四亿五千万两呢？因为当时大清帝国人口是四亿五千万人，每人一两，如此丧权辱国，怎一个“惨”字了得。
亚欧大陆这一端，大清王朝实际上进入了生命的倒计时阶段。但是在另一端的欧洲，却是一番欣欣向荣的景象：世界博览会四月份在巴黎开幕，到时候冠盖云集；五月份巴黎又举办了新一届的夏季奥林匹克运动会，运动健儿也将在赛场一展身姿；北欧瑞典政府批准设立诺贝尔基金会，日后这个名字将响彻全世界，无数科学家以获得诺贝尔奖为最大荣耀。不过，此时此刻在瑞士苏黎世，毛头小子爱因斯坦大学毕业了，大学毕业的最大任务就是找工作。他没找到工作，原因很简单，成绩很差，当时班上十个同学他排名第九位，第十位是谁呢？就是他倒霉的女朋友——米丽娃。
爱因斯坦成了“苏漂”，一天到晚到处游荡。他彻底成了“四无”人士：无工作，无房，无钱，外带无聊。每个月就靠亲戚们从意大利寄钱给他过活。他焦急万分地到处投寄明信片，希望能在大学里弄个助教的职位干干，他还是喜欢在学术部门工作。现在学生毕业求职都要打印一大堆简历到处送，那个年代还没有这种先进的工具，也没有招聘求职网站帮助年轻人就业，凡事只能靠邮政系统。爱因斯坦搞了一堆明信片，写上求职意向，统统寄出去，然后就石沉大海，没有了任何消息。爱因斯坦一边求职，一边准备博士论文。那个时代，只要论文合格，就可以获得一个博士学位。爱因斯坦写了一篇有关毛细管的论文，题目叫《由毛细管现象得到的推论》。这一年爱因斯坦就在一边写论文一边求职等回信中度过了。第二年，论文在莱比锡的《物理学杂志》上发表，没多久，爱因斯坦便获得了数学教师的证书，也就是说，上讲台教课的资格是到手了，但问题是没讲台给他上。
此时在海峡对岸的英国，德高望重的开尔文勋爵在英国皇家学会的大会上面做了一次颇有展望意味的发言。开尔文勋爵对自己的发言感到非常满意，于是他就把这个发言记录下来，并且发表了一篇文章。这篇文章的题目就叫做《在热和光动力理论上空的十九世纪的两片乌云》，发表的时候增加了大量的资料。这篇文章开宗明义就说了动力学理论断言热和光都是运动方式，但现在，这一理论的优美性和明晰性都被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了……
开尔文老爷子继续提出了自己的意见，光的波动理论已经被菲涅尔和托马斯·杨的实验证明了：假如光是在以太这种东西里面传播的，那么地球是如何穿过以太而没有丝毫察觉呢？这便是第一朵乌云。第二朵乌云，那便是有关麦克斯韦-玻尔兹曼的能量均分学说的。
对于第一朵乌云，开尔文勋爵写到，按照菲涅尔的思想，他是这么解释的：地球对于以太来讲可以毫不费力地穿过去，对以太只有部分拖动的效果。可是迈克尔逊和莫雷的实验完全检测不到这样的现象，以太相对于地球一动也不动。我看他俩的实验很严谨很精密，无懈可击，这该如何解释呢？斐兹杰惹和洛伦兹虽然做出了收缩假设，但是这样一个收缩假设已经动摇了以太的地位。因为假如收缩假设成立，那么我们就失去了任何测量以太存在的手段，换言之我们根本无法测量以太。一个不能测量的东西，到底有多少必要继续保留在物理学体系里面呢？以太的地位岌岌可危，我看这一朵乌云依旧浓密，以太只是暂时涉险过关。开尔文勋爵说话还是很严谨的。
至于第二朵乌云，是有关比热的观测。麦克斯韦-玻尔兹曼的学说，跟实验结果偏差得很大，这是为什么呢？十年前我就觉得这事儿不对劲啊，还给他们写了信，然后就没消息了。不过瑞利是支持我的，瑞利他明白，这是一个本质性的困难，没那么容易解决，我看还是否定这个理论比较靠谱一点。
这位老爷子算是比较保守的人士，毕竟岁数大了，但是这老爷子还是很有洞察力的。第一个问题，涉及后来爱因斯坦的伟大成就——相对论。第二个问题，则是涉及量子论的崛起。物理学经过了牛顿和麦克斯韦两位巨人以及无数科学家的努力，已经建成了宏伟的大厦，还差最后两块砖无论如何也塞不进去。仅仅因为这两块该死的砖头，不得不拆了整个大楼建了更加宏伟的双子塔。开尔文老爷子的洞察力，不得不叫人佩服。到了1901年，开尔文老爷子的文章也发表了，也不知道爱因斯坦是不是第一次看到了这篇文章。那年头科学家都是通过专业杂志来了解研究的动态。消息也都不是特别及时，不像现在互联网瞬间就交流了，有时候好几个月才能看到那杂志,有时候可能杂志没读到，完全错过了。
这一年开春，爱因斯坦还是没找到工作，不过瑞士国籍倒是申请下来了。工作上他已经不仅仅是盯着瑞士了，他申请了德国、荷兰、意大利的教学职位，结果照样没人用他。他怀疑，是他老师韦伯搞鬼。其实人家韦伯才没那个时间精力跟你爱因斯坦过不去呢，大部分情况都是学术机构的人事部门不重视这个名不见经传的毛头小伙子，收到了他的求职明信片，瞄上一眼就随手一丢，然后这事儿也就忘了个干净。最后爱因斯坦不得不降低门槛，到一所技术学校当临时教师，后来又到一所私立中学当老师。大学不要他，中学总可以吧，那一阵儿爱因斯坦过得真是艰难。
最后，还是人家罗格斯曼出手了，他找了自己的父亲帮忙。他老爸人脉很广，四处一打听，瑞士专利局要招人，局长还是老相识。罗格斯曼老爸当然就推荐了爱因斯坦，专利局局长也觉得可以考虑，就发布了一份招聘启事，声明要找一个学习机械工程的大学毕业生，特别指定，要学过物理学的，这简直是那个年代瑞士版的“萝卜招聘”嘛！
那个年代的大学生本来就稀少，学过物理学的人就更少了。其他人都有了工作岗位，唯独爱因斯坦还没找到工作，这可不就是为他量身打造的职位吗！爱因斯坦自己也是这么认为的，他还挺感激罗格斯曼，毕竟人家老爸挺帮忙，就是为了照顾自己嘛。不过深究起来，瑞士专利局的确需要一个懂得电气工程的人才，电气时代已经是碾压般地滚滚到来。电不仅仅作为一种能源深入城市和乡村，深入人们的工作和家庭，还产生了迅速便捷的交流与通讯方式。蒸汽机只能放在工厂矿山里使用，电却可以拉根电线深入到方方面面。电气时代风起云涌，远超当年的蒸汽时代，各种各样有关电器的发明越来越多。专利局的那些审核人员都是学机械出身，对电器不熟悉，他们面临着知识的老化与落伍，因此特别需要有电器知识背景的人才加入。罗格斯曼的老爸一推荐，局长立刻就眼睛一亮。
就这样，爱因斯坦在1900年的年底，终于有了工作。不过专利局在首都伯尔尼，爱因斯坦不得不举家搬迁。米丽娃跟着他也毫无怨言，夫唱妇随嘛。米丽娃在苏黎世工学院学的也是物理，可以说是理工女，但是她拿的是一纸肄业证书，不得不说是一种遗憾。不过，瑞士专利局的工作需要走程序，等着各部门一环套一环的程序走下来，也要好多时间。爱因斯坦一等没消息，二等还没消息，更要命的是米丽娃要生孩子了，他俩还没举行婚礼呢，连订婚仪式都没有举行过。爱因斯坦的母亲拼命反对，别的事情都可以由着孩子自己决定，这事儿坚决不同意。米丽娃不得不回塞尔维亚父母那里去住，起码生孩子有人照顾。爱因斯坦没有工作，没有保障，一个丈夫该承担的养家糊口的任务，他都承担不了，也难怪双方家长都有意见。
为了维持生计，爱因斯坦甚至出了一个下下策——给人家当家教。当然我们国家的家教主要是音乐、舞蹈、美术等艺术类的。爱因斯坦可不是，他给别人上的是物理课，而且是收费的。在那个时代，假如有互联网收费问答平台，我估计爱因斯坦说不定就有了一个科技网络潜质了。但是爱因斯坦不会穿越，不可能来到现代，他只能别无选择地遵循他那个时代的社会运行法则。于是他就在报纸上刊登了一则广告，果然他就找到了几个喜欢物理学的朋友。其中一个学生就是伯尔尼大学的学生，一小时收费三个法郎，价格倒还是挺公道的。
1900年，忙着申请专利局工作的时候，物理学界出大事啦！十九世纪与二十世纪是个重要的关口。普兰克发表了新的辐射公式，其中就亮出了一个崭新的概念叫量子能量子，公式还出现了一个叫做普朗克常数。爱因斯坦一开始还没关注这事儿，因为这一年杂七杂八的事儿太多，后来他再去细读相关论文才发现，普朗克的思想非同小可。爱因斯坦隐隐约约觉得过去的物理学体系是不完善的，也就是说力学和电动力学并不是普遍适用的。在很多情况下他不能解释所有的物理现象，比如像黑体辐射问题，过去的理论就解决不了。这个黑体辐射问题就是那个开尔文勋爵所描述的第二朵乌云，虽然不是同一个问题，但背后的原因却是同一个呀。
经典的电磁学理论可以解释物体发光的现象，一个物体由基本粒子组成。按照电磁学的理论，温度越高这些粒子的振动就越快，那么就会辐射出电磁波。频率低的时候，我们看不到频率。温度慢慢地升高了，频率也就加快了，就加入了红外光的波段。温度升高，就看见了可见光的波段。我们看到烧红的铁发光，就是因为温度升高，辐射出来的电磁波频率到了红光波段。温度再高就开始发黄，最后发蓝，甚至到了紫外波段。
瑞利公式就是根据电磁学理论推导出来的。这个公式在频率低的时候很管用，可是温度一高数值误差就大了，到了紫外光波段，数值和实际测量的完全就对不上茬了，这个在当时就被称之为叫作紫外灾难。另外一个科学家叫韦恩，也搞了一个公式，是描述紫外光。他在描述紫外光紫光频率的时候比较好使，可是一到第一屏的红外光，那就出问题了，出现了系统性的偏差。
就在这个档口，大学科学家普朗克出手了，他早就对黑体辐射很感兴趣，而且研究了很长时间。他当时研究黑体辐射的动机还是跟电气时代有关系，自打爱迪生捣鼓出了电灯泡，各个工厂就开始改进电灯泡。1894年，电力公式就委托普朗克研究如何能够少用电多发光。普朗克开始研究辐射与温度的关系,他用拟合的方法，把瑞利公式和韦恩公式整合起来得到一个新的公式,这个公式可以用来计算全部波段都跟实验吻合。
普朗克对这一公式很满意，作为一个理论物理学家，普朗克知道仅仅是知其然而不知其所以然是不行的。理论物理在很多时候就是如此，你必须根据尽量少的假设推导出一个公式来。这个公式跟实验结果相符，你的理论就是靠谱的，你的公式才能算是真正的揭示了自然界的奥秘。可是，他花了好几个月的时间来推算这个辐射公式最后得到了一个新的公式。其中一个怪现象，让人百思不得其解，这个公式居然不是连续的。要知道麦克斯韦的电磁学理论和牛顿的力学理论构成了经典物理学的基础，那都是连续的，可是这个辐射公式偏偏是不连续的，他自己也是一头雾水。
其实普朗克不知道的是：他在那个时候已经叩开了量子力学的大门，可是他始终在门外徘徊，不敢进去。那一年普朗克已经是个中年人了，相对于爱因斯坦来讲，他就是个长辈。他的研究，虽然在当时并没有引起多大的反响，但对后来的爱因斯坦有很大的启发。所以前辈普朗克也很提携这个年轻的后辈，他们俩保持一生的友谊，可以这么说是惺惺相惜。爱因斯坦后来获得诺贝尔奖也跟普朗克有着莫大的关系，当然这是后话按下不表，今天我们就讲到这里。
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讲座时间：2017年12月17日
文稿整理：吴佳悦 陈双
录音整理：程伟
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