一读小说 » 历史军事 » 爱因斯坦 » 爱因斯坦131对物理学基础的思考、霍普夫查出博文失误、奥皇任命11.1

爱因斯坦131对物理学基础的思考、霍普夫查出博文失误、奥皇任命11.1

    爱因斯坦131对物理学基础的思考、霍普夫查出博文失误、奥皇任命11.1

    爱因斯坦的1911年在1月2日回复联合化工厂股份公司退休总裁、《自然科学技术史手册》编者路德维希·达姆施泰特(LudwigDarmstaedter,1846年-1927年)的索稿要求,更准确的说是索论文笔迹的信中开始了:

    “非常尊敬的同事先生!

    我之所以这么久了还没把您要的东西给您寄去,是因为我不知道我实际应该给您寄什么。这次收集是为笔迹的比较性研究提供材料吗?是对论文中所写的东西感兴趣吗?如果是这样,随信寄去的这篇论文若能为您所用的话,那么请收下此文。

    如果还有什么别的要求,请给我一些更具体的说明。

    尊敬您的

    阿尔伯特·爱因斯坦”

    达姆施泰特的这次收集活动于1907年在普鲁士国立图书馆开始着手进行,其目的是通过收集最杰出的科学家的信件来说明科学从16世纪到当代的发展,而爱因斯坦随信寄给达姆施泰特的论文为《关于理论物理学中一个根本困难的评述》,这篇简短的论文全是文字阐述,主要记录了爱因斯坦当时对量子论的思考。

    爱因斯坦的这篇文字阐述主要记录了以下几点内容:

    1、当时的物理世界图景以牛顿力学和麦克斯韦方程为基础,而它们对不是很快的周期性过程的推论即辐射频率低、量子化效应不明显的领域都是符合的:

    “我们目前的物理世界图景是建筑在质点力学(注:即牛顿力学)的基本方程和真空中电磁场的麦克斯韦方程上的。

    现在变得越来越明显的是,这一基础的所有涉及缓慢的即不是很快的周期性过程的推论(注:即辐射频率低、量子化效应不明显的领域),都和经验符合得极好。

    借助于质点力学,我们已经能够对热力学的适用界限作出普遍的表述(注:1906年12月12日《论热力学平衡定律有效性的界限并论基本量的新测定(方法)的可能性》),也能够从质点力学得出热力学的基本定律了

    (注:1902年6月26日《关于热平衡和热力学第二定律的分子运动论》;

    1903年1月26日《热力学基础理论》;

    1904年3月29日《关于热的一般分子理论》)。

    我们已经作到用不同的方式在梦想不到的精确度下测定原子和分子的绝对大小(注:1905年4月30日《分子大小的新测定法》)。

    我们也已经能够根据统计力学和热力学来针对长波和高温导出热辐射定律(注:经典的黑体辐射定律如维恩辐射公式)。”

    2、但是,当前以牛顿力学和麦克斯韦方程为基础的物理学无法解释短周期即高频辐射现象,涉及黑体辐射、固体比热容等领域:

    “但是,当遇到所有那些涉及迅速周期性运动之能量转化的现象时(注:高频辐射现象,即黑体辐射领域瑞利-金斯公式的紫外灾变),理论的基础就会使我们陷于困境了。

    我们不知道适用于短波长(注:即高频率、短周期)和低温的辐射热定律的任何无懈可击的推导(注:维恩辐射公式的适用范围,量子效应明显的领域)。

    我们不知道为什么要产生短波辐射就必须有高的分子温度(注:量子论,即能量子的能量与频率成正比,高的分子温度代表高量子能量,则辐射频率为高),为什么短波辐射的吸收会引起能量较大的基元过程(注:量子论,即高频率代表高能量子)。

    我们不知道为什么比热在低温下会比由杜隆-珀蒂定律定律所预言的要小(注:1906年11月9日的固体比热容量子化论文《普朗克的辐射理论和比热容理论》)。

    我们同样也不清楚为了理解透明物体的光学性质而假设的物质的那些力学自由度为什么对这些物体的比热没有贡献(注:固体比热容理论)。”

    3、普朗克提出的量子论可以解决短周期即高频辐射现象:

    “但是有一件事已经作了。马克斯·普朗克已经证明,如果对从我们的理论基础得出的公式进行修订,即认为频率为n的振动的能量似乎只能以数量hn的整数倍出现一样,那就能得到和经验相符合的一个辐射公式(注:即隐含能量量子化的普朗克辐射公式)。

    这种修订也导致力学的各推论的一种修订,而后一修订迄今也被证明为有用的,如果涉及了迅速振动的话。

    一种适当的理论还没有出现,但是可以肯定地说:质点力学对迅速周期过程是不适用的,而且关于辐射能量在空间中的分布的那种习惯的观念也是不能保持的(注:1909年5月23日爱因斯坦在回洛伦兹长信中提及的量子奇点理论,见本作《爱因斯坦105》)。

    爱因斯坦”

    爱因斯坦交给达姆施泰特收藏的论文就是上述内容,看来当时爱因斯坦的关注点依然停留在量子论上,并没有提及自己的相对论涉及的近光速的高速运动对经典物理学的修正。

    爱因斯坦博士论文《分子大小的新测定法》的查错终于有了阶段性的成果,其失误是由1910年12月27日爱因斯坦写信邀请差错的、论证瑞利-金斯公式失败根源论文两篇论文的合作者路德维希·霍普夫(LudwigHopf,1884年-1939年)找出的。

    由此,1月12日这天爱因斯坦给验证布朗运动理论的实验作者巴黎大学文理学院物理化学教授吉恩·佩兰(JeanPerrin)写信通报了这事,并请其继续实验校正实验结果:

    “非常尊敬的先生!

    十分感谢您对η=η0(1+j)这一关系式所作的核对。毫无疑同您了解班克林先生(注:雅克·班克林,JacquesBancelin,实验具体操作者)给我的报告和我对他的答复。

    我的一位朋友霍普夫博士现已重复了我的计算,而且他的确发现了一个数学错误。在这篇论文第1节末我对压力分量Xξ和Xη的计算中,我给出的u、v、w的表达式的微分有错误。改正这个错误就可得出:

    η=η0(1+2.5j)”

    爱因斯坦认为自己目前的关于布朗运动理论推算已经没有问题了,他认为佩兰的实验可能忽略了布朗颗粒乳香微粒的膨胀对实验数据的影响,请其实验验证一下:

    “的确,现在班克林的实验与这个理论的差异已经不是很大了。不过,现在事实上毫无疑问,这个理论并不含有任何其他的错误,因此我必须考虑到,也许实验的某个地方也有错误。

    您的像胶质那样的乳香微粒难道不可能是处在膨胀的状态吗?3.9/2.5这样的膨胀的影响对布朗远动来说是相当小的,所以您也许未觉察到。当然,我并不想对此做出什么断言。

    谨致最崇高的敬意。十分忠诚于您的

    阿尔伯特·爱因斯坦”

    继1910年12月15日发来聘任通知书,1911年1月13日,奥匈帝国哈布斯堡教育部部长卡尔·冯·施蒂尔克(KarlvonStürgkh)又正式通知爱因斯坦他就职布拉格德文大学理论物理学教授的任命已由奥匈帝国皇帝弗朗茨·约瑟夫一世(FranzJosephI,1830年8月18日-1916年11月21日)正式签字通过了:

    “第842号

    致苏黎世大学副教授阿尔伯特·爱因斯坦博士阁下

    根据1911年1月6日至高无上的法令,帝国的和皇家的使徒国王陛下无比仁慈地任命您为布拉格德文大学理论物理学正教授,并支付法定工资。此任命从1911年4月1日起生效。

    特此通知您这项至高无上的决定,并请您在您的任命生效之时去拜见波希米亚总督(注:弗朗茨·图恩-海恩斯坦,FranzThun-Hohenstein,1847年-1916年)以便宣誓就职,按照这项决定,您在布拉格德文大学新的教学工作从1911年夏季学期开始,您应有适当时候就宣布您在这个学期所开设的课程和您接任理论物理学研究所所长等事宜与布拉格的哲学系系主任办公室达成协议。

    您的教学任务将包括:按照目前的例行规定定时地开设您那个专业的课程,尤其要指明的是,您应当在每个学期中每星期讲5个小时的课,并且,每隔两个学期以您的专业领域为题举办一次全校的公开讲座。

    我们将要求波希米亚总督从1911年4月1日起按照规定让您享受正教授法定的工资待遇,亦即,每年的年薪是六千四百(6400)克朗,另外还有每年一千四百七十二(1472)克朗的追加律贴。

    同时,我选定您担任布拉格德文大学理论物理研究班的课程,我批准为您在这方面的工作每年支付八百(800)克朗的酬金,这笔钱将分两次(每次金额相同)在每个学期的期末通过波希米亚总督汇给您。

    作为对您必须支付的劳务税的补偿和对您从苏黎世移居布拉格的开销的一种补助,我将批准一笔两千(2000)克朗的费用,由波希米亚总督根据您的请求在您接手教学工作时起将其中一半拨给您,另外一半将在1912年年初兑现。

    最后,我要特别指明,您的任命只有在您获得了奥地利国籍后才能成为可能;因此,您要马上采取措施放弃您现在的国籍。

    宗教和教育部部长

    施蒂尔克

    帝国皇家总督弗朗茨·图恩-海恩斯坦侯爵殿下授命于1911年8月23日举行就职宣誓。

    康拉德·冯·布劳恩(KonradvonBraun)

    总督顾问”