漫步科学:走访相对论和量子物理出生地
瑞士伯尔尼
起源于阿尔卑斯山冰川、贯穿瑞士全境的阿勒(Aare)河在群山间转过一个接近180度的大弯。伯尔尼的市中心坐落在被河水环绕着的“岛”上。在城里随意行走,很快都会到达河边,走上一座桥。虽然正值盛夏,山里都市至少这两天温和舒适,时常有绵绵细雨。两岸绿木茂密风景秀丽,有如中国之江南——假如忽略满眼的屋顶红瓦。遥想1907年时,爱因斯坦在这里接待来自柏林的青年学者劳厄,第一次与主流学术界面对面。他陪着贵宾散步,一边兴奋地讲述他的物理,一边殷勤地为客人奉上香烟。劳厄却无法消受专利局职员的劣质烟,趁过桥时假装失手将之弃于河里。1
在今天的伯尔尼,滔滔的雪水还在围着小城奔涌。逝者如斯。


依旧的不只是江河。伯尔尼百年多前的建筑也都保存完好,包括爱因斯坦在这里生活和工作的足迹。1902年2月到来时,爱因斯坦不名一文,工作还没有着落。他在当地报纸上刊登广告提供补习指导挣生活费,留下在伯尔尼的第一个地址。那是离阿勒河掉头处不远的一栋公寓楼,内部满是为单身青年准备的小隔间。
爱因斯坦后来在伯尔尼一共搬过四次家。五处公寓一间比一间更大、更舒适,正是他逐步摆脱贫困走向小康的里程碑。来到伯尔尼四个月后,爱因斯坦等到专利局录取信,有了安稳的公务员工资。他于1903年1月与恋人米列娃成婚,双双迁入一间稍大的公寓。两人在那里生活两年半,迎来第一个儿子。更重要的是,他们在这间公寓里度过1905年的上半年。那是爱因斯坦著名的“奇迹年”。
这间公寓距离他的第一个住所不过五百来米,但有一房一厅的规格。厨房和卫生间还是与楼内其他住户合用。公寓在“奇迹年”一百周年的2005年被改建后开放参观,名曰“爱因斯坦屋”(Einstein-Haus)。



有意思的是,门前柱子上有两块看起来是不同时间安装的铭牌。较旧的一块以德文讲述爱因斯坦在这里完成相对论;新的一块兼备德文和英文,指出的是爱因斯坦在这里发展光量子假说。在爱因斯坦奇迹年的论文中,解释“光电效应”的光量子假说最早发表,那时他们的确还住在这里。因此,这间公寓毫无疑问地是量子物理的真正出生地。相对论的论文发表于他们已经搬离的下半年。当然爱因斯坦的相对论与光量子都是多年思考的成果。将这间公寓视为相对论诞生之地也未尝不可。2
爱因斯坦的公寓在二楼,或者瑞士的“一楼”。楼下临街那层现在是一间“爱因斯坦咖啡馆”,菜单里有“爱因斯坦咖啡”(掺有白兰地)和另外几种以他命名的饮品和点心。旁边的小门才是爱因斯坦公寓的入口。
门内是狭窄的楼梯,上去后还要再走一小段旋转楼梯才是公寓的门廊。


可能因为过于狭窄,公寓的门关闭着不再使用。游客从一个新开的旁门直接走进原来的卧室,现在被用作接待参观者和收费处。“卧室”里有一个小小的壁炉,一张不大的办公桌和很少一些出售的纪念品就占据其中一半地盘。另一半放置一个壁柜式的书桌和一个高脚演示台,配以爱因斯坦在专利局里在同样演示台上工作的照片。这间屋里的演示台上放着留言簿,供参观者面对着爱因斯坦以同样的姿态签名留念。



这间卧室因而非常狭小,几乎难以想象他们如何放得下双人床。卧室与起居室之间有一个小小的过渡空间,陈列着衣柜、衣物和一张婴儿床,提醒大家在这里生活的还不只是夫妻二人。
再往里的起居室比卧室略为宽敞,有着两个临街的窗户。房间里摆放着茶桌椅、壁橱、沙发等家具。爱因斯坦夫妇在这里会客,与他们所谓的“奥林匹亚科学院”谈笑有鸿儒。
与“卧室”中的摆设一样,这些家具并不是原主人的遗物,只是在配置上尽量符合所在时代的风格。当然这不妨碍参观者想象爱因斯坦就是在这些桌子上写出那些震惊世界的论文。
起居室墙上挂有一些爱因斯坦的生活照片。因为他们居住的公寓实在太小,楼上属于另一户人家的公寓现在也被纳入爱因斯坦屋,用于陈列更多的爱因斯坦生平介绍外加一个电影放映室。这些文字资料差强人意,在这里有点画蛇添足之感。爱因斯坦屋的主角是公寓本身。斯是陋室,足以留给人们更多的想象空间。
况且,伯尔尼另有更具规模的“爱因斯坦博物馆”。
1906年初,爱因斯坦有了博士学位,也在专利局里获得升迁涨薪。他们随即离开这间小公寓,为一家三口换得更大的生活空间。
爱因斯坦屋位于伯尔尼的一条主要街道上,窗外有着绚丽的街景。如果探出半个身子,可以远远看见街头一个钟塔。
街中心每隔一定距离有一个水流潺潺的“喷泉”,各自有独具风格的雕塑和艺术装饰。这是伯尔尼特有的奇景之一。它们其实是方便居民生活的“自来水”系统,始建于八百来年前。米列娃应该每天会在这里取水甚至洗涤衣物。
钟塔(Zytglogge)是伯尔尼最著名的景点,也是十三世纪产物。走到近处可见高高的时钟下面还有一个标记太阳、月亮等星体位置的“天文钟”。这样的钟去年曾在威尼斯见识过。3伯尔尼的天文钟旁有一个小装置,其中玩偶每小时准点之前旋转起舞、有节奏地“敲钟”,吸引游人驻足翘首以待。
钟塔管理人员每天安排两三次入塔参观的机会,供人观享时钟、天文钟内部机械结构和运作,体会中世纪工匠的智慧和技艺。因为限定人数,这次未能如愿。
爱因斯坦1905年的公寓距离钟塔大约150米,在家里能听到悠扬的钟声。他每天去专利局上下班时也会在钟塔下走过,或者独行沉思,或者与好友贝索结伴交谈。也许,他会不止一次地指着那面大钟讲述正在脑海里翻腾的“同时性”问题——狭义相对论之精髓。
从爱因斯坦这间公寓沿着大街走过钟塔,不到十分钟后右转就能抵达他的上班地点。1905年的专利局设置在当时的电报大楼内,很是显眼。门口现在有一块铭牌,上写“1902-1907年在这里审查专利申请时,爱因斯坦有了个念头:一个人自由落体时感觉不到自身的重量:相对论的一个基本思想。”
那是爱因斯坦1907年“人生最快乐的想法”,广义相对论的起点。那时,爱因斯坦在这座楼三层的86号房间办公。大楼现在还是政府机构,不开放参观。专利局早在1907年后已经搬出这个楼,迁往河边的新址。爱因斯坦也在一楼有了更大的办公室。
河对岸是伯尔尼大学所在地,当时是瑞士最大的学校。劳厄奉导师普朗克委托来这里时曾想当然地去大学里寻找“爱因斯坦教授”未果,才打听出那些让他和普朗克钦佩不已论文的作者是在专利局供职。爱因斯坦后来倒也确曾在伯尔尼大学教过课,却只是没有工资的代课职位,直接向学生收费获取报酬。可怜他只有过一位正式学生,也很快退了课。他讲课时大多是贝索拉着专利局同事来捧场,有一个学期还只有自己的亲妹妹在听。4
爱因斯坦终于在1909年得到苏黎世大学的聘请重返学术界,永久地离开伯尔尼。他后来回忆在专利局的七年生涯,怀念其自由自在的环境。正如那块铭牌所暗示,爱因斯坦在工作时经常思想开小差。无论是相对论还是量子物理,伯尔尼专利局也都能算作它们的出生地。
从伯尔尼的南边过河是博物馆区,其中有伯尔尼历史博物馆。在众多城市和国家历史宝藏中间,爱因斯坦独占着整整一层楼,并被响亮地命名为“爱因斯坦博物馆”。
博物馆的门口有爱因斯坦塑像座椅,供人与之合影留念。
与爱因斯坦屋不同,爱因斯坦博物馆的馆藏相当丰富,全方位展示其生平和成就。最为引人注目的是他的出生证、中学大学成绩单、毕业证、申请工作信件、放弃德国国籍和获得瑞士国籍证书、以及讲课笔记等一系列原始文件。展品中也专门介绍狭义相对论和广义相对论的基本概念。但除了罗列奇迹年四篇论文和他的诺贝尔奖,偌大展览没有任何涉及量子物理的内容。与二十世纪后期普遍存在的误解一样,这个博物馆尚未意识到爱因斯坦为量子物理做出的巨大贡献。5或许有一天,他们也会像爱因斯坦屋前的铭牌一样进行更新。
群山和河流环抱中的伯尔尼小巧玲珑,步行可达整个城市各个角落。由汽车、无轨和有轨电车交织而成的公交系统也极为便利。更为特别的是住宿在当地旅馆的游客有免费搭乘公交的福利,不必为买票操心。在玫瑰园俯瞰全市,在闹市中心邂逅自由自在的大棕熊,甚至在阿勒河里戏水,都不失为难忘的经历。
参阅《科学随笔:爱因斯坦的1905年》和《科学随笔:从量子到量子力学的四分之一世纪》。
参阅《漫步科学:追寻伽利略的足迹(I)》。
参阅《科学随笔:从量子到量子力学的四分之一世纪》。












