愛因斯坦130斯特恩、受聘布拉格德文大學、查博士論文計算錯誤10.12
1910年12月6日,愛因斯坦寫信感謝了以前自己在蘇黎世做家教的雇主、蘇黎世聯邦理工學院歷史學教授阿爾弗雷德·斯特恩(Alfred Stern,1846年-1936年)送給自己的音樂票:
“親愛的斯特恩教授:
非常感謝您送來的這張票。弗萊什用小提琴演奏的樂曲令人難以置信,他是位真正的魔術師。他的演奏具有一種令人陶醉的韻味,即使在最難的章節他也能拉出美妙的曲調。”
(注:卡爾·弗萊什,Carl Flesch,1873年10月9日-1944年11月14日,匈牙利小提琴家、音樂理論家,是1910年12月5日和6日舉行的蘇黎世音樂廳協會第5次預訂音樂會的小提琴獨奏演員。)
9年前1901年5月3日,愛因斯坦寫信告知雇主阿爾弗雷德·斯特恩自己狼狽的離開了蘇黎世(《愛因斯坦22》);
1年前1909年5月14日,愛因斯坦以拜訪老雇主阿爾弗雷德·斯特恩的形式宣告了自己榮歸蘇黎世,就任蘇黎世大學理論物理學副教授(《愛因斯坦103》);
現在1910年12月6日,愛因斯坦則向阿爾弗雷德·斯特恩通報自己據說要就職布拉格德文大學理論物理學教授的消息已經滿天飛,雖然他自己認為尚未最終定論;
不過,愛因斯坦已經想好了自己在蘇黎世大學理論物理學副教授職位的繼任者,他推薦主動退出與自己競爭克萊納爭取到的副教授職位、奧地利社會民主黨領導人的兒子、現在蘇黎世大學物理學編外講師弗裡德裡希·阿德勒(Friedrich Adler,1879年-1960年),真是禮尚往來、投桃報李啊:
“現在,誰都可以從專業性雜志上看到聘請我到布拉格任職的消息。但是我還沒有收到任何通知。如果此事真能實現,我希望阿德勒會成為我的繼任者。
我和我的妻子向你們倆致以最良好的祝願。您的忠誠的
阿爾伯特·愛因斯坦”
12月11日,愛因斯坦寫信告知瑞士聯邦技術大學植物學教授和蘇黎世自然科學家協會主席卡爾·施羅特(Carl Schr?ter)自己將應邀出席1911年1月16日的自然科學家協會會議,並發表關於相對論的演講,但演講的內容他不能形成出版類的文字,一是因為自己沒時間,二是自己的演講其實沒有新的實質內容:
“非常尊敬的同事先生!
我很高興能在1月16日發表演講。但另一方面,遺憾的是,我自己卻無法承擔把它寫出來的工作。這是因為,首先,我很難騰出必要的時間,其次,我沒有什麽新的東西要介紹,所以,這樣的東西拿來出版也許不合適。”
(注:愛因斯坦1910年11月14日注冊了蘇黎世自然科學家協會會員。)
在給施羅特的這封信中,愛因斯坦依然提到了自己就職布拉格德文大學理論物理學教授的消息已不時爆出,但自己並未收到聘書:
“我是否離開蘇黎世根本沒有定。的確,有幾個地方已經宣布,我被布拉格方面聘任了,而且也確實有人向我允諾過此項聘任。然而到目前為止,我尚未接到任何聘書。
尊敬您的
阿爾伯特·愛因斯坦”
愛因斯坦對自己受聘布拉格德文大學理論物理學教授的最終結果並沒有等多久,12月15日奧匈帝國哈布斯堡教育部部長卡爾·馮·施蒂爾克(Karl von Stürgkh)就給愛因斯坦發來了聘任通知書,此前1910年9月17日奧匈帝國哈布斯堡教育部處長馬克斯·赫薩卡·馮·海因萊因(Max Hussarek von Heinlein,1865年-1935年)給愛因斯坦發了入職邀約(《愛因斯坦123》):
“非常尊敬的先生!
鑒於前些時候您在這裡所作的書面陳述,我非常榮幸地通知您,您已被聘任為布拉格德文大學的理論物理學正教授了,工資按現有規定來定,任命從1911年4月1日起生效。
謹致最高的敬意。”
至此,自1910年4月21日布拉格德文大學哲學系的一個委員會向全系推舉愛因斯坦作為新設立的理論物理學教授的第一人選開始的愛因斯坦就職布拉格德文大學理論物理學教授一事(《愛因斯坦116》)終於有了基本定論,愛因斯坦的學術事業也就此登上了另一個台階,此時他31歲。
第二天12月16日,奧匈帝國哈布斯堡教育部部長卡爾·馮·施蒂爾克(Karl von Stürgkh)就聘請愛因斯坦擔任布拉格德文大學理論物理學教授一事給奧匈帝國皇帝弗朗茨·約瑟夫一世(Franz Joseph I,1830年8月18日-1916年11月21日)寫了備忘錄。
12月18日,布拉格德文大學哲學系推薦愛因斯坦為理論物理學教授第一人選的委員會成員安東·蘭帕(Anton Lampa)給20世紀初的物理學革命者的偶像和導師、奧地利-捷克物理學家、心理學家和哲學家恩斯特·馬赫(Ernst Mach,1838年2月18日-1916年2月19日)寫信通報了自己所在的布拉格德文大學已經決定聘請愛因斯坦就職一事。
12月27日,愛因斯坦給自己1910年8月29日兩篇論文——熱輻射傅裡葉系數獨立證明論文《論一條幾率計算定理及其在輻射理論中的應用》和論證瑞利-金斯公式失敗根源論文《關於輻射場中一個振子的運動的統計考查》——的合作者、博導為阿諾德·索末菲並注冊聽了愛因斯坦1910年夏季學期在蘇黎世大學講授的所有三門課程的路德維希·霍普夫(Ludwig Hopf,1884年-1939年)寫了一封信,首先感謝其寄給自己的禮物:
“親愛的霍普夫先生!
再次感謝您送給我的兒子那麽好的玩具,我還要感謝您的父母送的那些糖。這個飛艇給我們物理學家出了一個棘手的小難題,因為它總是沿著同一方向盤旋。無論誰來看我,我都向他展示了這個奇妙的小東西。”
除了感謝,愛因斯坦給霍普夫寫這封信最重要的目的是邀請其幫助檢查自己1905年4月30日的博士論文《分子大小的新測定法》中是否有計算錯誤,因為最新的實驗結果與自己博士論文的理論推測有差距,後來的事實證明愛因斯坦的博士論文確實出現了計算錯誤,當年他的博導阿爾弗雷德·克萊納和海因裡希·布克哈特並未發覺(見《愛因斯坦51》):
“物理學界有以下的新聞。佩蘭(注:吉恩·佩蘭,Jean Perrin,巴黎大學文理學院物理化學教授)讓一位年輕的物理學家(注:雅克·班克林,Jacques Bancelin)做了一個關於乳香膠粘滯性的實驗研究。他發現:
η=η0(1+3.8j)
其中,η0為溶劑的粘滯性;η為懸浮液的粘滯性;j為懸浮液每單位體積中所含(球狀)懸浮物的體積。
進行這項研究是為了檢驗我所導出的一個公式。但我的公式是(注:本作《愛因斯坦38》中的公式11):
η=η0(1+j)
這個問題很重要,因為從粘滯性可以了解到有關溶解的分子體積的一些情況(注:愛因斯坦博士論文《分子大小的新測定法》的研究思路)。
我重新核對了一下我原來的計算和論據,但未能發現其中有什麽錯誤。如果您對我的論證作一個徹底的審查,您就給這項事業幫了大忙了。
要麽是我的工作中有誤,要麽是佩蘭的懸浮物在懸浮狀態中所具有的體積比佩蘭認為的要大。這個問題也很重要,因為佩蘭在他的主要研究中用類似的懸浮物進行研究。”
之後,愛因斯坦提及自己最近在搞洛倫茲力和雙原子分子氣體比熱的研究,但佩蘭實驗結果與自己博士論文的不符攪得自己心煩氣躁,研究進展不大:
“關於洛倫茲的力的假設我想做點改動。這個問題也許在您來時就已經有一個確實的結果了。
過去幾天我全都在忙於佩蘭的事,所以我沒有時間做任何別的事情。
我已經從輻射公式中發現了一種測定雙原子分子氣體的比熱的方法。方法十分簡單,當然,有些問題尚待確定。
祝您余下的這段假期過得愉快。謹向您和您的父母致以最良好的祝願。
您的
阿爾伯特·愛因斯坦
我的妻子向您問好並表示感謝。
新年快樂!”
同是12月27日這天,愛因斯坦還給自1909年夏季學期後便結束蘇黎世大學助理研究員和編外講師職位,轉任亞琛技術大學的物理學編外講師和該校物理學研究所的助理研究員、愛因斯坦指導過其對放射性衰變漲落的研究的埃德加·梅耶(Edgar Meyer,1879年-1960年)發了賀信,祝賀其升任亞琛技術大學教授:
“祝賀您榮獲教授之職,恭賀新禧並祝度假愉快。您的
愛因斯坦”
12月28日,愛因斯坦給自己的學術小兄弟雅各布·勞布發信,聲言自己現在並未收到布拉格德文大學的聘書,並告訴他自己將選幾篇論文寄給勞布,其中自己最欣賞的是由固體的彈性性能和比熱雙重推導紅外本征波長論文《單原子分子固體的彈性性能和比熱之間的一種關系》:
“我仍然設有接到(去布拉格的)聘書……不久我將從《物理學年鑒》上選幾篇比較短的文章給您寄去。其中最有意思的是那篇論彈性和比熱的文章。”
愛因斯坦給勞布寫這封信的目的依然是邀請其幫助檢查自己1905年4月30日的博士論文《分子大小的新測定法》中是否有計算錯誤:
“下述問題也很有意思。6年前我推斷:如果液體中有小的球狀懸浮物,而且每單位體積中所含的球狀懸浮物的總體積為j,那麽
η=η0(1+j)
η所表示的是混合物的粘滯性系數,η0則是懸浮媒質的粘滯性系數。
佩蘭在他的實驗室中安排做了一些實驗,實驗所用的是具有不同大小的微粒的乳香乳膠,但是他發現
η=η0(1+3.8j)
我最初想到的是,也許我的計算錯了,但是通過對我的計算結果(計算結果見於1906年《物理學年鑒》)上的那篇《分子大小的新測定法》的論文)所作的最仔細的核對,看不出有什麽錯誤。
但肯定,不是我的理論結果就是佩蘭的經驗結果錯了。
我非常想知道怎麽解決這個問題。”
之後,愛因斯坦向勞布簡略的提及了輻射問題和梅耶對γ射線的研究,此刻他最關心的還是自己博士論文的正確與否問題:
“輻射之謎將不會有什麽收獲。另一方面,從普朗克的公式中可以間接地導出幾個其他的結果。
梅耶又做了一些非常有趣的關於Γγ射線的實驗。但就一般而言,秘密仍未解開。”
最後,愛因斯坦預祝勞布不久就能擺脫現在的老板菲利普·萊納德教授:
“祝您新年快樂並且不久能擺脫萊納德。
謹致最良好的祝願。您的
阿爾伯特·愛因斯坦”
12月31日,愛因斯坦寫信感謝荷蘭萊頓大學實驗物理學教授和實驗物理學研究所所長海克·卡末林·昂內斯贈送給自己出版物表示感謝,此前基薩母(Keesom)和海克·卡末林·昂內斯在1908年合著的論文的腳注中直接依據麥克斯韋方程首次提出了媒質密度起伏所引起的光散射的定量公式,即愛因斯坦1910年10月8日臨界乳光論文《關於均勻流體及混合液體在臨界狀態附近的乳光現象的理論》研究的領域:
“非常尊敬的同事先生!
承蒙惠贈貴實驗室這些極其重要的出版物,深感榮幸。謹致衷心的謝意。一旦有空,我將仔細研讀您關於乳光的研究論文。它似乎已經包含了對我依據斯莫盧霍夫斯基的理論所提出的公式進行定量檢驗的材料。我將把我的幾篇論文的抽印本與這封信同時寄給您。”
(海克·卡末林·昂內斯,Heike Kamerlingh Onnes,1853年9月21日-1926年2月21日,1911年發現了物體的超導性,低溫物理學的奠基人。因對對低溫物質特性的研究而獲得1913年獲得諾貝爾物理學獎。)
在信中愛因斯坦承諾接受萊頓大學的訪學邀請,並很高興到時能當面結識昂內斯和洛倫茲:
“再過大約1個月左右我就能與您和您非常令人尊敬的朋友洛倫茲教授(注:洛倫茲力和洛倫茲變換的作者,兩人尚未見面,只有書信往來)相識了,我會感到莫大的快樂;那時(注:1911年2月10日)我將向萊頓大學生聯合會發表一個演講。
再次向您表示感謝,並致最高的敬意。您的忠實的
阿爾伯特·愛因斯坦”
(亨德裡克·安東·洛倫茲,Hendrik Antoon Lorentz,1853年7月18日-1928年2月4日,荷蘭理論物理學家、1902年諾貝爾獎物理學獎獲得者、數學家、經典電子論的創立者,提出了著名的洛倫茲力和洛倫茲變換。)
愛因斯坦的1910年就此過去了,這一年他的收獲還是頗豐的,這一年其主要論文包括以下幾篇:
1、1月15日《相對性原理及其在近代物理學中的影響》上半部分;
2、2月15日《相對性原理及其在近代物理學中的影響》下半部分;
3、5月7日光量子演說論文《論光量子理論和電磁能的定域化問題》;
4、7月15日通過金屬圓盤通電磁化的作用和反作用力相等的思想實驗理論論證有質動力F為電流密度矢量i和磁場強度H矢量的矢積論文《論作用在磁場中鐵磁性載流導體上的有質動力》;
5、8月29日熱輻射傅裡葉系數獨立證明論文《論一條幾率計算定理及其在輻射理論中的應用》(與路德維希·霍普夫合著);
6、8月29日論證瑞利-金斯公式失敗根源論文《關於輻射場中一個振子的運動的統計考查》(與路德維希·霍普夫合著);
7、10月8日以臨界乳光理論解釋天空為藍色論文《關於均勻流體及混合液體在臨界狀態附近的乳光現象的理論》;
8、11月30日論證分子作用半徑普適性論文《對厄特沃什(E?tv?s)定律的評述》;
9、11月30日由固體的彈性性能和比熱雙重推導紅外本征波長論文《單原子分子固體的彈性性能和比熱之間的一種關系》。
學術事業上的發展則是剛於1909年10月15日正式就任蘇黎世大學理論物理學副教授一年多,就又攀升了一個台階。自1910年4月21日布拉格德文大學哲學系的一個委員會推舉愛因斯坦作為新設立的理論物理學教授的第一人選開始, 經過大半年的反覆,這年12月15日愛因斯坦終於基本確認要到布拉格德文大學就任理論物理學正教授,由此,其學校牌面和學術地位又進一步得到了提升。
愛因斯坦在這一年其他未形成論文的科學活動還有以下幾個方面:
與普朗克、索末菲等人探討輻射方面的量子論問題;
與埃德加·梅耶探討放射性衰變漲落的研究;
能斯特的實驗研究證明了愛因斯坦的固體比熱容量子化理論的正確性;
與保羅·赫茲探討熱力學基礎理論;
與阿諾德·索末菲探討廣義相對論時空彎曲探索途中的圓盤旋轉模型問題。
在這一年的日常生活中,愛因斯坦在近7年後於4月再次給漂泊在柏林的母親52歲的保莉妮·科赫(Pauline Koch,1858年2月8日-1920年2月20日)寫信匯報了自己的情況,次子愛德華則於7月28日出生,他排解了學術小兄弟雅各布·勞布在菲利普·萊納德手下工作不利的問題,11月1日還喜獲由德國富人弗蘭茨·奧本海姆(Franz Oppenheim,1852年-1929年)提供的首筆科學讚助款。這一年,愛因斯坦在蘇黎世大學講的課程為:
1909年10月18日-1910年3月5日,《初等力學》;
1910年4月19日-1910年8月5日,《熱的分子運動論》;
1910年10月17日-1911年3月4日,《電磁學》。