从指南针引出的问题 - 数学史 我爱数学网-数学爱好者的家园-中国专业化的数学论坛之一

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[数学史话] 从指南针引出的问题

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发表于 2014-10-23 09:31:04 | 显示全部楼层 |阅读模式


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爱因斯坦(Einstein,Albert),

                                              1879年生,1955年卒。理论物理学、数学。

        “艾伯特,你在玩什么?”雅科布叔叔问。

       “爸爸把它给了我,他说这是指南针。”

       “指南针,啊?是干什么用的?”

       这个五岁的小男孩,似乎对谈话不感兴趣,他全神贯注于研究这个带有玻璃标度盘的圆东西。他滚转它,指南针里的针竟然跟着        转,他摆弄得着了迷。

      “艾伯特,指南针为旅行者指引方向。”雅科布叔叔说,“你想来一次旅行吗?”

      艾伯特继续实验这个令人着迷的、设计精巧的小机械。突然,他向他叔叔爆发出一连串的问题:“雅科布叔叔,这根针怎么总知道哪里是北?必定有什么看不见的东西拉着它。有什么东西还在拉着我和你?在空荡荡的空间中,怎么可能存在看不见的东西?”

      “艾伯特,说慢点!”他叔叔笑了,“我只不过是个工程师,我没能力答复你所有的问题。但是,我竭力帮助你弄明白它是怎样转动的。”

       艾伯特•爱因斯坦很高兴,爸爸曾请雅科布叔叔到他们的小电器商店工作,因为他学过物理和数学。这位喜欢开玩笑的未婚男士和艾伯特一家在一起生活,经常和艾伯特谈话。艾伯特有了问题就问他。

       在艾伯特大约十岁时,雅科布叔叔问了他一个严峻的问题:

       “艾伯特,你怎么不喜欢上学?”

      艾伯特坐立不安,低下了头:“好,我想想。”

      雅科布知道艾伯特不喜欢学校。有几位教师曾向艾伯特的父母说,艾伯特也许什么也学不会。他们说:“让他背书时,他总是心不在焉。其他孩子也瞧不起他,他们嘲弄艾伯特,因为他体育也不行。”

      “雅科布叔叔,”艾伯特抬起头来说,“你想过没有?学校多么像军队。我们每天必须遵守制度,在老师进教室时要起立,还得坐整齐。我讨厌这种制度,像把我们铸到一个模子里去。”

      “喂!艾伯特,我知道,你对于军队有什么样的看法,我记得你怕看阅兵式。当别的孩子扛上棍子,昂首挺胸地齐步走,假装自己是士兵时,你跑开了。但是学校真的就那么糟吗?”

     “我看差不多。如果我答复不了问题,就要被责骂,说我不专心听讲。如果我答复了问题,老师又说我没有礼貌。”艾伯特抱怨说,“例如,今天的代数课,我没有听懂,刚想提问时,老师就说:‘要安静,注意听讲。’” 雅科布把手放在艾伯特肩上说:“让我告诉你关于代数的知识,它真的很简单。代数就是这样的,我们在捕捉一只动物,还没有捉住它时,暂时称之为x,并且继续捉它,直到把它装入袋中。”

       从那次谈话后,学习代数对于艾伯特来说,成了游戏。每天放学后,他和雅科布叔叔以新的方式“狩猎”:用代数解简单的算术题。艾伯特十三岁时,得到一本欧几里得写的几何书。他读得是那样地投入,很快就掌握了这门学科。他欣赏其清晰的语言和精确的证明。这合乎逻辑的、秩序井然的推理,令他爱不释手,就像他喜欢用小提琴演奏优美的莫扎特奏鸣曲。拉小提琴帮助爱因斯坦松弛,不久,他发现学几何同样令人神往。

      关于上学还有另一段故事,在他进入高级中学后不久,爱因斯坦的家迁往意大利,让他留在这原校,继续完成学业。但是没有双亲在身边支持与鼓励,他的学习方式很难得到老师的谅解。最后,学校当局令爱因斯坦终止学业,他不得不去意大利的家中。

      没有毕业文凭,爱因斯坦不能上大学。然而瑞士有一个很好的学院,学校接收学生的条件是通过入学考试。爱因斯坦第一次考试没有通过,因为他语文和生物太差。但是由于考官对他数学的优秀演算有深刻的印象,鼓励他再考一次。在瑞士学校里轻松地读了一年之后,爱因斯坦通过了考试,进入苏黎世的高等工艺学院。

      他决定以教物理课来维持生活,但是找一个教师职位很难,因为他既是德国人又是犹太人而受到歧视。对他进行面谈的考官,认为他并不真喜爱教学,他的第一爱好是研究。有人认为爱因斯坦是不修边幅的怪人,他不知道怎么样赚钱,也不会修饰自己的外表,不会梳理自己的头发,像他这样诚实而又不善辞令的人,是很难找到教学职位的。

      最后,爱因斯坦在瑞士伯尔尼的专利局找到了一份工作。他的任务是审查新的发明,并评估其价值:对有价值的授予专利。这项工作不很困难,只是烦琐。然而,这使爱因斯坦有时间思考,并做自己的研究。他在专利局工作时,开始考虑彻底改变人们对于宇宙的认识。

       爱因斯坦与其他科学家的关系不密切,也没有研究最新的文献,但是,他阅读了关于光速的试验报告。他深信光速是不变的,而时间和空间则是相对的,不是绝对的。在他的相对论中,爱因斯坦证明:时间是依运动或速度而变的。他于1905年,就这个课题及有关课题发表了一系列论文。爱因斯坦在尔后的十年中,进一步加深他对于光和时间的理解,并拓宽其应用。他的著名方程式 QQ截图20141023094651.png ,使他的能量与物质有怎么样密切关系的理论清晰化。在此方程中,E表示任何物质粒子的能量,m表示该粒子的质量,而c则代表光速。结果证明:物质可以被变成能量,导致原子能的发展,最终导致原子弹的产生。

        爱因斯坦不仅成为名人,而且成为引起争论的人物。他的新思想是以另外的方式看宇宙。但是,爱因斯坦不因公众的意见而困扰,而是更加致力于发现科学真理。在以简单的数学公式描述自然界的复杂过程的挑战中,他的头脑一直是清醒的。他深信:科学如果要进步,人们必须乐于提问,勇于提问。当来访者问他,相对论是如何形成的时,他回答说:“我向公理挑战!向现代流行的知识提出质问,而且永远不应该气馁。”

       1921,爱因斯坦以他早期在光电效应方面的伟大成就获得诺贝尔奖。此定律说明,怎么和为什么在光落到特殊金属的表面时,它们会放射电子。爱因斯坦钟爱为科学本身而探求真理;但是,他不久就认识到,他的工作的实际应用是不容忽视的。他童年时,就不喜欢军队,成年后未改初衷,他总是热心于帮助人们找到和平解决争端的方法。当德国成为侵略者,并且试图控制整个欧洲时,他非常颓丧。为了表明他的思想,他放弃德国国籍,而成为瑞士公民。

       爱因斯坦访问美国,是在希特勒掌握权力的时候。当他看到希特勒实行其罪恶的种族政策和政治政策时,他更为愤慨。他深信:希特勒要利用一些人为他做事而达到其罪恶目的。当时德国有少数科学家为希特勒做事。当爱因斯坦拒绝参与时,希特勒宣称:谁杀了爱因斯坦,可得到高额奖赏。爱因斯坦任教于柏林大学。当他认识到他的瑞士国籍不能保护他免遭杀害时,他辞职迁往美国。他说:“我定居于这样一个国家,只因为这里的人民政治自由,信仰自由,在法律面前平等。”他受聘于普林斯顿高级研究所,1934年成为美国公民。

       不久,德国科学家们加紧研制发展威力巨大的原子弹,爱因斯坦为此深感不安,一个国家把这样强大的武器掌握了,而错误地使用它,那就糟了!1939年,他写信给罗斯福总统,说明原子弹怎么制造,并且建议美国用它来维护世界和平。他希望美国将它掷于无居民区来证明原子弹的威力,当其敌国看到其威力时,就会不得不同意商订和平协议。

       六年后,美国在广岛扔下第一颗原子弹,他深感内疚。对于此炸弹造成的大量破坏和死亡,他感到自己负有责任。他永远不愿将原子弹用于杀伤人类。他后悔不该给罗斯福写那封信。爱因斯坦在其余年,通过各种组织为世界和平而工作。

       爱因斯坦晚年,许多人来见他,谋求了解他,关爱他。他向客人讲他作为一位普林斯顿的科学家心不在焉的故事,甚至带有传奇色彩。他经常忘记自己住在哪里,不得不停下问对校园熟悉的人该怎么走。有时他找到了那条街,但弄不清自己在哪幢房子住。为了防止这些经常出现的困窘,他把自己房子的前门漆成亮红色。

       爱因斯坦特别喜欢孩子,有时他帮助邻居的小孩学算术。小孩们喜欢他,不是因为他是大数学家,大科学家,而是因为他能让耳朵自己摆动。普林斯顿有个小女孩总为她的家庭算术作业而苦恼,可是,过了不久,她的算术有很大进步,老师很奇怪地问她:“怎么会有这么大的进步?”女孩说:“是梅勤斯街的一位和蔼可亲的老先生帮助了我。”这位教师把这件事告诉了女孩的母亲。这位妇女深感不安,去拜访老先生,并且问道:“爱因斯坦教授,您为什么花费您的宝贵时间来帮助我的小女孩?您从这得到了什么?”爱因斯坦说:“我确实有所得,每次我教完她,她给我一个棒棒糖。”

      无论老少,都从爱因斯坦的伟大公式中得到了好处;但是,对于青年,他留下了另一个公式:“x代表辛勤地工作,y代表玩,而z代表知道什么时候该听,x+y+z=成功。”

<转载于培杰国际数学文化>


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发表于 2015-3-10 17:58:03 | 显示全部楼层
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