天才第一季

评分：

6.0 还行

原名：Genius又名：世纪天才(台) / 天才人物 / 天才：爱因斯坦

分类：剧情 / 传记 / 历史 / 地区：美国年份：2017

简介：杰弗里·拉什加盟国家地理频道剧集《天才》、饰演老年阿尔伯特·爱因斯坦，强尼·弗林

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更新时间:2019-09-27

天才第一季影评：物理学史拾贝

通宵将其看完，在不少处暂停、长叹、踱步、躺在床上抱头看着天花板静静思索，觉得可品之处实在太多。情思漫漫，不可尽述，这里只说几处作为物理学专业学生在物理学史上新了解到的几个方面：
1.统计物理奠基人之一。在爱因斯坦奇迹年的时候，分子论还是一个很新颖的东西，完全不在经院派的视线里（从爱大学阶段的课程设置和玻尔兹曼受气自杀事件就可以充分体现出来）。这也更体现出他对布朗运动的阐释的非凡意义。学统计物理时，人人都会学到爱公当年对布朗运动的做法，因之能感受到他将平衡态统计引入到非平衡态涨落这个层次上的意义。但了解了当时的学术背景，就可以知道，爱因斯坦不只是统计物理“大师”，而可以说是统计物理的“奠基人”之一（我们在统计物理上第一个想到的的人通常都是玻尔兹曼，常常忽视爱因斯坦，这是因为大学阶段所授的内容主要是平衡态统计，人们只关注到了在平衡态统计领域内爱因斯坦的几项贡献，如固体热容的爱因斯坦公式和玻色-爱因斯坦分布/凝聚，虽然这几项也足以令他彪炳千秋）
2.物理学的“进化”。爱因斯坦在大学阶段接触了很多新理念，其中就有马赫的思想（爱因斯坦之后甚至把广义相对论的第二条原理命名为“马赫原理”，足见马赫对其影响之深）。不管国内外，现在好的力学教科书里都会对马赫原理进行讨论，可视为自爱翁而始也。爱因斯坦在大学前就了解了麦克斯韦电磁理论、宏观导热理论，大学时又在和米列娃的相互影响下了解了马赫的哲学思想和分子动理论。这些理论在当时都是新理论，体现出青年爱因斯坦紧跟前沿的特点，这是值得我们当代物理人学习的（虽然这在业界已属于老生常谈）。
另外，人们在讲19世纪末的物理学史时，一次又一次地提到“两朵乌云”，借而引入相对论和量子力学。抛却科普的通俗带来的不准确，现在的物理，和两个甲子之前相比，差距何止“两朵乌云”！大学阶段的物理理论专业课，说到底就是四大力学和固体物理。这五者里，放在19世纪末看，经典力学算是比较完备，但还在混沌和动力系统的方向上，除了庞加莱刚开了个头，还基本上是一片空白，流体力学的好些关键问题也没弄清楚；电动力学中还没有人注意到麦克斯韦方程组的洛伦兹协变性，因而它在本性上是与牛顿时空观的伽利略协变性是相矛盾的（而非由低速近似可消除）；统计力学刚刚起步，连构成统计的最小单位是什么都还没有概念，更不用说其他；其他两门还没出生，自不待言……至于广义相对论、量子场论等，简直就是天方夜谭！在数学的运用上，那时候别说用张量、群论的工具，就连线代中的矩阵论都鲜见运用，更不要说拓扑、数论等等了！人们想到二十世纪我们人类翻天覆地的变化时，会想到两次世界大战和冷战，会想到飞机、核武器、计算机和互联网，何曾想到，基础科学的变化到了如此程度！
3.新量子论大师。人们常说爱因斯坦是旧量子论的奠基人之一，因为他解释了光电效应，这和德布罗意关系结合在一起，就形成了光的粒子性+粒子的波动性这条量子力学的基本线索（在量子电动力学等更新的理论出现后，“波粒二象性”的表述已经其实成了一种历史表述。用我提的这条逻辑线来描述量子力学，可以不需要所谓的“波粒二象性”。光和实物粒子都是粒子，而粒子具有波动性，在低能条件下满足薛定谔方程）。但是在新量子论里，岂能忽略由他开创的EPS佯谬？这段由他和玻尔通过理想实验进行的争论，无疑是启发贝尔不等式的先声。从这个角度看，爱因斯坦在新量子论上的贡献，可能逊于泡利、狄拉克、薛定谔、海森堡等人，但仍然是第一线的。
4.运用简单模型，抓住关键矛盾。爱因斯坦在解决布朗运动的问题时，在受有友人贝索的启发下，摆脱了冗长的计算，直击一维情况，实在是有真知灼见！由此，物理学家都喜欢建“toy model”，将三维甚至高维问题从一维开始考虑。比如，在介绍声子模型时，最先考虑一维弹簧振子链，得到简正模；再考虑不同质量的振子，得到声学波和光学波；最后将一维推广到三维，是水到渠成的事情，只不过要将“振子”放在原胞（或倒空间中的布里渊区）罢了。反过来，直接研究三维的情况，未免就会千头万绪，无从入手。但有的时候，将一维推广到三维，就不那么容易。比如磁学里的伊辛模型，一维的情况被提出者解决了，二维也好不容易找到了解析解，但三维情形至今没找到解析解，属于当下研究的前沿课题。另外，布朗运动这个例子，其实是球坐标思想的具象化，这一点在其他很多地方也有应用。比如，在计算氢原子核外电子的波函数时，会将其分为径向和角向分别计算，考虑径向问题，其实就是将三维问题一维化的体现。更广泛地说，在有心力场中考虑有效势，就是为了达到这么目的。
5.狭义相对论的一个注脚。在看剧时，我也与爱因斯坦一起做思想实验，深感追光的思考的确是有意思的，即使是在有了狭义相对论之后。对于一束光而言，它的γ为∞，也就是说，它的固有时唯有为0，才能对应于在我们参考系中有限的时间。那么，“坐在一束光”上的我们，时间是“凝固”住的。也就是说，从太阳射出的一束光，对这束光而言，它到水星、金星、地球轨道其实是在“同一时间”？当然，这种想法是错误的，因为钟慢公式只能在同一地点使用。对于存在空间间隔的情况，必须运用相对论距离这个相对论不变量。但是，在我刚刚得到“错误结论”时，还是惊了一下，有不寒而栗之感。