第 02 章 · 1900–1905

1905 年——奇迹年

没有一所大学愿意聘用他。于是爱因斯坦白天审查专利，夜里重建物理学。在 1905 年短短七个月里——他的 annus mirabilis（奇迹年）——他发表了四篇论文，其中任何一篇都足以成就一份事业。它们合在一起，重塑了我们对现实的认识。

在此之前的清苦岁月

爱因斯坦在伯尔尼瑞士联邦专利局工作前后于书桌旁
1905 年前后的爱因斯坦，摄于伯尔尼。他把专利局称为自己的「世俗修道院」——一份稳定的工作，让他的头脑得以自由。图片: Lucien Chavan. 公有领域, 通过维基共享资源 (来源)

1900 年毕业并没有为他打开门路。爱因斯坦的教授们觉得他傲慢无礼，此后两年他靠家教和代课勉强度日。1902 年，同学马塞尔·格罗斯曼的父亲推荐他到伯尔尼的瑞士联邦专利局任职，他成了「三级技术专家」，负责评估各种发明——其中许多是机电类的。

这份工作再适合他不过。工作有趣却不繁重，留下大把时间供他思考。1903 年他与米列娃·马里奇结婚；儿子汉斯·阿尔伯特于 1904 年出生。他与几位朋友组建了半开玩笑的「奥林匹亚学院」，常常读庞加莱、休谟和马赫直到深夜。

来源：
  1. 维基百科：奇迹年论文。
  2. 维基百科：阿尔伯特·爱因斯坦 — 「Patent office」。

四篇论文，一年之内

1905 年的论文

四篇全部发表在《物理年鉴》（Annalen der Physik）上。以下按他写作的顺序排列。

三月——光量子与光电效应

爱因斯坦提出，光以一份份离散的能量包形式存在（后来称为光子），每一份携带能量 E = hf。这个「极具革命性」的想法解释了光电效应——并在十六年后为他赢得诺贝尔奖。它也帮助开创了量子理论。

五月——布朗运动

通过把悬浮在水中的微小颗粒的抖动解释为与看不见的分子碰撞的结果，爱因斯坦给出了原子和分子真实存在的直接证据——这在 1905 年仍有一些科学家怀疑。让·佩兰的实验不久便加以证实。

六月——狭义相对论

《论动体的电动力学》摧毁了绝对时间与绝对空间的观念。爱因斯坦从两条简单的公设出发，推导出运动的时钟走得更慢、运动的物体会收缩。我们为它专设了一整章。

九月——质能等价

相对论论文之后一篇仅三页的补充，追问一个物体的质量是否取决于它的能量。答案成了地球上最著名的方程：E = mc²。在这里一探究竟。

四篇论文在《物理年鉴》上都印有收稿日期。这份日历把它们和博士论文一起排在 1905 年的时间线上，并标出爱因斯坦在每一天的确切年龄。

互动 · 日历

1905 年，一天一天看

选择一篇论文：点一下日历中它所在的那一行。

  • 落款 / 完成
  • 提交苏黎世大学
  • 《物理年鉴》收稿
  • 刊出
  • 3 月 14 日：爱因斯坦 26 岁生日

1 光量子

„Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“

译名：关于光的产生和转化的一个试探性观点

Annalen der Physik 17, S. 132–148

  • 落款 / 完成： 1905年3月17日 爱因斯坦当时 26 岁零 3 天。
  • 《物理年鉴》收稿： 1905年3月18日 爱因斯坦当时 26 岁零 4 天。
  • 刊出： 1905年6月9日 爱因斯坦当时 26 岁零 87 天。

它改变了什么：光由一份份能量包——光量子——组成：这解释了光电效应，帮助奠定了量子理论，也为他赢得了诺贝尔奖。

来源分歧：德语维基百科记为 3 月 17 日：这是手稿末尾的日期（“Bern, den 17. März 1905”）。据期刊记载，收稿日期为 3 月 18 日。

延伸阅读：量子与那场大辩论

来源：Annalen der Physik 17 (1905), S. 132–148 (Faksimile) · en.wikipedia: Annus mirabilis papers · de.wikipedia: Annus mirabilis · de.wikipedia: Albert Einstein

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来源：
  1. en.wikipedia: Annus mirabilis papers · de.wikipedia: Annus mirabilis · de.wikipedia: Albert Einstein · de.wikipedia: Geschichte der speziellen Relativitätstheorie
  2. Annalen der Physik 17 (1905), S. 132–148 (Faksimile) · Annalen der Physik 17 (1905), S. 549–560 (Faksimile) · Annalen der Physik 17 (1905), S. 891–921 (Faksimile) · Annalen der Physik 18 (1905), S. 639–641 (Faksimile) · Annalen der Physik 19 (1906), S. 289–306 (Faksimile)
然后我突然明白了这个问题的关键所在。阿尔伯特·爱因斯坦1922 年 12 月 14 日京都演讲（石原纯记录，小野英译，此处译为中文），谈 1905 年 5 月的突破

认可来得很慢。最早真正注意到他的人之一、也是第一个在他的理论基础上继续研究的人，是马克斯·普朗克，量子理论的奠基人，他的关注帮助爱因斯坦的相对论站稳脚跟。四年之内，这位专利局职员就在苏黎世获得了第一个教授席位。1905 年那个学术圈外人，将在十五年内成为在世最著名的科学家。

来源：
  1. 维基百科：奇迹年论文。
  2. John Stachel（编），Einstein's Miraculous Year（1998）。
  3. 爱因斯坦，1922 年 12 月 14 日京都演讲，载 Y. A. Ono，Einstein's speech at Kyoto, Physics Today 35 (8), 1982。