molecular physics, Studies in the History and Philos-ophy of Modern Physics 37(2006),38;
Clayton Gearhart, Einstein Before 1905:The early papers on statistical mechanics, American Journal
of Physic(May 1990):468.
[188]Mileva Mari ,Nov.28,1901.
[189]Einstein to Mileva Mari ,Dec.17 and 19,1901.
[190]Receipt for the return of Doctoral Fees, Feb,1,1902,CPAE 1:132;F?lsing,88—90;
Reiser,69;Overbye,91,Einstein to Mileva Mari ca.Feb.8,1902:“目前我正在向哈比希特
讲述这篇提交给克莱纳的论文。他十分欣赏这些出色的想法,并且不让我有安宁,老是喋喋不
休地说我应该论文中涉及玻尔兹曼著作的部分寄给玻尔兹曼。我也打算这样做。”
[191]Einstein to Marcel Grossmann, Sept.6,1901.
[192]Einstein to Mileva Mari ,Nov.28,1901.
[193]Mileva Mari to Einstein, Nov.13,1901,Highfield and Carter,82.
[194]Einstein to Mileva Mari ,Dea12,1901;F?lsing,107;Zackheim,35;Highfield and
Carter,86.
[195]Pauline Einstein to Pauline Winteler, Feb,20,1902.
[196]Mileva Mari to Helene Savi ca.Nov.23,1901.
[197]Einstein to Mileva Mari ,Dec.11 and 19,1901.
[198]Einstein to Mileva Mari ,Dec.28,1901.
[199]Einstein to Mileva Mari ,Feb.4,1902;Dec.12,1901.
[200]这几封信是“爱因斯坦文稿计划”的斯塔契尔在隐藏的400封家书中发现的,这些家书被爱因
斯坦的儿子汉斯阿尔伯特的第二个妻子保存在加州的一个保中,他的第一个妻子曾在1949年米
列娃去世后前往苏黎世整理米列娃的住所,并将它们带到了加利福尼亚。
[201]Einstein to Mileva Mari ,Feb.4,1902.
[202]Mileva Mari to Einstein,Nov.13,1901.关于这件事的一些背景情况,参见Popovi .其中包
含了萨维奇的孙子收藏的米列娃与萨维奇的一些通信。
[203]Einstein to Mileva Mari ,Feb,17,1902.
[204]Swiss Federal Council to Einstein, June 19,1902.
[205]参见伽里森对那一时期欧洲时间校准的讨论,载Galison,222—248。亦参见后面的第六
章,其中更详细地讨论了它在爱因斯坦提出狭义相对论过程中可能扮演的角色。
[206]Einstein to Hans Wohlwend, Autumn1902;F?lsing,102.
[207]Einstein interview, Bucky,28;Reiser,66.
[208]Einstein to Michele Besso, Dec.12,1919.
[209]Einstein interview, Bucky,28;Einstein 1956,12.两者本质上说的都是一件事情,只不过措
辞和翻译上有些出入。Reiser,64.
[210]可惜的是,18年以后,所有专利都被销毁了。到了20世纪20年代,即使爱因斯坦那时已经
举世闻名,他对那些发明的评语也都被处理掉了。F?lsing,104.
[211]Galison,243,Flückiger,27.
[212]F?lsing,103;C.P.Snow, Einstein, in Goldsmith et al,7.
[213]Einstein interview, Bucky,28;Einstein 1956,12.参见Don Howard,A kind of vessel in which the struggle for eternal truth is played out, AEA Cedex-H。
[214]Solovine,6.
[215]Maurice Solovine, Dedication of the Olympia Academy,“A,D,1903,”CPAE 5:3.
[216]Solovine,11—14.
[217]Einstein to Maurice Solovine, Nov.25,1948;Seelig 1956a,57;Einstein to Conrad Habicht and Maurice Solovine, Apr.3,1953;Hoffmann1972,243.
[218]《爱因斯坦全集》的编者在vol.2,xxiv XXV的导言中描述了奥林匹亚科学院阅读过的书籍
以及特定版本。
[219]Einstein to Moritz Schlick, Dec.14,1915.在1944年的一篇论及罗素的文章中,爱因斯坦写
道:“休谟的清晰论述似乎是颠覆性的:作为我们只是唯一源泉的感觉材料,通过习惯,也许会
把我们引向信念和期待,但却不能引向知识,更不能引向对那些合乎规律的关系的理
解。”Einstein 1954,22.亦参见,Einstein,1949b,13。
[220]David Hume, Treatise on Human Nature, book 1,part 2;Norton 2005a.
[221]关于康德的《纯粹理性批判》(1781),有各种不同的解释。我这里试图紧扣爱因斯坦本
人对康德的看法。Einstein, Remarks on Bertrand Russell's Theory of Knowledge,(1944 in
Schlipp;Einstein 1954,22;Einstein,1949b,11—13;Einstein,On the Methods of Theoretical
Physics, the Herbert Spen-cer lecture, Oxford, June.10,1933,in Einstein 1954,270;Mara Beller,
Kant’s Impact on Einstein’s Thought,in Howard and Stachel 2000,83—106),亦参见Einstein,
Physics and Reality,(1936)in Einstein 1950a,62;Yehuda, Elkana, The Myth of Simplicity, in
Holton and Elkana,221。
[222]Einstein 1949b,21.
[223]Einstein, Obituary for Ernst Mach, Mar.14,1916,CPAE 6:26.
[224]Philipp Frank, Einstein, Mach and Logical Positivism, in Schilpp,272;Overbye,25,100—
104;Holton,Mach, Einstein and the Search for Reality, Daedalus(Spring 1968):636—673,
reprinted in Holton 1973,221:Clark,61:Einstein to Carl Seelig, Apr8,1952:Einstein,
1949b,15:Norton 2005a.
[225]Spinoza, Ethics,part I, proposition 29 and passim;Jammer 1999,47;Holton 2003,26—
34;Matthew Stewart, The Courtie and the Heretic(NewYork:Norton,2006).
[226]Pais 1982,47;F?lsing,106;Hoffmann 1972,39;Maja Einstein, xvii;Overbye,15—17.
[227]Marriage Certificate, CPAE 5:6;Miller,64;Zackheim,47.
[228]结婚后,她通常使用“米列娃·爱因斯坦-玛里奇”这个名字;离婚后,她继续使用“米列娃·玛
里奇”。
[229]Einstein to Michele Besso, Jaa 22,1903;Mileva Mari to Helence Savi ,Mar.1903;
Solovine,13;Seelig 1956a,46;Einstein to Carl Seelig, May.5,1952.AEA3 9—20.
[230]Mileva Mari stein, Aug.27,1903;Zackheim,50.
[231]Einstein to Mileva Mari ,ca,Sept.19,1903;Zackheim;Popoci 笔者与舒尔曼的讨论和电
子邮件。
[232]Popovi ,11;Zackheim,276;笔者与舒尔曼的讨论和电子邮件。
[233]Michelmore,42.
[234]Einstein to Mileva Mari ca.Sept.19,1903.
[235]Mileva Mari to Helene Savi ,June.14,1904;Popovi ,86;Whitrow,19.
[236]Overbye,113,citing Desanka Trbuhovic-Gjuric, Im Schatten Albert Ein?stein(Bern:Verlag Paul Haupt,1993),94.
[237]许多文献都说这句话出自开尔文勋爵1900年在英国科学促进会上的讲演。关于这一点,我
没有找到直接的证据,所以我称它为“据说”。在1910年出版的两卷本开尔文传记S
ilvanus
P.Thompson, The Life of Lord Kelvin(New York:Chelsea Publishing,1976)中并没有这句话。
[238]Pierre-Simon Laplace, A Philosophical Essay on Probabilities(1820;reprinted,New York:
Dover,1951).这段著名的决定论陈述出自一部概率论著作的序言。其潜台词是,就终极实在
而言是决定论在起作用,但在现实中,我们却只有概率。他说,既然我们不可能获得完满的知
识,所以需要概率。
[239]Einstein, Letter to the Royal Society on Newton's bicentennial, Mar.1927.
[240]Einstein 1949b,19.
[241]关于法拉第的电磁感应理论对爱因斯坦的影响,参见Miller 1981,chapter 3。
[242]Einstein and Infeld,244;Overbye,40;Bernstein 1996a,49.
[243]Einstein to Conrad Habicht,May 18 or 25,1905.
[244]1905年3月17日寄出,发表于 Analen der Physik 17(1905)。感谢耶鲁大学教授道格拉斯·斯
通对于本节写作所提供的帮助。
[245]Max Born, obituary for Max Planck, Royal Society of London,1948.
[246]John Heilbron, The Dilemmas of an Upright Man,(Berkeley:University of California Press,1986).关于对爱因斯坦量子论文的清晰解释,参见Gribbin
and
Gribbin;Bernstein
1996a,2006;Overbye,118—121;Stachel 1998;Rigden;A, Douglas Stone, Genius and
Genius:Planck, Einstein and the Birth of Quantum Theory,Aspen Center for Physics Lecture,
July.20,2005。
[247]普朗克的方法实际上要更为复杂,他假设了一组振子,设定总能量大小为一个量子单位的
整数倍。Bernstein 2006,157—161.
[248]Max Planck, Speech to the Berlin Physical Society, Dec.14,1900.参见Lightman 2005,3.
[249]Einstein 1949 b,46.Miller 1984,112;Miller 1999,50;Rynasiewicz and Renn,5.
[250]Einstein,On the General Molecular Theory of Heat, Mar.27,1904.
[251]Einstein to Conrad Habicht, Apr.15,1904.杰里米·伯恩斯坦在2005年7月29日的一封电子邮件
中讨论了1904年和1905年的论文之间的关联。
[252]Einstein,On a Heuristic Point of View Concerning the Production and Transformation of Light, Mar.17,1905.
[253]“我们对19世纪光波理论发生的变化感到好奇,惊叹于爱因斯坦如何能够在平淡无奇的热
力学公式中发现原子式的离散性的征象,”科学史约翰·D.诺顿说,“这个公式仿佛就是热辐射动
力学的一个单调乏味的片段,它表述了一定体积内高频热辐射的熵的实验结果。爱因斯坦把这
个表达式接过来,三下两下就把它转换了一个简洁的概率论公式,对于后者我们不得不做出这
样的解释:辐射能量在空间上局限于为数众多(然而有限)的独立的点。”Norton 2006c,73.亦
参见Lightman 2005,48。
[254]爱因斯坦1906年的论文清晰地指出,普朗克并没有完全领会量子理论的完整内涵。显然,
贝索建议爱因斯坦不要过于公开地批评普朗克。贝索后来写道:“诚然,在协助编辑你关于量子
的论文时,我剥夺了你的一部分荣耀,但另一方面,我却为普朗克赢得了你这个朋
友。”Michele Besso to Einstein, Jan.17,1928.参见Rynasiewicz and Renn,29;Bernstein 1991,
155.
[255]Holton and Brush,395.
[256]吉尔伯特·刘易斯于1926年生造了“光子”(photon)一词。1905年,爱因斯坦发现了光量
子。直到1916年,他才讨论了这种量子的动量和零静止质量。杰里米·伯恩斯注意到,爱因斯坦
在1905年没有做出的最有趣的发现之一就是光子。Jeremy Bernstein, letter to the editor, Physics
Today,May 2006.
[257]Gribbin and Gribbin,81.
[258]Max Planck to Einstein, July.6,1907.
[259]Max Planck and three others to the Prussian Academy, June.12,1913,CPAE5:445.
[260]Max Planck, Scientific Autobiography(New York:Philosophical Library,1949),44;Max Bom, Einstein’s Statistical Theories, in Schilpp,163.
[261]引自Gerald Holton, Millikan’s Strnggle with Theory, Europhysic News 31(2000):3。
[262]Einstein to Michele Besso, Dec.12,1951,AEA7—401.
[263]完成于1905年4月30日,1905年7月20日提交给苏黎世大学,1905年8月19日将修改稿寄给
《物理学纪事》,发表于《物理学纪事》1906年1月。参见Norton
2006c以及www,pittedu/?
jdnorton/Goodies/Einstein_stat_1905/。
[264]Jos Uffink, Insuperable Difficulties:Einstein.Statistical Road to Molecular Physics, Studies in the History and Philosophy of Modern Physics 37(2006):37,60.
[265]bulldog, u-net.com/avogadro/avoga.html.
[266]Rigden,48—52;Bernstein 1996a,88;Gribbin and Gribbin,49—54;Pais 1982,88.
[267]Hoffmann 1972,55;Seelig 1956b,72;Pais 1982,88—89.
[268]Brwonian motion introduction, CPAE2(German),p.206;Rigden,63.
[269]Einstein,On the Motion of Small Particles Suspended in Liquids at Rest Re-quired by the Molecular-Kinetic Theory of Heat, submitted to the Annalen der Physik on May 11,1905.
[270]Einstein 1949b,47.
[271]均方根的平均值趋近于
。对随机游走与爱因斯坦布朗运动的关系的出色分析,参见
Gribbinand Gribbin,61;Bemstein 2006,117。感谢阿斯彭物理中心的乔治·斯特拉纳汉就这种
关系背后的数学方面提供的帮助。
[272]Einstein,On the Theory of Brownian Motion,1906,CPAE 2:32(在其中他注意到了塞登
托普夫的结果);Gribbin and Gribbin,63;Clark,89‘;Max Bom,Einstein's Statistical
Theories,in Schilpp,166.Einstein,On the Theory of Brownian Motion,1906,CPAE2:32(在其
中他注意到了塞登托普夫的结果):Gribbin and Gribbin,63:Clark,89;MaxBom, Einstein’s
Statistical Theories, in Schilpp,166.
[273]在椅子上“处于静止”的人实际上正随着地球以每小时1040英里的速度自转,同时每小时
67000英里的速度绕太阳公转。当我说这些观察者速度恒定时,我忽略了因处在一个自转和公转
的行星上而发生的速度变化,因为对大多数通实验不会造成什么影响。(Miler 1999,25)
[274]对爱因斯坦狭义相对论的当代历史研究始于霍尔顿的一篇论文:“On the Origins of the
Special Theory of Relativity”(1960),reprinted in Holton 1973,165。直到今天,霍尔顿仍然是
这一领域的佼佼者。他早期的论文大都收于以下三本书中: Thematic
Origins
of
Scientific
Thought: Kepler to Einstein(1973), Einstein, History and Other Passions(2000)以及 The Scientific Imagination,Cambridge, Mass.:Harvard University Press,1988.在1916年的《狭义与广
义相对论浅说》中,爱因斯坦本人对此做了通俗讲解,更为技术性地阐述参见他1922年的《相
对论的意义》。关于对狭义相对论的清晰解释,参见Miller
1981,2001;Galison;Bernstein
2006;Calder;Feynman 1997;Hoffmann 1983;Kaku;Mermin;Penrose;Sartori;Taylor and
Wheeler
1992;Wolfson。本章引用了这些书以及资料来源中列出的John
Stachel;Arthur
I.Miller;Robert Rynasiewicz;John D.Norton;John Earman, Clark Glymour and Robert Ry-
nasiewicz以及Michel Jannsen的文章。亦参见Wertheimer 1959。韦特海默尔试图对爱因斯坦提出
狭义相对论的过程进行重构,从而解释格式塔心理学,米勒对此持谨慎和怀疑态度;参见Miller
1984,189—195。
[275]Jansen 2004 概述了一些论证,它们主张爱因斯坦将广义相对论拓展到任何旋转运动的论证
并没有完全成功,而且可能并不像他认为的那样必然。
[276]Galileo Galilei, Dialogue Concerninthe the Two Chief World Systems(1632),translated by Stillman Drake,186.
[277]更精确的说法是在真空中每秒钟行进186282.4英里或299792458米。除非特别指明,“光
速”指的都是光在真空中的速度,这一速度适用于一切电磁波,不论可见还是不可见。正如麦克
斯韦所发现的,这也是电流通过导线的速度。
[278]Miller 1999,102.
[279]Einstein, Ether and the Theory of Relativity, address at the University of Leiden,May 5,1920.
[280]Einstein, Ether and the Theory of Relativity, address at the University of Leiden,May 5,1920;
Einstein 1916,chapter 13.
[281]Einstein, Ether and the Theory of Relativity, address at the University of Leiden,May 5,1920.
[282]Einstein to Dr.H.L.Gordon,May 3,1949,AEA 58—217.
[283]关于对爱因斯坦发现狭义相对论的一种富有洞见的虚构性反思,参见艾伦·莱特曼的《爱因
斯坦之梦》( Einstein's Dreams)莱特曼讨论了可能对爱因斯坦产生影响的职业因素、个人情况
和科学思想。
[284]哈佛大学科学史家伽里森是关于技术环境影响爱因斯坦的最坚定的支持者,米勒的适中,
诺顿、绍尔和阿尔贝托·马丁内斯则认为这种影响被夸大了。参见Alberto
Martinez,
Material
History and Imaginary Clocks, Physics in Perspective 6(2004):224.
[285]Einstein 1922c.
[286]Einstein,1949b,49.关于其他版本,参见Wertheimer,214;Einstein 1956,10。
[287]Miller 1984,123中的一个附录解释了1895年的思想实验如何影响了爱因斯坦的思考。亦参
见Miller 1999,30—31;Norton 2004,2006b。诺顿指出:“[这]对于一位以太理论家来说不是问
题。麦克斯韦方程的确会直接导致观察者看到一个冻结的波形:这位以太理论家并不指望我们
能够看到冻结的波形,因为我们并非以光速在以太中运动。”
[288]Einstein to Erika Oppenheimer, Sept.13,1932,AEA 25—192;Mosz-kow ski,4.
[289]霍尔顿第一次强调了弗普尔对爱因斯坦的影响。他引证了爱因斯坦的女婿莱泽尔所写的回
忆录以及德文版《弗兰克传记》。Holton 1973,210.
[290]Einstein, Fundamental Ideas and Methods of the Theory of Relativity(1920),unpublished dratt of an article for Nature,CPAE7;31.亦参见Holton 1973,362—364;Holton 2003.
[291]Einstein to Mileva Mari ,Aug.10,1899.
[292]Einstein to Mileva Mari ,Sept.10 and 28,1899;Einstein 1922c.
[293]Einstein to Robert Shankland, Dec.19,1952说,他在1905年前读过洛伦兹的书。在1922年的
京都讲演中(Einstein 1922c),他谈起了自己1899年当学生时,“碰巧有读到了洛伦兹1895年的
论文”。Einstein to Michele Besso, Jan.22,1903说,他开始“认真研究电子理论”。米勒对爱因斯
坦当时所了解的知识做了很好的考察。参见Miller 1981,85—86。
[294]这一部分选自Gerald Holton, Einstein, Michaelson, and the‘Crucial’Ex-periment, in Holton 1973:261—286,以及Pais l982,115—117。霍尔顿和派斯都对爱因斯坦的各种不同表述做出
了。近年来,史学方法已经大为发展。·例如,爱因斯坦终生的朋友——物理学家弗兰克在1957
年写道,“爱因斯坦的出发点是,旧有的运动定律和光的传播定律无法解释最著名的观察事实:
迈克耳孙实验”(Frank 1957,134)。在就这一话题写给笔者的信中(2006年5月30日),哈佛
大学科学史家霍尔顿说:“关于迈克耳孙-莫雷实验,直到三四十年前,几乎每个人都会说(特
别是在教科书中),这个实验与爱因斯坦的狭义相对论有直接的联系。现在我们终于有机会认
真考察爱因斯坦本人关于这一问题的表述,于是一切也就随之而改观……即使非历史学家也早
已不再认为,这个实验与爱因斯坦的工作之间存在着重要联系。”
[295]Einstein 1922c;Einstein toast to Albert Michelson, the Athaneum, Caltech, Jan.15,1931,
AEA 8—328;Einstein message to Albert Michelson cen?tennial, Case Institute, Dec.19,1952,AEA
1—168.
[296]Wertheimer 1959,chapter 10;Miller 1984,190.
[297]Robert Shankland interviews and letters, Feb,4,1950,Oct,24,1952,Dec.19,1952,亦
参见Einstein to F, G.Davenport, Feb,9,1954:“在我的历程中,迈克耳孙的结果并未造成很大
影响,我甚至记不起我在写第一篇这方面的论文时是否知道它。因为出于某些一般性的理由,
我坚信并不存在所谓的绝对运动。”
[298]Miller 1984,118:“爱因斯坦没有必要考察每一个以太漂移实验,因为在他看来,它们的
结果一开始就是预料之中的必然结论。”本章借鉴了米勒的研究成果以及他对于章初稿所提出的
建议。
[299]爱因斯坦将以太漂移实验的零结果看成是对相对性原理的支持,而不是(像有时认为的那
样)对光速不变原理的支持。参见John Stachel, Einstein and Michelson:the Context of Discovery
and Context of Justification,1982,in 2002a。
[300]约翰·霍普金斯大学的莱纳西维奇教授等人强调爱因斯坦对归纳方法的依赖性,尽管爱因斯
坦后来经常说,他更多地依赖于演绎而不是归纳,但莱纳西维奇仍然认为这一点“非常有争
议”。他说:“我对奇迹年的看法是,虽然缺少一种基本理论,但却存在着一些关节点,可以由
它们继续往下做,这一胜利是靠归纳来保证的。”Rynasiewicz email to me, commenting on an
earlier draft of this section, June 29,2006.
[301]Miller 1984,117;Sonnert,289.
[302]Holton 1973,167.
[303]Einstein, Induction and Deduction in Physics, Berliner Tageblatt,Dec,25,1919,CPAE 7:
28.
[304]Einstein to T.McCormack, Dec.9,1952,AEA 36—549.McCormack是布朗大学的一个本科
生,他曾经以崇拜者的身份给爱因斯坦写过一封信。
[305]Einstein 1949b,89.
[306]以下分析源自Miller 1981以及资料来源中所列的斯塔契尔、诺顿和莱纳西维奇的著作。感
谢米勒、诺顿和莱纳西围奇阅读本书初稿并提出修改建议。
[307]假如声源正在朝你运动,虽然声波并不会更快地到达你这里,但是根据所谓的多普勒效
应,声波将被压缩,它们的间距将会变小。波长减小意味着频率更高,这会导致声音的音调更
高(当警报器经过你以后,音调会变得更低)。类似的效应也适用于光。如果光源正在朝你运
动,那么波长就会减小(频率增加),所以它将移向光谱的蓝端。由正在远离你的光源发出的
光将被红移。
[308]Miller 1981,311描述了爱因斯坦的光量子论文与狭义相对论论文之间的一种联系。在狭义
相对论论文的第8节中,爱因斯坦讨论了光脉冲,并宣称:“值得注意的是,光复合体的能量都
按照同样的定律随着观察者的运动状态而改变。”
[309]Norton 2006a.
[310]Einstein to Albert Rippenbein, Aug.25,1952,AEA20—46.亦参见Einstein to Mario Viscardini, Apr.28,1922,AEA 25—301:“我当时拒绝了这一假说,因为它会导致巨大的理论困难(比如
解释一个相对于光源运动的屏幕上形成的影子)。”
[311]Mermin,23.这一点后来被德西特1913年关于彼此高速旋转的双星的研究完全证实。不过
在那之前,科学家们就已经注意到,没有证据表明,由运动的恒星或其他任何光源所发出的光
的光速会发生改变。
[312]Einstein to Paul Ehrenfest, Apr,25,June 20,1912.通过这一方案,爱因斯坦又为终生使他
困扰的量子理论奠定了基础。在这篇光量子论文中,他既支持光的波动说,又提出光也可以被
看成粒子。然而就在他完成这篇光量子论文时,事实和直觉都使他放弃了相对论的这一方