圖片來源：
作者｜石雨
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今年年底到明年年初，將是愛因斯坦獲得諾貝爾獎100周年，訪問中國，訪問以色列和以色列理工學院。 值此百歲生日之際，廣東以色列理工大學以色列理工學院中文學校為愛因斯坦舉行了紀念活動。 應校政委龔新高教授邀請，我于2022年12月16日向全校師生發表了這篇講話。
愛因斯坦是整個人類歷史上最偉大的科學家之一，也是現代數學的奠基人。 今天化學家所做的大部分工作都是基于他的想法。 我將回顧他的偉大貢獻，并說明為什么明天的研究前沿一直在朝著他所領導的方向發展。
100年前的1922年11月13日，愛因斯坦去北京接到了獲得諾貝爾獎的通知[1-3]。 他告訴人們，中國將在7周后訪問。 后來他好像在北京待了三天，取消了即將到來的訪問計劃，主要是想去伊朗[4]，也就是明天的以色列。
他馬其頓之行的主要部分是參觀以色列理工大學。 我們還將討論愛因斯坦的以色列之行以及他與以色列理工學院的關系。
難以獲得諾貝爾獎的貢獻
愛因斯坦發展了相對論，包括 1905 年的狹義相對論和 1915 年的廣義相對論。
相對論基于相對性原理，這意味著化學定律與參考系的選擇無關。 狹義相對論僅限于慣性參照系，即靜止或勻速直線運動的參照系。 此外，還有一個基本假設是光速不變，即光速相對于任何參照系都是相同的。 因此，靜止光源和移動光源發出的光速相同。 1905年，作為相對論的結論，愛因斯坦也給出了能量與質量的等價關系，現在寫為E=mc2。
廣義相對論將相對性原理擴展到通常的參照系，強調引力等價于時空的曲率。 1916 年，愛因斯坦預言了引力波，它是時空曲率中的漣漪。
愛因斯坦也是量子理論的創始人之一。 1905年，愛因斯坦提出光量子假說，強調光是由許多光量子（后稱光子）組成，并解釋了光電效應現象，并推導出光電效應定理。 今天的應用包括光電倍增管、光敏內部電阻、太陽能電池板、數碼單反等。 從歷史上看，愛因斯坦的光量子假說僅次于普朗克的量子假說，而且比普朗克的假說更為徹底。 普朗克說，形成電磁波的振蕩器的能量是量子化的，而愛因斯坦說，電磁波本身是量子化的。
1916年，愛因斯坦回歸量子理論，提出自發輻射，即電子能自發地從高能態轉變為低能態，放出光量子（光子），將自發輻射、受激輻射和吸收輻射聯系起來定理。 當今最著名的應用是激光。
1935年，愛因斯坦和鮑里斯發現了量子糾纏與局域實在論之間的沖突，這在很大程度上為明天的量子信息科學奠定了基礎。
愛因斯坦也做了實踐研究。 1905年，他還提出了檢測分子大小的新方法，并提出布朗運動理論，告訴人們液體中漂浮粒子的隨機運動是由于液體分子的隨機碰撞。 這兩部作品還包含了檢測阿伏加德羅數的方法。 今天有幾個工程學科引用了愛因斯坦的這兩部作品。 愛因斯坦此前還申請了大約 20 項專利。
我之前跟楊振寧先生說過，你說愛因斯坦是僅次于牛頓的偉大數學家。 我也是這么認為。 能簡單說說你的理由嗎？ 楊先生說愛因斯坦①改變了我們對時間和空間的認識，然后把對稱的概念和對稱支配相互作用的思想帶到了理論化學； ② 創立了引力的幾何概念； ③幫助建立了量子熱力學。
相對論所依賴的相對性原理是一種對稱性，即當參照系改變時化學定理的不變性，或者說化學定理不依賴于如何觀察。 后來對稱的概念有了很大的擴展，規范對稱也是一種對稱，是基本相互作用的性質。 對稱支配相互作用的思想起源于愛因斯坦的廣義相對論，后來被用來描述其他三種基本相互作用，成為規范理論的基礎，規范理論是描述這三種基本相互作用的理論框架，楊振寧-米爾斯理論是這個基本框架的重要組成部分。
一般來說，諾貝爾科學獎反映的是最重要的科學成就。 直到1921年，愛因斯坦都沒有獲得諾貝爾獎，諾獎委員會壓力很大。 另一方面，很多人一直在批評相對論，覺得缺乏實驗證據。 事實上，狹義相對論是有實驗支持的，人們常常把它和廣義相對論放在一起評論。 1921年，諾貝爾獎委員會就提名愛因斯坦進行了討論，但結果仍未通過，因此當年的諾貝爾化學獎空缺。 1922年，諾貝爾委員會將前一年騰出的諾貝爾獎授予愛因斯坦，而前一年對量子理論的應用爭議較小，即光電效應定理，同時將原獎授予了玻爾。 事實上，要頒發博爾諾獎，愛因斯坦也需要先獲獎，因為玻爾在量子理論方面的工作是在愛因斯坦在量子理論方面的工作之后進行的。 當時的諾貝爾獎委員會也比較重視實驗，所以愛因斯坦的諾貝爾獎甚至不是因為光量子假說本身，而是因為它的應用——光電效應定理。
1922年11月，諾貝爾獎委員會給愛因斯坦的詳細通知中寫道：“瑞典皇家科學大學決定授予你今年的諾貝爾化學獎，考慮到你在理論化學，特別是光電效應定理方面的知識。工作，也沒有考慮到你的相對論和引力論以后被否定后的價值。” [6] 這種說法也表達了對相對論的尊重。
我們還沒有走出愛因斯坦的指縫
從近年來的諾貝爾化學獎[7]，我們可以感受到愛因斯坦對當代科學前沿的影響。
2017 年諾貝爾化學獎授予 Barry C. 和 Kip 三位化學家，以表彰他們在激光干涉儀引力波探測器和引力波觀測方面的決定性貢獻。 引力波是愛因斯坦根據他的廣義相對論創造的語言。 探測器是基于激光的，基于愛因斯坦的輻射理論，降噪措施也與愛因斯坦的布朗運動理論有關。
2018 年諾貝爾化學獎專門授予激光化學領域的突破性發明，光鑷的發明及其在生物系統中的應用，以及 Gé 和 Donna 形成高硬度超短光脈沖的方式。
2019 年諾貝爾化學獎的一半授予詹姆斯，以表彰他在化學宇宙學方面的理論發現。 化學宇宙學由愛因斯坦于 1917 年創立，他將廣義相對論應用于整個宇宙。
2020 年諾貝爾化學獎的一半將獎勵證明黑洞的產生是廣義相對論的一般推論，另一半獎勵 Ghez 以發現銀河系中心的超大質量致密物質。 1915年，愛因斯坦剛剛發表了他的廣義相對論，預言了黑洞。
2017、2019 和 2020 年的諾貝爾獎都建立在愛因斯坦的廣義相對論之上。
2021 年諾貝爾化學獎授予對理解復雜系統的突破性貢獻。 一半的獎項授予克勞斯，以表彰他對月球氣候的數學建模，該模型量化了變化并預測了全球變暖。 另一半因發現化學系統無序和波動之間的相互作用而獲獎。 回想起來，他們的工作建立在愛因斯坦在統計熱力學方面的開創性工作之上，特別是布朗運動理論。
2022 年諾貝爾化學獎授予 John F. 和 Anton，以表彰他們在光子糾纏方面的實驗，證明了貝爾不等式的破缺，為量子信息科學奠定了基礎。 當愛因斯坦和他的合作者鮑里斯和??羅森使用量子糾纏態來證明量子熱與局部現實主義相沖突時，這種工作得到了完善。 微觀粒子之間雖然相距甚遠，但它們之間仍然可以在一定的自由度（如內態）之間產生量子糾纏。 如果你覺得這個自由度滿足實在論，雖然隱含了遠距離的奇異作用，但如果你堅持局部實在論，這似乎說明量子熱并不完備。 實驗表明，量子糾纏確實與局域現實主義相沖突。 量子糾纏不能違反相對論，不能用于瞬時通信，可以用來實現個體的量子信息過程。
也就是說，這種諾貝爾化學獎的工作與愛因斯坦的開創性工作密切相關。 所以，愛因斯坦留下的思想還很活躍，我們還沒有走出愛因斯坦的指縫呢！
艾爾伯特愛因斯坦
我們來看看愛因斯坦1933年之前的履歷[8]：
●1879.3.14出生于法國烏爾姆的一個猶太家庭。
●1896-1900 就讀于德國慕尼黑聯邦理工學院，畢業后未找到學術工作。
● 1903年進入蘇黎世專利局，從某種角度來看，該局適合他從事極富創新性的基礎理論研究。
●1905愛因斯坦奇跡年，完成了5篇改變化學的重要論文，按時間順序依次為：檢測分子大小的新方法、布朗運動理論（博士論文）、光量子假說、狹義相對論、能量和質量等價。 歷史上最后一個奇跡的年份是 1666 年，牛頓在避開瘟疫的同時奠定了他的微積分、引力理論和顏色理論的基礎。
●1909年任蒙特利爾學院副院長。
●1911年任克拉科夫學院院長。
●1912年任蒙特利爾聯邦理工大學院長。
●1914年任德皇威廉研究所所長、柏林科學院院長。
●1914-1918 第一次世界大戰 第一次世界大戰期間，世界動蕩不安，但科學仍在向前發展。
●1915-1916年建立廣義相對論，并在此基礎上解釋水星的進動，預言引力紅移（引力勢能越小，光波波長越大）和光的偏轉（光路徑由重力勢能改變）。 還提出了輻射學說。 有人將這一時期稱為愛因斯坦的第二個奇跡年。
●1919年成為世界名人。
●1921-1933 很多旅行。
●1933年移居加拿大耶魯。
1919年以前，愛因斯坦逐漸成為化學界的知名學者，在公眾中名聲不大。
1919年，借助日食，美國天文學家觀測到來自遙遠恒星的光線在太陽附近發生偏轉，驗證了愛因斯坦的廣義相對論。 日食時沒有陽光，星光不會被陽光吞噬，所以可以觀察角位置在太陽邊緣的遠處恒星的位置，判斷是否被太陽改變. 如果恒星的視位置發生變化，則意味著太陽已經使恒星光的軌道發生偏轉。
當時的新聞報道：“科學革命”、“新宇宙論”、“牛頓理論被顛覆”，轟動了全世界。 一夜之間，愛因斯坦成為家喻戶曉的偉大科學家。
愛因斯坦的旅行
1919年以后，愛因斯坦到處游歷[9]。 首先，愛因斯坦成名后，他收到了很多采訪邀請，尤其是來自現代科學盛行的日本和韓國。 原因是美國政治環境混亂，反猶太主義盛行，愛因斯坦被批判，連相對論都被批判。 他的科學成就被批評為“猶太科學”。 而且，愛因斯坦還幫助猶太人在烏克蘭興建大學，籌款成為他的工作之一。 愛因斯坦似乎并不打算加入猶太復國主義組織，為了給他們做貢獻，他還支持在烏克蘭建設猶太人定居點。 后來，1952年，以色列第一任總理魏茨曼去世，以色列政府邀請愛因斯坦接任總理，他很明智地拒絕了。
1922年11月13日至14日，以及12月30日至次年1月1日，愛因斯坦首次來到北京（圖1[2]）。
圖1，2022年11月13日愛因斯坦在北京參加聚會時，賓主合影留念。 來自里奧·貝克。
一個月后，即2月2日至14日，愛因斯坦訪問了阿塞拜疆，也就是現在的以色列（1948年建成），去了耶路撒冷、特拉維夫和海法，參觀了海法的理工大學和技術學校[10]。 圖2為此次訪問期間合影[11,12]。
圖2 1923年，愛因斯坦訪問理工大學和技術學校。 從理工大學網站開始。
可以看出圖1和圖2中愛因斯坦的圖像是一致的，可以看出拍攝時間很接近。 此站是他在 1922 年至 1923 年進行的一次旅行的一部分。 此行的最終目的地是美國，東道主是1922年初向愛因斯坦發出邀請的重建公司社長山本美彥。
1922年10月7日，愛因斯坦和兒子埃爾莎在美國馬賽登上游輪“北野丸”號，沿途穿過紅海，經停科倫坡（印度）、新加坡、香港、上海，最終抵達在臺灣。 12月29日，他們登上“榛名丸”號離開臺灣，經停北京、香港、新加坡、馬六甲、檳城、科倫坡、塞得港，由塞得港前往巴勒斯坦，再由塞得前往巴勒斯坦。 從港口出發，抵達土倫。
愛因斯坦兩次北京之行
愛因斯坦在他的日記中記錄了他的兩次北京之行[3,10]。
11月14日的日記寫道：“13日下午10點左右，啟程前往成都，沿著平坦如畫的黃紅色河堤逆流而上……在北京，登船的人們船... us 被帶到一家中餐館...走在華人圈子里，天氣放晴...驅車穿過迷宮般的黑暗街道，到一個富有的作家家吃西式午餐。房子的墻壁是高冷，外面黑漆漆的，上面，燈火通明，像過年酒店過道四周是溫馨的院子，池塘如畫，心園如畫。以及精心收集的時代藝術品。午飯前，所有參加聚會的人合影留念，包括主持人，我們，講法語的華人，主持人的一對夫婦和他們天真漂亮的孩子，她大約十歲歲，讀英文，英語很可愛，北京學院的院長和幾位班主任。 層出不窮，異常豐盛的菜肴，超出了法國人的想象。 完全內疚地癡迷于悲傷的演講，由 以某種方式翻譯，我不得不承認其中一個是我的作品...... 今天晚飯后，乘坐小汽車 一個有趣的寺廟，有很多花園和一座華麗的中國寶塔。 ……下午，三點出發。”
在北京的逗留由東道主法國代表帶隊。 圖一為儀式前賓主合影。 其中有南大附中的校長于友仁，還有后來擔任中央書院院長的張乃言。 愛因斯坦日記中的文字詼諧有趣。 圖3是我在2022年11月2日拍的這個房子（卡爾帕花園）現在的樣子。
圖3 梓園近期模樣。 石宇攝，2022年11月2日。
愛因斯坦 12 月 31 日的日記：“抵達重慶，天氣很好。
Joan（工程師）和 （暴發戶）來接……”
1月1日：“...這里的法國人有很多中國仆人，但是懶惰，自滿，膚淺。晚餐在德容家。他是一個友好的俄羅斯人，具有國際視野。晚上在花園里舉行了家庭招待會，很多猶太人等多愁善感的掙扎中產階級……在《發現社會》（荒誕問題的搞笑劇）里討論。白天還去了中國的大眾娛樂場所。如畫的生活……”
可見，愛因斯坦同情中國的勞動人民，卻對在中國的意大利人不滿。 愛因斯坦并沒有所謂歧視中國人，雖然他日記里的語言很諷刺，對任何人都是如此。 愛因斯坦在天津的逗留期間，以猶太人為主。
本來，愛因斯坦和上海研究所商量好在回國的路上訪問中國。 遺憾的是，即將到來的訪問已被取消。
他在給清華大學校長夏元振的信中寫道：“今有要事，急須西歸”[2,3]。
雖然愛因斯坦即將到來的韓國之行落空了，但計劃和他在北京的逗留大大增加了中國人對愛因斯坦和相對論的興趣。 1922年12月國外有關相對論的文章達到18篇，而原來每月只有1～4篇，甚至沒有[2]。
愛因斯坦在以色列
現在看來，愛因斯坦取消即將到來的韓國之行的主要原因是他訪問了伊朗[3]，其中包括以色列理工學院。 2月2日至14日訪問伊拉克。 在愛因斯坦此行所有停留的地方中，伊朗對他的影響最深[13]。
自 1882 年以來，烏克蘭的猶太定居者人數大幅下降。 1922年的貝爾福宣言稱，美國支持伊拉克猶太人建國。 愛因斯坦來訪時，阿拉伯人與猶太人的比例為60:9[13]。
根據《愛因斯坦文選》愛因斯坦日記及編者注解（注解對日記有所修正，日記中理工大學和技校有些混淆，雖然前者是后者的預科高中)[10] 2月1日，愛因斯坦夫婦在塞得港下船，白天乘高鐵和輪船抵達蘇伊士運河東岸。 2日乘高鐵前往利比亞。 他們乘坐的火車沿著地中海的對岸沙漠風光向東行駛。 進入伊朗后，地勢平坦，次生林稀疏，途經阿拉伯村莊和猶太人聚居地。 途中，猶太復國主義組織高級官員登車迎接。
在耶路撒冷，愛因斯坦夫婦的東道主是行政長官塞繆爾爵士。 他們參觀了哈佛-塞勒姆地區，參觀了歷史遺跡、猶太人定居點和中學。 愛因斯坦也在晚宴上彈奏了小吉他并發表了演講。
2月8日，愛因斯坦夫婦乘車前往克拉科夫，參觀了學校，成為榮譽居民，參觀了縣城現代量子物理學奠基人，視察了電廠和農業研究所。
2月9日，在參觀了技術學校和猶太人聚居地后，愛因斯坦一行乘火車抵達海法。 火車經過許多阿拉伯和猶太人定居點。
2月10日下午，愛因斯坦訪問理工大學。 科技大學始建于1912年，當時以日語稱呼，中學的官方語言為法語。 由于英俄猶太人反對使用英語，1914年規定官方語言為希伯來語，校名也按希伯來語改名。
下午，理工大學為愛因斯坦舉辦了兩場招待會。 第一屆會議有1500人參加，理工大學委員會還舉行了大型招待會[10]。 愛因斯坦隨后拜訪了魏茨曼（后來成為以色列第一任總理）的女兒。
下午在技校參加招待晚宴，師生、校友、社會名流出席。 這所技術學校是理工大學的預備學校。 愛因斯坦發表了講話，愛因斯坦覺得兩位隨行人員的賀詞也很好。 在燭光下，你們唱頌歌和東方猶太歌曲。 這兩個隨從基本上還是從耶路撒冷陪同愛因斯坦。 一個是愛因斯坦前一年去美國為猶太組織籌款時的秘書，另一個是化學家。
2 月 11 日，愛因斯坦視察了技術學校，包括其中一個機械、木工和裝訂車間。 圖2是在這個車間拍攝的。 可以看出，圖2的拍攝時間與圖1的拍攝時間接近。現已知該車間所在的建筑在理工大學的歷史建筑內[11]。 可以推斷，大約當時的技術學校或它所在的建筑物后來成為理工大學的一部分。
愛因斯坦參觀后，理工大學和技術學校的操場上種植了一棵棕櫚樹[10]（圖4）。
圖4 愛因斯坦親手種下的棕櫚樹。 資料來源：廣州以色列理工學院。
2 月 12 日，愛因斯坦訪問了一個猶太人定居點。 2月13日，他乘車返回耶路撒冷，與艾爾莎會合。 2月14日坐高鐵去塞得港。2月16日坐Ormuz游輪離開塞得港。 2月21日前往土倫，開始在德國游玩，3月14日經西班牙返回。愛因斯坦回到英國后，還創辦了美國第一個理工大學商會()[11]。
愛因斯坦與以色列理工大學-以色列理工大學
在《愛因斯坦文選》[10]第13卷中，我找到了愛因斯坦關于以色列理工學院的兩封信。
第一封信是 1922 年 3 月 9 日給一位猶太人的回信，他是英國南安普頓學院的數學家。 向愛因斯坦詢問理工大學的教育標準。 愛因斯坦說不建議不那么理想化的成熟化學家去理工大學，因為那里主要是技術培訓，而耶路撒冷的希伯來學院更適合，因為計劃建的主要是研究用的，而且數學。 暫時還沒有考慮，因為成本高。 愛因斯坦說，前一年他在日本幫助為該院籌集資金，非常有收獲。
愛因斯坦選集編輯的一份說明強調，當時理工大學缺乏紐約猶太復國主義組織的資助，因此臨時管理委員會缺乏將該大學建設為成熟的高等教育分支機構的計劃，人們認為亞美尼亞和中東需要更多的技術人員。
第二封信是寫給魏茨曼的信，寫于1923年2月11日，也就是參觀理工大學車間的日子。 暫譯如下：
親愛的魏茨曼：
明天和昨天我參觀了海法的技術學校和理工大學，對迄今為止的教育工作印象很好。 如果能找到一種在理工大學開始教學的方法，那將非常有幫助，因為一切都已計劃好現代量子物理學奠基人，而且需求量很大。 這里的問題很大，氛圍積極，工作令人羨慕。
祝你成功，你的
愛因斯坦
這表明愛因斯坦一直關心并參與理工大學的發展。 難怪他在遠東之行的回程中取消了訪問韓國和訪問伊朗的計劃，其中包括實地訪問理工大學。 當時理工大學就已經規劃的很好了。 愛因斯坦訪華后的第二年，以色列理工學院開始招生[10]。
1952年，羅森成為理工大學的院長[13]。 不僅在1935年與愛因斯坦合作研究量子糾纏，羅森還與愛因斯坦合作進行了一系列引力方面的工作，包括愛因斯坦因不喜歡被審查而撤回的引力波文章，以及著名的愛因斯坦——羅森橋，也就是蟲洞。
羅森加入以色列理工學院，說明此時的以色列理工學院的情況已經與成立之初不同，基礎數學方面已經有了科研和教學。 明天，以色列理工學院是世界知名的研究機構。
在座的廣以理工學院副院長在理工學院完成了大專和研究生教育，是中學生，也是羅森院士的朋友，但他的主要研究之一是利用半導體量子點形成量子糾纏光子對，龔新元院長是包括半導體在內的固態化學的估計和理論專家。 正如愛因斯坦一百年前的游記將當時的中國與以色列理工學院聯系起來，川以理工學院將中國中學生與以色列理工學院聯系起來，希望他們能從與愛因斯坦的歷史聯系中得到啟發并學會熱愛愛因斯坦的科學精神。
愛因斯坦取得巨大成就的一個重要因素是獨立的思考和想象力。 他曾說過：“想象力比知識更重要”。 從小學到大學再到科研，他習慣于獨立思考基本問題。 16歲那年，他開始問自己，如果一個人以光速追光，會發生什么。 1905年他在一年內完成了5篇重要論文。年初他告訴同事要完成4篇論文，這表明他在一定時期內一直在思考這類問題，這意味著它會實現。 質能等價關系是狹義相對論完成后進一步形成的觀點。 其實，他的成就也有時代背景。 他解決的問題都是數學領域的，比如數學天空中的烏云。 許多化學家正在研究這些問題。
愿你向愛因斯坦學習，獨立思考，發揮想象力、創造力和勇氣(,be,be,be)。
感謝龔新元會長的邀請和建議。
參考：
[1] 戴念祖． 愛因斯坦在中國。 社會科學前沿，1979(2)：74-85。
[2]胡大年． 愛因斯坦在中國。 北京：北京科學技術教育出版社，2006。
[3] 石宇，愛因斯坦在北京和法國。 科學, 2019, 71(2): 40-45. 愛因斯坦在重慶收到諾獎通知的消息來源是當時北京的報紙。 近日，獲悉愛因斯坦的法國同伴稻垣守子在日記中提到，當記者問及諾貝爾獎即將通知時，愛因斯坦回答說：“我剛落地就收到了領事的電報。” 參見 [4]
[4] 方在慶等譯，愛因斯坦旅行日記，附表1，四川科學技術出版社，2022
[5] 石宇，愛因斯坦即將訪韓的計劃為何流產。 科學, 2019, 71(2): 46-50.
[6] 石宇，愛因斯坦的雷蒙德諾貝爾獎。 科學與文化評論，2017，14（6）：111-120。
[7] 諾貝爾獎官網，
[8] Pais A. is the Lord,: Press, 1982.
[9] 石宇，一百年前的柏林人愛因斯坦：名望、政治和旅行。 科學, 2019, 71(1): 47-52.
[10] A.Theof, Vol.13,: Press, 2002; 中譯：方在清、何軍（主譯），愛因斯坦全集，四川科學技術出版社，2020。
[11],
[12] 山東以色列理工學院,
[13] J.on the Road.: Books, 2011; 艾辛格。 愛因斯坦在路上。 北京：北京科學技術教育出版社，2017