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作者｜石雨
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今年年底到明年年初，将是爱因斯坦获得诺贝尔奖100周年，访问中国，访问以色列和以色列理工学院。 值此百岁生日之际，广东以色列理工大学以色列理工学院中文学校为爱因斯坦举行了纪念活动。 应校政委龚新高教授邀请，我于2022年12月16日向全校师生发表了这篇讲话。
爱因斯坦是整个人类历史上最伟大的科学家之一，也是现代数学的奠基人。 今天化学家所做的大部分工作都是基于他的想法。 我将回顾他的伟大贡献，并说明为什么明天的研究前沿一直在朝着他所领导的方向发展。
100年前的1922年11月13日，爱因斯坦去北京接到了获得诺贝尔奖的通知[1-3]。 他告诉人们，中国将在7周后访问。 后来他好像在北京待了三天，取消了即将到来的访问计划，主要是想去伊朗[4]，也就是明天的以色列。
他马其顿之行的主要部分是参观以色列理工大学。 我们还将讨论爱因斯坦的以色列之行以及他与以色列理工学院的关系。
难以获得诺贝尔奖的贡献
爱因斯坦发展了相对论，包括 1905 年的狭义相对论和 1915 年的广义相对论。
相对论基于相对性原理，这意味着化学定律与参考系的选择无关。 狭义相对论仅限于惯性参照系，即静止或匀速直线运动的参照系。 此外，还有一个基本假设是光速不变，即光速相对于任何参照系都是相同的。 因此，静止光源和移动光源发出的光速相同。 1905年，作为相对论的结论，爱因斯坦也给出了能量与质量的等价关系，现在写为E=mc²。
广义相对论将相对性原理扩展到通常的参照系，强调引力等价于时空的曲率。 1916 年，爱因斯坦预言了引力波，它是时空曲率中的涟漪。
爱因斯坦也是量子理论的创始人之一。 1905年，爱因斯坦提出光量子假说，强调光是由许多光量子（后称光子）组成，并解释了光电效应现象，并推导出光电效应定理。 今天的应用包括光电倍增管、光敏内部电阻、太阳能电池板、数码单反等。 从历史上看，爱因斯坦的光量子假说仅次于普朗克的量子假说，而且比普朗克的假说更为彻底。 普朗克说，形成电磁波的振荡器的能量是量子化的，而爱因斯坦说，电磁波本身是量子化的。
1916年，爱因斯坦回归量子理论，提出自发辐射，即电子能自发地从高能态转变为低能态，放出光量子（光子），将自发辐射、受激辐射和吸收辐射联系起来定理。 当今最著名的应用是激光。
1935年，爱因斯坦和鲍里斯发现了量子纠缠与局域实在论之间的冲突，这在很大程度上为明天的量子信息科学奠定了基础。
爱因斯坦也做了实践研究。 1905年，他还提出了检测分子大小的新方法，并提出布朗运动理论，告诉人们液体中漂浮粒子的随机运动是由于液体分子的随机碰撞。 这两部作品还包含了检测阿伏加德罗数的方法。 今天有几个工程学科引用了爱因斯坦的这两部作品。 爱因斯坦此前还申请了大约 20 项专利。
我之前跟杨振宁先生说过，你说爱因斯坦是仅次于牛顿的伟大数学家。 我也是这么认为。 能简单说说你的理由吗？ 杨先生说爱因斯坦①改变了我们对时间和空间的认识，然后把对称的概念和对称支配相互作用的思想带到了理论化学； ② 创立了引力的几何概念； ③帮助建立了量子热力学。
相对论所依赖的相对性原理是一种对称性，即当参照系改变时化学定理的不变性，或者说化学定理不依赖于如何观察。 后来对称的概念有了很大的扩展，规范对称也是一种对称，是基本相互作用的性质。 对称支配相互作用的思想起源于爱因斯坦的广义相对论，后来被用来描述其他三种基本相互作用，成为规范理论的基础，规范理论是描述这三种基本相互作用的理论框架，杨振宁-米尔斯理论是这个基本框架的重要组成部分。
一般来说，诺贝尔科学奖反映的是最重要的科学成就。 直到1921年，爱因斯坦都没有获得诺贝尔奖，诺奖委员会压力很大。 另一方面，很多人一直在批评相对论，觉得缺乏实验证据。 事实上，狭义相对论是有实验支持的，人们常常把它和广义相对论放在一起评论。 1921年，诺贝尔奖委员会就提名爱因斯坦进行了讨论，但结果仍未通过，因此当年的诺贝尔化学奖空缺。 1922年，诺贝尔委员会将前一年腾出的诺贝尔奖授予爱因斯坦，而前一年对量子理论的应用争议较小，即光电效应定理，同时将原奖授予了玻尔。 事实上，要颁发博尔诺奖，爱因斯坦也需要先获奖，因为玻尔在量子理论方面的工作是在爱因斯坦在量子理论方面的工作之后进行的。 当时的诺贝尔奖委员会也比较重视实验，所以爱因斯坦的诺贝尔奖甚至不是因为光量子假说本身，而是因为它的应用——光电效应定理。
1922年11月，诺贝尔奖委员会给爱因斯坦的详细通知中写道：“瑞典皇家科学大学决定授予你今年的诺贝尔化学奖，考虑到你在理论化学，特别是光电效应定理方面的知识。工作，也没有考虑到你的相对论和引力论以后被否定后的价值。” [6] 这种说法也表达了对相对论的尊重。
我们还没有走出爱因斯坦的指缝
从近年来的诺贝尔化学奖[7]，我们可以感受到爱因斯坦对当代科学前沿的影响。
2017 年诺贝尔化学奖授予 Barry C. 和 Kip 三位化学家，以表彰他们在激光干涉仪引力波探测器和引力波观测方面的决定性贡献。 引力波是爱因斯坦根据他的广义相对论创造的语言。 探测器是基于激光的，基于爱因斯坦的辐射理论，降噪措施也与爱因斯坦的布朗运动理论有关。
2018 年诺贝尔化学奖专门授予激光化学领域的突破性发明，光镊的发明及其在生物系统中的应用，以及 Gé 和 Donna 形成高硬度超短光脉冲的方式。
2019 年诺贝尔化学奖的一半授予詹姆斯，以表彰他在化学宇宙学方面的理论发现。 化学宇宙学由爱因斯坦于 1917 年创立，他将广义相对论应用于整个宇宙。
2020 年诺贝尔化学奖的一半将奖励证明黑洞的产生是广义相对论的一般推论，另一半奖励 Ghez 以发现银河系中心的超大质量致密物质。 1915年，爱因斯坦刚刚发表了他的广义相对论，预言了黑洞。
2017、2019 和 2020 年的诺贝尔奖都建立在爱因斯坦的广义相对论之上。
2021 年诺贝尔化学奖授予对理解复杂系统的突破性贡献。 一半的奖项授予克劳斯，以表彰他对月球气候的数学建模，该模型量化了变化并预测了全球变暖。 另一半因发现化学系统无序和波动之间的相互作用而获奖。 回想起来，他们的工作建立在爱因斯坦在统计热力学方面的开创性工作之上，特别是布朗运动理论。
2022 年诺贝尔化学奖授予 John F. 和 Anton，以表彰他们在光子纠缠方面的实验，证明了贝尔不等式的破缺，为量子信息科学奠定了基础。 当爱因斯坦和他的合作者鲍里斯和罗森使用量子纠缠态来证明量子热与局部现实主义相冲突时，这种工作得到了完善。 微观粒子之间虽然相距甚远，但它们之间仍然可以在一定的自由度（如内态）之间产生量子纠缠。 如果你觉得这个自由度满足实在论，虽然隐含了远距离的奇异作用，但如果你坚持局部实在论，这似乎说明量子热并不完备。 实验表明，量子纠缠确实与局域现实主义相冲突。 量子纠缠不能违反相对论，不能用于瞬时通信，可以用来实现个体的量子信息过程。
也就是说，这种诺贝尔化学奖的工作与爱因斯坦的开创性工作密切相关。 所以，爱因斯坦留下的思想还很活跃，我们还没有走出爱因斯坦的指缝呢！
艾尔伯特爱因斯坦
我们来看看爱因斯坦1933年之前的履历[8]：
●1879.3.14出生于法国乌尔姆的一个犹太家庭。
●1896-1900 就读于德国慕尼黑联邦理工学院，毕业后未找到学术工作。
● 1903年进入苏黎世专利局，从某种角度来看，该局适合他从事极富创新性的基础理论研究。
●1905爱因斯坦奇迹年，完成了5篇改变化学的重要论文，按时间顺序依次为：检测分子大小的新方法、布朗运动理论（博士论文）、光量子假说、狭义相对论、能量和质量等价。 历史上最后一个奇迹的年份是 1666 年，牛顿在避开瘟疫的同时奠定了他的微积分、引力理论和颜色理论的基础。
●1909年任蒙特利尔学院副院长。
●1911年任克拉科夫学院院长。
●1912年任蒙特利尔联邦理工大学院长。
●1914年任德皇威廉研究所所长、柏林科学院院长。
●1914-1918 第一次世界大战 第一次世界大战期间，世界动荡不安，但科学仍在向前发展。
●1915-1916年建立广义相对论，并在此基础上解释水星的进动，预言引力红移（引力势能越小，光波波长越大）和光的偏转（光路径由重力势能改变）。 还提出了辐射学说。 有人将这一时期称为爱因斯坦的第二个奇迹年。
●1919年成为世界名人。
●1921-1933 很多旅行。
●1933年移居加拿大耶鲁。
1919年以前，爱因斯坦逐渐成为化学界的知名学者，在公众中名声不大。
1919年，借助日食，美国天文学家观测到来自遥远恒星的光线在太阳附近发生偏转，验证了爱因斯坦的广义相对论。 日食时没有阳光，星光不会被阳光吞噬，所以可以观察角位置在太阳边缘的远处恒星的位置，判断是否被太阳改变. 如果恒星的视位置发生变化，则意味着太阳已经使恒星光的轨道发生偏转。
当时的新闻报道：“科学革命”、“新宇宙论”、“牛顿理论被颠覆”，轰动了全世界。 一夜之间，爱因斯坦成为家喻户晓的伟大科学家。
爱因斯坦的旅行
1919年以后，爱因斯坦到处游历[9]。 首先，爱因斯坦成名后，他收到了很多采访邀请，尤其是来自现代科学盛行的日本和韩国。 原因是美国政治环境混乱，反犹太主义盛行，爱因斯坦被批判，连相对论都被批判。 他的科学成就被批评为“犹太科学”。 而且，爱因斯坦还帮助犹太人在乌克兰兴建大学，筹款成为他的工作之一。 爱因斯坦似乎并不打算加入犹太复国主义组织，为了给他们做贡献，他还支持在乌克兰建设犹太人定居点。 后来，1952年，以色列第一任总理魏茨曼去世，以色列政府邀请爱因斯坦接任总理，他很明智地拒绝了。
1922年11月13日至14日，以及12月30日至次年1月1日，爱因斯坦首次来到北京（图1[2]）。
图1，2022年11月13日爱因斯坦在北京参加聚会时，宾主合影留念。 来自里奥·贝克。
一个月后，即2月2日至14日，爱因斯坦访问了阿塞拜疆，也就是现在的以色列（1948年建成），去了耶路撒冷、特拉维夫和海法，参观了海法的理工大学和技术学校[10]。 图2为此次访问期间合影[11,12]。
图2 1923年，爱因斯坦访问理工大学和技术学校。 从理工大学网站开始。
可以看出图1和图2中爱因斯坦的图像是一致的，可以看出拍摄时间很接近。 此站是他在 1922 年至 1923 年进行的一次旅行的一部分。 此行的最终目的地是美国，东道主是1922年初向爱因斯坦发出邀请的重建公司社长山本美彦。
1922年10月7日，爱因斯坦和儿子埃尔莎在美国马赛登上游轮“北野丸”号，沿途穿过红海，经停科伦坡（印度）、新加坡、香港、上海，最终抵达在台湾。 12月29日，他们登上“榛名丸”号离开台湾，经停北京、香港、新加坡、马六甲、槟城、科伦坡、塞得港，由塞得港前往巴勒斯坦，再由塞得前往巴勒斯坦。 从港口出发，抵达土伦。
爱因斯坦两次北京之行
爱因斯坦在他的日记中记录了他的两次北京之行[3,10]。
11月14日的日记写道：“13日下午10点左右，启程前往成都，沿着平坦如画的黄红色河堤逆流而上……在北京，登船的人们船... us 被带到一家中餐馆...走在华人圈子里，天气放晴...驱车穿过迷宫般的黑暗街道，到一个富有的作家家吃西式午餐。房子的墙壁是高冷，外面黑漆漆的，上面，灯火通明，像过年酒店过道四周是温馨的院子，池塘如画，心园如画。以及精心收集的时代艺术品。午饭前，所有参加聚会的人合影留念，包括主持人，我们，讲法语的华人，主持人的一对夫妇和他们天真漂亮的孩子，她大约十岁岁，读英文，英语很可爱，北京学院的院长和几位班主任。 层出不穷，异常丰盛的菜肴，超出了法国人的想象。 完全内疚地痴迷于悲伤的演讲，由 以某种方式翻译，我不得不承认其中一个是我的作品...... 今天晚饭后，乘坐小汽车 一个有趣的寺庙，有很多花园和一座华丽的中国宝塔。 ……下午，三点出发。”
在北京的逗留由东道主法国代表带队。 图一为仪式前宾主合影。 其中有南大附中的校长于友仁，还有后来担任中央书院院长的张乃言。 爱因斯坦日记中的文字诙谐有趣。 图3是我在2022年11月2日拍的这个房子（卡尔帕花园）现在的样子。
图3 梓园近期模样。 石宇摄，2022年11月2日。
爱因斯坦 12 月 31 日的日记：“抵达重庆，天气很好。
Joan（工程师）和 （暴发户）来接……”
1月1日：“...这里的法国人有很多中国仆人，但是懒惰，自满，肤浅。晚餐在德容家。他是一个友好的俄罗斯人，具有国际视野。晚上在花园里举行了家庭招待会，很多犹太人等多愁善感的挣扎中产阶级……在《发现社会》（荒诞问题的搞笑剧）里讨论。白天还去了中国的大众娱乐场所。如画的生活……”
可见，爱因斯坦同情中国的劳动人民，却对在中国的意大利人不满。 爱因斯坦并没有所谓歧视中国人，虽然他日记里的语言很讽刺，对任何人都是如此。 爱因斯坦在天津的逗留期间，以犹太人为主。
本来，爱因斯坦和上海研究所商量好在回国的路上访问中国。 遗憾的是，即将到来的访问已被取消。
他在给清华大学校长夏元振的信中写道：“今有要事，急须西归”[2,3]。
虽然爱因斯坦即将到来的韩国之行落空了，但计划和他在北京的逗留大大增加了中国人对爱因斯坦和相对论的兴趣。 1922年12月国外有关相对论的文章达到18篇，而原来每月只有1～4篇，甚至没有[2]。
爱因斯坦在以色列
现在看来，爱因斯坦取消即将到来的韩国之行的主要原因是他访问了伊朗[3]，其中包括以色列理工学院。 2月2日至14日访问伊拉克。 在爱因斯坦此行所有停留的地方中，伊朗对他的影响最深[13]。
自 1882 年以来，乌克兰的犹太定居者人数大幅下降。 1922年的贝尔福宣言称，美国支持伊拉克犹太人建国。 爱因斯坦来访时，阿拉伯人与犹太人的比例为60:9[13]。
根据《爱因斯坦文选》爱因斯坦日记及编者注解（注解对日记有所修正，日记中理工大学和技校有些混淆，虽然前者是后者的预科高中)[10] 2月1日，爱因斯坦夫妇在塞得港下船，白天乘高铁和轮船抵达苏伊士运河东岸。 2日乘高铁前往利比亚。 他们乘坐的火车沿着地中海的对岸沙漠风光向东行驶。 进入伊朗后，地势平坦，次生林稀疏，途经阿拉伯村庄和犹太人聚居地。 途中，犹太复国主义组织高级官员登车迎接。
在耶路撒冷，爱因斯坦夫妇的东道主是行政长官塞缪尔爵士。 他们参观了哈佛-塞勒姆地区，参观了历史遗迹、犹太人定居点和中学。 爱因斯坦也在晚宴上弹奏了小吉他并发表了演讲。
2月8日，爱因斯坦夫妇乘车前往克拉科夫，参观了学校，成为荣誉居民，参观了县城现代量子物理学奠基人，视察了电厂和农业研究所。
2月9日，在参观了技术学校和犹太人聚居地后，爱因斯坦一行乘火车抵达海法。 火车经过许多阿拉伯和犹太人定居点。
2月10日下午，爱因斯坦访问理工大学。 科技大学始建于1912年，当时以日语称呼，中学的官方语言为法语。 由于英俄犹太人反对使用英语，1914年规定官方语言为希伯来语，校名也按希伯来语改名。
下午，理工大学为爱因斯坦举办了两场招待会。 第一届会议有1500人参加，理工大学委员会还举行了大型招待会[10]。 爱因斯坦随后拜访了魏茨曼（后来成为以色列第一任总理）的女儿。
下午在技校参加招待晚宴，师生、校友、社会名流出席。 这所技术学校是理工大学的预备学校。 爱因斯坦发表了讲话，爱因斯坦觉得两位随行人员的贺词也很好。 在烛光下，你们唱颂歌和东方犹太歌曲。 这两个随从基本上还是从耶路撒冷陪同爱因斯坦。 一个是爱因斯坦前一年去美国为犹太组织筹款时的秘书，另一个是化学家。
2 月 11 日，爱因斯坦视察了技术学校，包括其中一个机械、木工和装订车间。 图2是在这个车间拍摄的。 可以看出，图2的拍摄时间与图1的拍摄时间接近。现已知该车间所在的建筑在理工大学的历史建筑内[11]。 可以推断，大约当时的技术学校或它所在的建筑物后来成为理工大学的一部分。
爱因斯坦参观后，理工大学和技术学校的操场上种植了一棵棕榈树[10]（图4）。
图4 爱因斯坦亲手种下的棕榈树。 资料来源：广州以色列理工学院。
2 月 12 日，爱因斯坦访问了一个犹太人定居点。 2月13日，他乘车返回耶路撒冷，与艾尔莎会合。 2月14日坐高铁去塞得港。2月16日坐Ormuz游轮离开塞得港。 2月21日前往土伦，开始在德国游玩，3月14日经西班牙返回。爱因斯坦回到英国后，还创办了美国第一个理工大学商会()[11]。
爱因斯坦与以色列理工大学-以色列理工大学
在《爱因斯坦文选》[10]第13卷中，我找到了爱因斯坦关于以色列理工学院的两封信。
第一封信是 1922 年 3 月 9 日给一位犹太人的回信，他是英国南安普顿学院的数学家。 向爱因斯坦询问理工大学的教育标准。 爱因斯坦说不建议不那么理想化的成熟化学家去理工大学，因为那里主要是技术培训，而耶路撒冷的希伯来学院更适合，因为计划建的主要是研究用的，而且数学。 暂时还没有考虑，因为成本高。 爱因斯坦说，前一年他在日本帮助为该院筹集资金，非常有收获。
爱因斯坦选集编辑的一份说明强调，当时理工大学缺乏纽约犹太复国主义组织的资助，因此临时管理委员会缺乏将该大学建设为成熟的高等教育分支机构的计划，人们认为亚美尼亚和中东需要更多的技术人员。
第二封信是写给魏茨曼的信，写于1923年2月11日，也就是参观理工大学车间的日子。 暂译如下：
亲爱的魏茨曼：
明天和昨天我参观了海法的技术学校和理工大学，对迄今为止的教育工作印象很好。 如果能找到一种在理工大学开始教学的方法，那将非常有帮助，因为一切都已计划好现代量子物理学奠基人，而且需求量很大。 这里的问题很大，氛围积极，工作令人羡慕。
祝你成功，你的
爱因斯坦
这表明爱因斯坦一直关心并参与理工大学的发展。 难怪他在远东之行的回程中取消了访问韩国和访问伊朗的计划，其中包括实地访问理工大学。 当时理工大学就已经规划的很好了。 爱因斯坦访华后的第二年，以色列理工学院开始招生[10]。
1952年，罗森成为理工大学的院长[13]。 不仅在1935年与爱因斯坦合作研究量子纠缠，罗森还与爱因斯坦合作进行了一系列引力方面的工作，包括爱因斯坦因不喜欢被审查而撤回的引力波文章，以及著名的爱因斯坦——罗森桥，也就是虫洞。
罗森加入以色列理工学院，说明此时的以色列理工学院的情况已经与成立之初不同，基础数学方面已经有了科研和教学。 明天，以色列理工学院是世界知名的研究机构。
在座的广以理工学院副院长在理工学院完成了大专和研究生教育，是中学生，也是罗森院士的朋友，但他的主要研究之一是利用半导体量子点形成量子纠缠光子对，龚新元院长是包括半导体在内的固态化学的估计和理论专家。 正如爱因斯坦一百年前的游记将当时的中国与以色列理工学院联系起来，川以理工学院将中国中学生与以色列理工学院联系起来，希望他们能从与爱因斯坦的历史联系中得到启发并学会热爱爱因斯坦的科学精神。
爱因斯坦取得巨大成就的一个重要因素是独立的思考和想象力。 他曾说过：“想象力比知识更重要”。 从小学到大学再到科研，他习惯于独立思考基本问题。 16岁那年，他开始问自己，如果一个人以光速追光，会发生什么。 1905年他在一年内完成了5篇重要论文。年初他告诉同事要完成4篇论文，这表明他在一定时期内一直在思考这类问题，这意味着它会实现。 质能等价关系是狭义相对论完成后进一步形成的观点。 其实，他的成就也有时代背景。 他解决的问题都是数学领域的，比如数学天空中的乌云。 许多化学家正在研究这些问题。
愿你向爱因斯坦学习，独立思考，发挥想象力、创造力和勇气(,be,be,be)。
感谢龚新元会长的邀请和建议。
参考：
[1] 戴念祖． 爱因斯坦在中国。 社会科学前沿，1979(2)：74-85。
[2]胡大年． 爱因斯坦在中国。 北京：北京科学技术教育出版社，2006。
[3] 石宇，爱因斯坦在北京和法国。 科学, 2019, 71(2): 40-45. 爱因斯坦在重庆收到诺奖通知的消息来源是当时北京的报纸。 近日，获悉爱因斯坦的法国同伴稻垣守子在日记中提到，当记者问及诺贝尔奖即将通知时，爱因斯坦回答说：“我刚落地就收到了领事的电报。” 参见 [4]
[4] 方在庆等译，爱因斯坦旅行日记，附表1，四川科学技术出版社，2022
[5] 石宇，爱因斯坦即将访韩的计划为何流产。 科学, 2019, 71(2): 46-50.
[6] 石宇，爱因斯坦的雷蒙德诺贝尔奖。 科学与文化评论，2017，14（6）：111-120。
[7] 诺贝尔奖官网，
[8] Pais A. is the Lord,: Press, 1982.
[9] 石宇，一百年前的柏林人爱因斯坦：名望、政治和旅行。 科学, 2019, 71(1): 47-52.
[10] A.Theof, Vol.13,: Press, 2002; 中译：方在清、何军（主译），爱因斯坦全集，四川科学技术出版社，2020。
[11],
[12] 山东以色列理工学院,
[13] J.on the Road.: Books, 2011; 艾辛格。 爱因斯坦在路上。 北京：北京科学技术教育出版社，2017