愛因斯坦32哈比希特信件和《關於熱的一般分子理論》1903.10-1904.4 除了工作、業餘當專業的科學討論和研究,愛因斯坦還與朋友們研究、發明實際的物件,1903年10月3日他寫信催促自7月23日獲得伯爾尼大學博士學位後就大部分時間住在沙夫豪森的父母家中的康拉德·哈比希特趕緊來伯爾尼與自己麵商電話放大器的有關問題:“務請找個星期天來伯爾尼,越快越好,這樣我們就能完成所有必需的討論。此事難以用通信的方式來完成。 向發明者(注:保羅·哈比希特,康拉德·哈比希特的弟弟)致以最親切的問候。” 11月30日,愛因斯坦又給康拉德·哈比希特發了一封催促信,信封上的收信那風趣的寫上了“奧林匹亞科學院下落不明的院士康拉德·哈比希特博士先生”,足見他多想找好友麵談,以打發奔湧的想法或寂寞: “嗨,你們這些可恥的懶骨頭! 為什麼一切都停下來。我覺得像繼電器這樣的東西,在例如電話中是十分有用的。 兩個孤兒似的院士(注:愛因斯坦和索洛文)正坐在這裡,夢想有一個非凡的會議。好了,起來吧,你這懶院士! 署名:坐在伯爾尼令人生氣的角落裡的怒氣沖沖的院士愛因斯坦。” 1904年2月20日,愛因斯坦通過信件在別人告訴他14天後馬後炮似的給康拉德·哈比希特通報了一份招聘信息: “14天以前,格拉夫(注:約翰·海因裡希·格拉夫,1852年-1918年,伯爾尼大學的數學和物理學教授,他曾是康拉德·哈比希特博士論文的導師)讓我告訴您,有一家瑞士私立學校宣布有一個空缺,您應該申請。請感謝他的這番友情吧。 請再來,您這可憐的家夥,這個學院曾經生活在這個世界上的所有院士中(注:就他仨)最可鄙的家夥!我本該再多罵您幾句,可是篇幅不允許。” 實際上,早在1904年2月1日,康拉德·哈比希特就在格勞賓登州希爾斯的天主教學院承擔了教學任務,開始是當代課教師,從春季起被選定擔任數學和物理學的教師。愛因斯坦的招聘通報應該是晚了,純屬馬後炮。 除了見不到康拉德·哈比希特比較令愛因斯坦苦惱,現實中也有令他高興的事,這不1904年3月15日他的鐵哥們米歇爾·貝索就在他一再的忽悠下來到了瑞士伯爾尼專利局與他共事了,這天貝索被任命為伯爾尼專利局二級技術專家,比愛因斯坦在專利局的起點都高。 3月27日,愛因斯坦又向《物理學年鑒》投了一篇文章《關於熱的一般分子理論》,編輯部於3月29日收到,最終於6月2日正式發表。 這篇論文是愛因斯坦推廣和擴展統計物理學基礎努力的頂峰。和他以前論文的相比,這篇論文文字更為優美精練,文風更為直率,從基礎性研究得出了具體和新穎的物理學推論,這些推論後來被愛因斯坦應用到了黑體輻射、比熱容、布朗運動和臨界乳光這樣一些領域。 論文的大部分形式工具取自以前的論文,但有了許多新的成果。在論文中,愛因斯坦推導出一個關於一個體係的熵的表達式,它完全類似於玻爾茲曼求得的關於理想氣體的表達式和普朗克在他的輻射理論中所假設的表達式。 然後他給出了一個關於熱力學第二定律即熵增定律的簡單推導,之後考察了在熱的一般分子理論中起重要作用的一個普適常數的意義,最後論文以普適常數在黑體輻射理論中的應用而告以結束。 愛因斯坦最後一篇專門討論統計物理學基礎的文章決不代表受因斯坦對這些論文所提出問題的討論所作的最後貢獻。在1904年以後的年代中,他繼續評論這些問題,但總是在特定的問題或在其他領域的應用等環境中,他的理論基礎已經奠定,剩下的就是把自己掌握並不斷深入的理論應用到具體的物理情景中:黑體輻射、光量子、布朗運動以及分子大小的測定等等。這些應用理論而闡釋的具體問題才最終鍛造了愛因斯坦偉大的科學事業。 4月6日,愛因斯坦在伯爾尼給馬塞爾·格羅斯曼回了一封信,既感謝他給自己郵來格羅斯曼關於非歐幾何的論文,也祝賀他喜得貴子: “親愛的馬塞爾! 也許太遲了點,我最衷心地祝賀你喜得貴子,並感謝你給我寄來你最近的論文,一旦我抽出時間來研究非歐幾何,我一定好好拜讀你的這篇大作。你的解看來既非常簡明又十分優美。 你我之間有著奇怪的相似。下個月我們也要有個小寶貝了。你也會收到我的一篇論文(注:《關於熱的一般分子理論》),我已在一星期前把它寄給《物理學年鑒》了。你解決幾何問題沒用平行公理,而我處理熱的原子理論沒用運動學假說。” 在信中,愛因斯坦還向格羅斯曼通報他們在蘇黎世聯邦理工學院的同學雅各布·埃拉特已經找到工作,光榮的成為一名教師了: “你知道嗎?埃拉特在格丁根附近的一所私立學校找到了一份工作。他非常喜歡那裡。我真高興他找到了一個舒服的職位,他不必再扮演‘衛星’的角色了。” 在工作初期的運勢上,除了米列娃,愛因斯坦蘇黎世聯邦理工學院的同學們比他都順利,1900-1903年埃拉特在蘇黎世聯邦理工學院擔任數學助教,現在又正式上崗了教師職位,而愛因斯坦不過剛通過格羅斯曼的後門在伯爾尼專利局謀了一份差事,在步入社會的初始階段,愛因斯坦並不算成功。 在愛因斯坦的不斷信件攻勢下,康拉德·哈比希特決定來伯爾尼參加奧林匹亞科學院的會議,為此,愛因斯坦興奮不已,為此於4月15日給哈比希特發了一封邀請信: “親愛的哈比希特! 我將帶著喜悅和其他的心情——我們已把這些放在了儲藏罐中以備適當的時候用——歡迎您,並高興地在克拉姆街49號二樓(注:愛因斯坦的住所)招待您。索洛文仍然聯係不上,不過他一定很快就會來。趕快來吧,畢竟您還有輛自行車!” 為了誘惑哈比希特盡早來伯爾尼,找書苑www.zhaoshuyuan.com 在信中,愛因斯坦還拿即將出生的孩子以及自己剛投稿的論文《關於熱的一般分子理論》為籌碼:“再過幾個星期我們就會有個小寶寶了。我現在已經用一種非常簡便的方法找到了物質基本量子的數量與輻射波長之間的關係。” 在論文《關於熱的一般分子理論》的最後部分《對輻射的應用》那,愛因斯坦考察了“充滿溫度輻射的空間的線性尺度”和“對應於在所考察溫度時的輻射的最大能量的波長”是否在同一數量級上: “如果充滿溫度輻射的空間的線性尺度與對應於在所考察溫度時的輻射的最大能量的波長相比為很大,那麼,與該空間的平均輻射能相比,平均能量漲落就很小。與此相對照,如果輻射空間與該輻射波長是同一個數量級,那麼能量漲落將與輻射空間的輻射能有相同的數量級。” 在推導中,愛因斯坦以斯特藩-玻爾茲曼定律(一個黑體表麵單位麵積輻射出的總功率與黑體本身的熱力學溫度的四次方成正比)為基礎,結合自己論文推出的普適常數,最終推導出了最大能量的輻射波長與相應的熱力學溫度之積等於常數0.293,在論文最後一句話中他興奮的總結說: “人們可以看出,對於溫度和波長的數量級的那種相依性都可以由熱的一般分子理論來正確地決定,並且考慮到我們的假設的廣泛的普遍性,我相信這種符合必定不是碰巧得到的。” 這種小結論相對於後來的相對論隻能算滄海一粟,但也足夠這時的愛因斯坦沾沾自喜一番了!