諾貝爾獎官方公布愛因斯坦成績單:文理俱佳從小就是學霸,看完你有什麼感受?
愛因斯坦一直被謠傳高中時數學成績不好。為此,諾貝爾獎官方近期公布了愛因斯坦在1896年就讀於瑞士阿勞市高中時的成績單。在當時的評分標準中,6分為最高分,1分為最低分。與普遍的傳聞相反,愛因斯坦在高中時擅長數學。成績單顯示,愛因斯坦在代數、幾何、投影幾何、物理、歷史這5科全部得6分,德語語言文學、義大利語語言文學、自然歷史、化學等科目得5分,即使是地理、繪畫、工業繪圖也取得了4分,最差的是法語語言文學,只有3分。
這不是中國網路上瞎傳播,1935年,愛因斯坦在普林斯頓還看到一則剪報,標題上寫:「最偉大的在世數學家沒學好數學。」那個時候大家就黑愛因斯坦數學不行。
愛因斯坦的數學當然非常好,小學到中學都名列前茅,經常拿第一,他十五歲就掌握了微積分。後來有別的傳言黑愛因斯坦中學時期數學不行,他中學當時的校長專門挑愛因斯坦五十歲生日前後發了一封公開信,說明他的成績多麼優秀。
民間盛傳愛因斯坦數學不好,有一定緣由。
上大學以後愛因斯坦經常逃微積分課,也不去參加數學專題研討班,他說自己「不感興趣」。在蘇黎世聯邦工學院,教愛因斯坦數學的是閔可夫斯基,這是上教科書的真學霸。閔可夫斯基對愛因斯坦的評價是:懶狗。閔可夫斯基跟波恩聊到愛因斯坦,說:「他對數學從來都不在乎。」
愛因斯坦後來寫回憶錄,也提過自己年輕時數學不好,沒有好好學習。
但是,閔可夫斯基和愛因斯坦的「數學不好」,和我們以為的數學不好,不是一種「不好」。
閔可夫斯基說「數學不好」,是他自己十八歲拿到法國科學院數學徵文大獎,他的好朋友都是希爾伯特這種頂級數學家,你用閔可夫斯基衡量,愛因斯坦十五歲掌握微積分這不算啥。
而愛因斯坦的「數學不好」,則是以一個頂級理論物理學家角度來看,愛因斯坦的數學能力確實捉襟見肘。
物理力學,尤其是理論物理學,是人類全部知識體系中,對數學素養要求最高、與數學結合最為緊密的學科。此前的理論物理大師,都需要極高的數學素養。
比如,牛頓就是萬有引力與微積分雙修,物理與數學領域都做到了震古爍今的水平。丹尼爾·伯努利如果沒有紮實的微積分功底,不可能在流體力學取得這麼大成就。麥克斯韋也是靠著數學方法,把法拉第的電流磁力線概括為矢量微分方程,後來又有了麥克斯韋方程組。
這種數學與物理學的緊密聯繫,非常奇妙,其他學科對數學的依賴就沒這麼嚴重。
玻爾就曾經感嘆過:
「數學語言在表述物理學定律方面適用性的奇蹟,是一種我們及不理解也不配有的神奇的天賜。我們應該為它謝天謝地,並希望它在未來的研究中仍然有效。」
所以作為物理學家、尤其是理論物理學家的愛因斯坦,很容易暴露數學水平的不足。
孟德爾,偉大的遺傳學生物學家,他根本就不會微積分,但暴露不出來,他數豌豆用不上微積分。
居里夫人,從事放射性研究,她也用不到特別高深的數學,沒人說居里夫人數學不好。
但,法拉第,自學成才的偉大實驗物理學家,他沒上過大學也就沒有數學基礎,需要靠麥克斯韋把他的實驗數學化,就會被批評基礎不牢。
連玻爾的數學都不夠用,當時量子物理湧現出三個學派:慕尼黑學派、哥本哈根學派、哥廷根學派。
玻爾自己是哥本哈根學派的開山祖師,另兩個學派都非常重視數學。慕尼黑學派的索末菲是數學物理學家,非常關心和實驗有關的精細計算。哥廷根本來就秉承高斯的數學一脈,玻恩是物理數學家,較少關心新物理概念,而是用數學嚴格性來處理已知物理問題。數學方法越複雜,玻恩就越快樂。
玻爾的數學功底其實已經非常深厚,但跟另兩個學派相比,還是不足,有次理論物理學家維格納在會議上演講,玻爾說自己一個字都聽不懂,表示:「我就是個業餘愛好者,他們一旦真正進入高深的數學,我就跟不上了。」
海森堡隱晦地懟過玻爾的數學水平,他說:「我要說他是法拉第,但不是麥克斯韋。」
到了愛因斯坦這個級別,他嘗試建立的是一套解釋我們宇宙圖景的全新物理架構,當然需要數學領域的強力支撐。
在愛因斯坦的相對論里,空間是扭曲的,歐幾里得幾何學完全失效。
此前高斯一代人曾經發展出一套曲面幾何學,來描述球面或者馬鞍面這種扭曲的二維空間。而高斯的學生黎曼,把這套幾何學從二維拓展到無限維。於是黎曼運用了「張量」這個概念,有了度規張量,你就能計算空間中兩點的距離。二維地圖有三個分量,三維空間有六個,四維時空有十個分量。
要求愛因斯坦還要掌握這些四維時空的數學技術,實在強人所難,愛因斯坦求助過好朋友格羅斯曼,也找過閔可夫斯基。後來還是閔可夫斯基幫助他為廣義相對論建立了數學框架。
最後,愛因斯坦終於承認自己數學有缺陷,他跟索末菲通信時就說:「對於數學,我產生了極大的敬意,在此之前我一直愚蠢地以為,數學中更為奧妙的部分純粹是一種奢侈。」
但我們得知道,理論物理學家的「數學不好」,是愛因斯坦和玻爾的「不好」,不是網民能津津樂道找優越的不好。
由此我們還可以推知:
Sheldon的數學比Leonard學得好。
官方終於也忍不住了...
民科眼中愛因斯坦的數學水平: