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。

愛因斯坦高中時數學不好?成績單公布,原來他是「學霸」?

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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:

愛因斯坦實際的、「不好的」 數學水平:

那堆中學和小學成績單的烏龍就不說了,愛因斯坦的大學數學老師確實對他的數學水平不太滿意,認為他的數學本可以更好。但是,他的數學老師叫閔可夫斯基。人家說的和一般人想像的數學不好就不是一回事。


愛因斯坦成績差, 這個真不是謠言,是他自己說的:

在1955年愛因斯坦自己寫的回憶錄中,他是這麼說自己的,我摘抄幾段:

懷著一種根本沒有把握的心情,我報名參加工程系的入學考試。這次考試可悲地顯示了我過去所受的教育的殘缺不全,儘管主持考試的人既有耐心又富有同情心。我認為我的失敗是完全應該的。然而可以自慰的是,物理學家韋伯(H F Weber)讓人告訴我,如果我留在蘇黎世,可以去聽他的課。但是校長阿耳賓·赫爾措格(Albin Herzog)教授卻推薦我到阿勞(Aarau)州立中學上學,我可以在那裡學習一年來補齊功課。

1896年至1900年在[蘇黎世]工業大學的師範系學習。我很快發現、我能成為一個有中等成績的學生也就該心滿意足了。要做一個好學生,必須有能力去很輕快地理解所學習的東西;要心甘情願地把精力完全集中於人們所教給你的那些東西上;要遵守秩序,把課堂上講解的東西筆記下來,然後自覺地做好作業。遺憾的是,我發現這一切特性正是我最為欠缺的。於是我逐漸學會抱著某種負疚的心情自由自在地生活,安排自己去學習那些適合於我的求知慾和興趣的東西。我以極大的興趣去聽某些課。但是我「刷掉了」很多課程,而以極大的熱忱在家裡向理論物理學的大師們學習。

不過在這些學習的年代,高等數學並末引起我很大的興趣。我錯誤地認為,這是一個有那麼多分文的領域,一個人在它的任何一個部門中都很容易消耗掉他的全部精力。而且由於我的無知,我還以為對於一個物理學家來說,只要明晰地掌握了數學基本概念以備應用,也就很夠了;而其餘的東西,對於物理學家來說,不過是不會有什麼結果的枝節問題。這是一個我後來才很難過地發現的錯誤。我的數學才能顯然還不足以使我能夠把中心的和基本的內容同那些沒有原則重要性的表面部分區分開來。

在這些學習年代裡,我同一個問學馬爾塞耳·格羅斯曼(Marcel Grossmann)建立了真正的友誼。每個星期我總同他去一次里馬特河口的「都會」咖啡店,在那裡,我同他不僅談論學習,也談論著睜著大眼的年輕人所感興趣的一切。他不是像我這樣一種流浪漢和離經叛道的怪人,而是一個浸透了瑞士風格同時又一點也沒有喪失掉內心自主性的人。此外,他正好具有許多我所欠缺的才能:敏捷的理解能力,處理任何事情都井井有條。他不僅學習同我們有關的課程,而且學習得如此出色,以至人們看到他的筆記本都自嘆不如。在準備考試時他把這些筆記本借給我,這對我來說,就像救命的錨;我怎麼也不能設想。要是沒有這些筆記本,我將會怎樣

以上這幾段文字均摘自愛因斯坦於1955年3月月為紀念他的母校蘇黎世大學所寫的一篇回憶錄。最初發表在《瑞士學報》上,現在很多書籍都有這篇文章,包括中文版的《愛因斯坦文集》,我相信大多數圖書館都能查得到這本書。

這篇回憶錄中,愛因斯坦會議了他去考蘇黎世大學,和在蘇黎世大學就讀時的一些事情。

回憶錄總透露出了幾件事;

  1. 愛因斯坦因去考蘇黎世大學, 結果入學考試沒有通過,用它自己的話來說『這次考試可悲地顯示了我過去所受的教育的殘缺不全』
  2. 愛因斯坦承認自己在年輕的時候沒有重視數學,很顯然他的數學水平再後來對他的研究造成了困擾。『這是一個我後來才很難過地發現的錯誤』
  3. 他自己比較偏科,在大學期間,很多課不去上,依靠一個馬爾塞耳·格羅斯曼的同學筆記才過了關。
  4. 他自己評價自己只能算是一個中等的學生。 『我能成為一個有中等成績的學生也就該心滿意足了』

當然, 雖然是愛因斯坦他自己說自己學習不是很好,尤其是數學比較差,但是有幾個問題需要注意。

一 愛因斯坦說自己數學比較差, 是以頂級一流理論物理學家的身份說的, 不是以現代中學生的水平來說自己數學比較差的,請不要弄混淆。

二 一百多年前的中學,大學教育,和今天中學,大學的教育並不是一個概念,不要以今天的眼光來看過去。

三 愛因斯坦自己說話多少有自謙的成分。


但凡看過一篇愛因斯坦寫的論文,就知道,他當年說他數學不好那段話,就應該這麼翻譯。

「我當年考清華大學,費了九牛二虎之力。來之後,很辛苦學習,成績還是在清華學生裡面普普通通。

那時,我就意識到了我的基本功還不夠紮實。

後來,我花了大力氣補習物理,才取得了不錯的成績。但是非常遺憾的是,我沒有足夠多的精力去學習數學,導致影響了我之後的科研。

我的數學老師華羅庚先生就直言過,他覺得我數學水平很一般,這是事實,我非常慚愧。。。」

大概就是這麼個味道吧。。。

年輕人一上來不要老想著改變世界,先定個小目標,成為一個普普通通的清華學生,達到華羅庚先生口中數學一般的水平?

普通家庭xxx

全家最丑xxx

一無所有xxx

悔創阿里xxx

如今又多了個,數學不好xxxx。

最關鍵的是,其實人家也沒有真想吹牛,也就是特真實地闡述自己的真實感受而已。

這就更讓圍觀的我們難受了。。。


有一個大家老忽視的差別,當時是絕對的精英教育,愛因斯坦的物理班只有四個人,然後數學老師是閔可夫斯基,物理老師是韋伯,都是能上教科書的人物。和今天的教育差別類似於高考狀元和科舉狀元的差別。

比如民國一代的很多留學博士的成就很好,感覺現在的留學博士沒那麼強,也是這個原因,楊振寧的導師是費米,華羅庚是哈代,程開甲是玻恩,陳省身是嘉當,都是上教科書的人物。當時的博士生少的多,就這也和愛因斯坦這一代沒法比,本科就是閔可夫斯基、韋伯。所以同樣是博士,環境大不相同。

愛因斯坦第一年沒考上大學,複習了一年才考上。愛因斯坦數學在物理學家中不好,而且多次折磨過他。閔可夫斯基確實看不上他,但是韋伯超級喜歡他,因為他物理超級好,但畢業後韋伯許諾的教職落了空,搞得老愛失業晃蕩了兩年,直到好基友格羅斯曼老爸給他介紹了個專利局工作,為此老愛一直不待見韋伯。

閔可夫斯基對老愛印象不深,就記得數學不咋地,還逃課,結果老愛居然搞出了相對論,閔可夫斯基也就刮目相看,然後閔可夫斯基就把相對論微分幾何化了。老愛看著就有點費勁,也不以為然,就說某某重構了相對論,不知道有啥用,反正我是看不懂了,嘲諷閔可夫斯基是脫褲子放屁。

等老愛向廣義相對論進軍時,才發現必須使用幾何化的方式,這個時候才特別肯定閔可夫斯基,也開啟了他對數學的膜拜之情。

所謂幾何化方式,就是擺脫坐標系,研究幾何量。在狹義相對論之前,物理學認為宇宙就在一個絕對的三維空間里,物理量會很自然的能變成三個分量。當觀察的人在勻速運動時,他就在這個絕對空間中創建了一個小的三維空間,他看到的物理量只要用一個伽利略變換變一下就可以了。但當一個人光速運動時就肯定不行了,因為和他相反運動的人看起來就超光速了,但實驗不支持,後來洛倫茨發現了洛倫茨變換來解決這個問題,愛因斯坦也獨立的使用這個方式創建了狹義相對論。但閔可夫斯基說還有一個更好的角度,這兩種變換實際上是物理量在不同四維時空的投影,把時間這個維度加進來了構成了所謂的四維空間。對於沒學過微分幾何的人,對這個重構肯定是排斥的,所以老愛開始一點都不感冒,加上當時他多少認為數學家們就是搞一些別人看不懂的東西混飯吃。

但到了廣義相對論,就非如此不可了,為啥呢?因為狹義相對論對應的時空也是平直的,所以每一個點的變換都是同樣的,所以可以根據實驗結果拼湊獲得(也就是令變換里的光速不變)。而廣義相對論的時空是彎曲的,可能每一個點的變換都不一樣,想通過實驗結果拼湊,完全是不可能的。當然最終老愛找到變換是和每一點的黎曼曲率相關聯的,但這建立在閔可夫斯基已經把框架導入到這條路上,老愛立即就知道該學習微分幾何了,因為面對彎曲空間,微分幾何中已經有黎曼幾何對應了,啥都不說了,當年逃過的課,加倍都要補回來,就這還花了十年時間,所以閔可夫斯基的貢獻是很大的,也因此把狹義相對論對應的時空叫閔氏時空。

可惜當時閔可夫斯基已經英年早逝了,老愛只好拉了自己的好基友格羅斯曼一起開始學習微分幾何,格羅斯曼上大學的時候數學很好,也留校了,但也不會微分幾何,可見當時本科是不學的。如果閔可夫斯基活著,和愛因斯坦合作,絕對是更好的組合,愛因斯坦十年的煎熬可能會縮短不小。


看到評論里說到相對論是謬論,就又想起一點軼事。

格羅斯曼後來和老愛生分了,原因看起來有點古怪,就是他和老愛一起開始研究廣義相對論後,格羅斯曼才發現自己完全無法接受相對論,在發表了一篇論文後就和老愛分手了,然後回去主要寫文章從思想的角度批評相對論,為啥從思想上批評呢?因為物理上,數學上相對論肯定是對的,格羅斯曼數學比老愛還好,通過和老愛合作又完全掌握了狹義相對論,推導起來溜溜的,所以只能從思想上批。老愛沒法懟好基友,也就不說話,倒是嘉當,老是寫文章反駁,後來老愛給嘉當寫信,就說隨他去吧!一直到格羅斯曼去世,老愛唏噓之餘,寫了篇文章回憶兩者的點點滴滴。格羅斯曼對老愛,趕得上鮑叔牙對管仲,當時老愛第一時間也是想到好基友,卻反而讓兩人生分了。可見相對論對人的衝擊有多大!洛倫茨在給老愛的信里解釋為啥自己沒發現相對論,原因是他無法接受光速是最高速度,但是他老人家的洛倫茨變換明明顯示出光速最大,但他寧願將其解釋為一種技巧。

所以所謂年輕人創新能力強,不是別的,是他們接受新的事物的心理成本更小。老愛算是天生比較能接受新事物的了,但當玻恩說薛定諤方程其實計算的是概率時,老愛和薛定諤都離開了他們開創的量子力學,接受不能啊!


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