从专利局到誉满全球

爱因斯坦的这些杰作受到了科学界的注意；事实上，早在1906年3月，普朗克出版社就出版了爱因斯坦关于相对论的一篇论文。但没有一个人见过作者，作者也没有离开专利局去同一些主要的物理学家交谈。不过，德国几个大胆的年轻科学家决定到伯尔尼去，要弄清阿尔伯特·爱因斯坦先生到底是何许人物。他们在爱因斯坦的办公室见到了他。他的家庭生活似乎有点豪放不羁，但却彬彬有礼，并准备阐述他学说中的任何一个疑点。他开始同普朗克及洛伦兹通信；不久，瑞士当局在伯尔尼大学给了他一个普通的职务。起先，他们以刻版的理由，没有给爱因斯坦“大学兼课教师”的头衔。但在1908年，苏黎世大学授予了他这个头衔。1909年，布拉格德国大学聘请爱因斯坦为教授，他接受了。但是，爱因斯坦在奥地利哈普登王国时期的布拉格并不那么愉快，他被伪善和反犹的气氛搞得心烦意乱。爱因斯坦一点也不同情正统的宗教，这方面他基本上是一名不可知论者，至少对各种神学来讲是这样。当1912年他回到自己所热爱的瑞士，并到了自己的母校苏黎世工业大学的时候，精神上才得到宽慰。

在布拉格，爱因斯坦和P.埃伦菲斯特结成了朋友，最终两人之间的友谊极为深厚，一直保持到埃伦菲斯特逝世。保罗·埃伦菲斯特（Paul Ghrenfest，1880～1933）是奥地利一名理论物理学家，玻耳兹曼的学生。他的妻子塔蒂阿娜是一位俄国物理学家，这对夫妇曾一起为数学百科全书写过一篇有关统计力学的著名文章。埃伦菲斯特善于创立理论，更善于将物理学中模糊难懂的问题阐述得清晰明了。他是一名非常出色的教师，在探索发现新人才方面表现得异常勤奋。他以钟爱激励青年而出名，正因为他有一颗暖人的心，因而受到了他的许多朋友和学生的爱戴。1912年，埃伦菲斯特在莱顿接替了洛伦兹的工作，创办了一所欣欣向荣的学校。不幸的是，他患了几期严重的抑郁症，在1933年那一次，他自杀了。

有一名家庭富裕，攻读物理化学的学生在布拉格遇见了爱因斯坦。他就是奥托·斯特恩（1888～1969），后面我们将对他作进一步的介绍。斯特恩已经领悟到爱因斯坦是未来的物理学家，或者更确切地说，是现代的物理学家，因此，他不惜自费跟随爱因斯坦一起学习和工作。这是许多伟大物理学家结下不解之缘的又一个例子。

其时，爱因斯坦已经成了一名重要的职业物理学家。1909年，在萨尔兹堡的大会上，他遇见了普朗克、维恩、索末菲（A.Sommerfeld）、鲁宾斯、能斯脱（W.H.Nernst），以及其他一些重要的现代物理学家。爱因斯坦为能同这些学者进行面对面的讨论而感到由衷的高兴。其间，他进一步发展了他1905年的思想。

正像我在上面已经讲过的那样，通过对辐射熵的计算和应用维恩定律求u（v，T），爱因斯坦已经得到了光量子的概念，并把这一概念同实验证据联系了起来。辐射熵同包含在一定体积中的能量涨落密切相关，光量子假设为这种涨落提供了一个十分简单的表达式。如果人们不用只当hv≫kT时才能适用的维恩近似定律，而用普朗克的精确公式进行计算，那将会出现怎样的情形呢？爱因斯坦又一次进行了计算，得到了关于在一确定体积中，频率v附近一确定频率间隔内的能量涨落的一个重要公式。

爱因斯坦发现有两项必须一起考虑（参见附录5）。第一个是1905年用维恩公式得到的，它同在一体积中气体分子涨落的表示式完全类似。它表示辐射能的微粒结构，证实了E=nhv，即是说，证实了光的习性就如同它是由能量ε=hv的量子组成一样。另一方面，第二个表达式恰恰就是人们根据纯电磁理论会得到的，它起因于使波加强或相消的干涉。这两个公式的同时出现这一不寻常的事实表明了光的二重性质——波动性和粒子性，从而使牛顿和惠更斯两人似乎相对立的学说都获得了证实。正如1909年爱因斯坦所说的那样：(https://www.daowen.com)

不可否认，有关辐射的大量数据表明了光具有某种基本特性，这种性质用牛顿微粒说比用波动理论更容易理解。因此，我的意见是，理论物理学下一步的发展将为我们提供一种光的理论，这一理论可以被理解为波动理论和微粒说的一种统一，……

当时，在1907年，爱因斯坦发现了量子概念的又一个重要应用。1918年，P.L.杜隆（P.L.Dulong）和A.T.珀替（A.T.Petit）宣布，根据他们的测量结果，“各种元素的原子都精确地具有相同的热容量”，玻耳兹曼用能量均分原理解释了这一事实。由于可应用液态空气和其他一些低温方法，在低温条件下测定比热成为可能的时候，就发现杜隆和珀替定律有许多例外。爱因斯坦用把晶体中的原子描绘为以一定频率振动的振子的方法，指出了比热依赖于温度的原因（参见附录6）。按照量子理论，它们只能具有能量nhv（n为整数）。如果hv≪kT，我们是在经典物理学的范围之内，振子具有平均能量3kT，而原子热，即一个原子的比热为3k。这同杜隆和珀替求得的结果相同。但是，如果kT≪hv，量子化就变得十分明显，我们所得到的比热就完全不同于经典情况。从定性角度来看，当振子受到强激发的时候，增加一个量子的能量，引起的能量变化要比振子已经呈现的能量小，我们并没有远离假定能量的变化是连续的经典范畴。为使这样的一种情况得以成立，振子周围的温度必定是这样的，以使kT≫hv。实际上，此时的振子能量应近似为kT，它比可能的跃迁能量hv要大。在kT≪hv这样一种相反的局限情况之下，温度的波动不足引起振子的量子跃迁，因此振子便不可能从周围吸收能量，振子的特性由它的量子性质支配，比热消失为零。

该理论已由P.德拜（P.Debye）和其他一些学者完善了，并同实验数据相一致。

这些研究成果之所以重要，是因为它们表明了常数h在分子力学和原子力学中起着极其重要的作用。这些概念的确立，更有助于引起对量子思想的关注，而量子概念仍被局限在有这方面初步知识的人的非常狭窄的范围内。