爱因斯坦是德国籍的犹太人，1879年3月14日生于德国，1955年在美国普林斯顿逝世。他在1905年提出了狭义相对论，然后在1915年又提出了广义相对论。量子力学与相对论，是20世纪物理学两个最重要的发展方向。不过量子力学是很多科学家合作建立起来的，而相对论则基本上是由爱因斯坦一个人发展出来的。虽然如此，但是爱因斯坦在1921年获得的诺贝尔物理学奖，得奖原因却跟相对论没有关系，而是因为一个名叫光电效应的发现。这个光电效应，是今天太阳能电池的基本原理。

坊间流传着很多有关爱因斯坦的传奇故事。比如很多人说，爱因斯坦自幼的学习成绩不好，数学不合格，更加没有上过大学。离开学校之后，他在专利局当一名文员。然而正正就是这一名文员，透过自学成材，提出了相对论。这些故事虽然很有戏剧性，亦很励志，但其实大部分都不是真的，或者至少是不准确的。

那么，爱因斯坦真实的一生是怎样的呢？一连数周，张老师会为你讲述爱因斯坦的故事，让你认识这位传奇的科学家。

【主播简介】

张浩然，香港科技大学理论物理学学士及物理学哲学硕士，英国布里斯托大学教育博士。

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薛定谔不但有钱又聪明，对学问亦充满兴趣。年轻的薛定谔就已经博览群书，不只是物理学，还有很多其他的范畴，比如是哲学、生物学、宗教等等，他都有所涉猎。而薛定谔最出色的地方是：他不只能读书，亦能实践。比如有一本书叫做《生命是什么》，是1943年薛定谔的讲学内容，1944年结集成书出版。这本书的内容不是物理学，而是从物理学、化学甚至哲学的角度，解释生命的现象。这本书在分子生物学范畴非常出名，对后来DNA双螺旋结构的发现亦起到重要的启导作用。

薛定谔的学术成就，为他赢得了崇高的荣誉与地位。但是另一方面，他的个人生活作风，就很难令人认同了。薛定谔这个人，可以说是风流成性，是一名花花公子。他在结婚之前，就已经谈过很多个女朋友，结婚之后又有好多个情人。终其一生，薛定谔的妻子没有为他生过子女，但是薛定谔众多情人，就总共为他生了三名私生女。这种生活作风，放在今天亦是难容与世。就连爱因斯坦等等的物理学家，都因此而刻意疏远他。

今集，张老师会为你总结薛定谔的传奇一生。

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薛定谔方程是量子力学里面最重要的方程之一，其地位大约相当于经典力学里面的牛顿定律。牛顿定律是经典力学里面，用来描述这个世界的方程。曾经有很多科学家认为，牛顿定律就是这个世界的万有理论，也就是可以用来解释世界外务所有事情的一个理论。

但是量子力学的出现，让我们知道微观世界的物理法则跟宏观世界不同，因此我们需要新的方程来描述微观世界，这条方程便是薛定谔方程。薛定谔方程的主角是波函数，这个波函数包含了微观粒子全部状态的资料。例如，从这个波函数我们可以推导出粒子的位置与速度。不过我们得到的并不是位置和速度的确定值，而只是一个概率。直到我们量度这个粒子的位置或速度，波函数便会发生塌缩，塌缩到我们所量度到的那个特定的点上面。

所以，很多科普书说，量子力学跟经典力学的最大分别，就是它的不确定性。但是，波函数的塌缩，只是一个数学的概念，它在现实之中又对应着什么呢？这个问题，不只是现代人觉得一头雾水，当年研究量子力学的科学家也是一头雾水。不过，科学家始终是充满好奇心的；20世纪初的科学家就非常努力，希望可以拨开这些云雾，找到那个隐藏在云雾深处的答案。今天，张老师会为你讲述，二十世界初的科学家，怎样思考这个问题。

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富二代学霸薛定谔于1926年提出的薛定谔方程，是量子力学里面最基本最重要的方程之一。它在量子力学里面的地位，相当于经典物理学里面的牛顿定律。在量子力学之前，科学家用牛顿定律来解释物体的运动。牛顿力学，曾经被认为是宇宙中最终极的规律。知道牛顿力学，就能够解释一切，预测一切。而且牛顿力学的数学结构是那么简单，只要三条定律就可以解释到宇宙。既简单但又包罗万有，可以说是非常优美。

但是量子力学的出现，令到科学家发现，牛顿定律只适用于宏观世界，对于微观世界里面的现象，牛顿定律就无能为力了。科学家需要一套全新的理论，用来解释量子力学所描述的微观世界的现象。而薛定谔方程，可以说是量子力学的核心。

薛定谔方程是一条所谓偏微分方程，而方程的主角，是一个名叫波函数的数学函数。求解薛定谔方程，便可以得出粒子的波函数，从中知道粒子的位置和速度，就正如在牛顿力学当中，我们可以从方程里面计算到粒子的位置与速度。但是跟牛顿定律不同，波函数不能告诉你粒子的确实位置与速度，而只能告诉你它的位置与速度的概率。量子力学里面的不确定性，透过这个波函数所给出来的概率，深深的植根在薛定谔方程里面。

今集，张老师会为你简单介绍一下，富二代学霸薛定谔的这一组成名之作。

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20世纪20年代，是量子力学丰收的年代。泡利在1925年提出「不相容原理」，而海森堡就在1927年提出「测不准原理」。这两条理论，带领人类打开了微观世界的大门，让人类可以窥探微观世界里面那些匪夷所思的规律，并且推翻了主宰物理学数百年的牛顿力学。

但是在量子力学里面相当于牛顿力学的理论，并不是「泡利不相容原理」，也不是「海森堡测不准原理」，而是量子力学波动方程。量子力学波动方程，是由奥地利科学家薛定谔在1926年提出来的，所以又被称为「薛定谔方程」。

薛定谔是富二代，同时又是学霸。他读大学只花了四年，就拿到了博士学位。之后他以奥地利一名炮兵的身份，参与了一次世界大战。1933年，薛定谔获得了诺贝尔物理学奖得主，但随即又因为个人生活作风问题，受到了别人的排挤。可以说，薛定谔的人生经历相当丰富，亦是一位相当传奇的人物。今集开始，张老师会带你认识薛定谔的人生和科研历程。

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按照「测不准原理」，我们不能够同时准确地测量微观粒子的位置与速度。如果你准确知道粒子的位置，你对它的速度就一无所知。相反，如果你准确知道粒子的速度，你对它的位置也会一无所知。又或者，位置与速度，你各自都知道一点，但是两个都测不准。「测不准原理」最奇妙的地方就是，测不准并不是因为量度工具不精确，也不是量度的技巧有问题，而是微观世界的物理法则所导致的。这个物理法则，叫做「波粒二象性」。

「测不准原理」与「波粒二象性」意味着，我们所看到的宏观世界，都只是表象。微观世界里面隐藏着另外一种规律，另外一层现实。二十世纪初的科学家首次认识到，20世纪前人们所知道的所有科学，甚至对这个世界的认知，原来都是假的，我们需要一门全新的学科来研究这些现象。而这一门学科，就是量子力学。

1874年，普朗克到慕尼黑大学读物理。他的老师跟他说，物理学这个范畴，已经没有什么未知道的原理了。现在研究物理学，只是拾遗补缺而已。我们现在却知道，普朗克所面对的，不是物理学的终结。相反，二十世纪的物理，是从经典物理学走入现代物理学的开端。二十世纪的物理，不是拾遗补缺，而是带领科学家走进了一个全新的世界。

今集，张老师会为你介绍海森堡的这个「测不准原理」。

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上回介绍过科学神童泡利，与及他在1925年提出的「泡利不相容原理」。这个原理，后来成为了量子力学的重要理论。

另一个同样重要的理论是「测不准原理」。这个理论是由德国科学家海森堡在1927年提出的。海森堡与泡利背景相近，二人的关系亦很密切。他们是同门师兄弟，亦同样是量子力学的宗师级人物，并分别因为量子力学而获得诺贝尔物理学奖。两人的时代背景也很相近：泡利是1900年在奥地利出生，那一年亦是量子力学的诞生年。而海森堡则比泡利年轻一点，1901年于德国出生。虽然国籍不同，但是德国与奥地利是关系密切的邻国，两国都是以德文作为官方语言之一。而在更早之前，两国也是同样属于神圣罗马帝国的领土。

今集，张老师会为你介绍海森堡的一生，讲述他在科研路上的奋斗故事，与及他如何跟那个时代的其他德国科学家一样，饱受政治和战争的困扰。

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1923年到1928年期间，泡利在德国的汉堡大学当讲师。在这里，泡利专门研究量子力学，并且提出了一个非常重要的理论，就是「泡利不相容原理」。

这个原理跟原子结构有关系。量子力学是研究微观世界的学问，而原子结构则是其中科学家最关心的课题之一。不过，当时的科学家对于原子结构认识有限，很多现象都是知其然而不知其所以然。而泡利不相容原理，就提出了原子里面电子的排列规律，解释了当时一些很重要的实验结果。后来，泡利不相容原理的应用范围，亦被扩展到电子以外的其它粒子，成为了量子力学里面最重要的理论之一。由于这项贡献，泡利获得了1945年的诺贝尔物理学奖。

今集，张老师会为你介绍这个原理及泡利的一些其它故事。

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1900年，普朗克提出了黑体辐射理论，开启了量子力学的大门。1900年也被称为量子力学的诞生年。同样在1900年诞生的是奥地利科学家泡利，他后来也为量子力学做出了重要的贡献，并且获得了1945年的诺贝尔物理学奖。得奖原因是泡利不相容原理，这是量子力学里面非常重要的一个理论。今天开始，张老师会为你介绍这位科学家。

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普朗克生活在一个动荡的时代。工业革命以来，科学与技术的突破性发展，一方面改善的人类的生活，但是另一方面，也大大提高了武器的杀伤力。

普朗克与居里夫人都是伟大的科学家，也同样经历了时代的动荡。1914年，第一次世界大战爆发。当时已入籍法国的居里夫人走到前线去医治伤兵。而普朗克是德国人，可以说是法国的敌国。他虽然没有上战场，但是他同样的饱受了战争带来的苦难。今集，张老师会为你介绍普朗克在两次世界大战中的经历。

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