1905年，德国物理学家阿尔伯特·爱因斯坦发表了四篇开创性的物理学论文，其中一篇为他赢得了诺贝尔物理学奖。

 How Einstein built on the past to make his breakthroughs (nature.com)

《爱因斯坦革命》：爱因斯坦取得突破的历史根源Jürgen Renn 和 Hanoch Gutfreund，普林斯顿大学出版社（2023 年）

德国物理学家阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）于1955年去世，但他仍然作为有史以来最著名的科学家之一，天才的化身和整个学术界的主题活在人们心中。在《爱因斯坦革命》一书中，两位研究爱因斯坦生平及其相对论的著名专家——以色列物理学家哈诺克·古特弗伦德（Hanoch Gutfreund）和德国科学史学家尤尔根·雷恩（Jürgen Renn）——对爱因斯坦对物理学的革命性贡献和我们对物理世界的看法进行了独到而深刻的分析。

这本书有丰富的传记细节，不仅仅是爱因斯坦传记的另一个产品。古特弗伦德和雷恩将他的工作置于科学知识发展的漫长弧线中，消除了爱因斯坦作为一个非传统的科学天才的流行神话，他单枪匹马地从零开始创造了现代物理学——而且仅凭纯粹的思想。

1905年，爱因斯坦在《物理学年鉴》杂志上发表了四篇革命性的论文。第一个解释了光电效应，它确定了光以微小的能量包或光子的形式出现——这项工作后来为他赢得了诺贝尔物理学奖。第二个涉及布朗运动，即微小粒子的随机运动，它支持原子的存在。第三部分介绍了狭义相对论，以及光速的普遍性。第四个发展了质量和能量等效的理论，用著名的方程 E = mc² 表示. 

这四篇论文似乎没有太多共同点，但正如作者令人信服地论证的那样，它们都建立在相同的基本思想之上。在二十世纪初，物理学家专注于解决“边缘问题”，即力学、热力学和电动力学的交界处，例如热辐射和微观粒子的运动。爱因斯坦比他的同时代人更意识到这三个领域是紧密相连的。解决方案需要一种整体方法。

爱因斯坦运用他对统计力学的掌握来跨越这些领域之间的界限。然而，他的工作仍然是物理学，他没有像当时其他人那样关注其他科学领域，如化学、天文学或地质学。例如，德国物理学家瓦尔特·能斯特（Walther Nernst）对热的研究跨越了化学和物理学;他的同胞、物理学家埃米尔·维切特（Emil Wiechert）将物理学和地质学融合在一起，推导出地球的层状结构。

爱因斯坦还采用了演绎法。他制定了一个基本原理，并用直觉和数学演绎从中推导出自然规律。例如，他对光速恒定性的假设导致了相对论，他对原子存在的信念为他关于布朗运动的论文提供了信息。

《爱因斯坦革命》的很大一部分致力于理解爱因斯坦在科学哲学方面的工作。爱因斯坦的相对论和光量子（光子）理论似乎符合美国哲学家托马斯·库恩的“范式转变”概念，因为它们与现有的运动和光的概念截然不同。然而，作者并不这么看，爱因斯坦也不这么看。

爱因斯坦通常认为，科学是通过稳步发展而累积进步的，而不是通过与过去的革命性决裂。他认为他的相对论是经典物理学的自然延伸，由意大利天文学家伽利略·伽利莱和英国物理学家艾萨克·牛顿等先驱发展，他们都在 16 世纪和 17 世纪推导出引力的行为，以及 19 世纪的物理学家，如苏格兰的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦和荷兰的亨德里克·洛伦兹， 他还阐明了电磁学、光和运动的本质。

作者强调了经典物理学如何不能与现代爱因斯坦物理学完全分开。该书还收录了关于波兰天文学家尼古拉斯·哥白尼和伽利略的大量章节，他们在 16 世纪和 17 世纪将地球从宇宙模型的中心移开，他们的方法启发了爱因斯坦。当爱因斯坦认为自己站在他们的肩膀上时，他的意思是，如果没有他们的贡献，他就不会制定相对论。Gutfreund 和 Renn 也非常关注奥地利物理学家兼哲学家恩斯特·马赫 （Ernst Mach），他对物质、空间和运动的思想在爱因斯坦革命的早期阶段很重要。然而，虽然马赫否认原子的存在，但爱因斯坦认为它们是理所当然的。

尽管为其他地方的科学革命留下了空间，但Gutfreund和Renn决定将围绕爱因斯坦工作的知识转化描述为“哥白尼过程”，在这个过程中，信息和思想不会被拒绝，而是被重新排序和重新解释。他们写道：“保存从文化诞生之初就传承下来的知识，与通过科学革命的转化过程而蜕变的知识一样重要。就哥白尼而言，他保持天体的数量不变，但通过切换太阳和地球的位置改变了天空的结构。

即使是爱因斯坦的著名杰作，即他在1915年提出的广义相对论，也被呈现为一个渐进而复杂的哥白尼过程的结果，在这个过程中，经典物理学的结果被重点的转移重新解释。关于引力的现有知识与狭义相对论结合在一起，并以一种使历史悠久的引力“力”概念消失的方式构建。

作者最后考察了爱因斯坦的科学和社会遗产。爱因斯坦坚持传统学说，即科学只关注关于自然的事实，因此在道德价值方面无关紧要。正如他在1939年的一次演讲中所说，“科学只能确定什么是，而不能确定应该是什么，在其领域之外，各种价值判断仍然是必要的”。

尽管爱因斯坦强调科学家必须作为对社会和道德负责的公民行事，但他也坚持认为，规范性陈述不能用科学来证明。尽管这在当时被广泛接受，但在今天却是有争议的。事实上，古特弗伦德和雷恩在提到“人类在人类世中的生存”，挑战了这一学说。鉴于全球变暖和其他潜在的人为灾难，他们声称“科学和道德判断的相互依存和不可分割性”已经变得非常明显。在我看来，他们试图将爱因斯坦提升为现代科学和社会责任背景下的榜样是没有说服力的。

爱因斯坦革命是对 1905 年至 1925 年间关于爱因斯坦及其惊人的科学创造力的学术文献的重要且发人深省的贡献。Gutfreund 和 Renn 可能没有给出最终的答案，为什么爱因斯坦会以他的方式彻底改变物理学。但他们以引人入胜的细节论证说，要理解他的天才，不仅要考虑早期的物理学史，还要考虑更广泛的知识史。虽然这本书并不总是一本容易读的书，但它会引起物理学家和历史学家的兴趣。

爱因斯坦的工作建立在彼得·泽曼（左）和保罗·埃伦费斯特（右）等物理学家的基础上。