1955年4月18日，阿爾伯特·愛因斯坦在美國去世。70年后的今天，我們或許可以換個角度，重新認(rèn)識這位科學(xué)巨匠——

他是偉大的理論物理學(xué)家，但并非待在書齋里推導(dǎo)方程的“象牙塔”學(xué)者，而是對現(xiàn)實世界充滿好奇心的實驗者。一直以來，他的科學(xué)生涯從未脫離實踐。

河南鄭州高新區(qū)科學(xué)大道旁的愛因斯坦雕像《成功之路》（圖源：視覺中國）

文/方在慶

中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所研究員、華東師范大學(xué)紫江講座教授

01

理論物理學(xué)家 也是“技術(shù)咖”

提到愛因斯坦，人們腦海中往往會浮現(xiàn)出那個寫下了

E

mc

E

mc

該書作者約瑟夫·伊利是匈牙利科學(xué)史家，曾參與多卷本《愛因斯坦全集》的編輯工作，該叢書仍在陸續(xù)出版中。他以扎實的史料和生動的筆觸，展現(xiàn)了愛因斯坦如何親手設(shè)計裝置、優(yōu)化專利，甚至以專家身份介入技術(shù)糾紛。

《不只是

E

mc

方在慶、何鈞、雷煜譯

上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版

這本書不僅打破了“愛因斯坦只是理論家”的刻板印象，更讓我們看到一位在科學(xué)與技術(shù)之間自由穿梭的智者。他的探索精神、跨界思維，以及對現(xiàn)實問題的敏銳洞察，至今仍能帶給我們深刻的啟示。

02

陀螺羅盤專利引發(fā)訴訟

愛因斯坦“出手”做專家證人

1904年，德國發(fā)明家赫爾曼·安許茨-肯普費(fèi)研究出一種不依賴地磁的導(dǎo)航工具，并申請了世界上第一臺實用陀螺羅盤的專利，成立了安許茨公司，專門生產(chǎn)這一設(shè)備。

陀螺羅盤的核心原理是利用陀螺效應(yīng)保持穩(wěn)定，從而始終指向地理北極，而不受船體鐵磁物質(zhì)的影響。安許茨的陀螺羅盤迅速被德意志帝國海軍采用，并在之后的幾十年里不斷改進(jìn)，成為現(xiàn)代船舶導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成部分。

幾乎與此同時，美國工程師埃爾默·斯佩里也在研究陀螺儀的應(yīng)用。1911年，斯佩里推出了自己的陀螺羅盤，并迅速進(jìn)入英國皇家海軍和美國海軍市場。到1914年，斯佩里甚至向德意志帝國海軍出售陀螺羅盤，引發(fā)了安許茨的專利訴訟。

斯佩里制造的飛機(jī)陀螺羅盤

安許茨認(rèn)為斯佩里的產(chǎn)品侵犯了他1904年申請的陀螺羅盤專利，而斯佩里則反駁稱，安許茨的專利并未對早期的陀螺儀技術(shù)做出真正的創(chuàng)新，因此應(yīng)當(dāng)無效。

由于案件涉及復(fù)雜的物理和工程問題，柏林皇家法院決定請一位物理學(xué)權(quán)威人士作為技術(shù)專家，而此人正是阿爾伯特·愛因斯坦。

1902年至1909年，愛因斯坦曾在瑞士專利局工作，對專利審查和技術(shù)創(chuàng)新的法律保護(hù)有深入了解。也是在那里，他練就了一雙善于發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的眼睛，學(xué)會了如何從技術(shù)細(xì)節(jié)中捕捉科學(xué)突破的本質(zhì)。

1915年，愛因斯坦受柏林法院委托，作為專家證人分析安許茨和斯佩里的陀螺羅盤技術(shù)，并判斷斯佩里的產(chǎn)品是否侵犯了安許茨的專利權(quán)。

愛因斯坦在他的第一份專家報告（1915年2月6日）中認(rèn)為，安許茨的陀螺羅盤確實在技術(shù)上有所改進(jìn)，但其1904年的專利并沒有實質(zhì)性地超越早期陀螺儀設(shè)計，因此其專利的獨(dú)特性存疑。然而，在進(jìn)一步研究了斯佩里的設(shè)計后，他發(fā)現(xiàn)斯佩里的陀螺羅盤確實借鑒了安許茨1908年的減震技術(shù)專利，并在補(bǔ)充報告（1915年8月7日）中確認(rèn)了這一點。

基于愛因斯坦的分析，法院最終判決安許茨勝訴，并禁止斯佩里在德國生產(chǎn)和銷售相關(guān)陀螺羅盤，斯佩里被判罰款30萬馬克。后來，安許茨提出了包含兩個陀螺儀的浮動球體構(gòu)型，這是一種完全密封、能有效防止人為干預(yù)且對外部干擾高度不敏感的陀螺系統(tǒng)。這一裝置于1922年獲得了專利，其中提到了愛因斯坦在此發(fā)明中的貢獻(xiàn)。

這場跨越國界的專利之爭，不僅揭示了愛因斯坦鮮為人知的技術(shù)洞察力，更展現(xiàn)了他如何將深邃的物理思想轉(zhuǎn)化為實際解決方案。

愛因斯坦（右）與安許茨（左）

03

曾任“魚雷技術(shù)顧問”

反對戰(zhàn)爭但支持正義之戰(zhàn)

1943年，64歲的愛因斯坦以另一種身份活躍在美國海軍的機(jī)密項目中——他成了“魚雷技術(shù)顧問”，甚至設(shè)計了一種新型磁感應(yīng)引信。當(dāng)時，二戰(zhàn)期間的美國海軍正深陷“魚雷大丑聞”——Mk.6型魚雷的磁感應(yīng)引信故障頻發(fā)，常因地球磁場干擾提前引爆或啞火。愛因斯坦的任務(wù)是提出改進(jìn)方案。

他先設(shè)計出一種雙線圈磁感應(yīng)系統(tǒng)：主線圈產(chǎn)生交變磁場，兩個副線圈對稱分布。遺憾的是，軍方測試后發(fā)現(xiàn)，這個方案與已有技術(shù)存在類似缺陷——平底船艦仍會干擾信號。但這一嘗試為后續(xù)研究提供了新思路。不久后，愛因斯坦提出了更激進(jìn)的設(shè)想：通過兩次爆炸增強(qiáng)破壞力。這讓海軍工程師連連驚嘆其創(chuàng)意。

這一時期，愛因斯坦還與“計算機(jī)之父”約翰·馮·諾伊曼合作研究水下沖擊波。兩人試圖用數(shù)學(xué)簡化爆炸模型，但愛因斯坦堅持認(rèn)為：“實驗比計算更可靠?！彼踔猎?944年設(shè)計了一種水雷起爆器，利用慣性壓縮氣囊實現(xiàn)精準(zhǔn)引爆。據(jù)物理學(xué)家喬治·伽莫夫回憶，愛因斯坦對各類武器提案都興致勃勃，常笑著說：“啊，行！很有意思！”

這時，在人類的至暗時刻，愛因斯坦是一個愿以科學(xué)為劍的普通人。他反對戰(zhàn)爭，但支持反法西斯正義之戰(zhàn)。他曾說：“如果我是比利時人，在納粹入侵時，我會選擇戰(zhàn)斗?！?/strong>

04

設(shè)計更安全、環(huán)保的冰箱

除了癡迷數(shù)學(xué)和物理理論，愛因斯坦也喜歡研究機(jī)械裝置、解決實際技術(shù)難題。

平日里，他從嘗試用統(tǒng)計方法描述湍流到探索光的波粒特性；從申請無電機(jī)冰箱專利到改進(jìn)陀螺羅盤；在測量技術(shù)上，關(guān)注儀器精度，提出改進(jìn)光學(xué)測量儀和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的方案。他對自動反饋系統(tǒng)的設(shè)想，與現(xiàn)代自動化和人工智能理念不謀而合。

此外，愛因斯坦早在20世紀(jì)初就關(guān)注太陽能，意識到其潛力，提出利用可再生能源的構(gòu)想。這些實踐探索體現(xiàn)了其科學(xué)與應(yīng)用并重的精神。愛因斯坦不僅在黑板上推導(dǎo)公式，更關(guān)心如何讓科學(xué)真正應(yīng)用于現(xiàn)實。

很多人不知道，愛因斯坦曾與匈牙利裔美國物理學(xué)家萊奧·西拉德合作，設(shè)計了一款更安全、環(huán)保的冰箱，目的是避免冷卻劑泄漏帶來的安全隱患。他的興趣不僅限于時間和空間的奧秘，還涉及能源、流體動力學(xué)、測量技術(shù)和航空儀器。

轉(zhuǎn)載自中國科普網(wǎng)公眾號。