"...Vào tháng Mười năm 1896, Albert Einstein (lúc đó 17 tuổi) ghi danh theo học trường Bách khoa Zurich, một trường cao đẳng chuyên ngành sư phạm và kỹ thuật có 841 sinh viên.
The Zurich Polytechnic, with 841 students, was mainly a teachers’ and technical college when 17-year-old Albert Einstein enrolled in October 1896.
Ngôi trường này không danh giá bằng Đại học Zurich bên cạnh và các đại học ở Geneva hay Basel, những trường có thể cấp bằng tiến sỹ (một vị thế mà ngôi trường bách khoa có tên chính thức là Eidgenössische Polytechnische Schule này chỉ có được vào năm 1911 khi đổi tên thành trường Eidgenössische Technische Hochschule hay ETH). Tuy nhiên, trường Bách khoa Zurich khá có tăm tiếng trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật. Trước đó không lâu, trưởng khoa vật lý của trường, thầy Heinrich Weber, đã mua một tòa nhà mới cho khoa nhờ tiền tài trợ của một ông trùm ngành điện (và cũng là đối thủ cạnh tranh với công ty của anh em nhà Einstein) – Werner von Siemens. Tòa nhà có những phòng thí nghiệm uy tín nổi tiếng về các phép đo chính xác.
It was less prestigious than the neighboring University of Zurich and the universities in Geneva and Basel, all of which could grant doctoral degrees (a status that the Polytechnic, officially named the Eidgenössische Polytechnische Schule, would attain in 1911 when it became the Eidgenössische Technische Hochschule, or ETH). Nevertheless, the Polytechnic had a solid reputation in engineering and science. The head of the physics department, Heinrich Weber, had recently procured a grand new building, funded by the electronics magnate (and Einstein Brothers competitor) Werner von Siemens. It housed showcase labs famed for their precision measurements.
Einstein là một trong 11 sinh viên năm nhất ghi danh vào ngành đào tạo “giáo viên chuyên ngành toán và vật lý”. Ông sống trong khu ký túc xá với mức chi tiêu là 100 franc Thụy Sĩ do những người họ hàng bên ngoại – họ nhà Koch chu cấp. Mỗi tháng, ông để dành 20 franc cho số phí mà sau này ông phải đóng để trở thành công dân Thụy Sĩ.
Einstein was one of eleven freshmen enrolled in the section that provided training “for specialized teachers in mathematics and physics.” He lived in student lodgings on a monthly stipend of 100 Swiss francs from his Koch family relatives. Each month he put aside 20 of those francs toward the fee he would eventually have to pay to become a Swiss citizen.
Vật lý lý thuyết đang phát triển thành một ngành học thuật vào những năm 1890, và theo đó, số giáo sư của ngành này tăng mạnh trên khắp châu Âu. Những nhà thực hành tiên phong của ngành – như Max Planck ở Berlin, Hendrik Lorentz ở Hà Lan và Ludwig Boltzmann1 ở Vienna – kết hợp vật lý và toán học để đề ra những con đường mà các nhà thực nghiệm vẫn còn phải đi theo. Vì thế, toán học được xem là một phần chính trong các môn học bắt buộc của Einstein tại trường Bách khoa.
Theoretical physics was just coming into its own as an academic discipline in the 1890s, with professorships in the field sprouting up across Europe. Its pioneer practitioners—such as Max Planck in Berlin, Hendrik Lorentz in Holland, and Ludwig Boltzmann in Vienna—combined physics with math to suggest paths where experimentalists had yet to tread. Because of this, math was supposed to be a major part of Einstein’s required studies at the Polytechnic.
Tuy nhiên, Einsten có khả năng trực giác với môn vật lý tốt hơn với môn toán, và ông chưa hiểu rõ hai môn học này liên quan chặt chẽ với nhau như thế nào trong việc khám phá các lý thuyết mới. Trong bốn năm học tại trường Bách khoa, ông được điểm 5 hoặc 6 (trên thang điểm 6) trong tất cả các môn học về vật lý lý thuyết, nhưng chỉ được điểm 4 ở các môn học về toán, đặc biệt là hình học. Ông thừa nhận: “Hồi sinh viên, tôi không hiểu rõ rằng kiến thức sâu hơn về các nguyên lý cơ bản của vật lý có liên quan với các phương pháp toán học phức tạp nhất.”
Einstein, however, had a better intuition for physics than for math, and he did not yet appreciate how integrally the two subjects would be related in the pursuit of new theories. During his four years at the Polytechnic, he got marks of 5 or 6 (on a 6-point scale) in all of his theoretical physics courses, but got only 4s in most of his math courses, especially those in geometry. “It was not clear to me as a student,” he admitted, “that a more profound knowledge of the basic principles of physics was tied up with the most intricate mathematical methods.”
Một thập kỷ sau, ông mới rõ điều này khi vật lộn với phần hình học của thuyết hấp dẫn và buộc phải dựa vào sự giúp đỡ của một giáo sư toán học, người từng gọi ông là kẻ lười biếng. Năm 1912, ông viết cho một đồng nghiệp: “Tôi trở nên rất mực tôn trọng toán học, trong suy nghĩ đơn giản của mình trước đây tôi đã coi phần tinh tế hơn của toán học là sự xa xỉ thuần túy.” Lúc gần cuối đời, ông cũng bộc lộ điều tương tự trong một cuộc chuyện trò với một người bạn ít tuổi hơn. Ông tâm sự: “Hồi còn non trẻ, tôi đã tưởng rằng một nhà vật lý thành công chỉ cần biết toán học sơ cấp thôi. Sau này, với sự hối tiếc rất lớn, tôi nhận ra rằng giả định đó hoàn toàn sai.”
That realization would sink in a decade later, when he was wrestling with the geometry of his theory of gravity and found himself forced to rely on the help of a math professor who had once called him a lazy dog. “I have become imbued with great respect for mathematics,” he wrote to a colleague in 1912, “the subtler part of which I had in my simple-mindedness regarded as pure luxury until now.” Near the end of his life, he expressed a similar lament in a conversation with a younger friend. “At a very early age, I made an assumption that a successful physicist only needs to know elementary mathematics,” he said. “At a later time, with great regret, I realized that the assumption of mine was completely wrong.”
Giáo sư vật lý chính của ông là Heinrich Weber, người một năm trước ấn tượng với Einstein đến mức mặc dù Einstein thi trượt kỳ thi đầu vào trường Bách khoa, vẫn cố thuyết phục Einstein ở lại Zurich và dự thính các bài giảng của ông. Sự khâm phục lẫn nhau kéo dài suốt hai năm đầu của Einstein ở trường Bách khoa. Những bài giảng của Weber nằm trong số ít các bài giảng gây ấn tượng với Einstein. Trong năm thứ hai, Einstein viết: “Thầy Weber giảng về nhiệt rất hay. Từng bài giảng của thầy đều làm tôi thích thú.” Ông làm việc trong phòng thí nghiệm của Weber “với sự hăng hái và niềm say mê”, tham gia 15 học phần (năm học phần trong phòng thí nghiệm và mười học phần trên lớp) với người thầy này, và đạt điểm tốt ở tất cả các học phần.
His primary physics professor was Heinrich Weber, the one who a year earlier had been so impressed with Einstein that, even after he had failed his entrance exam to the Polytechnic, he urged him to stay in Zurich and audit his lectures. During Einstein’s first two years at the Polytechnic, their mutual admiration endured. Weber’s lectures were among the few that impressed him. “Weber lectured on heat with great mastery,” he wrote during their second year. “One lecture after another of his pleases me.” He worked in Weber’s laboratory “with fervor and passion,” took fifteen courses (five lab and ten classroom) with him, and scored well in them all.
Ngôi trường đại học Einstein đã từng theo học tại Zurich
Tuy nhiên, Einstein dần dà không thích Weber nữa. Ông thấy vị giáo sư này quá chú trọng vào các nền tảng lịch sử của vật lý, mà không bàn nhiều về các ranh giới đương đại. Một người cùng thời với Einstein phàn nàn: “Bất cứ điều gì sau thời của Helmholtz đều bị lờ đi. Sau khi học xong, chúng tôi biết tất cả về quá khứ của vật lý, nhưng chẳng biết gì về hiện tại và tương lai.”
Einstein, however, gradually became disenchanted with Weber. He felt that the professor focused too much on the historical foundations of physics, and he did not deal much with contemporary frontiers. “Anything that came after Helmholtz was simply ignored,” one contemporary of Einstein complained. “At the close of our studies, we knew all the past of physics but nothing of the present and future.”
Thiếu hẳn trong các bài giảng của Weber là sự khảo sát những đột phá vĩ đại của James Clerk Maxwell; từ năm 1855, nhà khoa học này đã bắt đầu phát triển những lý thuyết chuyên sâu và các phương trình toán học tài tình mô tả việc các sóng điện từ như ánh sáng truyền đi như thế nào. Một sinh viên khác viết: “Chúng tôi đã hoài công chờ đợi một bài trình bày về lý thuyết của Maxwell. Einstein thất vọng hơn ai hết.”
Notably absent from Weber’s lectures was any exploration of the great breakthroughs of James Clerk Maxwell, who, beginning in 1855, developed profound theories and elegant mathematical equations that described how electromagnetic waves such as light propagated. “We waited in vain for a presentation of Maxwell’s theory,” wrote another fellow student. “Einstein above all was disappointed.”
Với thái độ hỗn hào sẵn có, Einstein không che giấu cảm xúc của mình. Và với ý thức tự cao, Weber nổi giận trước sự xem thường không khéo che giấu của Einstein. Khi hết bốn năm cùng nhau, họ trở thành những người đối địch.
Given his brash attitude, Einstein didn’t hide his feelings. And given his dignified sense of himself, Weber bristled at Einstein’s ill-concealed disdain. By the end of their four years together they were antagonists.
Sự tức giận của Weber là một ví dụ khác cho thấy đời sống khoa học cũng như đời sống riêng tư của Einstein chịu ảnh hưởng như thế nào từ những đặc tính sâu thẳm trong tâm hồn người Swabia của ông: sẵn sàng chất vấn người có thẩm quyền, thể hiện thái độ hỗn hào khi bị áp đặt và chẳng mấy xem trọng những hiểu biết được thừa nhận rộng rãi. Chẳng hạn, ông thường gọi Weber một cách tùy tiện là “ông Weber” thay vì “thưa thầy”.
Weber’s irritation was yet another example of how Einstein’s scientific as well as personal life was affected by the traits deeply bred into his Swabian soul: his casual willingness to question authority, his sassy attitude in the face of regimentation, and his lack of reverence for received wisdom. He tended to address Weber, for example, in a rather informal manner, calling him “Herr Weber” instead of “Herr Professor.”
Khi sự thất vọng át hẳn sự khâm phục trước đó, Giáo sư Weber có một nhận xét về Einstein tương tự lời người giáo viên bị chọc tức tại ngôi trường trung học ở Munich vài năm trước. Weber nói: “Em là một đứa rất thông minh, Einstein. Một đứa cực kỳ thông minh. Nhưng em có một khuyết điểm lớn là không bao giờ chịu để ai chỉ bảo bất kỳ điều gì.”
When his frustration finally overwhelmed his admiration, Professor Weber’s pronouncement on Einstein echoed that of the irritated teacher at the Munich gymnasium a few years earlier. “You’re a very clever boy, Einstein,” Weber told him. “An extremely clever boy. But you have one great fault: you’ll never let yourself be told anything.”
Đánh giá đó phần nào đúng. thế nhưng, Einstein rồi sẽ chứng minh cho mọi người thấy rằng trong thế giới vật lý đầy tranh cãi vào thời điểm chuyển giao thế kỷ, khả năng gạt bỏ những hiểu biết thông thường một cách vô tư như thế không phải là khuyết điểm lớn nhất.
There was some truth to that assessment. But Einstein was to show that, in the jangled world of physics at the turn of the century, this insouciant ability to tune out the conventional wisdom was not the worst fault to have.
Sự xấc xược của Einstein cũng khiến ông gặp rắc rối với giáo sư vật lý khác của trường Bách khoa, thầy Jean Pernet, người phụ trách các bài tập thực nghiệm và thực hành trong phòng thí nghiệm. Trong môn thí nghiệm vật lý cơ bản, Pernet cho Einstein điểm 1, điểm thấp nhất, do đó cũng khiến mình nổi bật hẳn lên trong lịch sử vì đánh trượt Einstein ở một môn vật lý. Nguyên nhân một phần là vì Einstein hiếm khi có mặt trên lớp. theo yêu cầu bằng văn bản của Pernet, tháng Ba năm 1899, Einstein nhận được “thông báo khiển trách chính thức của hiệu trưởng do thiếu chuyên cần trong môn vật lý thực hành”.
Einstein’s impertinence also got him into trouble with the Polytechnic’s other physics professor, Jean Pernet, who was in charge of experimental and lab exercises. In his course Physical Experiments for Beginners, Pernet gave Einstein a 1, the lowest possible grade, thus earning himself the historic distinction of having flunked Einstein in a physics course. Partly it was because Einstein seldom showed up for the course. At Pernet’s written request, in March 1899 Einstein was given an official “director’s reprimand due to lack of diligence in physics practicum.”
Một hôm, Pernet hỏi Einstein: “Tại sao em muốn học chuyên ngành vật lý thay vì ngành nào đó khác như y học hay thậm chí là luật?” Einstein trả lời: “Bởi vì mấy môn đó em học còn tệ hơn. Tại sao em không nên ít nhất là thử vận may của mình với môn vật lý chứ?”
Why are you specializing in physics, Pernet asked Einstein one day, instead of a field like medicine or even law? “Because,” Einstein replied, “I have even less talent for those subjects. Why shouldn’t I at least try my luck with physics?”
Vào những dịp mà Einstein hạ cố có mặt ở phòng thí nghiệm của Pernet, bản tính độc lập của ông đôi khi khiến ông gặp rắc rối, chẳng hạn có lần ông được phát một tờ hướng dẫn thực hiện một thí nghiệm đặc biệt. Người bạn của ông, cũng là người viết tiểu sử đầu tiên cho ông, Carl Seelig, thuật lại: “Với sự độc lập vốn có của mình, Einstein ném tờ giấy hướng dẫn vào thùng rác một cách rất tự nhiên.” Ông tiếp tục tiến hành thí nghiệm theo cách riêng. Pernet hỏi một phụ tá: “Cậu nghĩ gì về Einstein? Cậu ta luôn luôn làm khác với những gì tôi yêu cầu.”
On those occasions when Einstein did deign to show up in Pernet’s lab, his independent streak sometimes got him in trouble, such as the day he was given an instruction sheet for a particular experiment. “With his usual independence,” his friend and early biographer Carl Seelig reports, “Einstein naturally flung the paper in the waste paper basket.” He proceeded to pursue the experiment in his own way. “What do you make of Einstein?” Pernet asked an assistant. “He always does something different from what I have ordered.”
Người phụ tá trả lời: “Cậu ấy quả có như thế thật, thưa giáo sư, nhưng cậu ấy tìm ra đúng đáp án, và các phương pháp mà cậu ấy sử dụng vô cùng thú vị.”
“He does indeed, Herr Professor,” the assistant replied, “but his solutions are right and the methods he uses are of great interest.”
Những phương pháp này rốt cuộc cũng gây chuyện. tháng Bảy năm 1899, ông gây nổ trong phòng thí nghiệm của Pernet, khiến bàn tay phải bị “thương nặng” và buộc phải đến bệnh viện để khâu. Vết thương này khiến ông không viết được trong ít nhất là hai tuần, và phải nghỉ chơi vĩ cầm trong thời gian còn dài hơn. Ông viết cho một thiếu nữ từng trình diễn cùng mình ở Aarau: “Tôi phải dẹp cây vĩ cầm qua một bên. Tôi chắc rằng nó đang tự hỏi tại sao nó chẳng bao giờ được lấy ra khỏi chiếc hộp màu đen. Có lẽ nó nghĩ rằng mình có một ông cha dượng.” Ông sớm chơi vĩ cầm trở lại, nhưng tai nạn đó dường như khiến ông càng gắn chặt với vai trò nhà lý thuyết hơn là nhà thực nghiệm.
Eventually, these methods caught up with him. In July 1899, he caused an explosion in Pernet’s lab that “severely damaged” his right hand and required him to go to the clinic for stitches. The injury made it difficult for him to write for at least two weeks, and it forced him to give up playing the violin for even longer. “My fiddle had to be laid aside,” he wrote to a woman he had performed with in Aarau. “I’m sure it wonders why it is never taken out of the black case. It probably thinks it has gotten a stepfather.” He soon resumed playing the violin, but the accident seemed to make him even more wedded to the role of theorist rather than experimentalist.
Mặc dù ông tập trung vào vật lý nhiều hơn toán học, nhưng vị giáo sư toán học có ảnh hưởng tích cực nhất đối với ông, Hermann Minkowski – một người Do thái ưa nhìn, mặt vuông chữ điền, sinh ra ở Nga và chừng 30 tuổi. Einstein đánh giá rất cao cách Minkowski kết hợp toán học với vật lý, nhưng ông tránh những môn học khó hơn của Minkowski, do đó Minkowski gọi Einstein là kẻ lười biếng. “Cậu ta chẳng bao giờ để ý đến toán học.”
Despite the fact that he focused more on physics than on math, the professor who would eventually have the most positive impact on him was the math professor Hermann Minkowski, a square-jawed, handsome Russian-born Jew in his early thirties. Einstein appreciated the way Minkowski tied math to physics, but he avoided the more challenging of his courses, which is why Minkowski labeled him a lazy dog: “He never bothered about mathematics at all.”
Tùy theo sở thích và đam mê, Einstein thích học với một hoặc hai người bạn. Mặc dù vẫn tự hào là “một kẻ phiêu bạt và một người cô đơn”, nhưng ông bắt đầu quanh quẩn ở các quán cà phê và tham gia các buổi dạ hội âm nhạc với nhóm bạn thân có máu nghệ sĩ và nhóm bạn học. Mặc dù nổi tiếng là sống tách biệt, nhưng ông cũng tạo được những tình bạn lâu bền ở Zurich, sau này những tình bạn này trở thành những mối gắn bó quan trọng trong cuộc đời ông.
Einstein preferred to study, based on his own interests and passions, with one or two friends. Even though he was still priding himself on being “a vagabond and a loner,” he began to hang around the coffee-houses and attend musical soirees with a congenial crowd of bohemian soul mates and fellow students. Despite his reputation for detachment, he forged lasting intellectual friendships in Zurich that became important bonds in his life.
Trong số đó có Marcel Grossmann, một tài năng toán học thuộc tầng lớp trung lưu Do thái, cha ông là chủ một nhà máy gần Zurich. Grosmann chăm chỉ chép bài và chia sẻ chúng với Einstein, người kém chuyên cần hơn trong việc đi học. Về sau, Einstein không khỏi ngạc nhiên nói với vợ của Grossmann: “Các ghi chép của anh ấy đáng lẽ phải được in ra và công bố. Mỗi đợt ôn thi, anh ấy luôn cho tôi mượn những cuốn sổ ghi chép đó, và chúng là vị cứu tinh của tôi. Tôi không muốn nghĩ đến việc tôi sẽ làm thế nào nếu không có chúng.”
Among these was Marcel Grossmann, a middle-class Jewish math wizard whose father owned a factory near Zurich. Grossmann took copious notes that he shared with Einstein, who was less diligent about attending lectures. “His notes could have been printed and published,” Einstein later marveled to Grossmann’s wife. “When it came time to prepare for my exams, he would always lend me those notebooks, and they were my savior. What I would have done without these books I would rather not speculate on.”
Einstein và Grossmann thường cùng nhau hút tẩu và uống cà phê đá trong khi trao đổi về triết học tại quán cà phê Metropole bên bờ sông Limmat. Grossmann dự đoán về Einstein khi nói chuyện với cha mẹ mình: “Cậu ta một ngày nào đó sẽ trở thành một vĩ nhân.” Về sau, Grossmann đã góp phần biến điều này trở thành sự thật khi giúp Einstein xin được công việc đầu tiên tại Cục Cấp bằng Sáng chế Thụy Sĩ, rồi sau đó hỗ trợ Einstein phần kiến thức toán học cần thiết để phát triển thuyết Tương đối hẹp thành một lý thuyết tổng quát.
Together Einstein and Grossmann smoked pipes and drank iced coffee while discussing philosophy at the Café Metropole on the banks of the Limmat River. “This Einstein will one day be a great man,” Grossmann predicted to his parents. He would later help make that prediction true by getting Einstein his first job, at the Swiss Patent Office, and then aiding him with the math he needed to turn the special theory of relativity into a general theory.
Vì nhiều bài giảng ở trường Bách khoa có vẻ đã lỗi thời nên Einstein cùng những người bạn của mình tự đọc thêm nghiên cứu của những nhà lý thuyết mới nhất. Ông nhớ lại: “Tôi bỏ học nhiều và say sưa nghiên cứu các bậc thầy vật lý lý thuyết ở nhà.” Trong số đó có Gustav Kirchhoff về bức xạ, Hermann von Helmholtz về nhiệt động lực học, Heinrich Hertz về điện từ học và Boltzmann về cơ học thống kê.
Because many of the Polytechnic lectures seemed out of date, Einstein and his friends read the most recent theorists on their own. “I played hooky a lot and studied the masters of theoretical physics with a holy zeal at home,” he recalled. Among those were Gustav Kirchhoff on radiation, Hermann von Helmholtz on thermodynamics, Heinrich Hertz on electromagnetism, and Boltzmann on statistical mechanics.
Einstein đã từng gặp rắc rối với các giáo sư đại học vì sự xấc xược của mình
Ông cũng chịu ảnh hưởng khi đọc các nghiên cứu của một nhà lý thuyết ít được biết đến hơn, August Föppl; năm 1894, nhà khoa học này đã viết một cuốn sách nổi tiếng có nhan đề Introduction to Maxwell’s Theory of Electricity [Giới thiệu về lý thuyết điện của Maxwell]. Như nhà sử học khoa học Gerald Holton đã chỉ ra, cuốn sách của Föppl có những khái niệm mà chẳng bao lâu sau sẽ được lặp lại trong công trình của Einstein. Cuốn sách có một phần về “Điện động lực học của các vật dẫn điện chuyển động” mở đầu bằng việc xem xét lại khái niệm “chuyển động tuyệt đối”. Föppl viết rằng cách duy nhất để xác định chuyển động của một vật là đặt nó trong mối quan hệ với vật khác. Từ đó, ông tiếp tục xem xét vấn đề liên quan đến cảm ứng của một dòng điện do từ trường gây ra: “Liệu có hoàn toàn giống nhau khi một nam châm chuyển động gần một mạch điện đứng yên hay khi mạch điện đó chuyển động còn nam châm đứng yên không?” Einstein mở đầu bài báo về thuyết Tương đối hẹp năm 1905 của mình bằng cách đặt ra cùng vấn đề tương tự đó.
He was also influenced by reading a lesser-known theorist, August Föppl, who in 1894 had written a popular text titled Introduction to Maxwell’s Theory of Electricity. As science historian Gerald Holton has pointed out, Föppl’s book is filled with concepts that would soon echo in Einstein’s work. It has a section on “The Electrodynamics of Moving Conductors” that begins by calling into question the concept of “absolute motion.” The only way to define motion, Föppl notes, is relative to another body. From there he goes on to consider a question concerning the induction of an electric current by a magnetic field: “if it is all the same whether a magnet moves in the vicinity of a resting electric circuit or whether it is the latter that moves while the magnet is at rest.” Einstein would begin his 1905 special relativity paper by raising this same issue.
Trong thời gian rảnh rỗi, Einstein cũng đọc Henri Poincaré, một học giả người Pháp vĩ đại mà thiếu chút nữa đã phát minh ra các khái niệm cốt lõi của thuyết Tương đối hẹp. Gần cuối năm thứ nhất của Einstein tại trường Bách khoa, mùa xuân năm 1897, có một hội nghị về toán học ở Zurich nơi Poincaré vĩ đại sẽ phát biểu. Vào phút cuối, nhà khoa học này không thể xuất hiện, nhưng một bài báo của ông được đọc ở đó chứa đựng điều mà về sau sẽ trở thành một tuyên bố nổi tiếng. Ông viết: “Không gian tuyệt đối, thời gian tuyệt đối, và kể cả hình học Euclid đều không phải là những điều kiện áp đặt lên cơ học.”
Einstein also read, in his spare time, Henri Poincaré, the great French polymath who would come tantalizingly close to discovering the core concepts of special relativity. Near the end of Einstein’s first year at the Polytechnic, in the spring of 1897, there was a mathematics conference in Zurich where the great Poincaré was due to speak. At the last minute he was unable to appear, but a paper of his was read there that contained what would become a famous proclamation. “Absolute space, absolute time, even Euclidean geometry, are not conditions to be imposed on mechanics,” he wrote.
Trạm Đọc (Read Station)
