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科学网从红日初升到落日余晖

文章出处:澳门美高梅 人气:发表时间:2020-06-27 17:46

爱因斯坦真是科学史界一个长盛不衰的话题,尽管他已经去世65年了。这不,美国科普作家博达尼斯创作了一部以爱因斯坦“犯错”为主题的读物,重新梳理、回顾了这位天才的一生。

当然,读者不能寄希望于这是一本呈现或罗列爱因斯坦“犯错”的故事集,它仍可算是一本视角独特的新版爱因斯坦传记,而且大致也是按照时间脉络展开,并不算“另类”。这本传记较派斯那本著名的爱因斯坦传记《上帝难以捉摸》要通俗得多,全书几乎不见令人生畏的物理公式,对广义相对论的引力场方程也作了简化处理。此外,该传记体量又小于艾萨克森写的那本丰厚的《爱因斯坦传》,没那么多枝蔓,因而读起来更顺畅一些。

书的一半甚至更多一点的体量其实完全与“犯错”无关,大致可以说是爱因斯坦的一段成名史,我将之比喻为从“红日初升”到“如日中天”。

爱因斯坦早年首先是一位叛逆者,这集中体现在大学时期的表现,他极度抵触当时一些陈腐的教学模式,以至于多年后如此讽刺道:“现行的教学方法还没有完全扼杀神圣的好奇心,这真是一个奇迹。”随后便是现在读起来催人励志的求职史,算他幸运,最终在好友格罗斯曼的父亲的帮助下,他得以在瑞士伯尔尼专利局谋得了一个三级技术专家的职位。也正是在专利局,成就了奇迹年(1905年)的爱因斯坦,此可谓“红日初升”。

正是在专利局,他萌发了“一生最得意的想法”,做出了将惯性力包含进构建新引力理论的尝试,也即他朝着创建广义相对论的道路进发了。宏筹壮志映照惨淡现实,事业刚刚起步的爱因斯坦现实何其窘迫,“他坐在大椅子上,左手抱着孩子,右手在一个平板上写方程,同时抽着雪茄,烟雾从婴儿、方程和访客旁飘过。”

十年攻坚、大功告成。1915年底,爱因斯坦完成了广义相对论的重大突破,他致信给好友贝索“我最大胆的梦想已经成真。”接着,便是广义相对论曲折的验证过程,终于在1919年由英国天文学家爱丁顿的团队一锤定乾坤,由此爱因斯坦名扬天下,此可谓其人生“如日中天”。

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注:很抱歉,这幅插图取自《相对论之路》,2019年,湖南科学技术出版社。该书由希伯来大学爱因斯坦档案馆学术主任和马普学会科学史所所长合著,是了解爱因斯坦创建狭义、广义相对论的不二之选。书中有一些像上面这种有趣的插图,故择一置于这里,以增趣味。

接下来便是围绕在引力场方程先是加入常数Λ、后又删去的故事,因此后来被爱因斯坦称之为“一生所犯的最大的错误”。其实现在回头再看,这与其说是一个人错误,倒不如说是科学“自净”机制的一种反映。最初爱因斯坦添加上Λ的原因是为了满足“准静态分布”宇宙的结果,或者说是为了符合实际的天文观测。而到1929年哈勃和赫马森的天文观测非常明确表明宇宙在加速膨胀后,爱因斯坦又果断舍弃了之前加入的Λ项,方程也再次回归到他一直深爱的完美形式。

在博达尼斯看来,爱因斯坦对隐匿在量子力学背后的法则或逻辑的抵触和排斥才是他一生“最大的错误”。现在看来,这不但是爱因斯坦个人的悲剧,也是科学史上的一个悲剧。想当初(1905年),他也是量子论发展史上的一员骁将,光电效应方程便是其树立的不朽丰碑,但随着以海森堡为代表的量子力学新生代的成长,内心固守因果律的爱因斯坦与年轻一代渐渐格格不入了。书中描写了他与玻尔的几场论战,包括1930年在布鲁塞尔召开的第六次索尔维会议的那场,爱因斯坦使出了浑身解数构想了著名的“光子盒”理想实验,不料经过玻尔彻夜未眠的思索后还是成功化解了挑战。诚如书中所言,“玻尔利用相对论击碎了爱因斯坦试图捍卫因果律的最后努力,这是一个毁灭性的打击。”

从1933年到1955年,爱因斯坦在普林斯顿度过了余生。他为了建立统一场论孤寂地跋涉,已经脱离了当时物理发展的洪流。好友玻恩无不惋惜地说,“这对爱因斯坦本人,对我们来说都是悲剧,因为他在孤独地探索他的道路,我们却失去了领袖和旗手。”在普林斯顿的岁月,是他一生落日余晖的阶段,绚烂而悲壮。

中译本的封面设计别出心裁,像窗户一样的圆形镂空处(注:下图扫描版看不出来,其实是折页回来双层,封面有圆形镂空,正好显露出下层的头像),可以瞥见一幅晚年爱因斯坦素描头像。他睿智的目光穿越了时空,洞察着这个他曾经变革了的世界。

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