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伟大的爱因斯坦也会犯错|展卷

  撰文 | 苏道

  爱因斯坦是人类历史上最伟大的科学家之一,他在20世纪初期的研究彻底改变了我们认识宇宙的方式。他的“奇迹年”、广义相对论以及其他对于物理学的洞见,一个世纪以来不断被后人称颂。

  正因为爱因斯坦对物理学的发展产生了深远的影响,成为公众眼中的科学巨人,有关他的各种出版物也就为数众多,其中包括很多记述他人生历程的传记。这些传记里既有科学家和科学史家亚伯拉罕·派斯撰写的《爱因斯坦传》(杨振宁先生眼中最好的爱因斯坦传记),也有著名传记作家沃尔特·艾萨克森创作的《爱因斯坦:生命的全部》。有诸如此类的作品在前,后来者创作爱因斯坦传记的压力自然不小。但会讲故事的美国科普作家戴维·博达尼斯通过选取一个特别的切入点,还是给我们奉献了一部优秀的作品——《爱因斯坦也犯错:天才的一生》。

  正如书名所显示的那样,这本书的中心思想是爱因斯坦会犯错。金无足赤,人无完人,一本优秀的传记本来也不应该回避传主犯过的错误。但是,把错误当成一本介绍爱因斯坦的书的主线,却需要不小的勇气。一来爱因斯坦是公众眼中罕见的天才,要把他犯过的错误讲得清清楚楚,读者才能理解并接受;二来对材料的选择和处理也需要作者有很深的写作功底,这对作者是个十足的考验。

  一千个人眼中就有一千个哈姆雷特,而受到学术背景、掌握的资料、个人性格和写作偏好等因素的影响,不同传记作者呈现出的爱因斯坦也都有所不同。在200页出头的不长篇幅里,博达尼斯能够呈现的只是爱因斯坦复杂而传奇的一生中的一些片段,而他选取的素材,都与“爱因斯坦会犯错”这个主题紧密相关。

  博达尼斯对爱因斯坦的“1905奇迹年”几乎是一笔带过,只是简单提及了狭义相对论,为后文打下基础。除了记述了爱因斯坦的两段婚姻,他对爱因斯坦的生活也着墨不多。全书的重点就是爱因斯坦犯下的两个科学上的重大错误:第一个是宇宙学常数的增加和删除,第二个是他对待量子力学的态度。

  爱因斯坦在建立广义相对论后,很得意能够以简洁的方式描述宇宙。但是,当时人们相信宇宙处于稳定的状态中,而这与广义相对论的推论相矛盾。爱因斯坦为此深感苦恼,最终决定在广义相对论的方程里加入称作“宇宙学常数”的一项来抗衡引力的作用,从而调和理论和观测的矛盾。可是,此后不久,俄国科学家弗里德曼和比利时人勒迈特通过计算指出这一项并不需要,而哈勃和赫马森等人的观测则证实宇宙处在膨胀之中,彻底否定了这个常数存在的必要。爱因斯坦不得不把方程改回原来的形式,并把加入宇宙学常数称作“我一生所犯的最大的错误”。

  然而,宇宙似乎又和爱因斯坦开了一个玩笑。1998年,天文学家发现宇宙不仅在膨胀,而且是在加速膨胀,这就需要引入某种未知的力量才能解释这种现象,当年爱因斯坦为了抗衡引力的作用而提出的“宇宙学常数”又被重新认真对待。我们现在把这种力量称作“暗能量”。

  但是,爱因斯坦所说的“我一生所犯的最大的错误”这个论断本身或许就错了,原因却不在于宇宙学的最新进展有可能为爱因斯坦的“宇宙学常数”正名。与自己辉煌的前半生相比,爱因斯坦在后半生还犯下更大的错误:无视物理学的理论进展和实验证据。爱因斯坦对待量子力学的态度可以用他广为人知的“上帝不掷骰子”的论断加以概括。虽然他因为光量子理论获得了诺贝尔物理学奖,但他却是量子力学的哥本哈根诠释的坚定反对者。当他在普林斯顿大学逐渐远离物理学研究前沿、孤独地追求终极理论的时候,以玻尔、海森堡为代表的一大批物理学家却在欧洲推动了量子力学的蓬勃发展。爱因斯坦多次试图挑战量子力学,最终都以失败而告终。

  爱因斯坦犯下这些错误,既有自身性格的原因,比如他的固执既成就了他也阻碍了他;也有很多大科学家共性的问题,即从反对学术权威、追求科学真理的年轻学者变成学术权威,从而产生对大胆想法的抵制心理。用博达尼斯的话说就是“他坚信自己的直觉,这让他成了现代最伟大的科学家。然而,只抱有这一种方法又意味着他的自信很容易过度而变为教条主义。”回顾科学史我们就能发现,这样的大科学家绝非个例,一个人能在荣誉和掌声中始终保持清醒的头脑和求真的热情其实是一件非常困难的事情。

  既然所有传记一定带有作者的印记,我们在阅读的时候自然要加以注意。博达尼斯在分析一些爱因斯坦的经历特别是心理活动时,比如他对质疑的回应,有些是主观的个人解读,甚至只是单纯的猜测,并没有事实和史料的依据。对于这一点,我们权当成一种观点即可,而不必十分在意。

  在爱因斯坦本人的研究外,这本书还有一个支线,就是与爱因斯坦的研究有关的人物和事件。爱丁顿在1919年进行的日全食观测支持广义相对论的预言,但可能很多人不知道的是,爱因斯坦在1913年就初步提出了引力理论研究的新成果,而德国天文学家弗罗因德利希曾在1914年就计划通过观测日全食对爱因斯坦的理论进行验证。不过,造化弄人,弗罗因德利希的观测因为第一次世界大战爆发而未能进行,而他在1919年时受到打压也未能观测日食。爱丁顿在停战后完成了那次著名的观测,但他在准备观测的过程中也是历经坎坷,最终的观测也差点因为云层而失败。这些与相对论和爱因斯坦有关的故事都说明,科学研究绝非一帆风顺,成功是努力、坚持和运气等很多因素叠加的结果。

  作者在书中设置的“插曲”部分与主线也并非紧密相关,但其中的内容都是很有价值的补充。比如,插曲1“多维空间传奇”中埃德温·阿博特的《平面国》展示了19世纪末期人们是怎样看待空间的维度,插曲3“空中烛光”中亨丽埃塔·勒维特对标准烛光的研究为20世纪宇宙学的发展奠定了坚实的基础。这些都为这本书增色不少。

  量子力学和广义相对论是20世纪物理学最伟大的两项成就,前者是一批杰出的物理学家共同的成果,而后者几乎是爱因斯坦以一人之力完成。因此,爱因斯坦代表了人类迄今为止最高的智力成就,这样的评价不会因为他犯过的错误就被改变。博达尼斯的作品让我们看到一个更加立体、完整的爱因斯坦,也更理解科学发展过程中的各种波折与挑战。一个会犯错的爱因斯坦,才是真实的爱因斯坦;可以被检验和批评的科学,也才是真正的科学。了解这些,正是我们阅读《爱因斯坦也犯错》的意义。 



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