第一章 光束骑士
尽管有着冷漠的名声,但实际上,无论是个人追求还是科学探素,爱因斯坦都很有激情。在大学里,他疯狂地爱上了班里唯一一个女生米列娃• 玛里奇。她是塞尔维亚人,性情忧郁,对生活很认真。他们先是有了一个私生女儿,然后结婚,生了两个儿子。爱因斯坦会就科学上的想法同米列娃探讨,米列娃也会帮助爱因斯坦检查论文中用到的数学。不过最终,他们的关系还是解体了。爱因斯坦与米列娃达成了一项协议:爱因斯坦说他有一天会得到诺贝尔奖,如果她同意离婚,就把得到的奖金给她。经过一周的考虑,米列娃同意了。爱因斯坦的理论十分激进,从他在专利局奇迹般地产出那些论文,再到获得诺贝尔奖交给米列娃,时问已经过去了17年。
──惊人的自信十年后的1925年,是爱因斯坦职业生涯的转折点。他所促成的量子革命正在变成一门建立在不确定性和随机性之上的新的力学。在那一年,他对量子力学做出了最后的贡献,同时也开始抵制它。在接下来的 30 年里,他执拗地批判他所认为的量子力学的不完备性,试图将其纳入某种统一场论。直到 1955 年临终之时,他还在涂写着一些方程。
──爱因斯坦追求确定性爱因斯坦不墨守成规的个性也显见于他的人格和政治思想。尽管他赞同社会主义理想,但过度的个人主义使他不可能忍受过分的国家控制或中央集权.其我行我素的天性不仅成就了一位年轻的科学家,也使他特别厌恶民族主义、 军国主义以及任何带有从众心理的事情。在希特勒迫使其改变自己的地缘政治学说之前,他是一个天生的和平主义者,倡导抵制战争。
但也正是由于爱因斯坦的魅力及其外表的和蔼可亲,他也成就了这样一种看法,即现代物理学是常人无法理解的。用哈佛大学教授赫施巴赫的话说,这是“祭司般的(priest-like〉专家才能涉足的领地”。〔1)但在历史上,情况却并非如此。伽利略和牛顿都是伟大的天才,但他们对世界的机械因果解释可以为大多数勤于思考的民众所理解。无论是18 世纪的本杰明• 富兰克林还是 19 世纪的托马斯•爱迪生,任何一个有教养的人都会感受到科学的亲和力,他们甚至可以以业余爱好者的身份涉足其中。
──这对世界是个损失〔1〕 Dudiey Herschbach, “Einstein as a Student,” Mar. 2005,交予笔者的未发表的论文。赫施巴赫说:“改善科学教育和文化素养的努力遇到了一个根本问题,那就是,科学与数学不再被当成整个文化的一部分,而是被看做祭司般的专家才能涉足的领城。爱因斯坦被视为杰出的偶像,孤独天才的最典型代表。这助长了一种完全扭曲的科学观。”
爱因斯坦在晚年曾被纽约州教育厅问起,学校应当重视哪些东西。他回答说:“在讲授历史的时候,应当多讲述那些凭借性格和判断的独立性对人类有所贡献的人。”「3〕爱因斯坦当然亦属此列。
──多讲述那些独立性在一个全球竞争日趋激烈,重新开始强调科学和数学教育的时代,我们也应当注意爱因斯坦所给出的另一部分回答。他说:“学生们的批评意见应当友好地加以斟酌。资料的积累不应扼杀学生的独立性。”一个社会的竞争优势不在于学校将乘法表和周期表讲得有多么好,而在于能在多大程度上激发起想象力和创造力。
在我看来,如果能够懂得这些话,那么爱因斯坦的卓尔不群和独特的人生道路也就不难理解了。他在做学生的时候,对机械的死记硬背从不感兴趣。后来能够成为成功的理论家,也并非由于他的头脑有处理问题的一股子蛮力,而是得益于其非凡的想象和创造力。他能构造出复杂的方程,但更为重要的是, 他知道数学是大自然用来描述奇迹的语言,所以他会想象方程是如何在实在中得到表达的,比如在一个追光的孩子眼中,麦克斯韦发现的电磁场方程会是什么样。正如他所说:“想象远比知识更重要。”当然,这就要求他不墨守成规。“放肆无礼万岁!”他曾对末来的妻子这样说,“这是我在这个世界上的守护天使.”许多年以后,人们认为他不愿接受量子力学,表明他已经失去了优势,对此他悲叹道:“为了惩罚我对权威的不敬, 命运使我自己成了一个权威。”
他的成功源于对传统观念的质疑,对权威的挑战,善于在他人不以为然的寻常事物中发现秘密。于是,他所倡导的德行和政治见解的前提必然是,尊重自由的思想、自由的精神和自由的个体。专制统治令他厌恶,在他看来,宽容不仅是一种美德,而且也是社会富于创造性的必要条件。“培养个性很重要, 因为只有个人才能提出新的思想。”他这样说。〔3)
──自由的思想,自由的精神,自由的个体
第二章 童年,1879—1896
原来,他想说话的时候,总要先轻声地讲给自已,直到差不多了才会大声说出来。他的妹妹后来回忆说:“他说出每一句话, 不论多么平常,都要嚅动着嘴唇,喃喃地自言自语。”这的确令人担忧,“他学习语言相当吃力,身边的人担心他永远都学不会。”
他对权威的蔑视使他很容易对一般人的看法提出质疑,而在那些训练有素的学院派看来,他所作的许多质疑简直就是痴人说梦。至于语言发育迟缓,他认为这使他可以带着好奇去观察被认为是理所当然的日常现象。“我也问过自己,为什么偏偏是我发现了相对论,我以为事情大概是这样的,”爱因斯坦曾经这样解释道,“一般成年人从不为时间和空间问题操心,他们认为只有小孩子才会想这些事情。但我发育非常迟缓,直到长大之后才开始对时间和空间感到好奇。所以我对这个问题的思考要比别的孩子深入一些。”〔3)
保莉妮的父亲朱利叶斯• 科赫是一个粮商,他将符滕堡宫廷的业务承包了下来,所以拥有大笔家产。保莉妮继承了父亲注重实际的特点,不过与父亲的不荷言笑相比,她的气质中多了几分揶揄挖苦,其嘲弄既有感染力,也会伤到别人(她后来将这些特征传给了儿子)。总的说来,保莉妮与赫尔曼的结合是幸福的,她个性很强,丈夫百依百顺,两人“协调得再好不过”。
爱因斯坦家的后花园里经常有孩子聚在一起打闹嬉戏,但他却对这些吵吵闹闹无动于衷,而喜欢“专注于更安静的事情”。有一位女家庭教师还给他取了个绰号…-“沉闷神父”(Father Bore)。他通常不很合群,后来他说自己终生都有这种倾向。不过他所说的是一种特殊类型的超然,其中还伴随着对友情和思想交流的渴望。“他从一开始就愿意远离那些同龄的孩子,整天沉浸在奇思异想当中。”他的科学同事菲利普•弗兰克这样说。〔3)
──专注于更安静的事情他小时候也容易发脾气。“他发起脾气来脸色蜡黄,鼻尖雪白,无法控制住自己。”玛雅回忆说。5岁的时候,他曾拿起椅子追打一位家庭女教师,吓得她仓皇出逃,再也没有露面。玛雅的头也成了各种重物击打的目标。她后来开玩笑说:“生为思想家的妹妹,必须有一个健全的脑壳。”与他的坚忍不拔不同,这种暴躁的性情后来消失了。
有一天他病卧在床,爸爸给了他一个罗盘。他后来回忆说,那种神秘的力量使他激动得浑身颜抖。小磁针就好像被某种神秘的力场牵引着,这与平日里通过接触而起作用的力学方法完全不同。他终生都被这种惊奇感激励着。“我现在还记得(至少相信自己还记得),那种体验给我留下了深刻而持久的印象,”他在回想自己经历的不寻常事件时说,“我想一定有什么东西深深地隐藏在事物背后。”〔3)
──命运的轮盘开始转动差不多在同一时问,在钢琴演奏方面颇有造诣的妈妈也送给了他一件礼物。这件礼物同样伴随他终生。她为他安排了小提琴课。起初,他对机械的教学纪律颇为不耐烦。但在听到了莫扎特的奏鸣曲之后,音乐一下子变得迷人和生动起来。“我相信爱是比责任感更好的老师,至少对我来说是这样。”他这样说道。〔3)
不久,他已经可以和妈妈一起演奏莫扎特的小提琴奏鸣曲了。“莫扎特的音乐如此纯净恬美,在我看来,它映衬出了宇宙的内在之美。”他后来对一位朋友说。他还做了一个补充,由此可以反映出他对数学、物理学以及莫扎特的看法:“当然,就像一切大美那样,他的音乐简单而纯粹。”
──简单而纯粹对爱因斯坦来说,音乐绝不仅仅是消遣,而是可以帮助思考。他的儿子汉斯•阿尔伯特说:“无论什么时候,只要是觉得一筹莫展,或是在工作中遇到了困难,他就会逃到音乐中,一切困难也将烟消云散。”在他独居柏林,整日为广义相对论绞尽脑汁的那段时间,这把小提琴可帮了大忙。一个朋友回忆说:“深夜里,他经常独自一人在厨房拉琴,一边思索复杂的问题,一边即兴创作旋律。突然,他激动地喊道,‘我明白啦!”就好像问题的答案通过灵感由音乐传给了他。”〔1)
──让音乐帮助思考他对音乐,特别是对莫扎特的欣赏,也许反映了他所感受到的那种宇宙和谐。1920年,亚历山大•莫什科夫斯基曾根据与爱因斯坦的谈话写过一部关于他的传记,莫氏指出:“在他那里,音乐、自然和上帝融为一种感情和道德的统一体,这种印迹从未消失过。”
爱因斯坦终生都保有孩童般的直觉和敬畏,他从米对自然现象的魔力失去好奇。磁场、引力、惯性、加速、光束,这些成年人觉得习以为常的东西无不吸引着爱因斯坦。他能够在头脑中同时持有两种想法,当它们相互冲突时,他感到困惑;当他觉察到其背后隐藏的统一性时,又会啧喷惊叹。“你我这样的人永远都不会老去,”他后来给一位朋友写信说,“我们生来就面对着许多伟大的奥秘,在它们面前,我们永远都是一些好奇的孩童。”9岁那年,爱因斯坦升入了慕尼黑市中心附近的一所中学-—-卢伊特波尔德高级中学 (Luitpold Gymnasium)。这是一所以思想开明而著称的学校,重视数学和科学,也重视拉丁语和希腊语。此外,学校还专门配备了一名教师, 为犹太人提供宗教指导。
尽管父母有强烈的世俗心理,或者也可能正因为此,爱因斯坦突然对犹太教产生了极大热情。“这种感情是如此强烈,以至于他自愿严格遵守犹太教规的一切细则。”他的妹妹回忆说。他不食猪肉,恪守犹太教的饮食规定,每逢安息月也依礼节而行。所有这些并不容易做到,因为家里人对这些行为并没有兴趣,其冷漠已经近乎轻蔑。他甚至还创作了几首赞美诗来颂扬上帝,独自在放学回家的路上哼唱。〔3)
──好奇怪,为什么他愿意遵守犹太教规爱因斯坦的童年留下了许多令人哭笑不得的趣事,可惜这一条却不是事实。1935 年,普林斯顿的一个拉比给爱因斯坦看里普利专栏的一则剪报,标题是“最伟大的在世数学家没学好数学”。爱因斯坦笑了。“我数学一直都学得很好,”他回答说,“我15 岁之前就掌握了微积分。”
──翻译下就是,初三之前就掌握了微积分,好厉害......其实至少论聪明才智,他是个很不错的学生。上小学时,他是班里的前几名。“昨天阿尔伯特拿到了他的分数,”他7岁那年,妈妈向阿尔伯特的姨妈汇报,“这次他又考了第一。”上中学时,学习拉丁语和希腊语等语言时的那种刻板让他很不舒服,他后来说,这使他 “对单词和课文留下了糟糕的记忆”。但即使是这些课程,爱因斯坦的成绩也总是名列前茅。数年之后,在爱因斯坦过 50 岁生日时,有各种传言说,这位伟大的天才在中学时成绩有多么多么差。 于是时任的中学校长就发表了一封信,说明他当时的成绩是何等地优秀。
至于数学,他不但学得好,而且 “远远超出了学校的要求”。他的妹妹回忆说,到了12岁,“他已经特别喜欢解决算术中的复杂问题了。”他决定看看自己是否能够通过自学几何和代数前进一大步。父母为他提前购置了课本,以方便他在暑假自学。他不仅学习了书中的证明,而且还尝试自行证明新的理论。“他忘记了游戏,也忘记了玩伴,”她说,“他潜心求解,一坐就是好几天, 找不到解答决不黑休。”
叔叔雅各布是工程师,他使阿尔伯特体会到了代数的乐趣。“这是一门给人带来快乐的科学,”他解释说,“当我们抓不住猎物时,就暂时称之为X,然后继续追赶,直至将其俘获。”玛雅回忆说,雅各布叔叔一面提出更困难的问题,“一面对他是否有能力解决表示善意的怀疑。”阿尔伯特总是能够找到正确的解答,这个孩子“感到莫大的幸福,这时他已经意识到自己的才能正在将其引向何方”。
──家人对教育的重视,对教育的指引,对爱因斯坦的后来,至关重要玛雅不无自豪地称哥哥对勾股定理的证明是 “完全原创的”。或许爱因斯坦本人认为是新的发现,但很难想象其证明方法果真是完全原创性的,因为它必定类似于某种标准证明,即以相似三角形各边成比例为基础。不过这的确表明,爱因斯坦很小的时候就已经完全懂得,优雅的定理可以从简单的公理推导出来,同时也说明他的数学不大可能学得不好。“12 岁的时候,我发现仅仅通过推理,而不借助任何外在经验的帮助,就可以找到真理,这使我激动不已,” 他后来对普林斯顿的一位校报记者说,“我越来越确信,大自然可以作为一种相对简单的数学结构而得到理解。”
爱因斯坦最大的思想激励来自于一个学医的学生。他家境贫寒,每周在爱因斯坦家吃一次午饭。邀请一位笃信宗教的穷苦学生在安息目一同进餐,是古老的犹太习俗。爱因斯坦一家对这个传统做了些修改,他们每周四邀请一位学医的学生来吃饭。这个学生叫塔尔穆德(后来移居美国时改名叫“塔尔梅”), 他从21岁即爱因斯坦10 岁起开始了这种每周一次的造访。“爱因斯坦是一个漂亮的黑发男孩,”塔尔梅回忆说,“在那些年里,我从未见他读过任何通俗文学,也没见他与其他同学或同龄人在一起。”〔2)
塔尔梅给他带来了一些科学书籍,其中有一套配有插图的《自然科学大众丛书》(die naturweissenschaftlichen Volksbicher),爱因斯坦说,“这套书我是目不转睛一口气读完的。”这套由 21本小书组成的丛书是亚伦•伯恩斯坦写的,他强调了生物学与物理学的关系,还详细介绍了当时正在进行的(特别是在德国进行的)科学实验。〔3)在另一卷中,伯恩斯坦让小读者们想象坐着电波去太空旅行。他热情赞颂了科学研究昭示的一个个振奋人心的奇迹,比如有这样一段话,颂扬的是人类成功预言了新的行星——天王星的位置:“伟哉,天文学!伟哉,它的成就者!伟哉,人的思想,你比人的眼腈看得更远更清!”
和后来的爱因斯坦一样,伯恩斯坦也渴望将自然界中所有的力都统一在一起。例如,他先是讨论了光等电磁现象如何可能被看做波,然后猜想引力或许也是如此。伯恩斯坦写道,我们的知觉所运用的一切概念背后都潜藏着-种统一性和简单性。科学真理在于发现理论来描述这种背后的实在。对于年少的爱因斯坦来说,这种观点无异于一种启示,帮助他建立起一种实在论的态度,他后来回忆说:“在我们之外有一个巨大的世界,它独立手我们人类而存在,在我们面前就像一个伟大而永恒的谜。”
──思想的力量多年以后,在爱因斯坦初访纽约时,塔尔梅问他现在对伯恩斯坦的著作有何评价。“这是一套非常好的书,”他说,“它对我的整个发展产生了很大影响。”〔3)
塔尔梅还送给爱因斯坦一本几何学教科书,帮助他在正式学习之前继续探索数学的奇迹。后来,爱因斯坦称之为“神圣的几何学小书”,谈起它时总是饱含敬畏:“这本书里有许多断言,比如三角形的三条高交于一点,它们本身并不是显而易见的,但却可以很可靠地加以证明,以至于任何怀疑似乎都不可能。”又过了些年,在牛津大学的一次讲演中,爱因斯坦指出:“如果欧几里得未能激起你少年时代的热情,那么你天生注定不是一个科学思想家。”[1)每到星期四塔尔梅来的时候,爱因斯坦会高兴地给他看自己这周解决的问题。一开始塔尔梅还能帮助他,但后来很快就被这个学生超过了。“几个月的光景,他已经做完整本书了,”塔尔梅回忆说,“于是他叉去学更深的数学.....很快,他的数学才能已经变得相当高,我再也赶不上他了。”
──身边有个天才,真是压力山大.......于是,这位惊讶的医科学生开始给爱因斯坦介绍哲学。“我向他推荐康德,”他回忆说,“那时他还是个 13岁的孩子,但是连普通人都看不懂的康德的著作,他似乎都能理解。”康德一度成为爱因斯坦最喜爱的哲学家,其《纯粹理性批判》也促使他开始研读休谟、马赫的著作,思考可以获得哪些关于实在的知识。
12 岁那年,爱因斯坦很快就要行犹太受戒礼。由于接触到了科学、数学和哲学,他突然开始对宗教持反对态度。伯恩斯坦在其通俗科学著作中,已经将科学与宗教倾向达成了和解。正如他所说,“宗教倾向潜藏于人的一种模糊意识当中,认为包括人在内的整个世界绝非一场偶然的游戏,而是受规律支配的产物。万事万物都有一个根本的理由。”
爱因斯坦很久以后才会认同这种情感。但在当时,他毅然决然地从信仰中脱离出来。“由于阅读了通俗的科学书籍,我很快就深信不疑,《圣经》里有许多故事不可能是真实的。其结果就是一种真正狂热的自由思想,并且交织着这样一种印象:国家是故意用谎言来欺骗年轻人的。这种印象产生了决定性的后果”[2〕
──还好没有入坑爱因斯坦对宗教教条的反抗深刻影响了他对流俗之见的一般看法。它培养了一种对一切形式的教条和权威的反感,这种情绪将会影响他的政治见解和科学工作。他后来说:“对任何一种权威的怀疑源出于一种经验,一种对任何特定的社会环境所深信不疑的东西的怀疑态度。这种态度再也没有离开过我。” 事实上,正是这种不墨守成规决定了他后来的科学道路和社会思考。
时过境迁,在爱因斯坦被视为天才之后,他这种执拗的性格获得了普遍的认同和欣赏。然而,当他还只是慕尼黑高级中学的一个莽撞无礼的学生时,别人可不买他的账。“他在学校里感到很不榆快。”妹妹玛雅说。他觉得那里的育人方式——机械式的练习,对质疑的不耐烦-—.令人反感。“这个学校里的军队习气,要使学生在早年就习惯于军队纪律的那种崇拜权威的系统训练,尤其令人不快。”
──这就是我们不喜欢韩国、不喜欢日本职场的原因在慕尼黑,虽然巴伐利亚精神在生活中的渗透还没有那么深,但那种对军队的普鲁士式的费颂已经甚器尘上。许多孩子都喜欢假扮士兵玩。当军队伴着笛声和鼓点经过时,孩子们涌到街上,加人游行的队列,亦步亦趋地前进。爱因斯坦不是这样。他第…次看到这种表演就哭了起来。“我长大后可不感意成为这样一个可怜人。”他告诉父母。正如他后来解释的:“一个人能够洋洋自得地随着军乐队在队列里行进,单凭这一点就足以使我对他鄙夷不屑。他之所以长了一个大脑,只是出于误会。”
──“他之所以长了一个大脑,只是出于误会”,好毒舌,好喜欢他说话的方式,哈哈哈怀疑论和对流俗之见的抗拒成了爱因斯坦人生的一个标志。他1901 年在给朋友的信中说:“盲目地迷信权威是真理的最大敌人。”
──盲目地迷信权威是真理的最大敌人爱因斯坦喜欢站在群山之巅体验那种崇高的孤独感。他一连数日在阿尔卑斯山和亚平宁山脉远足,包括从帕维亚去热那亚看望舅舅朱利叶斯.科赫。在北意大利,人们所表现出那种非德国式的风雅总使他满心欢喜。在他看来,这个国家“让人喜欢得入迷”,人们的“天然淳朴〞与德国那种“精神压迫和机械式的顺从”形成鲜明对照。“无论是生活方式还是风光艺术,一切都吸引着他。”他的妹妹回忆说。
──追求自由而不是机械爱因斯坦很喜欢阿劳中学。“学生是个别对待的,”他的妹妹回忆说,“独立的思考比迁腐的博学更受重视,年轻人不是把教师当成权威人物,而是看做与学生一样的有独特个性的人。”这与爱因斯坦所憎恶的德国教育完全相反。“通过与德国中学六年的独裁主义教育相对比,”爱因斯坦后来说,“我清楚地认识到,强调自由行动和个体责任感的教育是多么优越于崇尚外在权威的教育。”
约斯特“老爹”思想开明,他和爱因斯坦都厌恶德国的军国主义和一般意义上的民族主义。他的真诚坦率和政治理想主义有助于爱因斯坦形成自己的社会哲学。同这位老师一样,爱因斯坦后来也拥护世界联邦制、国际主义、和平主义和民主社会主义,坚决主张个人自由和表达自由。
──感觉爱因斯坦也即将成为我的偶像同学比兰德回忆说,爱因斯坦演奏的莫扎特奏鸣曲非常有激情—“他的演奏热力四射!”一—听起来就像是全新的作品。在聆听他演奏的过程中,比兰德意识到,在爱因斯坦俏皮而讽刺的外表下面,隐藏着一个温柔的灵魏。“他属于那种具有分裂人格的人,懂得如何用难于接近的外表保护其丰富的内心世界不受侵扰。”
──保护其丰富的内心世界不受侵扰,学习之爱因斯坦对德国专制主义学校和军国主义气氛的蔑视使他希望放弃德国国籍。约斯特对一切形式民族主义的鄙视也起了推动作用,爱因斯坦由此获得了一种信念,即人应当将自己看成一个世界公民。于是,他要父亲帮他放弃德国国籍。1896年1月,申请终获批准,此时他成了一个无国籍的人。
──世界公民,无国籍,这些举措即使是2023看来,也足够打破权威他后来对一位犹太历史学家解释说,“我也没有感到任何像民族共同体或命运共同体那样的东西。根据我少年时代的了解,中产阶级的犹太人生活富裕,缺少集体感,我并不认为自已从中得到了什么有价值的东西。”
──这一点和格雷厄姆其实是类似的20世纪 20 年代,随着反犹主义的声浪日渐高涨,爱因斯坦开始重新审视他的犹太人身份。他说:“在我看来,并不存在一种可被称为‘犹太信仰’的东西。不过身为犹太人中的一员,我是幸福的。”后来,他以更富表现力的方式表达了同一观点:“蜗牛去掉了壳仍然是蜗牛,放弃了信仰的犹太人也依抇是犹太人。”
──有文化真好,哈哈哈赫尔曼希望阿尔伯特有一天会参与到他的生意中来,但阿尔伯特对工程学几乎毫无兴趣。“我起初打算做一名工程师,”他后来对一位朋友说,“但想到把创造力花费在这些事情上,日的无非是要让实际的日常生活变得更加精致,让冷酷无情的资本变得更多,我就感到不可忍受。要为思想而思想,就像音乐一样!”于是,他改变方向,考取了苏黎世联邦工学院。
──要为思想而思想,就像音乐一样! Thinking for its own sake, like music! 还是感觉看英文更有味道一些,可能爱因斯坦这本后面也需要看英文原文
第三章 苏黎世联邦工学院,1896—1900
不过,爱因斯坦对物理学的直觉能力还是要强于数学。在探索新理论的过程中,他尚未认识到这两门学科可以有机地结合在一起。在联邦工学院的四年学习中,他所有的理论物理课程都得了 5分(满分为6分),而大部分数学课, 特别是几何学,都只得了4分。他承认,“学生时代的我还不明白,更深人地理解物理学基本原理是同最复杂的数学方法联系着的。”
这种领悟要到十年之后才能浮现出来。那时他正在为引力理论的几何学而绞尽脑汁,发现自己不得不依靠一位曾经称自己为“懒狗”的数学教授的帮助。“我已经开始变得对数学充满敬意”,他 1912 年给同事写信说,“直到现在,我还愚轰地将数学中比较精妙的内容当成纯粹的奢侈。”到了晚年,他在与一位年轻朋友彼得,巴基谈话时,也有过类似的悲叹。他说:“早先我以为一个成功的物理学家只要懂得初等数学就够了,但后来我十分遗憾地认识到, 这种想法是完全错误的。”
──好心酸,哈哈尽管他对物理的重视甚于数学,但给他最正面影响的教授却是数学家赫尔曼.闵可夫斯基。他是俄裔犹太人,当时只有30 岁出头,方方的下巴,可以说相貌堂堂。爱因斯坦欣赏闵可夫斯基将数学与物理结合起来的方式,但却避开了他的课上最需要费心思的内容,这就是为什么闵可夫斯基称他为一条懒狗的原因:“他从不为数学操心。”
爱因斯坦和格罗斯曼经常在利马特河畔的大都会咖啡馆 (Cafe Metropole) 一边抽烟斗、喝冰咖啡,一边讨论哲学。“总有一天,这位爱因斯坦会成为伟人。”格罗斯曼向父母预音。后来,这个预言果然成真。在这一过程中,格罗斯曼功不可没。他为爱因斯坦在瑞士专利局找到了第一份工作,而且在数学上帮助爱因斯坦将狭义相对论发展成广义相对论。
──这位数学家是伯乐啊!!!音乐一直令爱因斯坦心醉。对他而言,音乐与其说是一种逃避,不如说是一种关联:它反映了宇宙背后的和谐,体现着大作曲家的创造天才,任何感受到这种无法言传的愉悦的人都会心绪相通。和谐之美使他对音乐和物理学满怀敬畏。
爱因斯坦欣赏莫扎特和巴赫音乐中清晰的结构,这种结构使他们的音乐似乎是“决定论的”,一如他最喜爱的那些科学理论像是直接来自于宇街,而不是编创出来的。爱因斯坦曾说:“贝多芬的音乐是创作出来的,而莫扎特的音乐则纯洁非常,似乎向来就存在于宇宙之中。”在另一则报道中,他将贝多芬与巴赫进行对照:“我听贝多芬时感到不舒服。我认为他过于个人化了,几乎是赤裸裸的。还是让我听巴赫,多听些巴赫吧。”
他也欣赏舒伯特“表达感情的超凡能力”。但在一份亲笔填写的问卷中, 他对其他作曲家提出了批评,从中可以反映出其科学旨趣:亨德尔带有“某种浅薄”,门德尔松虽然表现出了“很高的天分,但却缺乏某种深度,以至于往往流于平庸”,瓦格纳“缺少一种结构,我视之为颓废”,里夏德.施特劳斯 “虽有察赋,却没有内在的思想体系”。
──这家伙是真的懂.....可能跟乔布斯的审美一样为什么米列娃会对爱因斯坦有如此强烈的亲和力,这其实并不难理解。身为局外人,他们都感觉自己在求学期间很孤单。这两个知识分子都对中产阶级的前程有些绝望,都希望能够找到一个既是恋人,又是伙伴、同事和合作者的人。“我們深切了解对方的隐秘灵魂,也都喝咖啡和吃香肠,等等(etcetera)。”爱因斯坦在给她的信中写道。
──这个很不容易爱因斯坦终生都对苏黎世联邦工学院有较高评价,不过他也指出,他并不喜欢由考试制度所带来的纪律。“当然,这里的问题在于,人们为了考试,不论愿意与否,都得把所有这些废物统统塞进自己的脑袋,”他说,“这种强制的结果使我畏缩不前,以至于通过期终考试之后整整一年,我对思考任何科学问题都提不起兴趣。”
第四章 恋人,1900—1904
爱因斯坦的爸爸当时还在米兰工作,他写了“一封说教的信”。父母的意见主要是说(至少是针对米列娃而不是玛丽),妻子是“一种奢侈品”,一个男人只有在生活宽裕之后才能担负得起。“我却瞧不起这样一种对夫妻关系的看法,”他对米列娃说,“因为照这样看来,妻子和妓女的区别仅仅在于,前者能够弄到一张终身契约。”
──他讲话为何能如此一针见血!事实上,这种耽搁并非他本人所愿。1900年8月中旬,在同家人花梅希塔尔度假以及到米兰拜望父亲期间,爱因斯坦在苏黎世待了一段时间,他想为联邦工学院的某位教授做助手。一般来说,只要本人愿意,每位毕业生都可以找到某个这样的职位,爱因斯坦也相信自己能够做到。与此同时,他谢绝了- 位朋友帮他找到的在一家保险公司任职的机会,并斥之为“像傻瓜那样每天做八小时苦工”。正如他对米列娃所说:“对于这些使人愚味的專情,人必须退避三舍。”
──让自己再重复一遍:像傻瓜那样每天做八小时苦工,对于这些使人愚味的專情,人必须退避三舍。他也计划在那里找几份家教,从而在米列娃备考期间使他们共渡难关。"不论发生什么,我们都将拥有这个世界上最美妙的生活。合意的工作并且在一起一—不仅如此,我们现在不依赖任何人,完全能够独立自主地生活,尽情享受我们的青春。谁还有比这更好的生活呢?等我们攒够钱之后就买自行车, 每隔几周就骑车郊游一次。”
──爱因斯坦的一个小目标,居然是买自行车,挺有意思的自从爱因斯坦放弃德国国籍,时间不知不觉已经过去了四年。从那时起, 他就一直是一个没有国籍的人。他渴望自己有一天能够加人瑞士国籍,为此他每个月都会留出一些钱,以便日后及时缴纳人籍费用。因为他欣赏瑞士的社会制度和民主,欣赏那里对个人和隐私的尊重。“我之所以喜欢瑞士人,是因为一般来说,他们要比我平日里接触的那些人更有人情味。”他后来说。此外,他还有一些实际的考虑。要做公务员,或者在州立学校当老师,他必须先成为瑞士公民。
最终,爱因斯坦在苏黎世结交的另一位密友,即那位替他做数学笔记的同学格罗斯曼为他找到了一份意想不到的工作。正当爱因斯坦重陷绝望之时,格罗斯曼给他写信说,伯尔尼的瑞士专利局很可能有一个做审查员的空岗。格罗斯曼的父亲认识专利局局长,愿意举荐爱因斯坦。
“你的热心和慈悲使我深受感动,这种品质使你没有忘记你不幸的朋友,” 爱因斯坦回信说,“我很高兴能够得到一个这样好的工作,我将全力以赴,绝不舉负你的推荐。”他兴奋地对米列娃说:“你想想看,这对我是一个多么美妙的工作啊!要是这件事成了,我会高兴疯的!”
──还是朋友靠谱,知道爱因斯坦喜欢什么这封信主要还是为了安抚米列娃。他发誓自己会找到工作,哪怕是进入一家保险公司。他们的生活很快就会安稳。“要满怀信心,亲爱的,绝不要闷闷不乐。我可不会离开你,而且还会使一切都有美满的结局。你现在只需保持耐心就可以了!你将会看到,倚靠着我的臂膀并不坏,即使事情开始时有点糟糕。”
对于一个既未获得博士学位,又没有找到工作的名不见经传的联邦工学院学生来说,这一切过于放肆了。爱因斯坦后来承认,这些论文并没有为整个物理学大厦添砖加瓦。不过它们的确表明了他 1901 年挑战德鲁德和玻尔兹曼的核心是什么。他感觉他们的理论并没有实现他当年向格罗斯曼宣称的那种准则,即透过似乎完全无关的现象发现其背后蕴藏的美妙统一性。
1901年12 月,专利局正式的招聘广告终手出炉了。在格罗斯曼父亲的要求下,专利局局长弗里德里希•哈勒尔显然已经将规定作了调整,使这个岗位非爱因斯坦莫属。候选者并不需要有博士学位,但必须受过力学训练,还要懂物理学。“哈勒尔是专为我量身定做的。”爱因斯坦对米列娃说。
──原来这种事情,瑞士在20世纪初期就轻车熟路了关于莉色儿的出生,爱因斯坦没有透露给他的母亲、妹妹或任何朋友。事实上,没有迹象表明他曾经跟他们提起过莉色儿。爱因斯坦不仅没有公开说起过她,甚至从未承认过她的存在。除了爱因斯坦和米列娃之间的少数几封信以外,现存的任何通信中都没有提到过她。直到1986年,这几封信才重见天日。当爱因斯坦学者和爱因斯坦文稿的编者们得知有莉色儿这么一个人时,全都大吃一惊。
但在莉色儿出生之后,他在给米列娃的信中表现出了自己黑色幽默的一面。“她肯定已经会哭了,但要很晚才学会笑,”他说,“这其中包含着深邃的真理。”
──她肯定已经会哭了,但要很晚才学会笑。好深刻啊正当爱因斯坦等待进入专利局.工作时,他碰到了在那里工作的一个熟人。这位朋友抱怨说,那里的工作枯燥乏味。他注意到,爱因斯坦即将得到的职位是“级别最低的”,所以他不必担心会有别人申请。爱因斯坦听后泰然自若, 丝毫不为所动。“有的人觉得一切都无聊,”爱因斯坦对米列娃说,虽然级别低可能遭人鄙夷,但他认为恰恰应当从相反角度来看,“我俩对高官厚禄不感
兴趣!”
──反过来想,总是反过来想,对爱因斯坦来说真正重要的是科学研究,而不是高阶职务1902年6月16日,爱因斯坦的工作终于批下来了。瑞士联邦委员会正式遴选他“暂时为联邦专利局三级技术专家,年薪3500 法郎”。这份工资实际上超过了一个初级教授的收人。
──原来瑞士公务员的收入也这么高爱因斯坦将在这里度过一生中最具创造性的七年(甚至是在他写出了改变物理学发展方向的那些论文之后)。他一星期上六天班,每天早上从8点开始审查专利申请。这是一项很耗时的工作。“我出奇地忙,”几个月后他给一个朋友写信说,“我每天要在办公室待八个小时,至少上一小时辅导课,然后还要做一些科学研究。”不过,如果认为专心审读专利申请是项苦差事,那就错了。“我非常喜欢这项办公室里的工作,因为它极为多样,可以做许多思考。”
──思考有乐趣!没过多久,他就可以在短时间内审查完专利申请,在剩下的时间里进行自己的科学恩考了。“我可以在两三个小时内做完一天的工作,”他回忆说,“在剩下的时间里,我将思考自己的事情。”他的上司哈勒尔性情温和,风趣幽默, 对一些事情虽然心知肚明,却愿与人为善。尽管爱因斯坦的桌子上堆放着稿纸,而且只要有人走过,就会消失在抽屉里,但仁慈的哈勒尔一向不加过问。“只要有人路过,我就会把笔记本塞到抽屉里,假装做正事。”
──原来爱因斯坦也在高效摸鱼,哈哈哈!!!此外,他的上司哈勒尔有一个信条,它不仅适用于专利审查员,而且也适用于一个具有创造性的叛逆的理论家:“你必须时刻保持高度警惕。”质疑每一个前提,挑战传统看法,永远不要仅仅因为所有人都费同就接受一件事物。勿要轻信。“当你拿起一份申请时,”哈勒尔教导说,“要先假定发明者所说的一切都是错误的。”
──假定别人是错的,保持质疑与挑战。我想编程随想喜爱爱因斯坦也是这个原因吧倘若爱因斯坦当初做了某个教授的助手,他也许就会发表一些中规中矩的文章,在挑战传统观点方面畏首畏尾。正如他后来所说,原创性和创造性对于学术地位的跃升并不是最主要的,尤其在德语世界,他将不得不去迎合其主顾的偏见或流行看法。“一个人在学术道路上被迫大量发表科学文章会导致思想浅薄的危险。”他说。
──确实,也值得庆幸莫里斯.索洛文是一个在伯尔尼大学学习哲学的罗马尼亚学生,1902年复活节假期期间,他在散步时偶然买了一张报纸,注意到了爱因斯坦辅导物理的广告(“免费试听”)。索洛文留着短发,蓄着落拓不羁的山羊胡,是一个业余的艺术爱好者。他比爱因斯坦大四岁,当时他必须决定自己以后是当哲学家,还是物理学家,还是别的什么家。于是,他按照地址找到了爱因斯坦的住处,按下了门铃,过了一会儿,屋内传来一声响亮的“请进!”爱因斯坦给素洛文留下的印象很深。“我被他那双炯炯有神的大眼睛镇住了。”索洛文回忆说。“
爱因斯坦和索洛文的第一次谈话持续了大约两个小时,之后他们又到街上聊了半个多小时。他们商定第二天再见面。到了第三次见面的时候,爱因斯坦说自由交谈要比收费辅导更有意思。“你不必接受物理辅导,”他说,“你随时都可以来找我,和你聊天很愉快。”他们决定一起读大思想家的著作,然后讨论他们的思想。
──自由交谈比收费辅导更有意思他们的正餐--般就是廉价的香肠、格鲁耶尔(Gruyere〉干酪、水果和茶。但在爱因斯坦过生日时,索洛文和哈比希特决定给他一个惊喜,他们在桌子上放了三盘鱼子酱。爱因斯坦当时正全神贯注于对伽利略惯性原理的分析,他边谈边吃鱼子酱,直到吃完都没有察觉。哈比希特和崇洛文面面相觑。“你知道你刚才一直在吃什么吗?”素洛文终于忍不住问了一句。
“我的天,”爱因斯坦惊呼,“是著名的鱼子酱啊!”他停顿了一下,然后说:“如果你给我这样的农民吃这种美食,你知道他不会意识到的。”
──如此专注,值得敬佩,难怪乔布斯也很喜欢爱因斯坦有-次,泰洛文没有参加原定在他的住处举行的聚会,因为他忍不住去听了一场捷克四重奏团的音乐会。他留下了一张拉丁语便条,上写“致以煮老的鸡蛋和问候”作为补偿。爱因斯坦和哈比希特知道索洛文对烟草恨之人骨,他们报复性地在素洛文的房间抽烟斗和雪茄,并把他的家具和器皿摞在床上。“致以浓烟和问候。”他们用拉丁文写道。索洛文说他回来时几乎笼單在重重烟雾之中。“我差点窒,息过去,连忙把窗户打开,从床上挪下几乎堆到天花板的东西。”
索洛文和哈比希特成了爱因斯坦终生不渝的朋友。爱因斯坦后来和他们一起回忆“我们令人愉快的‘科学院’,它要比我后来近距离了解的那些体面的科学院少一些幼稚。”爱因斯坦 74 岁生日时,这两位同事从巴黎给他寄了一张明信片,他在回复时向奥林匹亚科学院致辞说:“你的成员们把你创立起来, 月的是要取笑你的那些科学院老大姐。我通过多年细心观察,才完全懂得了他们的嘲讽是多么切中要害。”
──切中要害的嘲讽!羡慕这两位有思想的人,能和爱因斯坦做一辈子的朋友,是多么美妙的一件事奥林匹亚科学院的阅读书目中有一些文学经典,其中包含的若干主题可能是爱因斯坦所欣赏的,比如索福克勒斯关于反抗权威的悲剧《安提戈涅》 (Antigore),塞万提斯描写的与风车顽强作战的英雄《堂•吉诃德》(Don Quizote)。不过三位科学院院士阅读的书籍大都在探索科学与哲学的交界:休谟的《人性论》(A Treatise of Human Nature),马赫的《感觉的分析》 (Analysis of the Sensations)和《力学史评》(Mechanics and its Dewlopment),斯宾诺莎的《伦理学》(Ethics),庞加莱的《科学与假设》(Scierce and Hypothes),等等。[3〕正是在阅读这些着作的过程中,年轻的专利审查员自己的科学哲学也日趋形成。
──爱因斯坦的足迹爱因斯坦后来说,这其中对他影响最大的是苏格兰经验论者大卫•休谟 (1711--1776)。休谟遵循着约翰•洛克和乔治•贝克第的传统,对一切不能直接由感官感知的知识都表示怀疑。在他看来,甚至显而易见的因果律都是可疑的,他认为那只不过是心灵的习惯;虽然两个球可以按照牛顿定律所预言的方式一次次发生碰撞,但严格说来,这并不足以让人相信下一次碰撞也是如此。爱因斯坦指出:“休谟清楚地认识到,像因果性这样一些概念并不能通过逻辑方法从我们的经验知觉中导出。”
──休谟影响了爱因斯坦这种哲学有一个版本被称为实证论,它否认超出直接经验的任何概念的有效性。至少在一开始,它对爱因斯坦很有吸引力。“相对论以实证论的方式表现出来,”他说,“这一思路对我的工作有很大影响,特别是马赫和休谟,我曾在发现相对论之前以极大的热情和费叹研读过休谟的《人性论》。”
用爱因斯坦的话说,马赫哲学的本质是:“只有当概念所指涉的对象以及概念同这些对象据以对应起来的规则能够被显示出来时,概念才是有意义的。”〔3?换句话说,要想让一个概念有意义,就需要对它进行一种操作定义。几年以后,这种看法将为爱因斯坦带来丰硕的回报,他和贝素谈论了什么样的观察能够给两个事件 “同时”发生这一看似简单的概念斌予意义。
奥林匹亚科学院的最后一位思想巨人是阿姆斯特丹的犹太哲学家斯宾诺莎 (1632-1677)。他的影响主要是宗教上的。爱因斯坦信仲斯宾诺莎的那个无可名状的上帝,他反映在令人敬慢的美、合理性和自然律的统一性之中。和斯宾诺莎一样,爱因斯坦并不相信一个会对我们的日常生活进行赏罚干预的人格上帝。
此外,爱因斯坦还从斯宾诺莎那里获得了一种决定论的信念,即一且我们彻底了解自然律,就会明白,原因和结果都是不可变的,上帝不掷骰子,亦即不会让任何事件随机或不确定地发生。斯宾诺莎宣称:“一切事物都由神圣的自然的必然性所确定。”甚至当量子力学似乎表明这是错误的时候,爱因斯坦也坚信它是正确的。
──上帝不扔色子1903年1月6日,爱因斯坦和米列娃在伯尔尼的户籍登记处登记结婚, 结婚仪式很朴素,索洛文和哈比希特是他们的证婚人。双方的家庭成员都没有到场,无论是爱因斯坦的母亲、妹妹,还是米列娃的父母。当天晚上,这群志同道合的伙伴在一家小餐馆里举行了庆祝活动,然后爱因斯坦和米列娃一同回到寓所。毫不奇怪,爱因斯坦忘带了钥匙,于是不得不将女房东从睡梦中唤醒。
──传奇人物然而,阴影正在悄然形成。米列娃在谈到自己不得不做的家务杂事时说:“我的新义务正在给我造成损失。”她对自己在谈论科学时只能做一个纯粹的旁观者愈发感到不满。爱因斯坦的朋友发现,米列娃变得比以前更阴郁了。她似乎越来越沉默寡高,对人也更加缺乏信任了。对此爱因斯坦已经开始有所警觉,至少他在回顾这一切时是这样说的。他后来说自己对于娶米列娃有一种 “内心的抵触”,不过出于-种“责任感〞还是克服了它。
──“内心的抵触”米洛斯.玛里奇对小外孙的降生欣喜若狂,他亲自送来了一大笔嫁妆,根据家人的说法(可能有些夸张),有十万瑞士法郎。但爱因斯坦拒绝了,说自己和他的女儿结婚并不是为了钱,米洛斯.玛里奇后来嗡着泪讲述了这一经过。事实上,爱因斯坦已经能够凭借自己的能力很好地生活了。在专利局待了一年多之后,他已经成功地度过了试用期。
──其实这么看的话,爱因斯坦和乔布斯一样,其实都抛弃过自己的女儿
第五章 奇迹年:量子和分子,1905
牛顿出生于伽利略逝世那一年,爱因斯坦则出生于麦克斯韦逝世那一年。爱因斯坦认为自己的部分使命就在于拓展这个苏格兰人的工作。麦克斯韦摈奔流行的偏见,让数学引领他走人了未知的领域,从而发现了一种和谐,这种和谐乃是建立在场论的美和简单性之上。
爱因斯坦终生都对场论着迷。在一本与人合写的教科书中,他这样来描述场的概念的发展:
物理学中出现了一种新的概念,这是自牛顿时代以来最重大的发明:场。要想认识到它既不是电荷,也不是粒子,而是对于描述物理现象至关重要的电荷与粒子之问的空间中的场,这需要极大的科学想象力。麦克斯韦方程的特色显现在现代物理学的所有其他方程式中,这种特色可以用一句话來概括,即麦克斯韦方程是表示场的结构的定律。事实证明,场的概念是成功的,因为由它我们提出了描述电磁场结构的麦克斯韦方程。没有任何迹象表明,他即将迎来一个“奇迹年”(arrus mirabilis)。白 1666 年以来,科学界再也没有出现过类似的年份。当时牛顿隐居在伍尔素普 (Woolsthorpe〉乡下躲避正在剑桥肆虐的瘟疫,在此期间他发明了微积分,对光谱进行了分析,还提出了万有引力定律。
1905年3月到6月,爱因斯坦在四个月里接连实现了种种意想不到的突破,这些成果曾在科学史上的一封非常著名的私人信件中有所预示。那时,他在奥林匹亚科学院的哲学伙伴哈比希特刚刚搬离伯尔尼,于是爱因斯想5月底给他写信说:
亲爱的哈比希特:
咱俩之间笼罩着一种神圣的沉默,倘若我现在用某种无足轻重的废话来打破它,我会感到我似乎是在亵渎⋯⋯
那么你究竟在忙些什么呢?你这头冷冻的鲸鱼,你这熏干的罐裝的灵魂片⋯⋯你为什么还不把你的博士论文寄给我呢?你这可怜的家伙难道不知道,在1.5个会有兴致津津有味地拜读这篇大作的伙伴中,我就是其中之一吗?我答应你以四篇论文作为回报。第一篇讲的是辐射和光的能量特征,是非常革命性的,只要你先把你的大作寄给我,你就会明白;第二篇论文是⋯⋯测定原子的实际大小;第三篇论文证明悬浮在液体中的 1/1000 毫米数量级的物体,必定会做一种由热运动引起的可观察到的无规则运动。事实上,生理学家们已经观察到了这种悬浮体的运动,他们把这类运动称为“布朗分子运动”;第四篇论文目前还处于草创阶段,内容是动体的电动力学,它修正了时空理论。
──冷冻的鲸鱼,哈哈哈保守主义使得普朗克对原子论表示怀疑,甚至对一般的粒子理论(而不是波动理论和连续的场论)也持保留态度。正如他1882 年所说:“尽管迄今为止原子论已经取得了巨大成功,但我们最终将会放奔它,而去支持连续物质的假设。”一个小小的讽刺是,虽然普朗克和爱因斯坦同属量子力学的奠基人,但是当情况渐趋明朗,量子力学将会破坏他们共同遵奉的严格因果性和确定性概念时,两人又都畏缩不前了。
──可能都不愿意相信不确定性吧爱因斯坦很快就认识到,量子理论很可能会颠覆经典物理学。“普朗克基础性的工作出现后不久,我就看清楚了所有这一切,”他后来写道,“我试图半物理学的理论基础与这种知识调和起來,但所有努力都以彻底失败而告终。就好像我们脚下的地面突然消失,任何地方都看不到坚实的地基。”
就在去世之前不久,普朗克对自己长期以来的畏缩不前做了反省。“多年以来,我一直试图将基本作用量子与经典理论调和起来,结果徒劳无功,枉费了许多心力,”他写道,“我的许多同事认为这几乎是一场悲剧。”
具有讽刺意味的是,类似的话后来也被用来形容爱因斯坦。玻恩说,他对自己开创性的量子发现变得愈发“疏离和怀疑”,“我们许多人都认为这是一场悲剧”。然而从另一个角度讲,密立根是正确的。量子(以及光的波粒二象性)的怪异内涵将越来越使爱因斯坦感到不安。到了爱因斯坦的晚年,量子力学几乎已经被每一位在世的物理学家所接受,他在给老朋友贝素写的一封信中悲叹道:“整整 50 年的思考都没有使我更接近于回答‘光量子是什么,这个问题。”
爱因斯坦后来半开玩笑地说,当他提交论文时,克莱纳教授说它太短了, 所以他又加了一句话,于是很快就被接受了。没有什么证据支持这一说法。 无论如何,这篇论文实际上成了他被引次数最多、最实用的论文之…,它被用于水泥加工、奶制品生产和气雾剂制造等诸多领域。即使这篇论文没能帮爱因斯坦找到一份学术职业,但他的确因此而为人所知,并且最终,成了爱因斯坦博上。
──最实用的论文,不知道是欣喜还是难过换言之,爱因斯坦想说,他提出的是一种从基本原理和假设推导出的理论,而不是通过考察物理数据构造出来的理论(就像他曾经说明的,他的光量子论文的出发点并非勒纳德所收集的那些光电效应数据)。我们不久就会看到, 他的相对论也并不仅仅是为了解释关于光速和以太的实验数据。
爱因斯坦希望自己的预测结果能够得到检验,所以利用关于黏性和扩散率的理论知识和实验数据,他提出了精确的预测,表明颗粒将要走过的距离取决于它的大小和液体的温度。例如,对于一个直径为1/1000毫米在17 摄氏度的水中的颗粒来说,他预言“一分钟之内的平均位移将约为6微米”。
这一结果可以实际进行检验,而且意义重大。他写道:“如果这里讨论的运动可以被观察到,那么经典热力学就不再能够被看成严格有效的。”由于自己更擅长理论而不是实验,所以爱因斯坦在论文的最后郑重其事地宣布:“我们希望有研究者不久就会成功地解决这里提出的问题,它对于热理论非常重要。”
几个月之内,德国实验物理学家亨利•塞登托普夫用强大的显微镜证实了爱因斯坦的预言。无论如何,原子和分子的物理实在性现在已经得到彻底证实。著名理论物理学家玻恩后来回忆说:“我们必须记住,在那个原子、分子远未被看做真实的时代,我认为爱因斯坦的这些发现要比其他任何工作都更有助于说服物理学家相信原子分子的实在性。”爱因斯坦有一种能力,他能够同时进行不同的思考。甚至在研究液体中晃动的颗粒时,他也一直在冥思苦想一种涉及运动物体和光速的理论。就在寄出那篇布朗运动论文之后一天左右,他的灵感降临了,于是跟朋友贝素开始就这一理论进行探讨。正如他在那个月给哈比希特写的著名的信中所说,它是“对时空理论的一种修正”。
──”对时空理论的一种修正“,着实谦虚了!!!
第六章 狭义相对论,1905
他生活中的技术背景或许也增强了他想象物理场景以及切中概念核心的能力:帮助男與雅各布改进发电机中的运动线圈和磁铁;在专利局每天都要处理一些有关新式校表方法的申请;上司欣赏他的怀疑论;办公室就在钟塔和火车站附近的伯尔尼电报大楼里,那时欧洲正在用电信号来校准时区内的钟表;他的工程师朋友贝索也在专利局工作,可以同他一起探讨问题和检查机电设备。
当然,对这些影响的排序只是一种主观的判断。毕竟,甚至连爱因斯坦本人都不可能说清楚具体过程是怎样的。“很难说我是如何提出相对论的,”他说,“这背后有太多复杂的因素在激发我的思想。”
──一切皆启发这一洞见虽然简单,但却相当激进。它意味着不存在绝对时间。任何参照系都有其自身的相对时间。宝然爱因斯坦并没有说这一飞跃是真正“革命性的”,就像在谈论光量子时那样,但它的确改变了科学。曾经提出量子不确定性原理的维尔纳.海森伯指出:“这是对物理学基础的改变,它出人意料,激进而彻底,需要由一个富有勇气和革命精神的年轻天才来完成。”
自从牛顿216 年前使绝对时间的概念成为《自然哲学的数学原理》中的一个前提之后,绝对时间就一直是物理学的一个支柱。它意味着时间“实际”存在着,不依赖于对它的任何观察而自行流逝。绝对空间或绝对距离也是如此。 “绝对的、真实的和数学的时间本身,依其本性而均匀地流逝,与一切外在事物无关,”牛顿在《自然哲学的数学原理》的第一章中写下了这段名言,“绝对空间,其自身特性与一切外在事物无关,处处均匀,永不移动。”
然而即使是牛顿,似乎也对无法直接观察这些概念感到不满。牛顿承认:“绝对时间并非知觉的对象。”他依靠神的在场来帮助他走出这个困境。“神的延续从永恒达于永恒,神的在场从无限达于无限,他构成了延续和空间。”
马赫的著作曾经影响过爱因斯坦及其奥林匹亚科学院同伴。他批评牛顿的绝对时间概念是一个“无用的形而上学概念”,“无法在经验中产生”。他指责说,牛顿“违背心意行事,只是为了研究实际事实”。
庞加莱在其《科学与假设》一书(也是奥林匹亚科学院最欣货的著作之一)中,也曾指出过牛顿绝对时间概念的缺陷。他写道:“我们不仅无法直接直观到两个时间的相等,而且无法直观到在两个不同位置发生的事件的同时性。”
于是,马赫和庞加菜似乎有助于为爱因斯坦的伟大突破提供一些基本思想。但爱因斯坦后来说,他更感谢从苏格兰哲学家休谟那里学到的关于心灵构造(区别于纯粹的事实观察)的怀疑论。不过,很有意恩的是,爱因斯坦相对论论文的整个前两部分几乎都是在如数家珍地(与洛伦兹和麦克斯韦等人的风格极为不同〉讨论他最熟悉的两项实用技术。他谈到了由线圖和磁体“同等的相对运动” 所产生的“等量电流”, 还谈到了用“光信号”来确保“两个钟表同步”。
正如爱因斯坦所说,他在专利局的日子“促使我认识到了理论概念的物理意义”。莫什科夫斯基在1921年根据与爱因斯坦的谈话写的一本书中指出, 爱因斯坦相信“在专利局获得的知识与理论结果之间存在着一种确定的联系”。
──和乔布斯描述的”connect the dots“何其类似!现在让我们看看在1905年6月30 日那期《物理学纪事》的著名论文中, 爱因斯坦是如何来澄清所有这一切的。这篇极为重要的论文或许是科学史上最有勇气、最赏心悦目的论文之一。它的主要思想都是通过语词和生动的思想实验来表达的,而不是凭借复杂的方程。虽然它的确涉及一些数学,但其主要内容一个优秀的高中生就能掌握。“这篇论文表明,震撼人心的深刻思想通过简洁的语言就可以表达出来。”科学作家奥弗比如是说。
──震撼人心的深刻思想通过简洁的语言就可以表达出来爱因斯坦对相对论的最清晰解释见于他给奥林匹亚科学院的同事素洛文的一封信:
相对论用短短几句话就可以概括。尽管自古以来人们就认识到,运动只有作为相对运动才能被理解,但与此事实相违背,物理学却以绝对运动的概念为基础。对光波的研究假设,有一种运动状态,即承载着光的以太的运动状态,区别于所有其他运动状态。物体的所有运动都被认为是相对于这种光以太进行的,它是绝对静止的化身。但是在试图发现这种具有优越运动状态的假想以太的所有实验努力均告失败之后,这个问题似乎应当重新加以表述。这就是相对论所要做的專情。它认为不存在优先的物理运动状态,并且追问由此可以推出什么结论。相对论的意思是说,对时间(包括延续和同时性)的测量是相对的,它取决于观察者的运动,因此对空间(比如距离和长度)的测量也是相对的。然而两者之间的一种联合,即所谓的“空-时”,却在任何惯性系中都保持不变。类似地,像光速这样的东西也保持不变。
要想理解这种不变性,还可以采取另一种办法,那就是爱因斯坦在苏黎世联邦工学院时的数学老师闵可夫斯基所使用的方法,不过这要更复杂一些。闵可夫斯基对爱因斯坦的工作大为惊叹,这种惊叹是每一个处于逆境中的学生都梦想能从高高在上的教授那里得到的。“这真是令人惊讶,因为爱因斯坦在学生年代曾经是一条懒狗,”闵可夫斯基对物理学家玻恩说,“他对数学从来都不在乎。”
──每次看到懒狗总有一种莫名的喜悦,哈哈哈1908年,闵可夫斯基在一次讲演中戏剧性地宣布了这一新的数学方法。“我想向诸位展示的时空观源于实验科学的土壞,其力量就在于此,”闵可夫斯基说,“这种时空观是根本性的。从此以后,空间本身和时间本身都注定要蜕变为纯粹的幻影,只有对两者的某种联合才能保持独立的实在性。”
爱因斯坦当时尚来迷恋数学,他曾经用“花拳绣腿”(superfluous learnedness)来形容闵可夫斯基的工作,并且开玩笑说:“自从数学家涉足相对论之后,我就再也不理解它了。”但事实上,他新渐开始赏识闵可夫斯基的工作, 并且在1916 年的相对论科普书中为此专辟了一节。
这本可以是一场多么美妙的合作啊!但是到了 1908 年底,闵可夫斯基却因患腹膜炎而住进了医院。据说他曾发出过这样的悲叹:“在相对论发展的关键时期,我却接到了死神的邀请,真是太遗憾了!”
──好可惜我们又一次感到好奇,为什么发现新理论的是爱因斯坦,而不是其他某个同时代人?洛伦兹和庞加菜都曾经提出过爱因斯坦理论的许多成分。庞加菜甚至还对时间的绝对性提出过质疑。
但是,无论是洛伦兹还是庞加莱都没有将事情做彻底。也就是说,没有必要假设以太的存在,没有所谓的绝对静止,空间和时间都是相对的,都要基于观察者的运动。物理学家基普•素恩说,这两个人“都在朝着爱因斯坦的时空观念进行摸素,但牛顿物理学所强加的错误理解却使他们在一片迷雾中步履维艰”。
而爱因斯坦却可以抛弃牛顿的错误。“他深信宇宙偏爱美和简单性,希望能够被这种信念所指引,即使牛顿物理学的基础遭到摧毁也在所不惜,再加上其他人难以匹敌的清晰思想,这一切都使他最终对空间和时间做出了新的描述。”
庞加菜从未将同时的相对性与时间的相对性关联起来,一旦接近他的局域时间思想的实质性结果,他就会退缩不前。为什么庞加莱会犹豫不决?他虽然不乏洞见,但在物理学上过于因循守旧,无法展示出这位不知名的专利审查员所固有的那种叛逆。“每到关键时刻,他就会精神紧张,败下阵来,转而固守于那些旧有的思想习惯和熟知的时空观念,”霍夫曼这样谈庞加菜,“如果这似乎有些奇怪,那是因为我们低估了爱因斯坦在把相对性原理当成公理,从而改变了我们的时空观念时需要多么大的勇气。”
──改变全世界人类已有的时空观念,需要多么大的勇气!!!爱因斯坦的一位继任者,普林斯顿高等研究院的理论物理学家戴森清晰地解释了庞加菜的局限和爱因斯坦的勇气:
庞加莱与爱因斯坦之间的本质区别在于,庞加莱天性保守,爱因斯坦则富于革命性。庞加莱在寻找一种新的电磁理论时,总想尽可能多地保已有的东西。他对以太情有独钟,甚至当他的理论表明以太无法观测时也对它坚信不疑。他的相对论版本就像一床拼缀起来的被子。依赖于观寨者运动的局域时问的新观念,被补缀到由刚性的静止以太所定义的旧有的绝对时空框架上。而爱因斯坦则乐于抛弃这一框架,认为它会惹來麻烦,也无甚必要。爱因斯坦的理论版本更为简洁和优雅。不存在绝对空间和绝对时间,也不存在以太。所有那些将电磁力解释成以太中的弹性应力的复三解释,都被扫入了历史的垃圾堆,同被历史遗弃的还有那些仍然相信这些观点的大牌教授。
──点评到位!那年8月,他们一起到塞尔维亚度假,看她的朋友和家人。当时米列娃很自家,也乐于承认自己的功劳。根据后来的记泉,她曾对父亲说:“我们不久前完成了一项非常重要的工作,它将使我的丈夫名扬世界。”他们的关系似乎暂时恢复了,爱因斯坦对妻子的帮助念念不忘。“我需要我的妻子,”他对米列娃在塞尔维亚的朋友说,“她帮我解决了所有数学问题。”
──“它将使我的丈夫名扬世界。”好羡慕这样的关系米列娃也从末声称对爱因斯坦的理论做出过任何实质性的贡献,甚至在后来痛苦的离婚期间也没有向她的家人利密友提起过。儿子汉斯•阿尔伯特一直很爱她,在她与爱因斯坦离婚期间一直与她待在…起。汉斯•阿尔伯特的说法见于米歇尔莫尔的一本书中,它似乎反映了米列娃对儿子说的话:“米列娃帮助他解决了一些数学问题,但在那些创造性的工作和思想方面,其他人爱莫能助。”
事实上,我们没有必要夸大米列娃的贡献,把她当成一个先驱者来赞扬、 夸耀或同情。科学史家霍尔顿说,要给她斌予超出她曾经承认的功劳,“这乐会贬低她在历史中实际具有的重要位置,也会淡化她早年的希望和抱负末能实现所透出的悲剧色彩”。
爱因斯坦欣赏这位富有进取心的女物理学家的勇气。在她的国家,女性一般不允许进人物理学领域。今天,这样的事情依然并不鲜见。米列娃能够进人由男性统治的物理和数学世界,并月在其中奋力拼争,她所表现出来的这种勇气,已经足以使她在科学史上占有令人钦佩的一席之地。这一点她当之无愧, 而不用夸大她在合作狭义相对论方面的重要性。
──往往是悲剧,才给世界留下了诸多遐想和思考爱因斯坦给哈比希特的信揭开了奇迹年的帷幕,而醉酒以后写给他的那张只包含一句话的明信片则代表着奇迹年的顶点。到了9月,他又给哈比希特写了一封信,这一次是劝说他来专利局工作。爱因斯坦作为孤独狼的名声看来要打些折扣了。“(专利局局长〉也许会偷偷把你安排在专利局当苦力,”他说, “你也许还是会感到相当快活的。你真的愿意并准备来么?考虑考虑吧,除了八小时的工作外,每天还有八个小时的闲暇时间,而且还有星期天。我希望你能来这里。”
──在爱因斯坦的认知里,每天16小时其实都在做自己喜欢的事情,乐在其中,而且还有周末!!!继六个月前的那封信之后,爱因斯坦又一次相当偶然地揭示了一项重大的科学突破,它将表示为科学史上最著名的一个方程:
我还想到了这篇电动力学论文的另一个推论,即相对性原理与麦克斯韦方程相结合时,要求质量成为一个物体所含能量的直接登度。光携带着质量。就镭而言,其质量大概会有可觉察的减小。这种考虑很有趣也很诱人;但谁知道呢,也许善良的上帝在嘲笑整个这件事,而且也许一直就在牵着我的鼻子走。最终的结论十分优雅:质量与能量是同一物体的不同表现。两者从根本上说是可以互换的。正如爱因斯坦在论文中所说:“物体的质量是它所含能量的量度。”
即能量等于质量乘以光速的平方。当然,光速是巨大的。光速的平方就更是大得难以想象。这就是为什么一丁点物质如果完全转化成能量就能产生巨大的效力。1千克物质可以转化成大约250 亿千瓦时的电能。用更加形象的话来说:
一颗葡萄干所包含的能量几乎可以满足纽约一天的能量需求。
──永远相信人类同胞的能力,期待有朝一日1颗葡萄干能支撑纽约!和往常一样,爱因斯坦最后提出了实验建议来验证他的理论。他写道:“也许可以用那些所含能量极易变化的物质(比如用镭盐)来验证这个理论。”
──挖了个坑,我猜测是居里夫人来填坑拿诺贝尔奖了!!!
第七章 最幸福的思想,1906—1909
爱因斯坦1905 年迸发出的创造力实在令人惊讶。他提出了了一种革命性的光量子理论,间接证明了原子的存在,解释了布朗运动,颠覆了时间、空间概念,提出了科学上最著名的方程。但起初这些成果并没有引起多少人注意。据妹妹说,爱因斯坦曾经希望他在这家优秀期刊上发表的一系列文章能够将他从一个卑微的三级专利审查员提升到更高职位,并且在一定程度上得到学术界认可,其至帮他跻身学术界。“但他大失所望,”她说,“文章发表之后是一片寂静。”
──小伙伴们都还没看懂,让子弹再飞飞这并非完全符合事实。少数颇有名望的物理学家很快就注意到了爱因斯坦的论文。也许是命运着顾,其中一位后来成了爱因斯坦最重要的支持者,那就是欧洲德高望重的理论物理学巨擘——普朗克,能够得到他的赏识真是再理想不过了。普朗克用他那神秘的数学常量解释了黑体辐射,爱因斯坦则把这个常量锻造成全新的物理实在。作为《物理学纪事》负贵理论文章的编委,普朗克审阅了爱因斯坦的论文,那篇相对论论文“立即引起我极大的关注”,他后来回忆说。它一发表,普朗克就在柏林大学做了一场关于相对论的讲演。
没过多久,这位踌躇满志的专利审查员就与著名的普朗克教授开始了通信。当时有一位理论物理学家挑战普朗克的观点,认为相对论并不符合最小作用量原理,爱因斯坦寄给普朗克一张明信片,对他表示支持。普朗克很高兴, 他给爱因斯坦回信说:“只要相对性原理的捍卫者们是一小群如此谦逊之士, 就像现在这样,那么他们之间保持一致就具有双倍的重要性。”他还说希墾第二年能够访问伯尔尼,亲自与爱因斯坦会面。
──谦逊的品质有些理论物理学家觉得这位专利审查员写的一系列令人惊讶的论文过于抽象。后来成为爱因斯坦朋友的阿诺德•素默菲很早就暗示,爱因斯坦的理论倾向有些犹太味道,后来这一点被反犹主义者拿来大做文章。这种倾向缺乏对秩序和绝对事物的必要尊重,缺乏严格的基础。“尽管爱因斯坦的论文引人注目,”索默菲1907 年给洛伦兹写信说,“但在我看来,这种难以破解和洞悉的教条之中存在着某种不健康的东西。英国人就不大可能提出这样一种理论。在这里,或许就和科恩一样,犹太人抽象的概念特征表露无遗.”
这些关注并没有使爱因斯坦出名,也没有给他带来任何工作机会。“我惊奇地得知,你一天必须在办公室里坐满八个小时,”一名要来访问的年轻物理学家这样写道,“历史总是充满着恶搞(bad jokes).”不过,由于爱因斯坦最终得到了博士学位,所以他至少由专利局的三级技术专家升至二级,薪水也增加了1000 法郎,达到年薪 4500 法郎。
他的产出是惊人的。除了每周在专利局工作六天,他还要写多篇论文和评论:1906 年六篇,1907 年十篇。每周至少在一个弦乐四重奏组演奏一次。他还是位好父亲,有一个3岁大的儿子,并得意地称其为“捣蛋鬼〞。米列娃在给朋友萨维奇的信中说:“我的丈夫闲的时候经常在家哄孩子。”
──足够专注,才能产出惊人那一年,他申请了伯尔尼大学的无俸讲师职位,这是攀爬学术阶梯的第一步。爱因斯坦需要通过授课而从听众那里收取一点钱。在大多数欧洲大学里, 要想成为教授,做一段时间这样的讲师是有益的。爱因斯坦随申请附上了已经发表的17篇论文,包括关于相对论和光量子的论文。照理说,他也应当附上一篇尚未发表的论文作为教职论文,但他不想再特地写一篇,因为对于那些有着“其他杰出成就”的人来说,有时可以不做要求。
在教授委员会中,只有一名教授认为,“鉴于爱因斯坦先生所取得的重要科学成就”,他可以在不写新论文的情况下得到录用,而其他教授则坚决不同意,甚至没有商量的余地。毫不奇怪,爱因斯坦认为这件事情“好笑得很”。他没有专门为此写这篇教职论文,当然也没有得到职位。
──真是搞笑,居然因为一篇教职论文,拒绝了爱因斯坦,真是他们的损失!米列娃尤其担心丈夫的名气会使他变得更加冷漠和自我。“对于他的成功, 我很高兴,因为这是他实际应得的,”她在另一封信中说,“我只希望,名气不会损害他人性的一面。”
从某种意义上说,米列娃的顾虑是没有根据的。甚至在名望与日俱增之时,爱因斯坦也一直保持着朴素的人格和自然真挚的性情,至少在外表上是温和谦恭的。但是从另一个参照系来看,他的人性一面的确有所转变。1909 年前后,他开始疏远妻子。对约束和牵绊的抗拒越来越使他躲进自己的工作中, 而对他所谓的 “纯个人”领域则采取一种漠然置之的态度。
──人性的一面爱因斯坦快要离开专利局时曾经收到过一个大信封,里面有一张优雅的信笺纸,上面涂满了像是拉丁语书法之类的文字。由于看起来很古怪而且笔调冷漠,他随手将信丢进了废纸篓。事实上,这是寄给他的众多邀请函中的一封, 希望在1909 年7月举行的日内瓦大学建校典礼上授予他荣誉博士学位。爱因斯坦的一个朋友最终说服他参加了典礼。爱因斯坦头戴草帽,身穿便服,扮相相当奇怪。无论是在游行中,还是在当晚奢华的正式晚宴中,他都非常惹人注目。爱因斯坦觉得整个场面很好笑,他转向坐在身旁的绅士,谈起当年筹建日内瓦大学的那位伟大的新教改革领袖。“你知道如果加尔文在这里会怎么做么?”那位绅士一脸迷惑地摇了摇头。爱因斯坦回答说,“他会竖起一根巨大的火刑柱,因我们罪恶的奢侈而把我们都烧死。”爱因斯坦后来回忆说:“那个人再也没有跟我说一个字。”
──天才可能都是这么难以相处的,哈哈哈1907年底,爱因斯坦产生了“最幸福的思想”,即通过引力与加速的等效来推广相对论。此后,他将这一问题搁置起来,转而研究他所谓的“辐射问题”(即量子理论)。他越是思考那种“启发式的”思想,即光由量子构成,或由不可见的能量包构成,就越是担心他和普朗克已经发动了一场摧毁整个经典物理学基础(特别是麦克斯韦方程)的革命。“我之所以得出这个悲观的看法, 主要是因为用一种直观的方法来解释⋯⋯•普朗克常量的各种努力是没有止境的和徒劳无益的,”他1908 年初给一位物理学同事写信说,“我甚至极为怀疑, 坚持麦克斯韦方程的普遍有效性是否可能。”[2〕后来的事实表明,他并没有错爱麦克斯韦方程。麦克斯韦方程属于极少数没有被爱因斯坦直接创立的相对论和间接发动的量子革命所改变的理论物理学要素。
──麦克斯韦方程接受住了爱因斯坦的冲击至少在当时,这实在太神秘了。随着他升任欧洲德语区大学的教授,他又把注意力转回到相对论这一专属于他的主题,从而暂时逃离量子奇境。他曾向 …位朋友悲叹道:“量子理论越是成功,就越显得愚蠢。”
──作为一个外行,看懂爱因斯坦传还是挺难的
第八章 奔波的教授,1909—1914
爱因斯坦劝阿德勒理头钻研科学,不要参与政治。“耐心一点,”他说, “总有一天,你肯定会接替我在苏黎世〔大学〕任教。”(爱因斯坦认为自己将会转到一个更有名的大学。)但阿德勒没有听从,执意担任社会民主党报的编辑。爱因斯坦感到,效忠于一个党派就意味着放弃了某种思想的独立性,这种顺从使他感到惶惑。“一个这样睿智的人如何可能会效忠于一个政党,这在我看来是完全不可思议的,”爱因斯坦后来这样悼念阿德勒。
──“效忠于一个党派就意味着放弃了某种思想的独立性”,深刻的洞见正如克莱纳所预言的,爱因斯坦的教学能力已经有所提高。虽然他不是一个举止优雅、衣冠楚楚的老师,但这种不拘小节也会成为他的优势。“他上衣很破,裤子有些短,坐下来开始上课,看到这些我们将信将疑,”曾经在苏黎世大学听过爱因斯坦许多课程的汉斯•坦纳回忆说。爱因斯坦没有讲义,只有一张卡片大小的与满字的纸条。他边说边想,不紧不慢地提出自己的观点,学生们细细地观察着这一切。“我们见识了他的推理技巧,”坦纳说,“相比子那些讲求完美的授课方式,我们肯定更欣赏这种。”
──好想有机会听一听爱因斯坦的授课有一次,爱因斯坦问学生们有谁想去他的寓所。“今天早上我收到了普朗克寄来的研究论文,其中肯定有错误,”他说,“我们可以一起读它。”坦纳和另一个学生接受了邀请,随他一起到了家,然后立刻开始审读普朗克的论文。“我去准备咖啡,看看你们能否发现其中的错诶,”他说。
作为思想家(如果不是作为家长),他有一种排除一切干扰的能力。对他而言,这种干扰有时也包括他的孩子和家庭。“甚至婴儿的大声哭闹都打扰不了爸爸,”汉斯•阿尔伯特说,“他能够继续自己的工作,完全不受噪声的影响。”
一天,来访的学生坦纳发现,爱因斯坦正在书房专心研究一叠论文。他右手写字,左手抱着爱德华。汉斯•阿尔伯特正在一旁玩着砖块,想引起他的注意。“等等,我马上就看完了,”爱因斯坦边说边把爱德华交给坦纳,然后继续演算他的方程。坦纳说,“这使我窺见了他巨大的专注力。”
──专注力非常重要,需要训练关于爱因斯坦可能离校的传言在苏黎世大学不胫而走。他的15 位学生写了一封请愿书,敦促主管部门能够 “尽你们所能,将这位出色的研究人员和教师留在我们学校”。他们强调了在“这个新设立的理论物理专业〞拥有一名教授的重要性,并对爱因斯坦大加称费。“爱因斯坦教授有一种惊人的才能,他能够把最难理解的理论物理学问题讲得清晰易懂,我们都很喜欢上他的课,而且他很善于和听众建立一种和谐融洽的关系。”
──深受学生爱戴布拉格大学教务部已经把爱因斯坦定为首选,并将报告上呈维也纳教育部。(布拉格当时属于奥匈帝国的一部分,这样一种任命必须得到弗朗茨•约瑟夫皇帝及其幕僚的首肯。)泰斗式人物普朗克还为此写了充满溢美之词的推荐语。爱因斯坦的相对论“在胆识上或许超出了思辨科学迄今为止已经取得的一切成就,”普朗克宣称,“这一原理已经给我们关手世界的物理图景带来了一场革命,只有哥白尼所带来的革命可与之比肩。”普朗克还颇有预见地评论道:“与此相比,非欧几何只不过是小孩的游戏。”
有了普朗克的认可,事情本来应该没有悬念了。然而事实并非如此。教育部更倾向于一个二流候选人古斯塔夫•尧曼,因为他有两个优势:首先,他是奥地利人;其次,他不是犹太人。“我没有得到去布拉格的通知,”爱因斯坦 8 月向一位朋友抱怨,“我已经被系里提名,但由于我的犹太血统,教育部不批准。”
──有趣有趣结果,爱因斯坦对工作的渴望还是胜过了执拗的不切实际。他答应把“摩西的(犹太教)”(Mosaic)写为他的信仲,也接受了奥匈帝国国籍,条件是自己同时也是瑞士公民。加上他已经放弃但不久又会被强加的德国国籍,他在 32 岁之前已经陆陆续续获得了三个国籍。1911年1月,爱因斯坦被正式授子这一职位,薪水相当于最近提薪之前水平的两倍。他同意当年 3月搬到布拉格。
──大丈夫能屈能伸,加钱就好爱因斯坦把洛伦兹当成偶像由来已久。出访之前,他给一位朋友写信说:“我对这个人的钦佩超出了所有其他人;或者可以说,我热爱他。”他们最终见面时,这种感情又得到了进一步深化。他们在周六晚上彻夜长谈,讨论像温度与导电性的关系这样的问题。
──Ego小,但格局要大舒适的安乐椅被细心周到地推到大工作台旁,以便其尊贵的客人落座。洛伦兹递出一根雪茄,然后开始平静地表述有关爱因斯坦引力场中光线弯曲理论的问题…⋯爱因斯坦一边坐在安乐椅上屏息倾听,一边吧嗒吧嗒抽着烟斗。当洛伦兹讲完之后,爱因斯坦俯身拿起洛伦兹写有数学公式的纸条。烟抽完了,爱因斯坦若有所思地用手捻着右耳上方的一绺头发。洛伦兹坐在那里,微笑地看着完全陷入沉思的爱因斯坦,有如父来对待心爱的儿子。他完全相信这个年轻人能够解决他所提出的难题,但渴望看到他会如何解决。忽然间,爱因斯坦的头抬了起来,眉宇间透着快乐,他找到答案了。于是,经过短暂的你来我往、互不相让,经由不解到澄清,再到完全达成一致,新理论的熠熠光辉终于在两人眼中闪现出来。
──天才与天才之间的惺惺相惜1928 年,洛伦兹去世。爱因斯坦在悼词中说:“我站在我们这个时代最伟大、最高费的人的墓前。”1953 年,爱因斯坦为纪念洛伦兹一百周年诞辰会议写了一篇文章,评述其重要工作。“这位卓越的人物讲出来的,总是像杰出的艺术品一样明晰和美丽,”他写道,“对我个人来说,他比我一生中碰到的任何人都要重要。”
皆大欢喜的是,埃伦菲斯持接受了一个邀请,接替正要从莱顿大学退休的德高望重的洛伦兹(爱因斯坦较早前曾经收到过这一邀请,但没有接受)。爱因斯坦很激动,因为这就意味着,现在莱顿有两个朋友可以经常拜访了。对爱因斯坦来说,莱顿几乎成为他的第二个学术家园,成为逃离气氛沉闷的柏林的避难所。在接下来的20 年里,爱因斯坦几乎每年都要到莱顿或附近的海滨胜地去看望埃伦菲斯特,直到1933年埃伦菲斯特自杀,爱因斯坦前往美国。
居里夫人和朗之万都参加了素尔维会议。会议期间,被盗取的情书开始在一家巴黎小报上刊载,拉开了轰动一时的离婚事件的序幕。就在这时消息传来,居里夫人因为发现镭和钋而获得了诺贝尔化学奖。〔3〕瑞典科学院写信给她说,鉴于她与朗之万的暖味关系所引发的狂热,建议她不要来领奖。但她镇定自若地回信说:“我认为在我的科学工作与私生活之间没有关联。”素尔维会议结束后没过几个星期,她前往斯德哥尔摩领取诺贝尔奖。
──为什么之前人的信件,让我们觉得深深留恋,因为他们都经过了细细的思考在爱因斯坦看来,整个狂热是愚不可及的。“她是…个朴实无华的人,而且才华横溢。”他还不太恰当地断定,居里夫人的长相还不足以拆散别人的婚姻:“尽管她生性热情,但她的魅力还不足以对他人构成威胁。”
爱因斯坦曾写信给居里夫人表达对她的坚定支持,揹辞要亲切得多:
我贸然写信给您,却又没有什么明智的意思要表达,请勿见笑。但是我对这群乌合之众如今竟敢以卑鄱的方式对待您实在是怒不可遏,因而非将这种愤慨之情诉诸笔端不可。不过我深信,无论这帮乌合之众是出于谄媚而尊敬您,还是为了借此来满足他们炮制耸人听闻消息的欲望,您对他们也始终是鄙视的!我不由得要告诉您,我己经开始多么钦佩您的思想、 您的干劲和您的诚恳,而在布鲁塞尔与您结识,更是我的幸运。除了那些可鄙者,所有人都会一如既往地因为我们中间有您和朗之万这样的人而高兴,与你们这样真正的人交往,真是荣幸之至。假如那帮乌合之众继续拿您说事,您于脆就不要理会那些胡说八道,让那些可鄙的人把这类专为他们炮制的玩意儿当宝贝吧。
──有趣有趣而对爱因斯坦充满崇敬的爱尔莎也很乐于提供这一切。爱因斯坦回到布拉格之后,她马上给他写信——把信寄到了他的办公室而不是家里,还建议了一种进行秘密通信的方法。“当我看到您的來信,得知您想到一个方法可以使我们彼此保持联系,我是多么高兴!”他回信说,“我甚至不知道怎样告诉您,这几天我已是多么喜爱您。”爱尔莎要他将信件销毁,他照办了。而她则终身保留着他的回信,将它们封存在一个夹子里,并为它做了一个封套,注明“良辰佳书”(Especially beautiful letters from better days) 字样。
──“良辰佳书”(Especially beautiful letters from better days)到了月底,他的语气愈加坚定。“倘若我们形成了更密切的依恋关系,对我们两人以及别人都不好。所以,我今天是最后一次给你写信了,再次听从命运的安排吧。你也必须如此行事。你要知道,我说这番话并非出于铁石心肠或缺乏感情,而是因为如你所知,我也和你一样,绝望地背负着我的十字架(指米列娃)”
爱因斯坦和米列娃都感到,生活在布拉格的中产阶级德国人中间已经变得令人厌倦。“这是一帮没有自然情感的人,”他告诉贝索,“他们奇特地集自视尊贵与奴颜媚骨于一身,对自己的同事毫无善意。”那里的水对身体有害,空气里充满了煤烟,街道上一边是炫耀卖弄的奢侈,一边是令人悚然的悲惨景象。但最令爱因斯坦不快的还是那种虚伪做作的阶层等级。“当我来到研究所,”他抱怨说,“一个侍者酒气熏天、点头哈腰地说,‘您最谦卑的仆人。””
米列娃担心劣质的水、牛奶和空气正在损害着次子爱德华的健康,因为他已经食欲不振,寝食难安。而且事实已经很明显,丈夫更关心的是他的科学而不是家庭。“他不知疲倦地研究自己的间题;可以说他纯粹就是为它们活着的,”米列娃对好友萨维奇说,“我不得不羞愧地承认,在他眼里我们并不重要,处于次要地位。”
──“他不知疲倦地研究自己的间题;可以说他纯粹就是为它们活着的,” 这可能也是乔布斯如此崇拜爱因斯坦原因吧仓格尔是爱因斯坦的老朋友,在苏黎世大学做医学研究。他写信给一位瑞土高层官员,为爱因斯坦说情:“现在一个真正的理论物理学家是当务之需。” 他还指出,这样一个职位“不需要实验室”。至于爱因斯坦的授课才能,仓格尔的描写生动细致而又发人深省:
对于那些懒于思考的人来说,他不是一位好老师,因为这些人只想记笔记,然后通过死记硬背来应付考试;他是个不善辞令的人,但只要想知道如何才能诚实而深刻地提出物理学思想,如何才能慎重地考察所有前提,如何才能看清反思中的陷阱和问题,那么他就会发现,爱因斯坦是位一流的教师,因为所有这一切都表现在他的讲课中,它会促使听课的人一起思考。
──促进人思考很奇怪,爱因斯坦在母校谋职竟然需要推荐信。居里夫人写了一封推荐信。“在布鲁塞尔,爱因斯坦先生和我一起参加了一次科学会议,使我能够有机会欣赏他明晰的思想、见闻的广博和认识的深度,”她说。
他的另一封主要推荐信是庞加莱写的。庞加莱几乎已经提出狭义相对论, 但却没有迈出最后一步。他说,爱因斯坦是“我所见过的最有原创性思想的人之一”。特别鞭辟人里的是他对爱因斯坦试图做激进的概念飞跃(这是他本人所缺乏的〉的描述:“我特别钦佩他适应新概念的能力。他并不固守于经典原理,在面对物理学问题时,能够立即设想出所有可能性。”不过庞加莱也认为 (也许此时他想到的是相对论),爱因斯坦提出的理论并不一定样样都正确。“由于他的探索沿着各个方向进行,我们不得不预期他所走的许多道路都是死胡同。”
──认识大佬的作用,推荐信啊,哈哈哈音乐聚会又重新开始在数学教授胡尔维茨家中举行。演奏的曲目不仅包括爱因斯坦最钟爱的莫扎特,而且还包括米列娃最喜欢的舒曼。星期天的下午, 爱因斯坦会带着妻儿站在门口高喊:“爱因斯坦一家倾巢到此。”
──好欢乐啊!!!1914年5月,爱因斯坦在宣布“最后一次〞给爱尔莎写信的同时,却又附上了自己在苏黎世的新办公室地址。现在,爱尔莎决定向他致以问候,祝贺他的34 岁生日,附带索取一张他的照片,并请他推荐一本讲解相对论的好书。的确,她懂得如何奉迎。
“没有一本相对论的书是外行能够看懂的,”他回复说,“不过表姐你要相对论干吗?假如有一天你碰巧来苏黎世,那么我们(不包括我妻子,她不幸嫉妒心很重〉就可以在一起愉快地散步,我将告诉你我所发现的所有那些奇妙的事情。”接着,他更近了一步。与寄照片相比,见一面不是更好吗?“你要想让我真正愉快,就找个时间到这里住几天吧。”
──向大师学习撩妹技巧 哈哈哈1913年7月11日,普朗克和能斯特两对夫妇乘夜车从柏林赶到苏黎世。他们开出的条件有三点很诱人:爱因斯坦将被选为享有崇高声誉的普鲁土科学院的新增院士,薪水相当丰厚;他将担任一个新建的物理研究所的所长;还将成为柏林大学教授。这真是一个大礼包,而且似乎不需要做太多工作。普朗克和能斯特明确表示,他在大学没有硬性的教学任务,所里也没有什么行政差事。虽然他将获得德国国籍,但仍可以保留其瑞士国籍。
在联邦工学院那间窗明几净的办公室里,他们说明了来意,苦口婆心地进行劝说。虽然爱因斯坦知道自己很可能会接受,但还是说需要花几个小时好好想一想。于是普朗克和能斯特携妻子乘缆车到附近的山里游览。爱因斯坦恶作剧式地告诉他们,他到车站去接时将带着暗号。如果拒绝,他会拿一朵白玫瑰,如果接受,则会拿一朵红玫瑰(有人说暗号是一块白手帕)。当普朗克和能斯特一行走出车门时,他们欣喜地发现,爱因斯坦接受了邀请。
──好有意思啊在爱因斯坦看来,新的前景令人振奋,也有些可笑。“我将到柏林任科学院院上而不承担任何义务,活像一尊木乃伊,”他写信给物理学家雅各布•劳伯说,“我倒希望从事这样一种困难的行当!”〔3〕在给埃伦菲斯特的信中他承认,“我接受这份奇特的闲职,是因为讲课常使我精神紧张。”4?不过,对荷兰德高望重的洛伦兹,他却表达得很严肃:“我抵挡不住就任新职的诱惑,因为那样一来,我就可以摆脱一切责任,全身心地投入到沉思默想之中。”
──果然和大佬写信,才是毕恭毕敬,哈哈哈事实上,在这一过程中爱尔莎也助了他一臂之力。不久前,她曾主动拜访了主管柏林威廉皇帝化学研究所的哈伯,告知她的表弟可能会接受一个柏林白职位。在听说爱尔莎的这一行为之后,爱因斯坦非常高兴。“哈伯知道他在和谁打交道。他懂得如何评估一位友好的女性老朋友的影响⋯⋯你若无其事地去拜访哈伯是典型的爱尔莎(风格)。你没有把此事告诉别人吧?或者你仅和自己顽劣的内心商量过?要是我能旁观该多好!”
甚至在搬到柏林之前,爱因斯坦和爱尔莎就已经开始通信,宛如一对夫妻。爱尔莎担心爱因斯坦疲劳过度,寄给他一封长信,提醒他应该多多锻炼和休息,注意健康饮食。他则回信说,他打算“吸烟像烟肉,工作像骡马,饮食无所顾忌不加选择,至于散步,只有有了真正合宜的同伴才愿意进行”。
然而,爱因斯坦明确表示,爱尔莎不要指望他会抛弃妻子。“在不伤害她的情况下,我俩才能过得很愉快。”
──没有搞懂这里的原因事实上,他生活中的所有女人此时都在彼此争斗一-.-他的妈妈、妹妹、妻子以及那位过从甚密的表姐。随着1913年圣诞节的临近,爱因斯坦一门心思投人到了推广相对论的工作中,以此来避免家庭纠葛。这又一次清楚地表明, 科学如何把他从纯个人的事务中解救出来。“在这种情况下,我对科学的爱愈发执著,”他告诉爱尔莎,“因为它使我从泪水的苦海中无怨无悲地升至宁静之地。”
1914年7月29日早上,在贝索的陪同下,米列娃和两个孩子登上了开往苏黎世的火车,离开了柏林。哈伯和爱因斯坦去了火车站。整个下午和晚上, 爱因斯坦 “像小孩子.样号陶大哭”。对一个自得于回避个人事务的人來说, 这一瞬间充满了痛楚。感情深厚的他曾经疯狂地爱上了米列娃,并且培养了与孩子们的亲情。这是他成年后极少数几次哭泣中的一次。
整个事件使爱因斯坦精疲力竭,他决定不准备再婚了,尽管一个多星期前他曾对爱尔莎说过相反的话。这样他不必正式离婚,这是米列娃强烈反对的。这个消息使正在度假的爱尔莎“失望之至”。爱因斯坦试图打消她的疑虑。“对我而言,除你之外再也不存在另…位女性,”他写道,“我之所以会对结婚一再望而却步,并非因为我缺少真正的感情!我是不是对舒适的生活、对漂亮的家具、对自己招来的憎恨,甚或对变成某种贪图安逸的中产阶级感到恐惧?我自二都不清楚。不过你会看到,我将永远忠实于你。”
第九章 广义相对论,1911—1915
“格罗斯曼,你一定要帮帮我,否则我会发疯的,”爱因斯坦说。他解释说,他需要一个数学系统来表示(甚至是帮他发现〉支配引力场的定律。“他立即产生了极大兴趣,”爱因斯坦后来这样回忆格罗斯曼当时的反应。
直到那时,爱因斯坦的科学成功一直得益于他在揭示大自然背后物理原理方面的惊人能力。他总是让别人去寻找关于这些原理的最佳数学表述,比如他的苏黎世同事闵可夫斯基在狭义相对论方面做的就是这种工作。
然而到了 1912 年,爱因斯坦开始认识到,数学也许是发现——而不仅仅是描述——自然定律的一种工具。数学是大自然的剧本。“广义相对论的核心思想就是,引力源于时空弯曲,”物理学家詹姆斯•哈特尔说,“引力就是几何。”
“我正在一门心思研究引力问题,我相信,在这里一位数学家朋友的帮助下,我能够克服所有困难,”爱因斯坦写信给物理学家索默菲,“对于数学,我产生了极大的敬意,在此之前我一直愚蠢地认为,数学中更为奥妙的部分纯粹是一种奢侈!”
──广义相对论的核心思想就是,引力源于时空弯曲,引力就是几何。在探索广义相对论的过程中,爱因斯坦的目标是要找到描述两种互补过程的数学方程:
1.引力场如何作用于物质,规定物质如何运动。
2.反过来,物质如何产生时空中的引力场,规定时空如何弯曲。
他认识到,引力可以定义成时空的弯曲,从而可以通过一个度规张量来表示。为此,他将在三年多的时间里努力寻找正确的方程。
数年之后,小儿子爱德华问他为什么如此著名,爱因斯坦用一个形象的比喻来解释他的伟大发现,即引力是时空结构的弯曲。“一只瞎眼的甲虫在弯曲的树枝表面爬行,它没有发现它爬过的路径是弯的,”他说,“但我幸运地注意到了甲虫没有注意到的东西。”
──重复一遍,引力是时空结构的弯曲爱因斯坦双管齐下,一方面考察由物理要求所得出的方程,检验其协变性;另一方面考察由美妙的数学表达式导出的方程,看它们是否满足物理要求。“在这个笔记本中,他一直都试图从两个进路解决问题,时而写出由牛顿极限和能量动量守恒等物理要求所预示的表达式,时而写出由里奇和菜维-契维塔的广义协变量所预示的表达式,”诺顿说。
当这对新婚夫妇到达苏黎世火车站时,弗伦德里希的妻子回忆说,头发凌乱的爱因斯坦戴着一顶大草帽,身旁站着体态臃肿的化学家哈伯。爱因斯坦把他们带到附近的一个镇上,并在那里做了一场讲演,然后共进午餐。毫不奇怪,他忘了带钱,还是一位助手从桌下偷偷递给他一张 100 法郎的钞票,算是解了燃眉之急。弗伦惩里希那天一直都在与爱因斯坦讨论引力和光的弯曲问题,甚至在野外散步时也在聚精会神地讨论,弗伦德里希的新婚妻子只得在一旁独自欣赏静谧的景色。
然而,1914年8月,还有别的理由使爱因斯坦优心忡忡。他的婚姻刚刚破裂。伟大理论仍然需要推进。他从小就厌恶的民族主义和军国主义正在把他的祖国拖人一场战争,他也因此成为陌生土地上的一个陌生人。事实证明,对他来说德国是一个危险的地方。
──对我来说,我的祖国是不是也是一个危险的地方?自从学生时代离开德国,在阿劳受到温特勒国际主义的一定影响之后,爱因斯坦的情感已经使他倾向于和平主义、世界联邦制和社会主义。但他一般不会公开进行活动。
第一次世界大战改变了这一切。爱因斯坦永远都没有放弃物理学,但从此以后他将一直坚定地宣扬其政治社会理念。
战争的非理性使爱因斯坦相信,科学家实际上有一种特殊的责任来参与公共事务。“我们这些科学家必须培养一种国际主义,”他说,“不幸的是,甚至在科学家中间,我们也不得不在这方面失望之极。”[3〕 他特别惊诧于他的三位亲密同事,即游说他到柏林的科学家——哈伯、能斯特和普朗克,都不约而同地成了主战派。
──为何那三位也成了主战派?哈伯将他的研究所进行了重组,从而为德国研制化学武器。他发现了由氮合成氨的方法,这使德国能够大规模生产炸药。接着他转而研制致命的氯气。氯气比空气重,可以聚入战壞,使士兵们痛苦地窒息,灼伤他们的喉咙和肺。1915年4月,现代化学战诞生了。哈伯亲自督战,大约 5000 名法国人和比利时人在伊普尔(Ypres)遭遇了鹽运。(一个不大为人注意的讽刺是,诺贝尔奖是由炸药的发明人阿尔弗雷德•诺贝尔设立的,哈伯因氨的合成法获得了 1918 年诺贝尔化学奖。)
──哈伯......1914年10月发表的这份请愿书名为《告文明世界书》,后来在多位知识界人上签名后称为《93人宣言》。它不顾事实真相,断然否认德军曾入侵比利时,并宣称战争是必需的。“要不是因为德国军国主义,德国文化已被从地球表面抹去,”它断言,“作为一个有教养的民族,我们将把这场战斗进行到底, 对这个民族来说,歌德、贝多芬和康德的遗产就像家庭和土地一样神圣。”
在签名的科学家当中有因光电效应而出名的保守主义分子勒纳德,这并不奇怪。他后来成了一个狂热的反犹主义者,对爱因斯坦恨之人骨。令人悲伤的是,哈伯、能斯特利普朗克也在上面签了名。作为公民和科学家,他们都有一种自然本能去附随其他人的情感。但爱因斯坦却往往表现出--种不合作的自然倾向,这有时使他成为更伟大的科学家和更高贵的公民。
──更伟大的科学家和更高贵的公民格奥尔格•弗里德里希•尼科莱是一位骨险家和医生。他是犹太人(原名勒温施坦),极富魅力,是爱尔莎和女儿伊尔莎的朋友。他与爱因斯坦合作写了一篇和平主义的回应。这篇《告欧洲人书》呼吁一种超越民族主义的文化, 敦促创建欧洲统一体联盟。“他们以敌对的精神来讲话,而没有站出来为和平说话,”它在谈到《93人宣言》的签名者时这样说,“民族主义的热情不能为这种态度开脱,这种态度同这个世界上向来被称为文化的那种东西是不相称的。”
──超越民族主义的文化他们坐在旅馆的天台上聊天,周围花团锦簇,蜜蜂飞舞。爱因斯坦开玩笑说,在柏林的会议上,每一位教授都会对“为什么我们德国人在世界上遭到憎恨”而愤愤不平,然后便会“小心翼翼地避开真相”。爱因斯坦大胆地公然宣称,他认为德国已经无可救药,希望协约国能够获胜,“粉碎背鲁士和玉朝的权力”。〔3)
──把问题换成“为什么我们中国人在世界上不受尊重”,貌似也一样能成立11月,爱因斯地发表了一篇三页的文章,几乎到了德国言论所能允许范围的极致(即使对一个大科学家也是如此)。在这篇名为《我对战争的看法》 的文章中,他猜想存在着“…种由生物学决定的雄性特征”,它是导致战争的原因之一。当这篇文章当月被歌德联盟发表时,有几段话出于安全的考虑被删去了,比如将爱国主义攻击为潜藏着“兽性仇恨和大屠杀的道德前提”。
关于战争有一种雄性攻击的生物学基础,爱因斯地在给苏黎世的朋友仓格尔的信中也曾谈到。“是什么驱使人们如此野蛮地自相残杀?”爱因斯坦问, “我想正是雄性的性特征不时导致了这些野性的爆发。”
他认为,遏制侵略的唯一方法就是建立一个有权统摄成员国的世界政府。18年后,他还会重拾这个主题,与弗洛伊德就男性心理学以及世界政府的必要性进行公开通信,那时他的纯粹和平主义正处于最后的阵痛中。1915年是爱因斯坦的多事之秋,政治纷争频仍,个人事务搅扰不断,但这些恰恰突出了爱因斯坦巨大的专注能力。在各种干扰之下,他仍然能够致力于科学,将各种工作安排得有条不紊。在此期间,他怀着极大的焦虑,向着后来他所谓的一生中最大的成就奋勇冲刺。
此时,爱因斯坦正处于历史上罕见的科学创造力集中爆发的阵痛中。他说自己正在“极为紧张”地工作。〔2〕在此期间,他不仅要经受这种折磨,还要处理家庭内部的危机。妻子和贝索写来的信强调了他需要承担的经济义务,讨论了与两个儿子联系的方式。
就在他递交第一篇论文的11月4日,他给正在瑞士的汉斯•阿尔伯特写了一封痛苦而动人的信:
我将尽量每年抽出一个月的时间陪你,这样你就可以同来近你爱你的爸爸在一起了。你可以从我这里学到许多别人不可能教给你的知识。我通过艰苦努力获得的这些知识不仅对陌生人有很大价值,对我的儿子也是如此。在过去几天里,我完成了有生以来最出色的论文之一。你大一些的时候,我会把它讲给你听。
──确实是艰苦努力!11月18日一早,爱因斯坦收到了希尔伯特的新论文,即那篇他受邀到哥廷根听取的论文。爱因斯坦惊奇(且有些沮丧)地看到,它竟然与他本人的工作非常相似。他给希尔伯特回了一封冷冷的信,信中言辞简洁,显然旨在肯定他本人工作的优先性:
在我看来,您所确定的系统与我前几个星期所发现并已提交给科学院的完全一致。其中困难并不在于找到广义协变的方程,因为借助于黎曼张量,这是很容易做到的⋯⋯三年前,我就已经和我的朋友格罗斯曼一起思考了唯一可能的广义协变方程,即现在看来是正确的那些方程。我们之所以不太情愿地放弃了这个思路,是因为在我看来,物理讨论的结果与牛顿定律不一致。我今天提交给科学院一篇论文,其中我从广义相对论出发, 不借助任何假说,便定量地导出了水星的近日点运动。迄今为止,任何引力理论都未曾达到这一点。
第二天,希尔伯特友好地回了信,慷慨大度地称自己并没有优先权。“衷心祝贺您拿下了近目点运动,”他写道,“如果我能像您那样算得那么快,那么在我的公式中,电子就不得不束手就擒,氡原子也会给我写一张歉条,说明为什么它不发出辐射。”
但是到了第二天,即11月20日,希尔伯特寄给哥廷根的一家科学杂志一篇论文,宣布了他本人给出的广义相对论方程。他为这篇论文选的标题并不谦虚,称之为《物理学的基础》。方程右边描述的是物质在引力场中的运动。两边共同表明了物体如何使时空弯曲,以及这种弯曲又如何反过来影响物体的运动。正如物理学家约翰.惠勒所说:“物质告诉时空如何弯曲,李曲的空间告诉物质如何运动。”
一场宇宙之舞就这样上演了,正如物理学家格林所说:
空间与时间成了不断演化的宇宙中的表演者。它们充满了生气:这里的物质使那里的空间发生弯曲,北里的空问又使这里的物质运动起來,后者又使那里的空间进一步地弯曲⋯⋯广义相对论为空间、时间、物质和能量的宇宙之舞提供了舞蹈设计。
──注定又是看不懂的方程.....那么,最终的数学方程应当主要归功于谁呢?关于爱因斯坦和希尔伯特的优先权问题,史学家们已经在小范围里进行了激烈争论,其驱动力有时似乎超出了纯科学的范围。在11月16 日的谈话,以及-篇日期为11月20日的论文中,希尔伯特提出了他的方程,这些都早于爱因斯坦11月25 日提出最终的方程。但是1997年,一些爱因斯坦学者发现了希尔伯特文章的一些校样,它代显示希尔伯特做了一些改动,之后于12月16日寄回了出版社。虽然在最初的版本中,希尔伯特的方程与爱因斯坦在11月25 日讲演的最终版本相差不多, 但有一个关键的区别。它们不是真正广义协变的,而且希尔伯特没有把里奇张量收缩,并把得到的“迹”即里奇标量放人方程。而爱因斯坦在11月25 日的讲演中却这样做了。显然,希尔伯特在文章的修订版中做了改正,以符合爱斯坦的版本。在谈到引力势时,他非常有雅量地加上了“首先由爱因斯坦引人〞这一短语。
平心而论,两人在1915 年 11月都导出了(在某种程度上是独立地,但也都知道对方在做什么)正式的广义相对论数学方程。根据希尔伯特对自己校样的修改来看,似乎是爱因斯坦首先发表了这些方程的最终版本。而且甚至连希尔伯特本人最后都把荣脊和优先权归于爱因斯坦。
无论如何,这些方程便爱因斯坦的理论获得了形式化表述。那年夏天,他在哥廷根见到希尔伯特时就向其解释过这种理论。甚至连主张把正确的场方程归于希尔伯特的物理学家索恩都说,方程背后的理论应当归功于爱因斯坦。“希尔伯特几乎与爱因斯坦同时独立地发现了最后几个数学步骤,但这些步粥之前的几乎任何东西都要归功于爱因斯坦,”素恩说:“没有爱因斯坦,广义相对论的引力定律也许要再过数十年才能被发现。”
心胸宽广的希尔伯特也是这样认为的。他在论文最终的发表版本中明确指出:“在我看来,结果得出的引力微分方程与爱因斯坦建立的宏伟的广义相对论相一致。”此后他总是承认(这会使那些用他来贬低爱因斯坦的人失望的), 爱因斯坦是相对论唯一的创造者。“关于四维几何,哥廷根大街上的每一个孩子都比爱因斯坦知道更多,”据说他曾这样说,“然而尽管如此,做出这项工作的是爱因斯坦,而不是数学家们。”
──高手总是惺惺相惜的你我之间曾经出现过某种敌意,其原因我并不想加以分析。我同它所带来的痛苦情绪进行了一番搏斗,终于彻底战胜了它。我又一次完全以亲切友好之情想起了您,希望您也能这样对我。如果两个多多少少从这个破败的世界中解脱出来的真正伙伴没有彼此给对方带来快乐,那真是一种羞耻。
──邮件的美丽在于他经过人的深思熟虑通过狭义相对论,爱因斯坦表明,空间和时间并不具有绝对的存在性,而是构成了一种时空结构。而通过广义相对论,这种时空结构不仅成了物体和事件的一种容器,而且也有自己的动力学,既被其中物体的运动所确定,也可以反过来确定它……就像弹子球和保龄球滚过时,蹦床的结构会发生弯曲一样, 反过来,这种蹦床结构的弯曲又会规定滚过的球的路径,使弹子球朝着保龄球运动。
这种弯曲的时空结构解释了引力,引力与加速的等效,以及关于一切形式的运动的广义相对论。在量子力学的先驱-…-诺贝尔奖获得者保罗•狄拉克看来,它“也许是迄今为止最伟大的科学发现”。20世纪物理学的另一位巨人玻恩则称它为“人思考自然的最伟大成就,哲学洞察、物理直觉和数学技巧最令人惊叹的结合”。
──时空结构既被物体的运动所确定,又反过来确定它
第十章 离婚,1916—1919
爱因斯坦在处理科学问题时非常执著,但在处理个人事务时却缺乏耐心, 这两方面形成了鲜明对照。他告诉汉斯•阿尔伯特,他已经取消了行程。“你信中不友好的口吻让我热情顿消,”爱因斯坦在最后一次广义相对论讲演之后的几天写道,“我去看你似乎无法带给你快乐,所以我认为坐2小时20 分钟的火车是错误的。”
圣诞节礼物也是个问题。汉斯、阿尔伯特已经成了一个小滑雪爱好者,米列娃准备送给他一套70 法郎的滑雪用具。“只要你也出钱,妈妈就给我买,” 他写道,“我把它当成一件圣诞礼物。”爱因斯坦听了颇为不快。他回信说,他会如其所愿把钱寄去。“不过我确实觉得,一件价值70 法郎的奢侈礼物,对于我们这种收人微薄的家庭恐怕并不合适,”爱因斯坦还特地标注了下画线。
──简朴于是爱因斯坦又把苏黎世之行重新提上了日程,并保证以后会多次看望儿子。“(汉斯.)阿尔伯特现在已经逐渐长大,我在他心目中很快就会占据重要位置,”他说,“我主要想教他学会客观地思考、判断和评价事物。”一周之后,他又给米列娃写了封信,重申他很高兴去苏黎世,“因为我的到来还是有可能让阿尔伯特开心的”。不过,他又含沙射影地补充了一句:“要设法让他见到我时高兴一些。我现在精疲力渴,劳累过度,再也无力承受新的不安和失望了。”
──想教他学会客观地思考、判断和评价事物刚与米列娃分居时,爱因斯坦并没有决定离婚。原因之一是,他毫无与爱尔莎结婚的愿望。没有承诺的情侣关系很合他的胃口。“结婚压力来自于我表姐的父母,究其原因主要是虚荣心在作怪,老一代人根深帶固的道德偏见也起了一定作用,”爱因斯坦在1915 年 11月那场著名演讲之后的第二天写信给仓格尔说,“倘若我乖乖就范,我的生活就将变得十分复杂,而且首先对孩子可能是个沉重打击。因此,我既不能放任自己的感情,也不能被眼泪感化,而必须保持现状。”他对贝素也说了类似的话。
贝素和仓格尔对他不打算离婚表示赞同。“重要的是要让爱因斯坦明白,” 贝索写道,“他最忠诚的朋友把离婚以及随后的再婚视为罪大恶极之事。”
──原来如此反过来,他希望有权让儿子们到柏林来看他。他保证不会让他们接触爱尔莎,甚至还加上了一条有些古怪的许诺:他即使与爱尔莎结婚,也会独自住在自己的公寓而不会住在一起。“因为我永远也无法放弃独自生活的状态,那种幸福简直无以言表。”
爱因斯坦认为妻子的病在很大程度上是心理庆病,甚至可能有伪裝之嫌。“这一切难道没有可能因神经质而起吗?”他问仓格尔。在给贝索的信中,他说得更加强硬:“我怀疑你们两个好心的男人被这个女人牵着鼻子走了。她这样的人为达目的会不择手段。你们可不知道这个女人天性有多么狡猾.”C1?爱因斯坦的母亲深以为然。“米列娃的病从来不像看上去的那样严重,”她告诉爱尔莎。
爱因斯坦要贝素将最新情况通报给他,还开玩笑说,其报告不必具有逻辑 “连续性”,因为“这在量子理论时代是允许的”。贝索并未接茬说下去。他给爱因斯坦写了一封措辞严厉的信,说米列娃的情况并非“一种欺骗”,而是因情感压力所致。贝素的妻子安娜甚至更为强硬,她给这封信加上了一段附言, 其中用正式的“您”来称呼爱因斯坦。的确,每当受到个人问题困扰,他都会在工作中寻求庇护。工作保护了他,使他有地方逃避。正如他对萨维奇所说(可能是希望这番话能够传到她的朋友米列娃耳中),他打算退回到科学思考中。“我就像是一个视野广阔的远视者,只有当障碍物妨碍他远观时,近景才会困扰他。”
因此,在个人事务陷入困境时,科学成了爱因斯坦的慰藉。1916 年,他再次着手研究量子,同时还就广义相对论写了一篇正式文章进行阐述,它比 1915年11月与希尔伯特竞争期间的讲演内容更全面,也更好理解。用科学来摆脱痛苦的个人感情,是他在庆祝普朗克 60 岁生日会上讲演的一个主题。虽然这段话针对的是普朗克,但它所传达的精神似乎更多地属于爱因斯坦本人。“把人们引向艺术和科学的最强烈的动机之一,是要逃避日常生活中令人厌恶的粗俗和使人绝望的沉阿,”爱因斯坦说,“这些人把和谐的世界及其构造当做他们感情生活的支点,以便获得他在狭溢的个人经验里找不到的宁静和安定。”
──深以为然,专注可以使人拜托世俗生活的束缚爱尔莎开始积极搜寻爱因斯坦爱吃的食物。她不仅足智多谋,而且十分富有。虽然正值战争期间,但她依然可以弄到他喜欢吃的鸡蛋、黄油和面包。每天她都给他做饭,溺爱他,基至还为他找到了雪茄。她的父母也时常邀请他们到家里美餐一顿。
接着,他补充了一条令人吃惊的新的诱惑。他胸有成竹地确信自己有一天会得到诺贝尔奖。即使科学界还没有完全理解狭义相对论,更不要说他未经证实的新的广义相对论,但最终会的。或者他关于光量子和光电效应的深刻洞见总有一天会被认可。于是他许给了米列娃一项惊人的东西:“一且离婚,只要诺贝尔奖发给我,我就将全部转给你。”
这项赌注的价码是很有诱惑力的。无论是当时还是现在,诺贝尔奖都是一大笔钱。1918年,它大概相当于 135000 瑞典克朗或 225000 德国马克,是米列娃年收人的 37倍多。何况德国马克正要开始贬值,而诺贝尔奖金却会以稳定的瑞典货币支付。此外,这里可能还存在着某种颇具象征意味的杈衡考虑:她曾经为爱因斯坦1905 年的论文提供过数学、校对等方面的帮助,在家务上也提供过支持,现在她终于可以分一杯羹了。爱因斯坦年轻时崇拜约斯特•温特勒,同时也是阿德勒的朋友,他一直被社会主义和个人自由的理想所吸引。柏林革命由一群社会主义者、工会、共产主义者及其他左翼分子所领导,这使他遭遇了这两种理想发生冲突的情形。
爱因斯坦后来提倡一种基于自由和反独裁主义的民主社会主义。他宣扬平等和社会正义,主张抑制资本主义,坚定地支持受压迫者。
“在他看来,社会主义反映了一种伦理诉求,即消除阶级之间的巨大差别, 形成一种更加公正的经济体系,”他的女婿在 20 年代这样描写爱因斯坦的态度,“但他无法接受一种社会主义纲领。他崇尚孤独的冒险和自由的快乐,而不可能接受一种有可能彻底埋没个人的体制。”
──不可能接受一种有可能彻底埋没个人的体制爱因斯坦迟疑了一会儿。人们一般会不由自主地避免正面回答,以取悦听众,避免尴尬。但爱因斯坦不是,他的回答很尖锐。“我一直认为,德国大学最可贵的制度就是学术自由。教师讲授的内容不受任何限制,学生们可以随便选择听什么课,而不会受到监管和控制,”他说,“你们的新条例似乎废止了所有这一切,而代之以明确的规定。倘若先前的自由就此结束,那么我将遗憾之至。”玻恩回忆说,这时“趾高气扬的年轻绅土们坐在那里沉默不语,不知所措”。
可惜这番话已经于事无补。一番讨论之后,学生们说他们无权释放校长和院长。于是爱因斯坦一行来到帝国总理府看谁有这个权力。他们找到了新的德国总统。他似乎处于困境,不过还是欣然为他们写了一张要求释放的条子。
这张条子起了作用。三个人成功解救了他们的同事。玻恩回忆说,“我们兴高采烈地离开了帝国总理府,感觉我们参与了一个历史事件,希望看到普鲁士的傲慢态度就此完结。”
──德国大学最可贵的制度就是学术自由,所有大学都应当是如此接着,爱因斯坦沿街走到复兴的新祖国联盟的一个群众集会,并宣读了两页讲稿,这原本是他带来讲给学生们听的。他称自己为“一个老派的民主信奉者,而不是新近才皈依的”,并再次强调,他的社会主义情感并没有让他同情苏维埃式的专制。“所有真正的民主人士都必须提防,不要让右翼的旧阶级专制为左翼的新阶级专制所取代,”他说。
一些左翼人土坚持说,民主(至少是多党自由民主)需要被放弃,直到大众接受了教育,形成一种新的革命意识为止。爱因斯坦不同意这种看法。“不要被情绪所左右,认为目前需要无产阶级专政,以防止我们的同胞理解自由概念,”他对人们说。相反,他批评德国的新左翼政府“独裁”,并要求立即举行公开选举,“以尽快消除对于新专制的恐惧”。
多年以后,当希特勒和纳粹上台时,爱因斯理悲伤地回忆起柏林这天的经历。“你是否还记得25年前,我们一起去国会大厦,自信能把那里的人变为真诚的民主人士?”他给玻恩写信说,“不惑之年的我们是多么幼稚啊。”爱因斯坦新的婚姻与第一次有很大差别。这一次不是罗曼蒂克式的,没有激情。他与爱尔莎从一开始就有不同的卧室,分别位于柏林那套房子的两头。它也没有思想的共鸣。爱尔莎后来说,理解相对论“对于我的幸福不是必需的”。
但爱尔莎比较擅长处理许多实际的事情,这些往往是她丈夫所缺乏的。她能说一口流利的法语和英语,可以在爱因斯坦旅行时充当他的翻译和经纪人。“也许我的才能仅限于做妻子和母亲,”她说,“我对数学的兴趣主要在家庭账目上。”
这番话反映了她的谦卑和内心涌动的一种不安全感,但不要小看了她。要知道,给爱因斯坦既当妻子又当妈(他两者都需要),同时还要管理资金,料理生活,这可不是一件简单的事。她积极主动地忙活着这些事。風然她有时会因他们夫妇的名望而显得有些虚伪,但她一般都会表现得落落大方,还有一种颇具自知之明的幽默感,这也有助于丈夫保有那些特征。
──其实爱因斯坦确实更加需要这样的妻子这一切使爱因斯坦得以长时间处于幻想中,更多地集中于宇宙而不是周围的世界。所有这些都使爱尔莎激动不已,深感满足。“上帝给了他那么多美妙的东西,即使他精力不济,生活艰难,我仍然觉得他很棒,”她曾经这样说。
每当爱因斯坦紧张工作时,爱尔莎就“意识到需要排除他周围的一切干扰”,一位亲戚这样说。她会做他最喜欢的扁豆汤和香肠,把他从书房喊下楼, 让他独自机械地进餐。但是当爱因斯坦小声抱怨或抗议时,她会提醒他吃饭的重要性。“人有几百年时间可以做出发现,但你的胃不是,它不会等上几百年。”
只要远远地瞄一下爱因斯坦的眼睛,爱尔莎就能知道他此时是否正“专注于一个问题”,因此不应去打扰。如果他在书房里来回踱步,她会把食物送上楼去。在紧张的工作结束之后,他便会下来吃饭,有时会同爱尔莎和她的女儿出去散步。她们总会答应,不过她们从未主动提出过这一要求。“提出要求的是爱因斯坦,”有一家报纸在采访了爱尔莎之后这样报道,“当爱因斯坦要她们散步时,她们知道他心中的工作压力已经减轻了。”
──当天才的妻女好难.....爱因斯坦、爱尔莎及其两个女儿暂时住在柏林市中心附近的一间配有深色家具的宽敞公寓中。壁纸是深绿色的,桌布则是带有花边刺绣的白亚麻。“我们觉得在这样一个家庭中,爱因斯坦永远都像是一个陌生人,”他的朋友兼同事菲利普•弗兰克说,“好像是一个波希米亚人到一个中产阶级家庭做客。”
他们无视建房规定,擅自将阁楼上的三个房间改造成了装有大窗户的顶楼书房。这个书房偶尔会被打扫,但从没有人收拾,一叠叠论文堆在那里,画像上的牛顿、麦克斯韦和法拉第正温和地注视着它们。爱因斯坦坐在一张旧扶手椅上,膝上铺着垫子。有时他会站起身来踱步,然后又坐下来涂写方程,他希望把相对论拓展到能够解释整个宇宙。
──与奢华格格不入;不墨守成规;偶像是牛顿、麦克斯韦、法拉第!