对发现宇宙奥秘的爱因斯坦我们其实知之甚少

方在庆

2019-07-17 09:17:37　来源：文汇报

　　◆爱因斯坦生活照

　　《我的世界观》中信出版集团

　　李政道先生曾经说过，我们的星球之所以珍贵，是因为这个星球上出现了爱因斯坦。曾经有一个爱因斯坦的传记作家写了一本书，书名就是《爱因斯坦曾经在这个地方生活过》。

　　爱因斯坦在做出最重要的发现之前并没有在学术界任职，26岁时还处于学术边缘，但他的成就却改变了整个世界。关于时间和空间、物质和能量，许多传统的看法都因爱因斯坦的观点而改变了。爱因斯坦的创造性从哪来，他为什么与众不同？关于这方面的研究有很多，而这几点可能是比较容易被忽视的。

　　首先是他的人际关系。爱因斯坦说自己是一个“独行者”，德语原意为“一匹马拉的车”。的确，作为一名研究者，他基本上是孤军奋战。没有一个人从他那里获得博士学位，他也没有形成一个所谓的学派。他不喜欢上课，不是一个严格意义上的好老师，仅有的几次授课经历都很难说成功；至于他在日本、美国、西班牙以及阿根廷等地演讲受到空前欢迎一事，与他是否会讲课关系不大，更多是慕名而来。他曾经多次抱怨没有几个听众能真正听懂他的演讲。

　　在评价一个人的学术贡献时，爱因斯坦不会受到私人友谊的影响，学术上的独创性是他采用的唯一标准，尽管他的判断也会受学术偏好的影响。爱因斯坦与索末菲和玻恩在学术上交往甚多，后两者还分别将他们与爱因斯坦之间的通信结集出版。这些感情真挚的通信是他们友谊的见证。正是在索末菲的提议下，爱因斯坦才成为巴伐利亚科学院通信院士；索末菲还在1922年提名爱因斯坦为诺贝尔物理学奖候选人。但爱因斯坦从未提名索末菲和玻恩获诺贝尔物理学奖。让人深思的是，尽管爱因斯坦并不喜欢海森伯以及他背后的哲学，但承认他工作的有效性，并在1932年提名海森伯和薛定谔共获诺贝尔物理学奖。

　　但与此同时，他也并不完全是孤军奋战。天才也需要朋友，需要催化剂。爱因斯坦在大学毕业以后失业了两年，没有找到工作，靠给人打零工、代课来维持生计。在此过程中他甚至还想过卖保险，因为生活非常拮据，而且家里生意也破产了。这个时候，他的同学——后来成为数学家的格罗斯曼——的父亲帮他找到了在瑞士联邦专利局的工作。他到了伯尔尼，可是因为还没有正式到任所以不能领工资，于是他在报纸上登了一个广告：“我是一个师范生（他读的学校现在很有名，但是当时就是一所为中学培养科学教师的学校），我有很好的基础，有谁需要补习物理可以来找我，而且第一堂课免费”。结果就有两个人报名了，听了几堂课之后感觉不错，而且因为相谈甚欢，爱因斯坦决定不收他们的学费。后来因为种种原因，这个补习班没有办下去，但是他们成为了朋友，整天在一起讨论。

　　前文提到格罗斯曼，格罗斯曼对爱因斯坦起到的帮助不仅仅是帮他介绍了专利局的工作。爱因斯坦大学不爱听课——其实也不是他不爱听，而是因为他自己通过自学已经超出了老师可以教给他的范围。到了考试的时候，爱因斯坦就借格罗斯曼的笔记来复习并顺利通过了考试。爱因斯坦的狭义相对论在刚刚提出的时候有一个致命的缺陷，那就是狭义相对论是解释匀速直线运动的体系，没有涉及加速度的体系，也没有把引力问题考虑在内。1907年，爱因斯坦意识到了这个问题。通过一个名为“电梯实验”的思想实验，他发现了引力和加速度等效的关系，但是要解决这个问题涉及到非欧几何。此时他想到了老同学格罗斯曼。后来的广义相对论中，一篇文章分成了两部分，物理内容是爱因斯坦写的，数学内容是格罗斯曼写的。

　　与此同时，在爱因斯坦的成长过程中，科普著作对他影响很大。这与当时德国的大环境密不可分，1871年之后，德国的有识之士很快意识到他们和英法之间的差距，认为经济和军事实力都可以通过努力奋起直追，而要想在文化方面有新的创新，最有效的做法就是科学普及。在他们的推动之下，彼时德国国内出现了一股科学普及风潮，这种风潮包括很多方面：知名教授给工人普及科学知识，往往坐着三等车厢去，不计报酬；办大量的博物馆，向大家讲解科学知识的原理……最著名的就是慕尼黑的德意志博物馆，直接把一个矿山的模型搬过来，让大家参观之后知道矿山运作过程，为大众普及知识。在这股浪潮之下，德国集中出现了一批科普作家，其中的代表人物当属伯恩斯坦。他自学各种科学知识，然后将它们用非常优美的语言表达出来。比如，谈到光，他写道：假如人随着光速前进，这样的情形会怎样？这些话对小朋友产生了很大影响，爱因斯坦读到这里就开始思考这个问题，直到大学毕业时还在思考这个问题，并最终有了那些惊人的成就。

　　还有一些书籍对少年爱因斯坦产生过影响。比如他十几岁读欧几里得的几何原本，我们现在都知道，三角形的三角之和等于180度，这个结果不是通过测量得出的，而是证明出来的，而且这个证明是通过基本的假定原理，比如在远离一条直线外的支点只能画一条跟它平行的直线，这些原理没有办法再进行深入的追究，比如你不能再问“为什么不能画两条”，这是我们的基本假定。这件事对爱因斯坦产生很大的影响，让他认识到人类的整个知识是建立在公理体系下的，而且这个公理体系下可以证明出来。

　　爱因斯坦在十几岁时也读过康德著作，康德虽然跟欧几里得的情况不一样，但思路是一致的——就是要给我们的整个知识寻找一个比较稳定的基础。在康德看来，欧洲的思想家并没有回答这个问题，无论是英国的经验论还是法国的唯理论。经验论很重要的漏洞就是遇到一条反例就不成立，比如“所有天鹅都是黑色的”，但是如果某人在某一个地方发现一只白天鹅，那么这条定理就不成立了。唯理论也不行，如果1+1=2，这个放在哪里都正确，但是不能产生新东西，所有新东西要通过实验和经验得出来。康德想把经验论和唯理论综合起来，寻找一个把这两个都解决的方法，把这个知识放在他所谓的先天综合的基础上，这套方式对爱因斯坦产生了影响。尽管爱因斯坦读康德时也有怀疑，因为康德整个哲学基础是牛顿力学，是绝对时间和绝对空间，是建立在这个基础上，但是这套思维方式，即给知识寻找一个非常坚固的根基，把整个人类知识大厦建立在非常牢固的基础上，还是对爱因斯坦产生了很大影响，他后面跟量子力学这些人的争论，某种程度上可以追到这里，他不相信几率解释、概率解释是整个人类最终的基础！

　　在爱因斯坦的治学思路里，还有一些是打破常识的。比如理性。我们看《物理学的进化》一书就会发现，爱因斯坦非常注重非理性的因素，比如直觉，还有突发式奇想。他认为真正科学贡献不是靠积累、归纳得出来的，而是跳跃产生的。事实上，爱因斯坦的生活中始终有一个坚定的信念——一个不可能有理性基础的信念：一定存在等待被发现的自然规律。而他毕生追求的，就是去发现这些规律。同时，爱因斯坦生活在一个被技术所包围的环境当中，一般人认为爱因斯坦是理论物理学家，理论物理学家就是用一张纸和一支笔，完全靠大脑或者是数学工具，现在甚至笔、纸不需要，一台电脑就可以。但是爱因斯坦完全不一样，技术在他一生当中都起了很重要的作用，他在大学期间有一半的时间是在实验室里度过的。这跟大家以前的看法完全不一样。

　　（作者为中国科学院自然科学史研究所研究员，爱因斯坦《我的世界观》一书译者）

编辑：张苇柠

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