《人類科學技術史-334》科學巨匠愛因斯坦（下）

科學巨匠愛因斯坦（下）

1927年10月，在布魯塞爾第五屆索爾維物理會議上，圍繞著量子力學理論的物理詮釋，愛因斯坦和以玻爾為首的哥本哈根學派展開了激烈的論爭，愛因斯坦認為，量子力學并不描述單個體系的行為，而描述許多相同的單個粒子所組成的系統的集體行為，因此，量子力學理論是不完備的。哥本哈根學派則認為，量子力學能描寫單個體系的狀態，是完備的理論。在會上，愛因斯坦設計了多個理想實驗，例如"單縫衍射理想實驗"、"多縫衍射理想實驗"等，試圖證明可以同時準確地測定粒子的位置和動量，以駁倒測不準關系。但是，這次的論爭是以玻爾成功地捍衛了測不準關系和互補原理而結束。

1930年10月在布魯塞爾召開的第六屆索爾維會議上，愛因斯坦又精心設計了一個被稱為"光子箱"的著名理想實驗，向測不準關系發出了嚴峻挑戰。雖然愛因斯坦最終并沒有難倒哥本哈根學派，但他精巧構思和設計的理想實驗仍令后人嘆服。而且這場由愛因斯坦發起的學術論戰，引導和促進了量子力學的發展，是科學史上最著名、最深入、最富有成效的學術論爭。

理想實驗可用于建立一種新的理論，但它并不能作為檢驗物理理論真理性的標準，只有真實實驗，才能檢驗理論的正確與否。而愛因斯坦卓越的實驗設計才能，不僅表現在理想實驗的設計方面，他還常常為重大的理論研究直接提出驚人的真實實驗驗證方法，并預言實驗的結果。例如，愛因斯坦就預言了光線在太陽引力場中將要發生偏折的廣義相對論效應，并于1915年給出了約1.7秒的實驗偏折值，1919年由英國科學家愛丁頓和克羅姆林率領的兩支遠征觀測隊分別證實了愛國斯坦的預言，同時也證明了廣義相對論的正確性。

4.愛因斯坦的科學指導思想

在愛因斯坦的科學創造活動中，貫穿著他堅定的科學信念，或者說，一些明確的科學的哲學思想支配和引導著愛因斯坦的科學探索，成為他攻克一道道難關的銳利武器。這些科學指導思想有統一性思想、簡單性思想和對稱性思想等，而最突出的無疑是統一性思想，即對自然界和諧、統一的堅定信念。

統一性思想是人類思想領域里最早萌芽且最富有生命力的思想之一。開創自然科學的初期，人類就把將各種自然現象概括成一個統一的體系作為自己的目標。而探索這種統一性的偉業則激勵著一代又一代的自然科學家。

愛因斯坦從青少年時代就追崇世界的統一性，對"自然界的神秘的和諧"懷著深深的敬仰和贊賞，他認為："從那些看來同直接可見的真理十分不同的各種復雜的現象中認識到它們的統一性，那是一種壯麗的感覺"。探索這種"壯麗的統一性"的信念貫穿于愛因斯坦科學研究活動的始終，并體現于各個領域和不同階段的成果中。

有人認為，愛因斯坦創立狹義相對論是為了解釋麥克爾遜-莫雷實驗和"以太"理論之間的矛盾，實際上，他是為了克服經典物理學體系的內在矛盾，即經典力學和經典電動力學之間的內在邏輯不統一性。因為，對經典力學來說，不存在一個特殊的慣性坐標系可以被認為是絕對靜止的坐標系，也就是說經典力學滿足相對性原理；而對經典電動力學來說，若存在"以太"靜止參考系，那么經典電磁理論就不滿足相對性原理。狹義相對論就是在解決這種不和諧、不統一，堅持相對性原理的普遍性，構造具有更高統一性的新理論的過程中誕生的。英國著名宇宙學家邦迪評述道："任何主張，只要聲言物理學的統一性是不可少的，都必然會推出狹義相對論，因為，它不容忍所有的慣性系從動力學的觀點看來是等效的，但根據光學測量又是可分辨的。"也有人認為，愛因斯坦創立廣義相對論是為了改造牛頓引力理論存在的問題，并將牛頓引力理論納入狹義相對論的框架。事實上，愛因斯坦又是從克服物理體系內部的某些不統一性出發，這種不統一表現在慣性系和非慣性系之間，表現在速度的相對性和加速度的絕對性之間。

愛因斯坦對統一場論的探究，則是為了尋求自然界的一種更高的統一性，即電磁作用和引力相互作用的統一。

愛因斯坦的光量子假說，也主要是基于統一性思想。在提出這一假說的論文《關于光的產生和轉化的一個啟發性的觀點》的開頭，愛因斯坦就指出："在物理學家關于氣體或其他有重物體所形成的理論觀念同麥克斯韋關于所謂空虛空間中的電磁過程的理論之間，有著深刻的形式上的分歧。這就是，我們認為一個物體的狀態是由數目很大但還是有限個數的原子和電子的坐標和速度來完全確定的；與此相反，為了確定一個空間的電磁狀態，我們就需要用連續的空間函數，因此，為了完全確定一個空間的電磁狀態，就不能認為有限個數的物理量就足夠了。"可以看出，愛因斯坦正是為了消除分立的質點與連續的場之間的形式上的不統一性，而提出光量子假說的。

在愛因斯坦的其他研究成果中，如對原子、分子熱運動的研究等，無一不閃耀著統一性思想的燦爛光華。

簡單性思想也是愛因斯坦所追崇的科學思想之一。在愛因斯坦的簡單性思想中，最重要和最深刻的是"邏輯簡單性"思想。他指出，邏輯簡單性就是努力把一切概念和一切相互關系歸結為盡可能少的一些邏輯上獨立的基本概念和公理。也就是說，邏輯簡單性是指，一個科學理論具有盡可能少的邏輯上互相獨立的基本概念和基本原理。他認為："唯一事關重要的是基礎的邏輯簡單性"，也就是說，邏輯簡單性的核心是基礎結構的簡單性。

狹義相對論的整個理論體系就是建立在相對性原理和光速不變原理上，這兩條基本原理的文字敘述僅一百余字。正是由愛因斯坦用非常簡單的形式所表達出來的原理思想中，引申出了人類時間空間觀念的大變革，帶來了思想的大飛躍。廣義相對論的基本假設也只有兩條。雖然，這一理論的數學形式令人生畏，但了解其內涵的數學和物理學家，無不贊美它的邏輯簡單性和形式的完美性。

愛因斯坦的成功是正確的科學思想綜合作用的結果。而愛因斯坦的偉大還在于，他不僅應用了這些思想，充分發揮了這些思想在探索中的武器作用，而且，通過他的科學探索活動，大大豐富或明確了這些思想的內涵。愛因斯坦的科學的探索過程還首創了物理幾何化等思想，對豐富人類科學思想寶庫，作出了重大貢獻，這些重要思想對20世紀物理學與數學的發展產生了深遠的影響。

5.品德高尚的偉大科學家

廣義相對論取得巨大成功后，許多人贊揚愛因斯坦是"20世紀的牛頓"。更多的人則認為，很難找到在業績和品德上都能和愛因斯坦相媲美的人。

愛因斯坦在其一生中，淡薄名利，謙虛正直，追求真理，服從真理。著名物理學家勞厄稱贊愛因斯坦說："有幸能與愛因斯坦接近的人都知道，他從未對別人的精神財富打過主意。他是個謙虛而又反對浮夸的人。"在長達半個世紀的科學創作活動中，愛因斯坦先后發表了很多自然科學論文、學術著作和社會政治言論，40-50歲期間，他發表的專利論文數目甚至超過科學論文的數目。僅就物理學方面的成果看，他理應獲得多次諾貝爾獎，但因種種原因，他只獲得一次這種獎勵。但他一生中從未陷入"爭奪發明權"、"捍衛個人研究成果"等爭名奪利的爭端中。相對論的成功使愛因斯坦譽滿天下，但他對名利、應酬和種種個人崇拜淡薄以對，仍然一如既往，在探索真理的道路上不畏艱難、孤獨地行進著。

就相對論的創立，愛因斯坦曾謙虛地解釋道："怎么偏偏是我創立了'相對論'呢？我認為原因在于，一個正常的成年人不見得會去思考空間-時間問題，他會認為這個問題早在童年時代就搞清楚了。我則正相反，智力發展得很慢，成年以后才開始思考空間和時間的問題。顯然，我對這些問題比兒童時期發育正常的人就要想得深一些。"兩個美國大學生曾就"愛因斯坦名聲之大"進行打賭，即從美國某地發出一封信，信封上只寫"愛因斯坦收"，看是否能收到。愛因斯坦后來笑著說："信收到了，而且是按時收到的，但這只能說明郵局工作得好。"愛因斯坦具有自我批判尊重真理的正直態度。在宇宙學的早期研究活動中，愛因斯坦最先得出一個靜態的宇宙模型，后來蘇聯科學家弗里德曼給出另一動態模型。愛因斯坦一開始不承認弗里德曼等人的成果，對動態宇宙模型持懷疑和批評態度。當支持動態模型的哈勃紅移現象發現后，愛因斯坦承認了自己的錯誤，收回了對弗里德曼的批評。

愛因斯坦不僅是一個偉大的科學家，還是一個具有濃厚的和平主義與國際主義色彩的思想家。他熱愛和平，反對侵略戰爭，不屈服于法西斯主義的強暴與迫害，一直為保衛世界和平而斗爭。

1919年，廣義相對論對太陽引力場的光線偏折的預言得到實驗證實后，全世界都出現了"相對論熱潮"，愛因斯坦成為享有很高國際威望的科學家，德國科學界的許多人士盛贊愛因斯坦"史無前例的思想深邃的工作"。由于愛因斯坦是猶太人，德國的一些熱衷于迫害猶太人的極端民族主義者，對愛因斯坦發起了激烈的攻擊。1920年8月，德國的一些極端民族主義分子和排猶主義分子搞起一個專門反對相對論和愛因斯坦的組織。這個組織中甚至有勒納德(1826-1947)這樣的諾貝爾獎金獲得者。他們污蔑相對論是"猶太精神的江湖騙術"，是"理論上無法成立的虛構"，是"歷史上的最大欺騙"。他們甚至主張把物理學分成兩類，一類是"真正富有成果的德國人的物理學"，另一類是"破壞性的愚蠢的猶太人的物理學"。愛因斯坦稱這個組織為"反相對論公司"。納粹分子上臺后，對敢于不服從他們，甚至頂撞他們的愛因斯坦終于惱羞成怒。1933年春，持槍匪徒沖進愛因斯坦在柏林的住宅，掠走了所有財物，并沒收了他在卡普特的別墅。同年4月，愛因斯坦憤離德國，并接受了美國普林斯頓高級研究所的一個職位，此后，便一直居住在普林斯頓，從事他的科學研究工作。

第二次世界大戰前夕，科學家們獲悉，原子裂變的實驗已在德國取得成功，而且有情報證實，納粹分子正積極組織人力進行核鏈式反應的研究。他們敏銳地預感到，如果法西斯把有關的核研究成果用于戰爭目的，將給世界文明帶來十分可怕的后果。物理學家們采取了一些緊急措施，共同保守有關裂變和鏈式反應研究的全部秘密，并由匈牙利物理學家西拉德起草了一封給羅斯?？偨y的信，要求美國盡快研制原子彈。愛因斯坦在給羅斯?？偨y的信上簽了名，他說："我的確感到這種可怕的危險，這個行動一旦得逞將給人類帶來多么嚴重的后果。德國人在這一方面作了研究，預計會成功，這就迫使我走這一步。即便我一直是個堅定的和平主義者，也深感別無出路！"后來，希特勒并沒有抓緊時間把科學家們對裂變現象的研究用于研制戰爭武器，當急需這種"神奇武器"時，法西斯已日暮途窮。美國"曼哈頓工程"研制成功的原子彈，后來投放到了日本人口稠密的長畸和廣島，對大量無辜平民的傷亡，愛因斯坦感到十分震驚和憤怒。這以后，他堅定不移地投入反對原子屠殺和反對美國的"原子外交政策"的斗爭，為謀求各國人民之間的和平和諒解作了大量工作。

1955年4月初，76歲高齡的愛因斯坦因健康原因，不得不住進醫院。在此期間，他仍呼吁起草制止原子戰爭的文件。

愛因斯坦于1955年4月18日去世。臨終前的遺囑再一次表達了這位偉人的精神境界：生前的辦公室要讓別人使用，寓所不要成為"朝圣"的紀念館，不要舉行任何悼念活動，不要墳墓也不要樹立紀念碑，骨灰風撒大地。

愛因斯坦走完了他的人生歷程，但科學巨匠的豐碑將永遠豎立在每個科學工作者的心中。