- +1
愛因斯坦的戰爭:相對論如何征服世界
【編者按】
人人都知道相對論,卻鮮有人知道相對論的提出和驗證,穿越了戰爭和民族主義的隔閡,結合了兩位敵對國科學家的努力。作為一部科學史著作,《愛因斯坦的戰爭》不僅展現了相對論征服世界的歷史,也呈現了充滿隔閡和敵對的第一次世界大戰,以及身處敵對國的愛因斯坦和愛丁頓如何付出卓絕的努力、克服了常人難以想象的艱辛,才使得相對論成為現代物理學的奠基理論。本文為該書序曲部分《“惡魔在咆哮,‘吼!……”》,澎湃新聞經譯林出版社授權發布。
并肩作戰五年后,兩位親密戰友終于要第一次見面了。那是1921年6月,倫敦一個星期五的下午,一位科學家衣著寒酸,光腳穿著鞋子,拖著腳步走進了一棟建筑物的走廊。這位科學家說自己“面色蒼白,留著長發,而且將軍肚已經隱約可見”。但在別人看來,他“步態怪異,嘴里叼著一根雪茄,一支鋼筆不是拿在手里就是插在口袋里。不過,他并沒有羅圈兒腿,皮膚上也沒有瘊子,所以還是相當英俊的”。在我們所居住的這顆星球上,這位科學家無人不知、無人不曉:那張揚的鬢角、濃密的八字胡都明明白白地告訴人們這就是阿爾伯特·愛因斯坦,這世界上最著名的思想家。
等待著他的是一位衣著整潔、寬下巴的英國紳士。這位紳士體格如運動員般清瘦而結實,目光深邃而有穿透力。此時,亞瑟·斯坦利·愛丁頓剛剛當選英國皇家天文學會主席,他本人的研究領域是恒星內部和星系運動。但愛丁頓并不是因此才與愛因斯坦建立起緊密聯系的,他是真真切切地跨越了整個世界、遭受了譴責和入獄的威脅、與已有數百年歷史的科學傳統進行了抗爭后,才幫助這位來自柏林的不羈訪客變身成了科學偶像。愛丁頓證明了愛因斯坦的相對論是正確的,他把這個福音傳遍了世界。
這兩人在倫敦伯林頓府見面、握手,那是一個宏偉的帕拉第奧風格建筑,坐落在英國科學的核心地帶。就在不久前,還很難想象一個說著德語、被稱為“教授先生”(Herr Professor)的人可以踏足這里,因為就在這棟建筑物里,關于用德語進行的研究是否算是真正的科學,以及當第一次世界大戰所帶來的恐懼散去后,德國人是否可以回歸科學世界,都曾發生過激烈的爭論。然而現在,這里的主廳擠滿了英國科學家,人人都熱切盼望著聆聽愛因斯坦講述的字字句句。
這是一個關于理論的故事,而這個理論就是廣義相對論。廣義相對論自誕生之初就被稱贊為“人類思想史上最偉大的成就之一,或者也許就是最偉大的成就,沒有之一”。直到一個世紀后的今天,它仍然是一個至關重要的支柱,支撐著我們對宇宙的理解。相對論不僅解釋了星系在宇宙中的運動、預言了黑洞、定義了宇宙的宏大規模,還迫使我們對體驗周遭世界的最基本方式產生了質疑。愛因斯坦提出,時間和空間并非其表面看起來那樣,我們在理解這個現實世界時所運用的最基礎的工具都是扭曲的。事實上,重力會讓光線彎曲,雙胞胎會以不同的速度老去,恒星在天空中都是歪斜的,物質和能量互為彼此奇特的陰影。這個宇宙是一個真正的四維宇宙,我們所看到的只是它扭曲了的一部分。只有那些能夠掌握復雜數學和哲學矛盾的人才能理解事物的真相。
1919年,愛因斯坦那超乎想象的論斷和他本人一起闖入了大眾視野。他的理論其實早在4年前就已經完成,而在那之前他已經為這個理論進行了近10年的辛勤研究。然而,除了一小部分理論物理學家,幾乎沒有人知道他的研究,這又是為什么?所以這也是一個關于科學界的故事,講述科學從和平陷入戰爭又重新迎來和平的歷程。
自1914年到1918年,第一次世界大戰這場工業化的謀殺肆虐了整個歐洲,而這幾年也恰巧是愛因斯坦最為高產的一段時間(共計59份出版物)。愛因斯坦為完成自己的理論而苦苦斗爭,這段經歷又與當時人們口中的“世界大戰”的進程難解難分。有科學家試圖證實愛因斯坦的想法,卻被當作間諜而被捕;學術期刊因被判定為敵人的政治宣傳而出版遭禁;一個又一個昔日的同事在戰壕中死去。最令人沮喪的是,帶刺的鐵絲網和U型潛艇一直將愛因斯坦與他最重要的戰友分隔在兩個世界。這位戰友就是愛丁頓,后來他一直在努力讓全世界相信相對論是正確的。
盡管與愛因斯坦從未謀面,愛丁頓仍加入了這位德國科學家的科學事業,他要讓人們看到科學是如何戰勝民族主義和仇恨的。在戰爭的摧殘下,國際科學網絡已經支離破碎,愛因斯坦變成了一座孤島,但愛丁頓卻意識到相對論可以成為重建國際科學網絡的那把鑰匙。1919年,歐洲還沒有擺脫戰爭造成的混亂局面,愛丁頓就進行了一場足跡遍布全球的遠征,來觀測稍縱即逝的日全食。愛因斯坦曾大膽預言光線有重量,日全食就是驗證這一預言的寶貴機會。很多人都認為這次遠征的結果證實了相對論,正是這個結果讓愛因斯坦登上了世界各地的封面。這位新科圣人誕生于第一次世界大戰遺留的一片混亂之中,他引發的科學革命既有學術上的較量,也有政治上的斗爭,整個戰場從柏林延伸到倫敦,直至宇宙遙遠的邊界。
愛因斯坦的相對論故事是一個體現深刻人性的故事。這遠不是通過純理性思考來建立某些抽象的觀點,也不是某個人腦海中的靈光乍現。這是一段將友誼、仇恨和政治交織在一起的探索旅程。盡管愛因斯坦從來沒有開過槍,甚至從來沒有拿過槍,但多年的戰爭仍然深刻塑造了他的生活與工作。愛因斯坦曾由于戰時的饑餓而生病,曾無法與自己最重要的同事保持簡單的書信聯系,這些都讓他不斷地意識到自己生活在一種被圍困的狀態中。戰爭讓愛因斯坦舉步維艱,但也為他的理論取得累累碩果創造了條件。這場戰爭破壞力巨大,帶來的壓力促使某些人和某些想法剛好在機緣巧合之際走到了一起,創造了相對論革命。愛因斯坦是一個創造歷史的人物,他的出現其實可以有一條不同的軌跡,因為此時科學研究以及諸如做一個科學家意味著什么的命題,都已深深陷入了政治和帝國的難題中。這一切不僅對相對論的誕生產生了影響,還塑造了這個世界與愛因斯坦的初次相見。
在愛因斯坦如太陽般冉冉升起的過程中,最非同尋常的一點是與科學不沾邊的普通人同相對論謎題之間的互動。普通人幾乎無法理解相對論涉及的數學和概念,盡管如此,像愛丁頓這樣的傳道者仍然成功地讓普通大眾意識到自己應該深切關注相對論的影響。當時的一家報紙曾嘗試描述一個通常意義上的“路人”是如何面對這場科學革命的:相對論“從根本上擾亂了他對宇宙的基本概念,甚至是擾亂了他對自己思維的基本認知。就他所秉持的觀點而言,相對論幾乎挑戰了它們的絕對本質”。如果宇宙中的一切都是“相對的”,那么生活在這樣一個宇宙中意味著什么?對于我們的日常體驗,科學會作何解釋?關于這個世界,我們能真正了解的是什么?相對論的影響是離奇古怪的,它給出的解釋通常也是晦澀難懂的。坎特伯雷大主教曾抱怨,關于相對論,他讀的越多,懂的就越少。這個理論是很難一口吞下的。不過,在這個故事里,我們不需要一下子就理解相對論的全部,而是會從愛因斯坦構建相對論的起點開始,沿著愛因斯坦的腳步前行,會看到相對論從思想實驗到激進的理論再到經過實驗驗證,一點一點成形。
除了內容本身會帶來許多困惑之外,相對論還面臨更多阻礙。在科學領域,已經有了一個可以解釋宇宙本質的理論,也就是由艾薩克·牛頓爵士在兩個多世紀前提出的那個理論。牛頓的思想幾乎回答了所有對于其自身的疑問,并且在20世紀初成了當時一切已知事物的基礎。遵循牛頓的體系就是做科學研究的全部意義。英國詩人亞歷山大·蒲柏的著名詩句反映了這種對牛頓的尊崇:
自然和自然的法則隱藏在黑夜之中,
上帝說:“讓牛頓去吧!”于是,一切都步入光明。
現在,這個不修邊幅的德國人想取代牛頓?英國詩人約翰·斯夸爾續寫了蒲柏的詩句:
這一切并未持久,惡魔在咆哮:“吼!
讓愛因斯坦去吧!”于是,一切又重新隱于黑夜。
因此,愛因斯坦和愛丁頓不僅要讓整個世界相信相對論是正確的,還必須證明相對論比牛頓的理論更加正確,因為這個理論是如此非凡,就算要把牛頓踢下神壇,也值得。
這是愛因斯坦自己的戰爭。這場戰爭不僅關乎愛因斯坦廣義相對論的創立,還關乎為了讓世界了解廣義相對論而進行的斗爭,以及為了讓朋友、讓敵人明白廣義相對論的重要意義而做出的努力。愛因斯坦一路走來,從一個科學世界的局外人成了一個解釋這個現實世界的新科敘述者,這個轉變過程發生在第一次世界大戰這一善惡大決戰的背景之中,又與這個背景深切交織在一起。如果沒有第一次世界大戰,廣義相對論就不會是我們現在所知的樣子,愛因斯坦這個名字也就不會是天才的同義詞。兩場戰爭,彼此糾纏,世界因此而改變。
《愛因斯坦的戰爭:相對論如何征服世界》,譯林出版社2024年10月。
- 報料熱線: 021-962866
- 報料郵箱: news@thepaper.cn
互聯網新聞信息服務許可證:31120170006
增值電信業務經營許可證:滬B2-2017116
? 2014-2024 上海東方報業有限公司