美刊专稿《重新发现爱因斯坦》(续三)
爱因斯坦尽管热心社会活动,还是努力进行科学工作。1917年,他完成了一篇对物理学各部门都颇为重要的论文,他不但奠定了激光理论的基础(四十多年之后才有第一个激光装置),而且在更广的意义上说,还发展了量子学说。不但如此,爱因斯坦对宇宙学这门研究宇宙的起源、历史和形状的学问的复兴也作出了很大的贡献。荷兰天文学家西特和俄国科学家弗里德曼先后得出结论说,由爱因斯坦的方程式推导出来的宇宙是不固定的——可能是不断扩大的。因为这样一个变化的、能动的宇宙同大多数天文学家所描绘的、为一般人所熟知的天界景像完全不同,爱因斯坦选择了一个不变的、稳定的宇宙,为了做到这一点,爱因斯坦玩弄了一套数学的戏法,其中有他所谓的宇宙学常数,十年以后,在美国天文学家赫勃尔揭示出遥远的星系都在后退,彼此相距越来越远,宇宙确实是在膨胀以后,爱因斯坦又回过头来,接受这一事实,而这本来是他原来的方程式所必然会推导出来的。他承认,所谓宇宙学的常数是他科学生涯中最不该犯的错误。
但是,他在其他科学问题上是很少让步的。他晚年承认:“在我的同事们的眼里,我成了一个顽固不化的异端分子。在普林斯顿,他们认为我是一个老傻瓜。”他所以得到这样的名声是因为他继续反对已成为研究原子结构的基本概念工具的量子力学,这门学问要求用统计的方法来研究原子,它是爱因斯坦本人因为利用普朗克的量子论来解释光的性质而帮助形成的。
今天的物理学家把量子力学同相对论并列为物理学的两大支柱。但是在量子力学的核心,却有一个几乎是哲学上的观点使爱因斯坦期期以为不可。它就是测不准原理。举一个例子来说,测不准原理认为,根本不可能同时说明一个基本粒子——比如一个电子——的确切位置和动量,因为观察的行为本身就会对它产生干扰,因而无法予以测定。科学家只有通过统计的办法(也就是那种用来确定掷骰子或者玩扑克的机遇率的办法)才能预言这样一个实验会产生什么样的结果。
这样,曾经促成了二十世纪的物理学革命的爱因斯坦也就是在抵抗这场革命的最新的潮流。在他看来,量子力学在根本上说还不完备。他断定大自然是按照科学家能够发现的严格的规律运行的。但是量子力学却要依靠机遇率。爱因斯坦认为这门学问还够不上他的根本标准。他坚持,宇宙不可能凭碰机会来运转,因果律非存在不可。他一次又一次地重复这样的话:“上帝是不会掷骰子玩的。”他的诤友、丹麦物理学家波尔被他这样的话惹恼了,终于回答他说:“不用你告诉上帝该干什么。”
虽然如此,爱因斯坦还是下定决心走自己的路。尽管遭到批评,他把后半生的许多时间都花在研究科学家所谓的统一场论上。在爱因斯坦的时代,统一场论意味着一个无所不包的数学体系,不但把引力而且把电磁都包括在一套方程式之内。自从那个时代以来,这项任务已由于发现另外两种基本力量(核力量)而越来越困难了。大多数物理学家认为爱因斯坦的孤独的探索是没有希望的,事实上他也从来没有成功。但是爱因斯坦深信自然之中存在着基本的和谐性和简单性。
甚至在爱因斯坦的事业进展越来越慢,他因为抵制量子力学而受到了一些科学家的蔑视以后,他在群众心目中仍然是科学的化身。如卡尔·萨甘所指出的那样,他的榜样鼓励了在经济大萧条的岁月里无数年青入选择以科学为自己毕生的事业。他这个人物和言行成了遐迩传闻的佳话。当有人问他为什么他洗脸和刮胡子都用同一块肥皂的时候,他回答说:“两块肥皂太复杂了。”甚至于接待象以色列总理本古里安这样的客人的时候,爱因斯坦也往往是既不打领带也不穿袜子的(本古里安后来曾要求他出任以色列总统)。曾同爱因斯坦一起工作过的物理学家兼传记作家霍夫曼回忆说:“他从来不想向你表示他有多么聪明,他总是使你感到自在。”
爱因斯坦有极大的本领善于集中精力专心治学。他在驶帆的时候,只要风一停,就马上打开笔记本演算起来。被一个棘手的问题弄得无可奈何的时候,他会对他的同事说:“我现在要想一想”,然后就慢慢地来回踱步,一边捻着自己一绺蓬松的头发,或者抽几下烟斗,然后突然脸上发出笑容,宣布已经找到了答案。他的工作常常被一群群到他家里去访问他的客人打断,但是几乎只要客人一跨出他那二楼上的书房,他就能恢复工作。
英国作家C·P·斯诺回忆说:“会见老年时的爱因斯坦就象面对第二个以赛亚(《圣经·旧约》中的先知——本刊注)一样,虽然他仍然保持着爱嬉闹的性格,不拘礼貌的老百姓派头,甚至连袜子都不穿。”(续三)

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