愛(ài)因斯坦─思考的樂(lè)趣
俾斯麥時(shí)代，德國(guó)猶太人解放和社會(huì)地位快速提升，是當(dāng)時(shí)歐洲的重要事件之一。全面解放十年后，愛(ài)因斯坦出生，成為第一代的新德國(guó)人，他們一出生就擁有法律保障的權(quán)利。
此時(shí)，整個(gè)德國(guó)籠罩在對(duì)國(guó)家力量稱(chēng)頌，對(duì)哲學(xué)、文學(xué)和音樂(lè)等傳統(tǒng)文化贊揚(yáng)的氣氛中。學(xué)校課程要求學(xué)生對(duì)古典學(xué)科融會(huì)貫通，同時(shí)又必須里解科學(xué)知識(shí)。學(xué)校一方面鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)展均衡人格，卻又嚴(yán)格要求學(xué)生服從幾近軍事化的紀(jì)律。愛(ài)因斯坦原本即已厭惡軍事紀(jì)律，再加上某些老師對(duì)他的獨(dú)立行徑，表現(xiàn)出敵意，他終于在1895年初決定離開(kāi)德國(guó)，前往意大利。這強(qiáng)烈的事實(shí)雖然就足以讓他下決心離開(kāi)，但另一個(gè)更合理的因素─逃避兵役，使他毫不猶豫地逃離1890年代的德國(guó)。
阿爾伯特的父親，赫曼?愛(ài)因斯坦在年輕時(shí)就顯出特殊的數(shù)學(xué)天分，但是當(dāng)時(shí)沒(méi)有家產(chǎn)的猶太人要進(jìn)入大學(xué)讀書(shū)，根本是不可能的。他只好把自己的興趣放在一邊較而從商，因此對(duì)兒子抱著很大的期望，希望他能因德國(guó)猶太人地位的升高而有不同的命運(yùn)。
1880年代正是德國(guó)經(jīng)濟(jì)起飛的年代，1879年愛(ài)迪生發(fā)明的白熾燈泡逐漸進(jìn)入每個(gè)家庭中。赫曼在雅各布伯的鼓舞下，同意改行成立自己的電器事業(yè)。但幸運(yùn)并未降臨在他們身上。也許是雅各布伯的理想和現(xiàn)實(shí)有誤差，兩人的事業(yè)總是無(wú)法順利展開(kāi)。于是赫曼結(jié)束了家鄉(xiāng)事業(yè)，帶著全家遷居到電器業(yè)剛起步的意大利的米蘭，之后再到巴唯碰碰運(yùn)氣。
愛(ài)因斯坦在一個(gè)充滿(mǎn)工業(yè)與技術(shù)的環(huán)境中成長(zhǎng)，后來(lái)很自然第嘗試到工程學(xué)校就讀。蘇黎士綜合技術(shù)學(xué)院與巴黎其它的技術(shù)學(xué)院唯一差別是它不是軍校，而它也培養(yǎng)大學(xué)師資。對(duì)愛(ài)因斯坦來(lái)說(shuō)，這里正是最佳的選擇，他可發(fā)展他的數(shù)學(xué)天分，并可滿(mǎn)足父母對(duì)他未來(lái)出路的期望。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它不要求德國(guó)中學(xué)文憑，通過(guò)考試即可入學(xué)。1895年秋，愛(ài)因斯坦以不到報(bào)名年限的資格，申請(qǐng)到許可證參加考試，但并未考上。第二個(gè)學(xué)年，他進(jìn)入瑞士的一所補(bǔ)習(xí)班就讀，來(lái)年成功考進(jìn)綜合技術(shù)學(xué)院。阿爾伯特在學(xué)校認(rèn)識(shí)了密內(nèi)娃?馬許里，并且深深相愛(ài)，很快地就想成立家庭。但，愛(ài)因斯坦父母卻強(qiáng)烈反對(duì)，他們認(rèn)為她比他年長(zhǎng)，腳有些跛，更重要的是，她不是猶太人。母親怒叱愛(ài)因斯坦，如果他堅(jiān)持與密內(nèi)娃交往，就是要將財(cái)務(wù)困難的父母逼上絕路。愛(ài)因斯坦只有悲忿地妥協(xié)。1901年春，密內(nèi)娃發(fā)現(xiàn)懷孕了，躲回娘家產(chǎn)下女?huà)耄『⒖赡茈S即夭折，愛(ài)因斯坦無(wú)從探知嬰孩的消息。直到1920年，父親去世，愛(ài)因斯坦與家人關(guān)系才漸漸和好，也順利與密內(nèi)娃完婚。
1900年7月愛(ài)因斯坦獲得文憑，但令他失望的是，學(xué)校并沒(méi)有提供他助教的職位。兩年間他到處打零工，其中他最不喜歡的就是當(dāng)家庭教師。直到1902年6月，他才經(jīng)由一位同學(xué)父親推薦，在伯恩專(zhuān)利局找到一份鑒定員的工作。直到現(xiàn)在，仍有許多人批評(píng)，一位大科學(xué)家為何要去做卑微的工作。愛(ài)因斯坦本人常說(shuō)，如他在大學(xué)找到工作，恐怕根本沒(méi)有什么閑暇自由思考。在專(zhuān)利局鑒定新發(fā)明的儀器，這些儀器大多數(shù)是電機(jī)制品，正好適合他。入夜之后，他就可以在物理的問(wèn)題，享受思考的樂(lè)趣。
終其一生，愛(ài)因斯坦似乎一直不斷地在抗拒這個(gè)世界的殘酷和生命的狹隘─受到原始的情感所統(tǒng)治的生命。然而在生命之外，有一個(gè)與人類(lèi)無(wú)關(guān)的廣大世界，尋找這謎樣世界的答案，成了他逃避現(xiàn)實(shí)生活的最佳壁壘。他在自傳中寫(xiě)著：「沉思這個(gè)世界的問(wèn)題，才能指望獲得解放」但有時(shí)候，他確信只有沉思的樂(lè)趣才能找到解脫，這令人聯(lián)想起貝多芬〈第九交響曲〉中的贊歌。他的成功之鑰，所謂「天才」的來(lái)源就是：思考的樂(lè)趣。
在20世紀(jì)初，當(dāng)愛(ài)因斯坦展開(kāi)他的科學(xué)生涯時(shí)，物理學(xué)正面臨著危機(jī)。19世紀(jì)的物理學(xué)中并存著兩套理論，一是研究物體運(yùn)動(dòng)的古典力學(xué)，一是研究光線(xiàn)的電磁學(xué)。不幸的事，這兩套理論在許多論點(diǎn)上互相矛盾。愛(ài)因思坦認(rèn)為，當(dāng)時(shí)物理學(xué)像是要在舊屋上加蓋新屋，產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫，建筑師至少要打掉一部份，再?gòu)牡鼗亟āＲ罁?jù)相對(duì)性原理，飛機(jī)在等速直線(xiàn)飛行時(shí)，飛機(jī)就像沒(méi)有飛一樣，它的飛行沒(méi)有意義，因?yàn)槲覀兏杏X(jué)不到。除非我們從飛機(jī)上往外看，否則就無(wú)法得知飛機(jī)是否在飛行。
1850年英國(guó)物理家馬克士威建立光理論(電磁學(xué))。根據(jù)他的理論，認(rèn)為光線(xiàn)就像是「波」，光的傳播方式和池塘水而上面漣漪的傳播方式類(lèi)似，不同的是，光是在所謂的「以太」中傳播，而不是水面。依據(jù)馬克士威的說(shuō)法，我們必須想象有一種介質(zhì)稱(chēng)為「以太」，充滿(mǎn)在世界各個(gè)角落，這種介質(zhì)的存在對(duì)光的傳播是不可或缺的。馬克士威的理論只提供一些含糊的答案：「以太」無(wú)疑是無(wú)色的，很可能也沒(méi)有重量…。隨時(shí)間發(fā)展，漸漸都遭到否定，只剩下一個(gè)特征，即絕對(duì)的靜止而這又明顯地與相對(duì)性原理不兼容。
1905年3月，發(fā)現(xiàn)光量子。愛(ài)因思坦由馬克士威的理論和統(tǒng)計(jì)力學(xué)中獲得靈感，他想到可以利用統(tǒng)計(jì)方法，來(lái)研究受熱物體以何種方式把能量轉(zhuǎn)換成光的能量。他發(fā)現(xiàn)只有假設(shè)光能是由顆?；颉腹饬Ｗ印菇M成，這種能量轉(zhuǎn)換才能合理解釋。他把這種顆粒命名為「光量子」─我們今日把它稱(chēng)之為「光子」。
1905年6月，相對(duì)論(狹義)。第一篇論文的首段中，愛(ài)因思坦帶著勝利的口吻，宣稱(chēng)「把以太引進(jìn)電磁學(xué)是膚淺的想法」，這段文字解決了當(dāng)時(shí)物理學(xué)家的矛盾。因?yàn)榧热患僭O(shè)絕對(duì)靜止的以太消失，就沒(méi)有任何理論抵觸相對(duì)性原理。
1905年9月，物理界最著名的「后記」。1905年9月27日，愛(ài)因思坦又寄出「后記」。在這篇只有三頁(yè)的短論文中，他歸結(jié)出一個(gè)有趣的結(jié)論，他寫(xiě)下了全物理學(xué)最著名的公式：Ε＝Μc2。愛(ài)因思坦接著又補(bǔ)充：「輻射現(xiàn)象中物體放出相當(dāng)可觀(guān)的能量，可能可以藉此來(lái)驗(yàn)證我的理論。他的預(yù)計(jì)不久就得到證實(shí)，其結(jié)果震驚了人類(lèi)：核能。
1907年，愛(ài)因思坦問(wèn)說(shuō)為何等速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)有此特權(quán)？如果所有的運(yùn)動(dòng)都是等價(jià)的，不是更令人滿(mǎn)意嗎？他還開(kāi)玩笑地說(shuō)，目前的理論未免太不民主了。而這個(gè)民主化的結(jié)果就是「廣義相對(duì)論」。
1908年愛(ài)因思坦離開(kāi)了專(zhuān)利局。1912年被提名為蘇黎士綜合技術(shù)學(xué)院的教授，他在那里遇到舊日同窗高斯曼，當(dāng)時(shí)也在母校教數(shù)學(xué)。愛(ài)因思坦請(qǐng)他教授自己建構(gòu)理論所需的數(shù)學(xué)。高斯曼接受了，條件是他不對(duì)物理觀(guān)念負(fù)責(zé)。兩人因而一起寫(xiě)了好幾篇論文，每篇論文由愛(ài)因思坦負(fù)責(zé)物理部分，數(shù)學(xué)部分則由高斯曼執(zhí)筆。這個(gè)合作進(jìn)展并不順利，兩人都做了錯(cuò)誤判斷，走偏了方向，浪費(fèi)了愛(ài)因思坦整整三年的時(shí)間。1915年11月初，愛(ài)因思坦察覺(jué)了這項(xiàng)錯(cuò)誤，之后他不斷地發(fā)表新的研究成果。(1914年與密內(nèi)娃離婚，1919年與青梅竹馬的表妹結(jié)婚)
1919年11月6日，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)和皇家天文會(huì)在倫敦共同舉辦一場(chǎng)會(huì)議。英國(guó)皇家天文學(xué)家艾丁頓爵士發(fā)表一份報(bào)告。那是他率領(lǐng)套遣隊(duì)，在西非外海的葡萄牙屬小島普林西普上觀(guān)測(cè)到的成果。結(jié)果驗(yàn)證了愛(ài)因思坦的新理論，修正了牛頓的說(shuō)法。這種事件在平常是不會(huì)受到大眾注意的，但這次媒體卻史無(wú)前例地爭(zhēng)相報(bào)導(dǎo)。這則新聞?dòng)呻妶?bào)傳到世界，隔天早晨就上了眾多報(bào)紙的社論。一夜之間，愛(ài)因思坦從一個(gè)沒(méi)沒(méi)無(wú)聞的大學(xué)教授變成活生生的傳奇人物。
1922年他寫(xiě)道：「科學(xué)的最大影響不是在思想上，而是在物質(zhì)上。新科技的發(fā)明使經(jīng)濟(jì)運(yùn)作大幅地國(guó)際化，可能的結(jié)果會(huì)引爆國(guó)際地位的新型戰(zhàn)爭(zhēng)。」后來(lái)它又寫(xiě)道：「當(dāng)人們意識(shí)到這個(gè)事實(shí)時(shí)，他們會(huì)愿意成力一些組織來(lái)預(yù)防戰(zhàn)爭(zhēng)的爆發(fā)?！惯@句話(huà)簡(jiǎn)單說(shuō)明了他參與政治的動(dòng)機(jī)：維持和平。
當(dāng)英國(guó)于1917年11月2日發(fā)布「巴樂(lè)福宣言」，承諾在巴勒斯坦建立一個(gè)「猶太人的家園」時(shí)，愛(ài)因思坦懷抱了相當(dāng)大的期望。盡管愛(ài)因思坦非常贊賞猶太人建設(shè)并實(shí)現(xiàn)此猶太人家園的熱忱，但他也很清楚此家園是建立在阿拉伯人的土地上。他多次譴責(zé)猶太激進(jìn)份子，也譴責(zé)阿拉伯人，尤其當(dāng)1912年阿拉伯人在耶路撒冷鬧事時(shí)。事實(shí)上愛(ài)因思坦希望他的公開(kāi)談話(huà)能促進(jìn)英國(guó)政府確保兩個(gè)民族間的和諧關(guān)系，然而效果并不如他所預(yù)期。30年代，由于德國(guó)反猶太家園信念。最后他終于接受在第二次世戰(zhàn)之后建立以色列國(guó)。
由于愛(ài)因斯坦是猶太人，倡言保衛(wèi)人權(quán)，又支持和平主義與世界主義，所以他就成了納粹主義軍團(tuán)激進(jìn)分子的眼中釘。1933年希特勒上臺(tái)后，各大學(xué)紛紛解顧了猶太籍科學(xué)家，并且禁止大眾談?wù)搻?ài)因斯坦。此時(shí)，他正在美國(guó)旅行。當(dāng)他返回歐洲時(shí)，決定不直接回柏林，同時(shí)寄辭職信給普魯斯科學(xué)院。眼看著德國(guó)情況繼續(xù)惡化，他只好接受美國(guó)普林斯頓高等研究所的聘書(shū)，該研究所在30年代吸收了不少著名的流亡人士。因此，愛(ài)因斯坦遷居美國(guó)，1940年入美國(guó)籍。
愛(ài)因斯坦晚年的寫(xiě)照：像個(gè)過(guò)時(shí)的老長(zhǎng)輩，大家禮貌性地聽(tīng)他說(shuō)話(huà)，尊敬他的年紀(jì)和過(guò)去的光輝，但不再重視他的談話(huà)內(nèi)容，只等著他何時(shí)閉口。愛(ài)因斯坦和后輩物理學(xué)家的意見(jiàn)分歧點(diǎn)在于量子力學(xué)，雖然他提出的光量子說(shuō)，曾為量子力學(xué)催生。這奇異的理論完全違反古典直覺(jué)，他反對(duì)將物理的基本物體，想象成沿著一條確切的軌道運(yùn)動(dòng)。若是我們?nèi)匀徊扇∨ｎD力學(xué)的想法，量子力學(xué)將毫無(wú)意義。
在20年代，學(xué)派領(lǐng)袖丹麥人波耳帶領(lǐng)一些年輕科學(xué)家，以愛(ài)因斯坦1905年的光量子說(shuō)基礎(chǔ)下，建立了量子力學(xué)。1927年，這些年輕的物理學(xué)者經(jīng)過(guò)多年討論后，想借由索唯會(huì)議發(fā)表他們的研究成果，但受到愛(ài)因斯坦提出許多質(zhì)疑，迫使他們必須再加強(qiáng)理論的嚴(yán)謹(jǐn)性。新理論的質(zhì)疑，波耳整夜苦思，終于在隔天早餐時(shí)得到解答。這些年輕科學(xué)家對(duì)愛(ài)因斯坦的保守態(tài)度無(wú)法理解，他們面對(duì)愛(ài)因斯坦就如同1905年愛(ài)因斯坦面對(duì)上一代學(xué)家對(duì)他新理論的不信任。
雖然多位物理學(xué)家嘗試想改良量子理論的機(jī)率性解釋?zhuān)际×?，?ài)因斯坦至死仍堅(jiān)持他孤獨(dú)的立場(chǎng)。事實(shí)上他非常了解量子理論的光輝成就，但他認(rèn)為基本上這個(gè)理論并無(wú)法令人滿(mǎn)意，它只是具有暫時(shí)且近似的特性的理論罷了。
在20年的漫長(zhǎng)歲月中，愛(ài)因斯坦以無(wú)限的耐心嘗試構(gòu)筑統(tǒng)一理論。他沒(méi)有被失敗擊倒，也沒(méi)有太多不實(shí)際的幻想。他寫(xiě)道：「你們可能會(huì)認(rèn)為對(duì)自己一生的工作感到心滿(mǎn)意足，但事實(shí)上卻相反，我不認(rèn)為我有什么觀(guān)念可以經(jīng)得起時(shí)間的考驗(yàn)，甚至懷疑自己市場(chǎng)走對(duì)了路。但是當(dāng)代學(xué)者卻視我為異端和反動(dòng)分子，認(rèn)為我永遠(yuǎn)活在自己的世界里?！?br>從愛(ài)因斯坦不接受量子理論的機(jī)率解釋這點(diǎn)看來(lái)，他可算是最后一位古典物理學(xué)家。因?yàn)樗肋h(yuǎn)無(wú)法接受實(shí)驗(yàn)結(jié)果不是唯一，也無(wú)法信任不能百分之百精確預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理論。
1959~1960年：廣義相對(duì)論的重生。1959年9月14日，麻省理工學(xué)院的研究員首先向金星發(fā)射雷達(dá)訊號(hào)，再接收金星的反設(shè)。從此以后整個(gè)太陽(yáng)系內(nèi)的星體，都可用高準(zhǔn)確度的儀器探測(cè)它的距離。如今我們對(duì)太陽(yáng)系了解的精確度，已經(jīng)是夠用來(lái)測(cè)量廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)的微弱時(shí)空曲率。另一件事就是測(cè)量到重力紅位移，這是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論所預(yù)測(cè)的另一項(xiàng)微弱效應(yīng)。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的成功要?dú)w功于當(dāng)時(shí)的超敏銳儀器，該儀器是由量子理論發(fā)展出的新科技技術(shù)產(chǎn)品。在50、60年代穩(wěn)定而快速成長(zhǎng)，雷射的發(fā)明和半導(dǎo)體的普及，使它發(fā)展一日千里。
1960年夏，一些天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆α星。因?yàn)檫@星的亮度變化快速且主要放射的是無(wú)線(xiàn)電波，所以他被命名為「類(lèi)星體」。類(lèi)星體之謎很快就把耽溺于純理論的相對(duì)論學(xué)家點(diǎn)醒過(guò)來(lái)，他們紛紛投入尋找類(lèi)星體起源的解釋。后續(xù)幾年，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)：脈沖星、宇宙背景幅射及黑洞。如今，廣義相對(duì)論已擁有廣大的觀(guān)測(cè)領(lǐng)域。
找尋愛(ài)因斯坦在1916年預(yù)測(cè)的重力波，是當(dāng)今最熱門(mén)的主題之一。1974年，雙脈沖星的意外發(fā)現(xiàn)改變了重力波的觀(guān)測(cè)。此類(lèi)系統(tǒng)在隨時(shí)間演化過(guò)程中，會(huì)放出重力波。重力波，直到當(dāng)時(shí)仍是神秘的物體，但它確實(shí)存在著。愛(ài)因斯坦另一個(gè)理論預(yù)測(cè)是黑洞的存在。事實(shí)上黑洞仍未被觀(guān)測(cè)到。由于黑洞巨大的質(zhì)量，會(huì)造成極大的時(shí)空扭曲，以致于接近他的物體會(huì)被它逮住而無(wú)法再離開(kāi)，連光線(xiàn)也不例外。60年代曾有一度，人們以為在一個(gè)X光源中心偵測(cè)到黑洞；但卻無(wú)法證實(shí)觀(guān)測(cè)結(jié)果只有透過(guò)黑洞存在才能解釋。
80年來(lái)廣義相對(duì)論在面對(duì)愈來(lái)愈精密先進(jìn)的觀(guān)測(cè)結(jié)果，總是絲毫不差。至于量子力學(xué)，它的應(yīng)用極為廣泛—所有近代科技ㄉ是以量子力學(xué)為基礎(chǔ)—我們很難想象它有錯(cuò)。
歷史又重演了，今日的物理學(xué)家都有點(diǎn)像其前輩在1905年時(shí)的處境；他們必須協(xié)調(diào)兩個(gè)看似完全不兼容的理論。
END
資料來(lái)源：
發(fā)現(xiàn)之旅43
書(shū)名：愛(ài)因斯坦：思考的樂(lè)趣
原著：Francoise Balibar
譯者：陳開(kāi)基
出版社：時(shí)報(bào)文化出版企業(yè)股份有限公司
