【原】爭(zhēng)鳴：愛(ài)因斯坦的卓識(shí)，還是愛(ài)因斯坦的錯(cuò)誤？丨展卷

返樸 2022-07-10 發(fā)布于北京

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著有多部物理教科書(shū)的美國(guó)佛蒙特大學(xué)物理系兼職教授漢斯·C·歐翰年（Hans C. Ohanian）在《愛(ài)因斯坦的錯(cuò)誤》一書(shū)中，用一種無(wú)所畏懼、事無(wú)巨細(xì)的態(tài)度，考察了愛(ài)因斯坦的科學(xué)歷程，他以一手德文文獻(xiàn)等豐富的材料對(duì)愛(ài)因斯坦進(jìn)行了多重批評(píng)?！缎驴茖W(xué)家》認(rèn)為，這本書(shū)讓愛(ài)因斯坦的研究學(xué)者也深受教益。然而也有物理學(xué)者對(duì)此書(shū)觀點(diǎn)做了直率的批評(píng)。下文即為爭(zhēng)鳴之一。也歡迎各位朋友留下您的見(jiàn)解。

（新星出版社，2022年5月；潘濤譯、范岱年校），點(diǎn)擊文末“閱讀原文”可購(gòu)買(mǎi)此書(shū)。

撰文 | 韓鋒（新疆師范大學(xué)物理學(xué)教授（退休））

在所有的科學(xué)家中，我最欽佩的是愛(ài)因斯坦（沒(méi)有之一）。這倒不僅僅是因?yàn)樗莫M義與廣義相對(duì)論，因其思想的精湛和形式的優(yōu)美著稱(chēng)于世，成為人類(lèi)迄今為止最高的智慧結(jié)晶，而更主要的是，他在人生和社會(huì)問(wèn)題上所表現(xiàn)出來(lái)的通透和深刻。他是一個(gè)有高度社會(huì)責(zé)任感的理想科學(xué)家。

當(dāng)然，為尊者諱也絕不是科學(xué)的態(tài)度。愛(ài)因斯坦是人不是神，是人就會(huì)犯錯(cuò)誤。實(shí)事求是地說(shuō)，正因?yàn)橛绣e(cuò)誤才會(huì)有真理的發(fā)現(xiàn)，個(gè)人崇拜是沒(méi)有道理的。愛(ài)因斯坦本人尤其反對(duì)和厭惡個(gè)人崇拜，他說(shuō)：“誰(shuí)要是把自己標(biāo)榜為真理和知識(shí)領(lǐng)域里的裁判官，他就會(huì)被神的笑聲所覆滅?！?/span>

十年前，有一本《你錯(cuò)了，愛(ài)因斯坦先生！》，名字很雷人，我趕緊郵購(gòu)了一本，先睹為快。原來(lái)，作者是仿效伽利略《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》，讓五位著名科學(xué)家愛(ài)因斯坦、牛頓、海森堡、費(fèi)曼和作者自己（化身哈勒爾教授），就量子力學(xué)的原理和解釋展開(kāi)對(duì)話。目的是想用這樣一種方式把量子力學(xué)介紹給讀者，使得一般民眾也能夠了解這個(gè)理論的基本特征。眾所周知，那一場(chǎng)持續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間的愛(ài)因斯坦與玻爾的世紀(jì)大論戰(zhàn)，最終還是以愛(ài)因斯坦的失敗而告終（盡管愛(ài)因斯坦一直并不認(rèn)輸）。愛(ài)因斯坦由于其機(jī)械唯物論的世界觀，終于不敵量子力學(xué)的哥本哈根詮釋?zhuān)趯?duì)量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)上，愛(ài)因斯坦確實(shí)錯(cuò)了。

現(xiàn)在的這本《愛(ài)因斯坦的錯(cuò)誤》，有一個(gè)副標(biāo)題：“天才的人性弱點(diǎn)”。作者是普林斯頓大學(xué)的物理學(xué)博士漢斯·C·歐翰年，譯者是北京大學(xué)哲學(xué)博士潘濤老師。著名科學(xué)史家范岱年先生校閱，清華的劉兵教授作序，承蒙譯者惠贈(zèng)，我花了幾天認(rèn)真地拜讀了它。

實(shí)際上，書(shū)中所說(shuō)的某些“錯(cuò)誤”，其實(shí)并不是錯(cuò)誤，而是對(duì)科學(xué)思想、科學(xué)方法的不同觀點(diǎn)所致。比如，關(guān)于概念是不是思維的“自由創(chuàng)造”，作者認(rèn)為：自然律植根于實(shí)驗(yàn)，它不是人的自由意志作出的規(guī)定。他批評(píng)對(duì)想象力和好奇心的推崇，認(rèn)為它們是神秘主義。作者不理解近代物理學(xué)中先提出公設(shè)，再用實(shí)驗(yàn)去證實(shí)它，并推出一系列可以與實(shí)驗(yàn)符合的推論的這一整套科學(xué)的方法，而機(jī)械地強(qiáng)調(diào)先要有實(shí)驗(yàn)，看似唯物，實(shí)則形而上學(xué)。很明顯，作者在認(rèn)識(shí)水平上，遠(yuǎn)不及愛(ài)因斯坦，明顯地低了一個(gè)層次。

被作者認(rèn)為是愛(ài)因斯坦的重大錯(cuò)誤的，竟然是：他在提出相對(duì)論的基本原理時(shí)，竟然沒(méi)有考慮邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)。作者批評(píng)道：“他要是不知道，就應(yīng)該知道；他要是知道，就應(yīng)該明白。”（第117頁(yè)）這真有點(diǎn)霸道！至少是吹毛求疵。愛(ài)因斯坦不需要借助某個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)建立他的理論，這本身并沒(méi)有什么錯(cuò)。這反倒更說(shuō)明，一個(gè)理論如果是正確的，無(wú)論通過(guò)哪個(gè)途徑，都可以達(dá)到真理。建立一個(gè)理論，并不需要太多的實(shí)驗(yàn)根據(jù)。如果它是對(duì)的，任何實(shí)驗(yàn)都可以證實(shí)它；如果它是錯(cuò)的，不需要太多的實(shí)驗(yàn)，任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)都可以證偽它。

愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)光量子解釋是一個(gè)杰作，簡(jiǎn)單而明快，精致而優(yōu)美。如果說(shuō)相對(duì)論是一部大作，那么他就是一首小詩(shī)。雖然包括量子理論之父的普朗克、發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)的勒納德、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦解釋的密立根，以及德高望重的洛倫茲等幾乎所有著名的物理學(xué)家都不同意愛(ài)因斯坦，但最后還是愛(ài)因斯坦獲得了他應(yīng)得的承認(rèn)。愛(ài)因斯坦因這一成果獲得諾獎(jiǎng)，使得愛(ài)因斯坦不但名正言順地獲獎(jiǎng)，而且也使強(qiáng)烈反對(duì)相對(duì)論的人找不到什么借口反對(duì)，諾獎(jiǎng)委員會(huì)可謂煞費(fèi)苦心，用心良苦。本書(shū)作者把愛(ài)因斯坦的成功歸之于“運(yùn)氣”，偶爾的運(yùn)氣是可能的，一再地好運(yùn)氣總是降臨到一個(gè)人的頭上，那就不能認(rèn)為是運(yùn)氣的問(wèn)題了。

作者當(dāng)然知道，質(zhì)能關(guān)系 E=mc² 已經(jīng)成為愛(ài)因斯坦的標(biāo)志性成果，已經(jīng)是世界上最著名的方程之一，所以對(duì)之進(jìn)行了集中地貶損。他說(shuō)人們對(duì) E=mc² 的推崇是“炒作和胡言”，“愛(ài)因斯坦根本不是 E=mc² 的發(fā)現(xiàn)者”，它在此之前幾年就已經(jīng)被洛倫茲在處理電磁質(zhì)量問(wèn)題時(shí)使用過(guò)，“這個(gè)方程在核裂變的發(fā)現(xiàn)和原子彈的發(fā)展中只起著微不足道的作用” ，與核物理的研究“沒(méi)什么關(guān)系——盡管他們偶爾使用 E=mc²，但要是沒(méi)有 E=mc²，他們也能做得很好?！?/span>（第168頁(yè)）這樣的話語(yǔ)真不應(yīng)該出自一個(gè)科學(xué)工作者之口。

問(wèn)題的要害在于，他說(shuō)愛(ài)因斯坦在對(duì) E=mc² 的論證中有“隱藏的錯(cuò)誤”，這是怎么回事？原來(lái)，作者認(rèn)為，愛(ài)因斯坦把在慢動(dòng)體中的情況，外推到快動(dòng)體了，這是一種“毫無(wú)根據(jù)的外推”。這種外推是一種錯(cuò)誤嗎？當(dāng)然不是。理論的外推是假說(shuō)，而不是證明。這種外推是否正確，需要由實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)判斷。由此也可看出，作者的科學(xué)素養(yǎng)確實(shí)很成問(wèn)題。E=mc²最終由馮·勞厄和克萊因給出了嚴(yán)格的證明，作者也承認(rèn)“愛(ài)因斯坦關(guān)于這個(gè)方程應(yīng)該適用于每一個(gè)物體和各種能量的猜想最終證明是正確的，具有重大的意義?！彼堰@歸因于“直覺(jué)引導(dǎo)他找到了正確的方程?！弊髡邩O高地評(píng)價(jià)了愛(ài)因斯坦的直覺(jué)，他說(shuō)：“愛(ài)因斯坦的深刻直覺(jué)使他能夠從有缺陷的觀念得出所需要的基石，以完成最偉大的藝術(shù)品?！保ǖ?56頁(yè)）

至于一些概念或者方程，在愛(ài)因斯坦把它們組織成為一個(gè)嚴(yán)整的理論結(jié)構(gòu)之前，類(lèi)似的形式曾經(jīng)被別人應(yīng)用過(guò)，這都不足為奇，而且也不構(gòu)成優(yōu)先權(quán)的問(wèn)題。比如：相對(duì)性原理和光速不變?cè)?，在彭加勒的《科學(xué)與假設(shè)》中都討論過(guò)，洛倫茲變換是洛倫茲導(dǎo)出來(lái)的，長(zhǎng)度收縮一直被稱(chēng)為裴茲杰惹收縮，就連愛(ài)因斯坦著名的引力場(chǎng)方程也是大數(shù)學(xué)家希爾伯特幾乎同時(shí)從變分法推出來(lái)了，然而正如希爾伯特所說(shuō)：“哥廷根街上的每個(gè)男孩，都比愛(ài)因斯坦更了解四維幾何，然而，盡管如此，愛(ài)因斯坦還是做了這項(xiàng)工作，而不是那些數(shù)學(xué)家?！?/span>（第254頁(yè)）歷史承認(rèn)愛(ài)因斯坦的功績(jī)，也不否定此前其他人的貢獻(xiàn)，有人在這中間大作文章，真要懷疑他們的用心了。

被愛(ài)因斯坦認(rèn)為是“我一生中最幸運(yùn)的想法”的重力與加速度不可分辨性或者說(shuō)等效性，本書(shū)作者卻認(rèn)為“沒(méi)有什么特別的獨(dú)到之處”，因?yàn)樵谌謇铡し矤柤{的科幻小說(shuō)中曾經(jīng)有過(guò)這個(gè)橋段。這個(gè)思想“也沒(méi)有什么原創(chuàng)性”，因?yàn)槿斯ぶ亓捎杉铀俣犬a(chǎn)生，這已經(jīng)用在從牛奶分離奶油的離心機(jī)中。我們驚嘆于愛(ài)因斯坦這個(gè)想法的高妙，作者卻想方設(shè)法地尋找例證貶低它，這種心態(tài)真的很奇怪，讓人無(wú)法理解。

作者詳細(xì)地?cái)⑹隽藧?ài)因斯坦與妻子米列娃和表姐埃爾莎（他后來(lái)的妻子）之間的關(guān)系，批評(píng)了愛(ài)因斯坦在家庭中的不負(fù)責(zé)任和在婚姻中的不忠誠(chéng)。確實(shí)如此，愛(ài)因斯坦在個(gè)人生活中的不檢點(diǎn)，一直受人詬病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，他先后曾經(jīng)與14個(gè)女性有過(guò)曖昧關(guān)系，其中有他柏林期間的女友、晚年的秘書(shū)、普林斯頓的圖書(shū)管理員、演員，還有一個(gè)高度疑似蘇聯(lián)間諜的女人——不過(guò)沒(méi)有得到任何有價(jià)值的情報(bào)信息。在伯爾尼的愛(ài)因斯坦博物館里，關(guān)于“Einstein’personality（愛(ài)因斯坦的個(gè)性）”圖片解說(shuō)的標(biāo)題，竟然是“Einstein—a lady’s man?”（“招女人的男人”）所以說(shuō)，說(shuō)愛(ài)因斯坦在這方面有著“人性的弱點(diǎn)”，也并不為過(guò)。在我有一次課堂上講到愛(ài)因斯坦時(shí)，就有一個(gè)女生說(shuō)：“愛(ài)因斯坦是個(gè)花花公子?！?/span>

說(shuō)到愛(ài)因斯坦的錯(cuò)誤，當(dāng)然不能不說(shuō)到愛(ài)因斯坦自己所說(shuō)的他一生中最大的錯(cuò)誤，那就是在引力場(chǎng)方程中人為地加入了一個(gè)代表斥力的宇宙項(xiàng)，以符合他所構(gòu)想的靜態(tài)宇宙模型。不過(guò)，這一次可能又讓愛(ài)因斯坦給“蒙”對(duì)了，本書(shū)作者幾乎肯定這個(gè)宇宙項(xiàng)就代表了現(xiàn)今一直在尋找中的“暗能量”（它導(dǎo)致了宇宙的加速膨脹）。至于是否真是這樣，學(xué)術(shù)界尚有爭(zhēng)論，并未得到完全肯定。

當(dāng)日全食時(shí)的天文觀測(cè)證實(shí)了愛(ài)因斯坦關(guān)于星光在引力場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，引起了全球公眾極大的振奮，愛(ài)因斯坦的名字成了一個(gè)家喻戶曉的字眼。作者將此歸于新聞媒體的炒作?；蛟S有這樣的因素，但這絕不是如現(xiàn)今某些不良媒體的拙劣吹捧。當(dāng)時(shí)一戰(zhàn)剛剛結(jié)束，人們正需要一劑興奮劑以舒緩已經(jīng)疲憊不堪的精神，天時(shí)地利人和，早就了愛(ài)因斯坦的轟動(dòng)效應(yīng)。

作者羅列了當(dāng)時(shí)的“反相對(duì)論公司”等一大批反對(duì)相對(duì)論的人和事。我們不奇怪他們形形色色反相對(duì)論的動(dòng)機(jī)，倒是為他們——如作者所說(shuō)，在對(duì)相對(duì)論概念的理解上確實(shí)“超出了他（們）的能力”而深感同情。作者似乎很遺憾像洛倫茲和彭加勒這樣偉大的科學(xué)家的觀點(diǎn)被置若罔聞，他們堅(jiān)持認(rèn)為長(zhǎng)度收縮和時(shí)間延緩這樣的效應(yīng)一定有一個(gè)物理機(jī)制，是某種電荷排列的變化所導(dǎo)致的量桿“真”縮短和鐘表“真”變慢。作者講了一件軼事很有意思：在1911年的第一次索爾維會(huì)議上，彭加勒問(wèn)愛(ài)因斯坦：“你在物理中使用的是什么力學(xué)？” 愛(ài)因斯坦回答說(shuō)：“沒(méi)有力學(xué)?！边@使彭加勒無(wú)語(yǔ)。事實(shí)上，包括作者在內(nèi)的這些人，確實(shí)沒(méi)有真正搞懂相對(duì)論，總想要解釋“如何使時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)間延緩？如何使量桿進(jìn)行長(zhǎng)度收縮？”愛(ài)因斯坦的回答沒(méi)有錯(cuò)，相對(duì)論的觀測(cè)效應(yīng)不是動(dòng)力學(xué)效應(yīng) ?？蛇z憾的是，作者卻不理解這一點(diǎn)，認(rèn)為彭加勒的問(wèn)題很對(duì)，這也只能讓愛(ài)因斯坦無(wú)語(yǔ)。

無(wú)疑，愛(ài)因斯坦晚年花了30年的時(shí)間所致力的、企圖將電和引力統(tǒng)一在一個(gè)理論中的“統(tǒng)一場(chǎng)論”，是他此生最大的失敗。但這談不上是什么“錯(cuò)誤”或者“悲劇”，更不是作者所說(shuō)的有如“垃圾（junk）”一樣毫無(wú)價(jià)值的東西。在愛(ài)因斯坦之前，數(shù)學(xué)的無(wú)冕之王希爾伯特，天才的外爾，以及數(shù)學(xué)家卡魯查與物理學(xué)家克萊因，著名的物理學(xué)家和天文學(xué)家愛(ài)丁頓等人，這些人物都絕不是無(wú)能之輩，為了這個(gè)目標(biāo)也都曾竭盡全力，但最后也都鎩羽而歸。愛(ài)因斯坦是想把電磁場(chǎng)和引力場(chǎng)結(jié)合起來(lái)，成為一個(gè)新的統(tǒng)一場(chǎng)，希望新的場(chǎng)方程的解能夠解釋所有帶電粒子和不帶電粒子的結(jié)構(gòu)。這個(gè)理論一旦成功，那將是人類(lèi)有史以來(lái)最偉大的成就！現(xiàn)在人們嘗試著在倒過(guò)來(lái)做：先把電磁相互作用與弱相互作用統(tǒng)一起來(lái)，在楊—米爾斯規(guī)范場(chǎng)理論的基礎(chǔ)上，弱電相互作用理論已經(jīng)大功告成。接下來(lái)就是要把弱電相互作用與強(qiáng)相互作用統(tǒng)一起來(lái)，成為一個(gè)“大統(tǒng)一”理論，這個(gè)理想現(xiàn)在還未達(dá)到，不過(guò)看來(lái)很有希望。至于能不能再把引力相互作用也統(tǒng)一進(jìn)來(lái)，那就很難說(shuō)了。

現(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)去看，電磁力和萬(wàn)有引力是很不相同的。當(dāng)初愛(ài)因斯坦的失敗可能并不完全是因?yàn)楫?dāng)時(shí)還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)強(qiáng)作用力和弱作用力，而很有可能是因?yàn)椋罕举|(zhì)上量子形態(tài)的電磁作用或許就是不可能幾何化的?，F(xiàn)在，人們是不是又走向了另一個(gè)極端？本質(zhì)上幾何形態(tài)的萬(wàn)有引力恐怕是不可能量子化的，很有可能此路根本就不通。或許，試圖用一個(gè)方程、一種力解釋世界上的一切，那樣的理論實(shí)際上就是不存在的，試圖解釋一切的理論實(shí)際上什么也解釋不了?；艚鹨灿蓄?lèi)似的想法，他說(shuō)：“也許不可能用一個(gè)單獨(dú)的基本表達(dá)式將這個(gè)理論（指一種完整的統(tǒng)一的理論）描述出來(lái)。相反地，在不同的情形下，我們必須使用基本理論的不同影像。這和描繪地球表面很相似，人們不能用一張單獨(dú)的地圖，在不同區(qū)域必須用不同的地圖來(lái)代表。這就變革了我們科學(xué)定律的統(tǒng)一觀?！?“在物理學(xué)中對(duì)不同的情形需要使用不同的表述，但是兩種不同表述在它們都適用的情形下要相互一致。整族不同的表述可以被認(rèn)為是完整的統(tǒng)一理論，盡管它不是依照單獨(dú)的假設(shè)集合表達(dá)的理論?！?/span>（《時(shí)間簡(jiǎn)史》：前言，第2、164頁(yè)）

本書(shū)的一大亮點(diǎn)在于，在闡述創(chuàng)建相對(duì)論和愛(ài)因斯坦的其他科學(xué)工作時(shí)，詳細(xì)披露了這些過(guò)程的大量細(xì)節(jié)?？梢钥吹?，愛(ài)因斯坦創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn)的每一步走得都不容易，反復(fù)捉摸，一再出錯(cuò)，篳路藍(lán)縷，摸索前行。這是一個(gè)痛苦的歷程，絕不是天才靈光一現(xiàn)的產(chǎn)物。要想取得成功，就要敢于獨(dú)立思考，就不能畏懼困難和失敗，愛(ài)因斯坦獲得今天這樣的崇高聲譽(yù)，自有它的道理在。

本書(shū)作者說(shuō)，愛(ài)因斯坦“是一位拙劣的戰(zhàn)術(shù)家，但卻是一位卓越的戰(zhàn)略家。”（第380頁(yè)）這話有一定道理，但不全對(duì)。正如劉兵教授在“序言”中所說(shuō)的：“科學(xué)的探索是曲折的，科學(xué)家們?cè)谔剿鞯倪^(guò)程中，自然也不會(huì)總是一帆風(fēng)順，犯下各種'錯(cuò)誤’在所難免。”按照作者的標(biāo)準(zhǔn)，在任何一場(chǎng)“戰(zhàn)役”中都沒(méi)有犯過(guò)錯(cuò)誤的戰(zhàn)術(shù)家是不存在的。如楊振寧在2005年第22屆國(guó)際科學(xué)史大會(huì)的報(bào)告“愛(ài)因斯坦：機(jī)遇與眼光”中所說(shuō)：“洛倫茲有數(shù)學(xué)，但沒(méi)有物理學(xué)；彭加勒有哲學(xué)，但也沒(méi)有物理學(xué)。”愛(ài)因斯坦有物理學(xué)，也有哲學(xué)和數(shù)學(xué)，尤其是有敏銳的物理思想，能夠從遠(yuǎn)處把握住關(guān)鍵，又能從近處進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)學(xué)處理，所以他成功了。

不用細(xì)思，我們就能看到，愛(ài)因斯坦的科學(xué)思想和科學(xué)方法，已經(jīng)多么深地滲透進(jìn)了我們的精神生活之中，從粒子到宇宙，愛(ài)因斯坦的理論影響無(wú)處不在。尤其是他的那些關(guān)于社會(huì)生活，關(guān)于教育，關(guān)于戰(zhàn)爭(zhēng)與和平的名言警句，廣泛地影響著人們思考問(wèn)題的方式。這是一筆巨大的精神財(cái)富，我們一定要把它繼承下來(lái)，發(fā)揚(yáng)光大，成為指導(dǎo)我們繼續(xù)前行的指路明燈。