第一章　光束騎士

“我答應(yīng)給你四篇論文作為回報(bào)?！蹦贻p的專利審查員在給朋友的信中這樣寫道。事實(shí)證明，這封信包含了科學(xué)史上最重要的一些信息，不過(guò)，作者所特有的俏皮口吻掩蓋了它的重要性。在信中，他徑直稱自己的朋友為“你這頭冷凍的鯨魚（frozen whale）”，并為寫下這些“無(wú)足輕重的廢話”表示道歉。只是在轉(zhuǎn)而敘述那些在閑暇時(shí)寫就的論文時(shí)，他才暗示自己完全懂得它們的重要性。 [7]

“第一篇論文講的是輻射和光的能量特性，是非常革命性的。”他解釋說(shuō)。是的，它的確是革命性的。它主張光不僅可以看成一，而一的，所的。這一理論將會(huì)導(dǎo)出一個(gè)不具有嚴(yán)格因果性或確定性的宇宙。在愛(ài)因斯坦的一生中，這一結(jié)果將如幽靈一般，時(shí)不時(shí)地糾纏于他。

“第二篇論文是測(cè)定原子的實(shí)際大小?！彪m然當(dāng)時(shí)關(guān)于原子是否真實(shí)存在的爭(zhēng)論仍然懸而未決，但這些論文顯然傾向于得出肯定的結(jié)論。正因?yàn)榇?，他最近寫博士論文時(shí)才把它當(dāng)作最可靠的前提。他正在掀起一場(chǎng)物理學(xué)革命，但在獲得學(xué)術(shù)職位和博士學(xué)位的過(guò)程中卻一再受挫。他本想憑借這一學(xué)位將專利審查員的級(jí)別由三級(jí)升。

第三篇論文是對(duì)隨機(jī)碰撞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以解釋液體中微觀粒子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，原子和分子的存在由此得以確立。

“第四篇論文還處于草創(chuàng)階段，它把對(duì)時(shí)空理論的一種修正用于動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)?！边@當(dāng)然絕非“無(wú)足輕重的廢話”。僅僅憑借在頭腦中進(jìn)行的思想實(shí)驗(yàn)，他決定拋棄牛頓的絕對(duì)時(shí)空概念。這便是后來(lái)眾所周知的狹義相對(duì)論。

事實(shí)上，這一年他還會(huì)產(chǎn)出第五篇論文，他當(dāng)時(shí)并不知曉，當(dāng)然也沒(méi)有告訴朋友。這篇論文將是對(duì)第四篇的一則補(bǔ)遺，它確定了質(zhì)量與能量之間的關(guān)系，導(dǎo)出了物理學(xué)中最著名的方程：E=mc2。

剛剛過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)將會(huì)因其力圖打破與古典傳統(tǒng)的聯(lián)系而為歷史銘記，而下一個(gè)時(shí)代將會(huì)著力培養(yǎng)創(chuàng)造性，這是科學(xué)創(chuàng)新所不可或缺的。每當(dāng)我們回想和展望這一切時(shí)，我們這個(gè)時(shí)代最引人注目的偶像便會(huì)突顯出來(lái)：這是一個(gè)從壓迫中掙脫出來(lái)的流亡者，和藹而親切。其散亂的頭發(fā)，閃爍的目光，迷人的個(gè)性，超凡的才智，所有這些都使他的面孔成為一個(gè)象征，名字成為天才的同義語(yǔ)。阿爾伯特·愛(ài)因斯坦，這位富有非凡想象力的探索者，對(duì)自然所蘊(yùn)含的和諧篤信不疑。他迷人的經(jīng)歷可以清楚地證明創(chuàng)造性與自由息息相關(guān)，亦可折射出時(shí)代的勝利與喧囂。

愛(ài)因斯坦的檔案現(xiàn)已完全公開(kāi)，我們有機(jī)會(huì)研究他的個(gè)人方面——其不屈服的個(gè)性、叛逆的天性、好奇心、激情和超然于世——如何與他的公眾事務(wù)、政治活動(dòng)和科學(xué)工作交織在一起。了解他這個(gè)人有助于我們理解他的科學(xué)，反之亦然。性格、想象力和創(chuàng)造性天賦就像統(tǒng)一場(chǎng)的各個(gè)部分，彼此有著密切的關(guān)聯(lián)。

盡管有著冷漠的名聲，但實(shí)際上，無(wú)論是個(gè)人追求還是科學(xué)探索，愛(ài)因斯坦都很有激情。在大學(xué)里，他瘋狂地愛(ài)上了班里唯一一個(gè)女生米列娃·瑪里奇。她是塞爾維亞人，性情憂郁，對(duì)生活很認(rèn)真。他們先是有了一個(gè)私生女兒，然后結(jié)婚，生了兩個(gè)兒子。愛(ài)因斯坦會(huì)就科學(xué)上的想法同米列娃探討，米列娃也會(huì)幫助愛(ài)因斯坦檢查論文中用到的數(shù)學(xué)。不過(guò)最終，他們的關(guān)系還是解體了。愛(ài)因斯坦與米列娃達(dá)成了一項(xiàng)協(xié)議：愛(ài)因斯坦說(shuō)他有一天會(huì)得到諾貝爾獎(jiǎng)，如果她同意離婚，就把得到的獎(jiǎng)金給她。經(jīng)過(guò)一周的考慮，米列娃同意了。愛(ài)因斯坦的理論十分激進(jìn)，從他在專利局奇跡般地產(chǎn)出那些論文，再到獲得諾貝爾獎(jiǎng)交給米列娃，時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了17年。

20世紀(jì)初，現(xiàn)代主義盛行一時(shí)，愛(ài)因斯坦的生活和工作折射出在那種氣氛之下社會(huì)必然性和道德絕對(duì)性的瓦解。不墨守成規(guī)是當(dāng)時(shí)思想領(lǐng)域最鮮明的特色：畢加索、喬伊斯、弗洛伊德、斯特拉文斯基、勛伯格等人正在沖破傳統(tǒng)的枷鎖?？諝庵须[隱潛伏著一種奇特的宇宙觀念，在這個(gè)宇宙中，時(shí)間、空間和粒子性質(zhì)似乎都顯得有些異常。

但事實(shí)上，愛(ài)因斯坦并不是一個(gè)相對(duì)主義者，即使許多人（包括某些因反猶而詆毀他的人）對(duì)他做這樣的解釋。在他所有的理論背后，包括相對(duì)論在內(nèi)，都潛藏著一種對(duì)不變性、確定性和絕對(duì)性的追求。愛(ài)因斯坦認(rèn)為，宇宙定律背后是一種和諧的實(shí)在，科學(xué)的目標(biāo)就是去發(fā)現(xiàn)這種實(shí)在。

他的探索始于1895年，那時(shí)他還是一個(gè)16歲的少年。他想象自己如果與一束光并肩前行會(huì)發(fā)生什么情況。10年之后，他前面信中描述的奇跡年降臨了，這為20世紀(jì)物理學(xué)的兩大進(jìn)展——相對(duì)論和量子理論奠定了基礎(chǔ)。

又過(guò)了10年，即1915年，他終于從自然中獲取了至高的榮耀，這便是廣義相對(duì)論——所有科學(xué)中最美的理論之一。和狹義相對(duì)論一樣，他的思考也是通過(guò)思想實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的。假如你處于一個(gè)在加速上升的封閉的升降機(jī)中，那么你所感受到的效應(yīng)將無(wú)法區(qū)別于對(duì)引力的體驗(yàn)。

愛(ài)因斯坦的結(jié)論是，引力是時(shí)空彎曲所產(chǎn)生的一種效應(yīng)，這種彎曲如何由物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和能量所決定可以用方程來(lái)表示。我們可以借助另一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)來(lái)解釋。試想將一個(gè)保齡球置于二維的蹦床表面，然后在蹦床上滾動(dòng)一些彈子球。這些彈子球會(huì)朝著保齡球運(yùn)動(dòng)，之所以如此，并不是因?yàn)楸｝g球?qū)λ鼈兪┘恿四撤N神秘的吸引力，而是因?yàn)楸｝g球使蹦床的結(jié)構(gòu)發(fā)生了彎曲?，F(xiàn)在想象這發(fā)生于四維的時(shí)空結(jié)構(gòu)當(dāng)中。當(dāng)然，這并不容易，愛(ài)因斯坦畢竟是愛(ài)因斯坦。

10年后的1925年，是愛(ài)因斯坦職業(yè)生涯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。他所促成的量子革命正在變成一門建立在不確定性和隨機(jī)性之上的新的力學(xué)。在那一年，他對(duì)量子力學(xué)做出了最后的貢獻(xiàn)，同時(shí)也開(kāi)始抵制它。在接下來(lái)的30年里，他執(zhí)拗地批判他所認(rèn)為的量子力學(xué)的不完備性，試圖將其納入某種統(tǒng)一場(chǎng)論。直到1955年臨終之時(shí)，他還在涂寫著一些方程。

無(wú)論是作為革新者的30年，還是隨后作為抵抗者的30年，愛(ài)因斯坦自始至終都是一個(gè)有獨(dú)立思想的人。他內(nèi)心沉靜，絕不墨守成規(guī)，思考不受外界影響，想象力的驅(qū)策使他能夠從傳統(tǒng)觀點(diǎn)的束縛中解放出來(lái)。他是個(gè)怪人，一個(gè)可敬的叛逆者。他秉持著一種信念，這種信念閃現(xiàn)在他炯炯的目光之中，體現(xiàn)為那個(gè)不會(huì)通過(guò)擲骰子讓事情隨機(jī)發(fā)生的上帝。

愛(ài)因斯坦不墨守成規(guī)的個(gè)性也顯見(jiàn)于他的人格和政治思想。盡管他贊同社會(huì)主義理想，但過(guò)度的個(gè)人主義使他不可能忍受過(guò)分的國(guó)家控制或中央集權(quán)。其我行我素的天性不僅成就了一位年輕的科學(xué)家，也使他特別厭惡民族主義、軍國(guó)主義以及任何帶有從眾心理的事情。在希特勒迫使其改變自己的地緣政治學(xué)說(shuō)之前，他是一個(gè)天生的和平主義者，倡導(dǎo)抵制戰(zhàn)爭(zhēng)。

從無(wú)限小到無(wú)限大，從光子發(fā)射到宇宙膨脹，愛(ài)因斯坦的理論在現(xiàn)代科學(xué)中無(wú)處不在。在他取得偉大成功的一個(gè)世紀(jì)之后，我們?nèi)匀辉趷?ài)因斯坦的宇宙中，這個(gè)宇宙在宏觀尺度上受相對(duì)論制約，在微觀尺度上受量子力學(xué)制約。盡管一些人對(duì)量子力學(xué)仍不滿意，但事實(shí)證明，量子力學(xué)運(yùn)用起來(lái)是沒(méi)有問(wèn)題的。

今天的各項(xiàng)技術(shù)也離不開(kāi)愛(ài)因斯坦的理論。光電電池、激光、原子能、光纖、太空旅游、半導(dǎo)體，所有這些都要追溯到他的理論。他在給羅斯?？偨y(tǒng)的信上簽了名，提出制造原子彈的可能性。當(dāng)我們頭腦中浮現(xiàn)出蘑菇云時(shí)，他著名的質(zhì)能方程會(huì)立即縈繞在我們心頭。

1919年日食期間，愛(ài)因斯坦關(guān)于引力使光線彎曲的預(yù)言被觀測(cè)結(jié)果證實(shí)，他由此聲名大震，一個(gè)新的名人時(shí)代正在來(lái)臨。他成為科學(xué)新星和人道主義的偶像，那張面孔成了地球上最著名的面孔之一。民眾對(duì)他的理論感到迷惑不解，將他歸入天才的行列，將其奉為塵世中的圣徒。

如果愛(ài)因斯坦沒(méi)有亂蓬蓬的頭發(fā)，沒(méi)有洞穿一切的目光，他還能成為科學(xué)形象最典型的代表嗎？我們不妨做一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，假定他長(zhǎng)得像馬克斯·普朗克或者尼爾斯·玻爾，他還能永葆科學(xué)天才的聲名不減嗎？他是否仍有資格進(jìn)入亞里士多德、伽利略、牛頓等人居住的萬(wàn)神殿？ [8]

我想答案是肯定的。愛(ài)因斯坦的著作有一種非常強(qiáng)的個(gè)人特征，好比畢加索之為畢加索，一篇文章是否出自他之手很容易辨認(rèn)出來(lái)。憑借著想象中的飛躍，而不是基于對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的歸納，他通過(guò)思想實(shí)驗(yàn)洞悉了偉大的原理。他的理論往往令人驚訝，充滿神秘感，且有悖于直覺(jué)，但它們所蘊(yùn)含的思想?yún)s能牢牢抓住公眾的想象力：空間與時(shí)間的相對(duì)性，E=mc2，光線的偏折，空間的彎曲，等等。

他的光環(huán)里閃現(xiàn)的還有那單純質(zhì)樸的人性，其內(nèi)心的安寧源于對(duì)大自然的敬畏和謙卑。他也許會(huì)令與之親近的人感到冷漠，但對(duì)于整個(gè)人類，他的心底卻流露出真正的慈愛(ài)和悲憫。

但也正是由于愛(ài)因斯坦的魅力及其外表的和藹可親，他也成就了這樣一種看法，即現(xiàn)代物理學(xué)是常人無(wú)法理解的。用哈佛大學(xué)教授赫施巴赫的話說(shuō)，這是“祭司般的（Priest-like）專家才能涉足的領(lǐng)地”。 [9]但在歷史上，情況卻并非如此。伽利略和牛頓都是偉大的天才，但他們對(duì)世界的機(jī)械因果解釋可以為大多數(shù)勤于思考的民眾所理解。無(wú)論是18世紀(jì)的本杰明·富蘭克林還是19世紀(jì)的托馬斯·愛(ài)迪生，任何一個(gè)有教養(yǎng)的人都會(huì)感受到科學(xué)的親和力，他們甚至可以以業(yè)余愛(ài)好者的身份涉足其中。

21世紀(jì)要求盡可能地重新喚起大眾對(duì)科學(xué)事業(yè)的感受。這并不意味著所有文學(xué)專業(yè)都要開(kāi)設(shè)一門質(zhì)量平平的物理課，也不意味著企業(yè)律師應(yīng)當(dāng)及時(shí)地了解量子力學(xué)的最新進(jìn)展，而是指，對(duì)于一位能夠明辨是非的公民而言，重視科學(xué)方法將會(huì)帶來(lái)豐厚的回報(bào)?？茖W(xué)告訴我們，事實(shí)證據(jù)是如何與一般的理論關(guān)聯(lián)起來(lái)的。在愛(ài)因斯坦的一生中，這一點(diǎn)得到了很好說(shuō)明。

此外，對(duì)于好的社會(huì)而言，能夠?qū)茖W(xué)的榮耀引以為豪，這是令人欣慰的。它有助于我們保持那種孩童般的好奇心，對(duì)蘋果落地、升降機(jī)起落等日常事件也能心懷驚異，這是愛(ài)因斯坦等大理論物理學(xué)家所共有的特征。 [10]

正因?yàn)榇耍芯繍?ài)因斯坦定會(huì)帶來(lái)豐厚的回報(bào)?？茖W(xué)事鼓舞人心，是一項(xiàng)崇高而偉大的事業(yè)，就像科學(xué)家的傳奇故事告訴我們的那樣，這一使命讓人心醉。愛(ài)因斯坦在晚年曾被紐約州教育廳問(wèn)起，學(xué)校應(yīng)當(dāng)重視哪些東西。他回答說(shuō)：“在講授歷史的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)多講述那些憑借性格和判斷的獨(dú)立性對(duì)人類有所貢獻(xiàn)的人?！?[11]愛(ài)因斯坦當(dāng)然亦屬此列。

在一個(gè)全球競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，重新開(kāi)始強(qiáng)調(diào)科學(xué)和數(shù)學(xué)教育的時(shí)代，我們也應(yīng)當(dāng)注意愛(ài)因斯坦所給出的另一部分回答。他說(shuō)：“學(xué)生們的批評(píng)意見(jiàn)應(yīng)當(dāng)友好地加以斟酌。資料的積累不應(yīng)扼殺學(xué)生的獨(dú)立性。”一個(gè)社會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不在于學(xué)校將乘法表和周期表講得有多么好，而在于能在多大程度上激發(fā)起想象力和創(chuàng)造力。

在我看來(lái)，如果能夠懂得這些話，那么愛(ài)因斯坦的卓爾不群和獨(dú)特的人生道路也就不難理解了。他在做學(xué)生的時(shí)候，對(duì)機(jī)械的死記硬背從不感興趣。后來(lái)能夠成為成功的理論家，也并非由于他的頭腦有處理問(wèn)題的一股子蠻力，而是得益于其非凡的想象和創(chuàng)造力。他能構(gòu)造出復(fù)雜的方程，但更為重要的是，他知道數(shù)學(xué)是大自然用來(lái)描述奇跡的語(yǔ)言，所以他會(huì)想象方程是如何在實(shí)在中得到表達(dá)的，比如在一個(gè)追光的孩子眼中，麥克斯韋發(fā)現(xiàn)的電磁場(chǎng)方程會(huì)是什么樣。正如他所說(shuō)：“想象遠(yuǎn)比知識(shí)更重要?！?[12]

當(dāng)然，這就要求他不墨守成規(guī)。“放肆無(wú)禮萬(wàn)歲！”他曾對(duì)未來(lái)的妻子這樣說(shuō)，“這是我在這個(gè)世界上的守護(hù)天使?！痹S多年以后，人們認(rèn)為他不愿接受量子力學(xué)，表明他已經(jīng)失去了優(yōu)勢(shì)，對(duì)此他悲嘆道：“為了懲罰我對(duì)權(quán)威的不敬，命運(yùn)使我自己成了一個(gè)權(quán)威?！?[13]

他的成功源于對(duì)傳統(tǒng)觀念的質(zhì)疑，對(duì)權(quán)威的挑戰(zhàn)，善于在他人不以為然的尋常事物中發(fā)現(xiàn)秘密。于是，他所倡導(dǎo)的德行和政治見(jiàn)解的前提必然是，尊重自由的思想、自由的精神和自由的個(gè)體。專制統(tǒng)治令他厭惡，在他看來(lái)，寬容不僅是一種美德，而且也是社會(huì)富于創(chuàng)造性的必要條件?！芭囵B(yǎng)個(gè)性很重要，因?yàn)橹挥袀€(gè)人才能提出新的思想。”他這樣說(shuō)。 [14]

愛(ài)因斯坦就是這樣一位對(duì)自然和諧充滿敬畏的叛逆者，他將想象和智慧有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，改變了我們對(duì)宇宙的理解。20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦等人開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新時(shí)代?，F(xiàn)在這個(gè)以全球化為特征的新世紀(jì)也是如此，我們的成功將同樣依賴于創(chuàng)造性。