晚年的貢獻

對一個人來說,所期望的不是別的,而僅僅是他能全力以赴和獻身於一種美好的事業。——愛因斯坦晚年的貢獻世界名人成功之路愛因斯坦00發明新的原理

愛因斯坦在他人生的最後20年,在物理學中取得了哪些巨大成就呢?在20年中的研究工作集中在兩個主要的方麵:一個是統一場論的建立,實際上是相對論的繼續,另一個是對量子力學的正確解釋。

1935年9月,愛因斯坦同波多爾斯基和羅森合作,發表向哥本哈根學派挑戰的量子力學論文,宣稱哥本哈根學派的量子力學對實在的描述是不完備的。

1936年,愛因斯坦開始同英費爾德和霍夫曼合作,研究廣義相對論的運動問題。

1937年3月至9月,愛因斯坦與英費爾德合作編寫《物理學的進化》。

1937年6月,愛因斯坦同英費爾德和霍夫曼合作完成論文《引力方程和運動問題》,從廣義相對論的場方程推導出運動方程。

1938年,愛因斯坦同英格曼合寫論文《卡魯查電學理論的推廣》。

1940年5月15日愛因斯坦發表論文《關於理論物理學基礎的考察》。

1948年8月,愛因斯坦發表《量子力學和實在》。

1952年4月,愛因斯坦發表《關於一些基本概論的緒論》和《相對論和空間問題》。

1953年5月20日,愛因斯坦發表關於量子力學解釋的論文。1953年5月,愛因斯坦發表《“空間概念”序》。

1954年11月,愛因斯坦完成《非對稱的相對論性理論》。

1950年4月,愛因斯坦發表《關於廣義引力論》。這篇論文,總結了愛因斯坦自1922年發表第一篇統一場論的論文以來長達28年的統一場論的研究。

這是他繼1905年的《論動體的電動力學》、1916年的《廣義相對論基礎》這兩部劃時代的文獻之後,第三部最主要的科學文獻。

這是他長期為宇宙中存在的兩個獨立的場——電磁場和引力場去尋找一個最終的統一形式而做的艱難探索的成果,是他後半生中最重要的理論巨著。

愛因斯坦在他當年的信中說:

創新就意味著要打破陳規,有所發明,因此,遇到困難和挫折是正常的,但成功是巨大的。統一場論現在已經完成。雖然我付出了全部心血,還是不能用任何辦法去驗證它。這種狀況將長年累月地持續下去。因為數學上的困難不容許賦予它以單值的評價的形式。何況物理學家們不理會邏輯的和哲學的論據。

不過,對於愛因斯坦畢生追求的終極目標:建立起一個能夠統一宇宙中所有已知的力的綜合數學框架,而且可以解釋一切基本粒子的存在和性質,推導出一切重要的自然常數,並將相對論和量子力學最終結合在一起的這樣一個“解釋世界的理論”或“整個物理學的基本理論”來說,這篇論文還遠不是最後的完滿的結果。

直到愛因斯坦去世之前,他的這個理想也沒有最後完成。在他去世的前一天,他還叫他的助手把大統一理論的最後計算結果拿到他的病床邊來。

他最終未能完成大統一理論,實現他的理想,並不是因為他的智慧和能力不夠,而是由於時代的限製。

他生活和工作的年代還是在20世紀的前半個世紀,那時人類擁有的科學技術手段還根本不可能對自然最深的奧秘,特別是對宇宙深處星球的奧秘和原子內部粒子的奧秘這兩項最重要的自然奧秘進行更深層次的開掘,人類對宇宙和原子核內部奧秘的了解還非常膚淺。

因此盡管愛因斯坦具有超人的對於事物的洞察能力和預見能力,但他畢竟還是一個人,他無法超越他的時代,無法用他的理論去預知一個完全未知的世界。

在他後半生中一直為之奮鬥的偉大的統一場論,包括對他在普林斯頓最後22年的全部物理學研究工作的評價,都曾經在很長一段時間裏遭受人們的誤解和不公正的冷遇,有時甚至還有嘲笑。

1931年,愛因斯坦和妻子艾爾莎在美國亞

利桑那州同霍皮族印第安人合影在很長一段時間裏,他自己曾經參加創建的量子力學成為了物理學發展的主流,而他追求的統一場論則被看成是虛幻的夢想。最後他雖然完成了他的統一場論理論,但也隻是純數學計算,難以取得實驗驗證。

當時以波爾、海森堡以及狄拉克等偉大的物理學家為代表的近代量子力學,在物理學所有領域中幾乎是無往而不勝。

狄拉克甚至大膽地預言:量子力學可以使全部化學簡化為一組數學方程!它幾乎在四十多年裏主宰了物理學的進程。

愛因斯坦幾乎是孤獨一人站在反對的一麵。他並不是全盤否定他自己曾經親自參加創建的量子理論,他否定的隻是量子力學在後期發展中所具有的幾個他不能接受的問題。

愛因斯坦對自己在物理學界的孤立狀態並不在乎,他在給朋友的一封信中嘲弄地寫道:“我在我的同事們的眼中成了一個頑固的異教徒。”然而這並不能使他有所動搖,隨著曆史的進程,隨著物理學在近二三十年中在天體宇宙學和原子內部粒子理論上的飛速發展,人們終於發現:

量子力學本身並不是一個完備的理論,隻是當物理學家用它來分析速度遠比光速小的現象時才是有效的。

時間終於宣布了愛因斯坦的相對論和統一場論的勝利,在幾十年的冷遇之後,科學重新回到了愛因斯坦的身邊。

但是整個世界的物理學家對這個新理論感到如此興奮的根本原因還在於:它看來能最終解決也許是本世紀最為重要的科學問題,即愛因斯坦夢想和追求的是如何將自然界已知的各種力統一到一個綜合的理論中。

現在正在發展的大統一理論,已經實現電磁力、弱核作用力和強核作用力這三種自然力的統一。

現在的物理學已經比曆史上的任何時期更加接近愛因斯坦的夢想。

愛因斯坦在晚年一個人孤立地麵對整個物理學界時,沒有絲毫的動搖和退縮,始終堅信他的統一場論是正確的,是達到整個宇宙的和諧的必經之途。

正因為如此,雖然他已經逝世了半個多世紀,可是他的名聲至今不衰。如果要進行一次有史以來對人類貢獻最大的100人評選,包括古往今來一切著名的文學家、藝術家、科學家、政治學、軍事家,排在第一名的必然是愛因斯坦。對時間異常珍惜

隻有辛勤地勞動和艱苦地探索,才能取得最終的成功。因此,成功不是天上掉餡餅。1919年,愛因斯坦9歲的小兒子愛德華問父親:

“爸爸,你到底為什麼這樣出名?”

愛因斯坦笑了,然後亦莊亦諧地對兒子解釋道:

你看見沒有,當盲目的甲殼蟲沿著球麵爬行的時候,它沒有發現它爬過的路徑是彎的,而我有幸發現了這一點。

愛德華聽懂了比喻本身,但他不理解其中的含義。這其中的含義,隻有物理學界的精英們才體會得到。

從1905年到1915年,愛因斯坦花費了他一生中最有創造力的十年時間,建立起廣義相對論。

廣義相對論的提出需要太多的才能,幾乎超出一個平常人畢生所掌握的知識的無數倍。

人類不得不在大多數平庸的事實麵前讚美那些偉大的天才,他們的才能實在讓人高山仰止。

在愛因斯坦的科學研究生涯中,任何一次失敗都沒使他喪失信心,但建立統一場論的艱難的確使他非常迷惑。他不得不以他獨有的幽默自我解嘲:“上帝精明,但無惡意。”

對愛因斯坦來說,“上帝精明,但無惡意”不僅意味著世界的和諧存在,也意味著建立統一場論的必要性和原則上的可靠性,他對這一點毫不懷疑。愛因斯坦常說:“也許,上帝畢竟懷有一點惡意?”

在他對能成功解決問題產生懷疑後,他更加相信這種“惡意”在冥冥中控製著什麼。隻是越到後來,這種希望越渺茫,他的工作勁頭反而越大。

1942年春,愛因斯坦寫信給自己的醫生朋友漢斯·繆紮姆,說:

我成了孤獨的老光棍,我之所以出名主要是因為出門不穿襪子。但是,我比過去更加狂熱地工作,滿懷著希望想解決我的老問題,即統一物理場的問題。

兩年之後,他又給繆紮姆寫信:

也許,我命中注定還要知道我是否有權相信自己的方程。這隻不過是一種希望,因為每一個方案都牽涉巨大的數學難題。盡管良心受到譴責並且自己有良好的願望,但我好久都沒給您寫信了,因為數學上的煩惱使我備受煎熬,而我又不能擺脫。我現在任何地方都不去,我要珍惜時間,直到把一切結束之後。您瞧,我要成了一個守財奴。在清醒的時刻,我意識到,這種對時間的吝嗇是病態的和愚蠢的。

在愛因斯坦科學生涯中,他認為一個人被工作弄得神魂顛倒直至生命最後一息,這是一種幸運,因為他可避開世人的荒唐和愚蠢所帶來的痛苦。他一生努力從事真理的追求,因而得到安慰。

愛因斯坦認為建造科學殿堂的科學家,他們大多相當怪僻、沉默寡言和孤獨的人。他還說:“首先我同意叔本華所說的,把人們引向藝術和科學的最強烈動機之一,是要逃避日常生活中令人厭惡的粗俗和使人絕望的沉悶,是要擺脫人們自己反複無常的欲望的桎梏。

一個修養有素的人總是渴望逃避個人生活而進入客觀知覺和思維的世界;這種願望好比城市裏的人渴望逃避喧囂擁擠的環境,而到高山上去享受幽靜的生活。在那裏,透過清新的空氣,可以自由地眺望,陶醉於那似乎是為永恒設計的寧靜景色。”

愛因斯坦感受到孤獨的愉悅。他對寧靜的向往是與科學探索,與他那崇高的追求真理的信念聯係在一起的。因此這種寧靜與寂寞不是沉悶、空虛,而是充實、積極進取。在這種幽靜與純潔中,他可以自由地眺望那科學的聖殿,可以陶醉於為永恒而設計的寧靜景色。

愛因斯坦的科學探索之路是孤寂的。他在創建狹義相對論、光量子理論以及對分子運動論進行探討時,雖然說研究課題和目標在當時屬於物理學研究的主流,但他走的是自己開創的道路,他探討使用的是自己創造的方法,仍然是一條孤寂地走向成功的道路。

他在創建廣義相對論時,這種情形更加明顯,連題目和目標都是當時的科學界所未曾關注與留意的,唯有他一個人孑然前行,創造了新的成就,引起了思想界學術界的極大震動。

愛因斯坦的前半生在孤寂的探索之路上不懈追求、前進,取得了輝煌成就。而他的後半生,他所確立的科學研究,就是建立統一場論,這使他更加孤獨,可以說是一種偏僻而又寂寞的道路。

在建立統一場論的探索中,是一種完全的離群索居,獨立拚搏。

當時的物理學界正在量子力學的方向上衝鋒陷陣,愛因斯坦一個人在艱難中付出了後半生三十餘年的精力,其孤寂更甚於沒有任何成就來給予支撐。連他自己也說:“我隻有把自己禁錮在完全無望的科學問題中去了。”

愛因斯坦是一個天才,是一個寂寞的天才,盡管伴隨著他的成功,有著無數的鮮花和讚頌,但他一概摒棄。

讓好奇心放出光芒

愛因斯坦認為:我們所能有的最美好的經驗是奧秘的經驗。它是堅守在真正藝術和真正科學發源地上的基本感情。誰要是體驗不到它,要是不再有好奇心也不再有驚訝的感覺,他就無異於行屍走肉,他的眼睛是迷糊不清的。

愛因斯坦和夫人愛因斯坦以自己的親身體驗,以自己終生的對科學的探索,為好奇心在科學方法論中爭得了應有的地位。

愛因斯坦幼小時好奇,老年時還好奇,好奇伴隨了他的一生,成為他十分偏好的一種心理狀態。他讀安東·賴塞寫的《愛因斯坦傳》,主要是為了滿足自己的好奇心,看看自己在別人心目中的形象。

在古稀之年,索洛文所收集的和講述的關於赫拉克利特的東西,又使他感到好奇。如果說不知道愛因斯坦怎樣看待好奇心就不能全麵理解愛因斯坦和他的科學、哲學,那是決不過分的。

愛因斯坦的關於指南針的故事和一本“神聖幾何學小書”的故事。指南針和幾何書引起了幼小的愛因斯坦心靈的震顫,甚至影響到他日後的科學生涯。

當愛因斯坦74歲時,記者采訪他提出了一份書麵的提問單,第一個問題就是:“據說你在5歲時由於一個指南針,12歲時由於一本歐幾裏德幾何學而受到決定性的影響。這些東西對你一生的工作果真有過影響嗎?”

愛因斯坦在記者招待會上肯定地回答:“我自己是這樣想的。我相信這些外界的影響對我的發展確實有重大的影響。但是人們很少洞察到我內心所發生的事情。”

愛因斯坦的秘書杜卡斯和助手霍夫曼在檔案中發現一個材料,那是1936年5月26日愛因斯坦對提問的回答,其中已談到:“一個小小的指南針在我身上產生的不可磨滅的印象,無疑在我一生中起了作用。”

愛因斯坦到瑞士阿勞中學讀書時,碰巧寄宿在一位非常熱情的教師的約斯特·溫特勒家裏。他的“神聖好奇心”受到了來自兩個方麵的鼓舞:一方麵是那所中學裏令人耳目一新的自由精神;另一方麵就是溫特勒的親切照顧。這種氛圍的存在使得16歲的愛因斯坦感到既驚奇又愉快。

而那個著名的“追光波跑”的思想實驗正是在這時產生的。霍夫曼在研究幼年愛因斯坦成長的道路時說:“關鍵是‘自學’,這同他的強烈的好奇心以及他的驚奇感聯係在一起,就有了決定性的意義。”

好奇心是所有人追求真理並進行科學研究的出發點和動力,也是科學探索的力量源泉。愛因斯坦根據自己的親身體驗和自己科學生涯的證明,還對好奇心作出了理論分析。在愛因斯坦看來,好奇心是科學創造的出發點、動機和推動力,實際上這些作用是好奇心對科學研究僅有的。

愛因斯坦提出,做同樣的工作,它的出發點,可以是恐怖和強製,可以是追求威信和榮譽的好勝心,也可以是對對象的誠摯的興趣和追求真理與理解的急切願望,而這也可以是好奇心。

那麼對科學創造來說,好奇心乃是一個必要的出發點和動機。舉例來說,愛因斯坦認為,人類世界的可理解性或可知性本身就是一個奇跡,那麼,對於認知對象的誠摯興趣和理解的願望,以及追求真理,追求理解的願望,就與好奇心難以分離了。

愛因斯坦認為,好奇心是科學工作者產生無窮的毅力和耐心的源泉。好奇心作為一種心理力量積極地給予科學家精神刺激。它使得成功的信心在遭際失敗時毫不動搖,使勤奮努力的探索能持之以恒。

愛因斯坦和他的第二位妻子艾爾莎隻要好奇心這種心理能量的火花不滅,科學探索得以支撐運行的能源就不會枯竭。愛因斯坦為科學貢獻了自己的一生,好奇心亦伴隨了他一生。他對世界和諧、統一的規律的敬畏和好奇使得他能經受自己科研工作和社會上接二連三的打擊。

愛因斯坦曾經提過這樣一個問題:為什麼我們有時會完全自發地對某一經驗感到驚奇呢?他自己回答說:“這種驚奇似乎隻是當經驗同我們的充分固定的概念世界有衝突時才會發生。

當一隻小狗第一次看到指南針時,它不會驚奇,對許多小孩也是如此。凡是人從小就看到的事情,不會在心裏產生驚奇的反應。”

在愛因斯坦看來,好奇心與驚奇感是相聯係的。在世界壯麗結構的可認識上表現出好奇心,而好奇心引起驚奇感,這種心理感受與疑問同時伴隨而生。

疑問產生問題,因而,正是好奇心激發和引導科學研究者去思考問題。懷疑、問題、好奇心和驚奇感在認識領域總是相聯係的。愛因斯坦強調好奇心的影響,與他讚賞科學上的懷疑精神和重視發現問題是一致的。

在愛因斯坦看來,提出一個新問題意味著開拓新思路,發現新的可能性。這是科學探索真正進步的標誌。

愛因斯坦坦誠地說過這樣的話:

我很清楚,我本人沒有特殊的天才。好奇心,專心一致和頑強的耐心,結合自我批評的精神,這些給我帶來了我的概念。關於特別強的思維能力,我是沒有的,就是有,也隻是中等的程度。有許多人的思維能力,比我強許多,但未作出任何驚人的事業。

在愛因斯坦看來,日常經驗水平、科學推理水平和好奇水平是我們豐富世界所包括的三種水平。正是這三種水平的高度特殊性使他成為了一個劃時代意義的大科學家、大哲學家。

按照愛因斯坦看法,好奇心是神聖的,是天賦的,凡是健康兒童都具有。好奇心好比一株脆弱幼苗,很可能過早衰退、枯萎甚至被扼殺。愛因斯坦結合自己經曆,曾經在著名的《自述》中抨擊他幼年時的教育製度。認為教師隻管灌輸,學生為了考試,不論願意與否,不論什麼都統統往自己腦袋裏塞。他寫道:

無論多好的食物強迫吃下去,總有一天會把胃口和肚子搞壞的。純真的好奇心的火花會漸漸地熄滅。

那麼好奇心的火花怎樣才能不斷地放射出光芒呢?愛因斯坦回顧自己一生的道路,提出了兩條,一是鼓勵,鼓勵是必需的條件之一。他寫道:

除了需要鼓勵以外,主要需要自由。沒有自由,它不可避免地會夭折,認為用強製和責任感就能增進觀察和探索的興趣,那是一種嚴重的錯誤。不迷信於權威

在愛因斯坦成為一個舉世聞名而又備受讚頌的人之後,他曾這樣表述過自己的心情:“我自己受到了人們過分的讚揚和尊敬,這不是由於我自己的過錯,也不是由於我自己的功勞,而實在是一種命運的嘲弄。”“這就是我們經曆過的命運,把公眾對我的能力和成就估計同實際情況做個對照,簡直荒誕得可笑。”

在愛因斯坦看來苦和甜來自外界,堅強則來自內心,來自一個人的自我努力。我所做的絕大部分事情都是我自己的本性驅使我去做的。它居然會得到那麼多的尊重,那使我深為不安的。

因為愛因斯坦始終認為: