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第一章　光束骑士

“我答应给你四篇论文作为回报。”年轻的专利审查员在给朋友的信中这样写道。事实证明，这封信包含了科学史上最重要的一些信息，不过，作者所特有的俏皮口吻掩盖了它的重要性。在信中，他径直称自己的朋友为“你这头冷冻的鲸鱼（frozen whale）”，并为写下这些“无足轻重的废话”表示道歉。只是在转而叙述那些在闲暇时写就的论文时，他才暗示自己完全懂得它们的重要性。[7]

“第一篇论文讲的是辐射和光的能量特性，是非常革命性的。”他解释说。是的，它的确是革命性的。它主张光不仅可以看成一，而且还可以看成一束微小的粒子，即所谓的量子。由这一理论将会导出一个不具有严格因果性或确定性的宇宙。在爱因斯坦的一生中，这一结果将如幽灵一般，时不时地纠缠于他。

“第二篇论文是测定原子的实际大小。”虽然当时关于原子是否真实存在的争论仍然悬而未决，但这些论文显然倾向于得出肯定的结论。正因为此，他最近写博士论文时才把它当作最可靠的前提。他正在掀起一场物理学革命，但在获得学术职位和博士学位的过程中却一再受挫。他本想凭借这一学位将专利审查员的级别由三级升至二级。

第三篇论文是对随机碰撞进行统计分析，以解释液体中微观粒子的不规则运动，原子和分子的存在由此得以确立。

“第四篇论文还处于草创阶段，它把对时空理论的一种修正用于动体的电动力学。”这当然绝非“无足轻重的废话”。仅仅凭借在头脑中进行的思想实验，他决定抛弃牛顿的绝对时空概念。这便是后来众所周知的狭义相对论。

事实上，这一年他还会产出第五篇论文，他当时并不知晓，当然也没有告诉朋友。这篇论文将是对第四篇的一则补遗，它确定了质量与能量之间的关系，导出了物理学中最著名的方程：E=mc2。

刚刚过去的一个世纪将会因其力图打破与古典传统的联系而为历史铭记，而下一个时代将会着力培养创造性，这是科学创新所不可或缺的。每当我们回想和展望这一切时，我们这个时代最引人注目的偶像便会突显出来：这是一个从压迫中挣脱出来的流亡者，和蔼而亲切。其散乱的头发，闪烁的目光，迷人的个性，超凡的才智，所有这些都使他的面孔成为一个象征，名字成为天才的同义语。阿尔伯特·爱因斯坦，这位富有非凡想象力的探索者，对自然所蕴含的和谐笃信不疑。他迷人的经历可以清楚地证明创造性与自由息息相关，亦可折射出时代的胜利与喧嚣。

爱因斯坦的档案现已完全公开，我们有机会研究他的个人方面——其不屈服的个性、叛逆的天性、好奇心、激情和超然于世——如何与他的公众事务、政治活动和科学工作交织在一起。了解他这个人有助于我们理解他的科学，反之亦然。性格、想象力和创造性天赋就像统一场的各个部分，彼此有着密切的关联。

尽管有着冷漠的名声，但实际上，无论是个人追求还是科学探索，爱因斯坦都很有激情。在大学里，他疯狂地爱上了班里唯一一个女生米列娃·玛里奇。她是塞尔维亚人，性情忧郁，对生活很认真。他们先是有了一个私生女儿，然后结婚，生了两个儿子。爱因斯坦会就科学上的想法同米列娃探讨，米列娃也会帮助爱因斯坦检查论文中用到的数学。不过最终，他们的关系还是解体了。爱因斯坦与米列娃达成了一项协议：爱因斯坦说他有一天会得到诺贝尔奖，如果她同意离婚，就把得到的奖金给她。经过一周的考虑，米列娃同意了。爱因斯坦的理论十分激进，从他在专利局奇迹般地产出那些论文，再到获得诺贝尔奖交给米列娃，时间已经过去了17年。

20世纪初，现代主义盛行一时，爱因斯坦的生活和工作折射出在那种气氛之下社会必然性和道德绝对性的瓦解。不墨守成规是当时思想领域最鲜明的特色：毕加索、乔伊斯、弗洛伊德、斯特拉文斯基、勋伯格等人正在冲破传统的枷锁。空气中隐隐潜伏着一种奇特的宇宙观念，在这个宇宙中，时间、空间和粒子性质似乎都显得有些异常。

但事实上，爱因斯坦并不是一个相对主义者，即使许多人（包括某些因反犹而诋毁他的人）对他做这样的解释。在他所有的理论背后，包括相对论在内，都潜藏着一种对不变性、确定性和绝对性的追求。爱因斯坦认为，宇宙定律背后是一种和谐的实在，科学的目标就是去发现这种实在。

他的探索始于1895年，那时他还是一个16岁的少年。他想象自己如果与一束光并肩前行会发生什么情况。10年之后，他前面信中描述的奇迹年降临了，这为20世纪物理学的两大进展——相对论和量子理论奠定了基础。

又过了10年，即1915年，他终于从自然中获取了至高的荣耀，这便是广义相对论——所有科学中最美的理论之一。和狭义相对论一样，他的思考也是通过思想实验进行的。假如你处于一个在加速上升的封闭的升降机中，那么你所感受到的效应将无法区别于对引力的体验。

爱因斯坦的结论是，引力是时空弯曲所产生的一种效应，这种弯曲如何由物质、运动和能量所决定可以用方程来表示。我们可以借助另一个思想实验来解释。试想将一个保龄球置于二维的蹦床表面，然后在蹦床上滚动一些弹子球。这些弹子球会朝着保龄球运动，之所以如此，并不是因为保龄球对它们施加了某种神秘的吸引力，而是因为保龄球使蹦床的结构发生了弯曲。现在想象这发生于四维的时空结构当中。当然，这并不容易，爱因斯坦毕竟是爱因斯坦。

10年后的1925年，是爱因斯坦职业生涯的转折点。他所促成的量子革命正在变成一门建立在不确定性和随机性之上的新的力学。在那一年，他对量子力学做出了最后的贡献，同时也开始抵制它。在接下来的30年里，他执拗地批判他所认为的量子力学的不完备性，试图将其纳入某种统一场论。直到1955年临终之时，他还在涂写着一些方程。

无论是作为革新者的30年，还是随后作为抵抗者的30年，爱因斯坦自始至终都是一个有独立思想的人。他内心沉静，绝不墨守成规，思考不受外界影响，想象力的驱策使他能够从传统观点的束缚中解放出来。他是个怪人，一个可敬的叛逆者。他秉持着一种信念，这种信念闪现在他炯炯的目光之中，体现为那个不会通过掷骰子让事情随机发生的上帝。

爱因斯坦不墨守成规的个性也显见于他的人格和政治思想。尽管他赞同社会主义理想，但过度的个人主义使他不可能忍受过分的国家控制或中央集权。其我行我素的天性不仅成就了一位年轻的科学家，也使他特别厌恶民族主义、军国主义以及任何带有从众心理的事情。在希特勒迫使其改变自己的地缘政治学说之前，他是一个天生的和平主义者，倡导抵制战争。

从无限小到无限大，从光子发射到宇宙膨胀，爱因斯坦的理论在现代科学中无处不在。在他取得伟大成功的一个世纪之后，我们仍然在爱因斯坦的宇宙中，这个宇宙在宏观尺度上受相对论制约，在微观尺度上受量子力学制约。尽管一些人对量子力学仍不满意，但事实证明，量子力学运用起来是没有问题的。

今天的各项技术也离不开爱因斯坦的理论。光电电池、激光、原子能、光纤、太空旅游、半导体，所有这些都要追溯到他的理论。他在给罗斯福总统的信上签了名，提出制造原子弹的可能性。当我们头脑中浮现出蘑菇云时，他著名的质能方程会立即萦绕在我们心头。

1919年日食期间，爱因斯坦关于引力使光线弯曲的预言被观测结果证实，他由此声名大震，一个新的名人时代正在来临。他成为科学新星和人道主义的偶像，那张面孔成了地球上最著名的面孔之一。民众对他的理论感到迷惑不解，将他归入天才的行列，将其奉为尘世中的圣徒。

如果爱因斯坦没有乱蓬蓬的头发，没有洞穿一切的目光，他还能成为科学形象最典型的代表吗？我们不妨做一个思想实验，假定他长得像马克斯·普朗克或者尼尔斯·玻尔，他还能永葆科学天才的声名不减吗？他是否仍有资格进入亚里士多德、伽利略、牛顿等人居住的万神殿？[8]

我想答案是肯定的。爱因斯坦的著作有一种非常强的个人特征，好比毕加索之为毕加索，一篇文章是否出自他之手很容易辨认出来。凭借着想象中的飞跃，而不是基于对实验数据的归纳，他通过思想实验洞悉了伟大的原理。他的理论往往令人惊讶，充满神秘感，且有悖于直觉，但它们所蕴含的思想却能牢牢抓住公众的想象力：空间与时间的相对性，E=mc2，光线的偏折，空间的弯曲，等等。

他的光环里闪现的还有那单纯质朴的人性，其内心的安宁源于对大自然的敬畏和谦卑。他也许会令与之亲近的人感到冷漠，但对于整个人类，他的心底却流露出真正的慈爱和悲悯。

但也正是由于爱因斯坦的魅力及其外表的和蔼可亲，他也成就了这样一种看法，即现代物理学是常人无法理解的。用哈佛大学教授赫施巴赫的话说，这是“祭司般的（Priest-like）专家才能涉足的领地”。[9]但在历史上，情况却并非如此。伽利略和牛顿都是伟大的天才，但他们对世界的机械因果解释可以为大多数勤于思考的民众所理解。无论是18世纪的本杰明·富兰克林还是19世纪的托马斯·爱迪生，任何一个有教养的人都会感受到科学的亲和力，他们甚至可以以业余爱好者的身份涉足其中。

21世纪要求尽可能地重新唤起大众对科学事业的感受。这并不意味着所有文学专业都要开设一门质量平平的物理课，也不意味着企业律师应当及时地了解量子力学的最新进展，而是指，对于一位能够明辨是非的公民而言，重视科学方法将会带来丰厚的回报。科学告诉我们，事实证据是如何与一般的理论关联起来的。在爱因斯坦的一生中，这一点得到了很好说明。

此外，对于好的社会而言，能够对科学的荣耀引以为豪，这是令人欣慰的。它有助于我们保持那种孩童般的好奇心，对苹果落地、升降机起落等日常事件也能心怀惊异，这是爱因斯坦等大理论物理学家所共有的特征。[10]

正因为此，研究爱因斯坦定会带来丰厚的回报。科学事鼓舞人心，是一项崇高而伟大的事业，就像科学家的传奇故事告诉我们的那样，这一使命让人心醉。爱因斯坦在晚年曾被纽约州教育厅问起，学校应当重视哪些东西。他回答说：“在讲授历史的时候，应当多讲述那些凭借性格和判断的独立性对人类有所贡献的人。”[11]爱因斯坦当然亦属此列。

在一个全球竞争日趋激烈，重新开始强调科学和数学教育的时代，我们也应当注意爱因斯坦所给出的另一部分回答。他说：“学生们的批评意见应当友好地加以斟酌。资料的积累不应扼杀学生的独立性。”一个社会的竞争优势不在于学校将乘法表和周期表讲得有多么好，而在于能在多大程度上激发起想象力和创造力。

在我看来，如果能够懂得这些话，那么爱因斯坦的卓尔不群和独特的人生道路也就不难理解了。他在做学生的时候，对机械的死记硬背从不感兴趣。后来能够成为成功的理论家，也并非由于他的头脑有处理问题的一股子蛮力，而是得益于其非凡的想象和创造力。他能构造出复杂的方程，但更为重要的是，他知道数学是大自然用来描述奇迹的语言，所以他会想象方程是如何在实在中得到表达的，比如在一个追光的孩子眼中，麦克斯韦发现的电磁场方程会是什么样。正如他所说：“想象远比知识更重要。”[12]

当然，这就要求他不墨守成规。“放肆无礼万岁！”他曾对未来的妻子这样说，“这是我在这个世界上的守护天使。”许多年以后，人们认为他不愿接受量子力学，表明他已经失去了优势，对此他悲叹道：“为了惩罚我对权威的不敬，命运使我自己成了一个权威。”[13]

他的成功源于对传统观念的质疑，对权威的挑战，善于在他人不以为然的寻常事物中发现秘密。于是，他所倡导的德行和政治见解的前提必然是，尊重自由的思想、自由的精神和自由的个体。专制统治令他厌恶，在他看来，宽容不仅是一种美德，而且也是社会富于创造性的必要条件。“培养个性很重要，因为只有个人才能提出新的思想。”他这样说。[14]

爱因斯坦就是这样一位对自然和谐充满敬畏的叛逆者，他将想象和智慧有机地结合起来，改变了我们对宇宙的理解。20世纪初，爱因斯坦等人开创了一个新时代。现在这个以全球化为特征的新世纪也是如此，我们的成功将同样依赖于创造性。