书城传记相对论之父和新思维首倡爱因斯坦
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第22章 创立广义相对论(5)

同年,爱因斯坦与当时守寡的堂妹埃丽莎结了婚。从此构成了他一生惟一永久的个人关系,而且这种关系在他以后的生活中始终处于支配地位。埃丽莎不是物理学家,并不分担爱因斯坦的科学研究工作。青年时期爱因斯坦曾把这种希望寄托在米列娃身上,可是后来落空了。埃丽莎凭着她敏捷的才智也许能看到自己丈夫生活的世界,但她谨慎地回避了这一切。对此爱因斯坦十分满意,并对她一直怀有感激之情。

爱因斯坦再婚后的生活是十分幸福的。每当爱因斯坦遇到不随心的事,埃丽莎就耐心地开导、劝慰,说一些幽默的话,尽量使丈夫生活得轻松愉快;他们有时也带着孩子到郊外的森林中玩一天,在那里野餐、散步。爱因斯坦常常与助手关在屋子里一干就是很多小时,每当他眼里闪着光芒出现在烟雾缭绕的门口时,埃丽莎就会像唤醒一个梦游者那样慢慢把丈夫引到现实中来。她能使他逐渐注意起周围的人和盘中的食物。有一天,在消遣时,埃丽莎问丈夫:“人们都在谈论你的研究工作,他们一直在向我打听关于你的新闻。我说我一点也不知道时,你不知道我有多傻了,你能只给我讲一点点吗?”

“是的,这肯定会使你不痛快。”爱因斯坦说。他想了一会儿后又温柔地笑起来。埃丽莎用她那双茫然、宁静的眼睛盯着他。

他以一种显然很认真的态度开始讲了:“嗯……”但他很快又停了下来,然后兴奋起来:“这样,如果有人问你,你就告诉他们你全部都知道,只不过你不能告诉他们,因为这是重要的秘密。”他为自己发现了这样一种解释洋洋得意。

埃丽莎具有敏锐的观察能力,天性善良、待人宽容,她为丈夫避免无谓的干扰,不声不响地妥善地处理了不知多少作为名人难免要碰到的各种意想不到的事情。

更重要的是,埃丽莎极富幽默感。这种幽默感帮助他们战胜了生活中不知多少大大小小的困难。有些在别人遇到了可能会烦恼得要死的事,她却可能大笑起来,用笑声赶走笼罩在心头的抑郁。她有时还用不算过分夸张的方法模仿丈夫和周围的人的言谈举止,而且模仿得惟妙惟肖。每当这些时期,爱因斯坦总是第一个开心地大笑起来。

广义相对论的关键性部分的研究成果爱因斯坦正是在这种条件下——大环境是炮火连天、战争狂热,小环境是柔性似水、情意绵绵;科研工作高度紧张、辛苦,家庭日常生活特别轻松愉快——作出的。

最难能可贵的是,埃丽莎充分认识到作为伟大思想家和科学家的爱因斯坦对人类无可替代的巨大作用。她始终全心全意地爱自己亲爱的丈夫胜过了爱自己。为保持丈夫免遭生活的拖累和任何攻击,并为他建立起一个极其安静的环境,她总是准备随时献出自己的一切。她对自己的丈夫就像对招人疼爱的与众不同的大孩子一样,始终充满了伴侣、妻子和母亲的最温柔的感情。正是埃丽莎这种崇高、深沉、伟大的爱,在爱因斯坦以后漫长的人生道路上,不仅使他在紧张、繁重的劳动之余得到温暖和慰藉,还使他在许多意想不到的打击下变得坚强,增强了战斗的勇气。

4.现代宇宙学的诞生

1917年,饥馑无情地肆虐着处于战乱中的德国首都柏林。

像爱因斯坦这样不担任军事工作的院士和教授只能靠领取已经削减过的口粮生活。年初,阿诺德·宋梅尔费德去看望爱因斯坦,发现他变得苍白而消瘦。这座位于柏林阔人住宅区的寓所连火也没有生,屋里潮湿而阴冷。主人正一个人裹着一件补过的旧晨衣坐在桌子跟前吸着烟斗。可是客人立即发现烟斗里是空的,原来主人早就一点烟草也没有了。

“您现在在干什么呢?”宋梅尔费德问。

“在看一本《关于狭义相对论和广义相对论》的通俗读物的校样。”爱因斯坦告诉客人。菲维格出版社请他为一般人写一点关于相对性原理的东西,他很乐意地接受了这个建议。然而他怀疑现在——在这兵荒马乱的年代是否有人喜欢读相对性原理这样的书。说着,他把书的清样递给了宋梅尔费德。

宋梅尔费德翻一会书的校样,请作者注意那本书的副题——“人人可懂的论述”。

“这里要是写上‘人人不懂的论述’反倒更正确点!”爱因斯坦高声接着说,他在这次谈话中头一次高兴起来。

总的说来,爱因斯坦一生都不太喜欢写书,而更愿意以短小精悍的论文的形式把自己在科学上的新发现和创造发表出去。

在他,能用一句话表达清楚的东西,绝不用两句话。他更乐意把发表的研究成果敛到一起的工作让对此有兴趣的人去做。伟大的思想家和科学天才独具的特点就表现在:他感兴趣的是科学的基础——支配一切发生于世界中的东西的普遍原理,而不是什么个人的知名度和私利。他的每篇东西都有自己独到的发现和个性,他从不写那种拼拼凑凑,除了浪费纸张、浪费自己和别人的时间而不会有别的意义的东西。所以,他一生发表、出版的东西是很少的。1924年,他写给索洛文的信很好地对此作了解释:“对我来说,对科学的兴趣限于研究原则性的东西,最好用这一点来解释我的活动的特点。我发表的东西这样少,原因就在于上述情况:认识原则性的东西的强烈愿望,导致了把大部分时间耗费在无结果的努力之中。”①

“最近您还发表过什么作品?”宋梅尔费德接着问道。

“一篇把引力理论的观念应用到整个宇宙结构上去的研究,”爱因斯坦回答说,“文章的题目是《有关广义相对论的一些宇宙学方面的思考》。”

就在德国可怕的屠杀还在进行的时候,在物质生活极度困难的条件下,在广义相对论创立后仅一年,爱因斯坦又在对新的领域的探索中提出了自己独特的新看法!

①[苏]库兹涅佐夫:《爱因斯坦传》,商务印书馆1992年版,第360页。

“把引力理论的观念应用到整个宇宙结构上去的研究”,即根据广义相对论的原理,研究宇宙应该是什么样的?

宇宙到底是什么样的?在人类居住的地球之外还有些什么?这是一个与人类历史同样古老的问题。那深邃辽阔的苍穹,那闪烁着神秘光辉的星空,隐藏着多少诱人的奥秘,引起过多少诗人的遐想、圣哲们的沉思啊!牛郎织女鹊桥相会的神话宇宙,天堂、地狱、上帝造人的宗教宇宙,有限无限的哲学宇宙,不同的人给出了形形色色的宇宙图景。然而,最有权利谈论宇宙的还是那些踏踏实实研究宇宙的人;是那些彻夜不眠,把望远镜指向茫茫太空的天文学家;是那些在实验室里、在伏案计算中度过日日夜夜的科学家。当时的世界科学界所认为的宇宙是一种什么样子呢?

当时在世界科学界占主导地位的看法,也就是今天一般人心目中的宇宙形象。这是经过哥白尼、开普勒、伽利略等先驱者们的开拓工作,由牛顿以他的力学体系为根据建立起来的宇宙图像,这一图像彻底打破了以地球为中心的有限宇宙论,建立起了一种无限宇宙观——宇宙是无限的,无限多的天体中包含着无穷大的质量,大致均匀地散布在无穷大的宇宙空间中。

其实,牛顿的这种无限的宇宙模型是没有经过理论和实践的充分证明的,它不过是一种设想,一种推论罢了。而且这一模型与牛顿力学之间存在着不可克服的矛盾:既然无限大的空间中均匀地散布着无限多的天体,那么这无限多天体的无穷大质量就将使宇宙间的每一点上的引力场强度无限大,这显然是不符合实际的。爱因斯坦着手宇宙学的研究正是由于看出了牛顿无限宇宙模型同他的力学理论之间的深刻矛盾。

爱因斯坦通过对这一深刻的内在矛盾的分析,根据广义相对论空间时间弯曲的观念,提出了一个有限无边的静态宇宙模型,他关于这一问题的思想就反映在他1917年发表于《普鲁士科学院会议报告》中的前面已提到的论文中。

爱因斯坦提出的新的宇宙模型主要有三个概念。一是“静态”。他提出了一个所谓的“宇宙学原理”,认为宇宙间的物质均匀分布,从宇宙的随便什么地方观看宇宙,所看到的宇宙图像都是相同的。就像站在球面上观看球面,不论站在哪一点,看到的球面都是一个模样。爱因斯坦的静态宇宙模型还进一步假定,宇宙空间中的物质不但分布均匀,而且还是静止不动的。不用说,他作这些假设都是从宇宙观的角度讲的。二是“有限”。与“有限”紧密相联的第三个概念是“无边”。这就是说,爱因斯坦的宇宙图景虽是有限却是无边的,所以它也并没有什么“之外”的东西。爱因斯坦的理论根据是物质在空间的分布,会使空间发生弯曲。物质怎样分布,空间就怎样弯曲。物质按某种方式分布,空间就有可能弯曲成一个封闭的区域——有一定的直径,有一定的体积。这就是爱因斯坦的有限无边的宇宙。

好,大科学家爱因斯坦认为宇宙是有限的,消息传到牧师、神父的耳朵里,他们简直高兴得得意忘形了!“什么?宇宙有限?嗯——好极了!”他们满以为这次可捞到了稻草。

罗马教廷学院的天主教哲学家为此发表了长篇大论,对爱因斯坦大加恭维。仿佛宇宙有限,也就一定有边,在其外就只能是天堂,那就是上帝的处所。

对这样的人有什么好说的呢?他们反正总是要利用科学“证明”自己是正确的。对于他们,爱因斯坦作了最好的回敬。他在第一次访问英国的时候,在一次宴席上,他的邻座是坎特伯雷大主教。这位大主教对相对论颇感兴趣,并且指望能从相对论中找到一些对于上帝存在有用的东西。他对爱因斯坦亲切地说:“郝尔丹勋爵对我说,相对论会改变我们的宗教道德观念呢!教授,关于这个问题,你有什么看法呢?”

“别信他,相对论讨论的纯粹是科学问题。”爱因斯坦斩钉截铁地说。

对于宗教,对于形形色色的神秘主义与科学的关系,爱因斯坦的观点向来是很鲜明的。1921年2月,爱因斯坦在柏林收到维也纳一位妇女的来信,她希望知道爱因斯坦是否就灵魂存在与否以及人死后的个人发展情况形成了自己的见解。爱因斯坦在这之前也收到过许多提出与此大同小异问题的信。于是他于1921年2月5日写了一封篇幅较长的信,其中谈到:“我们这个时代的神秘主义倾向表现在所谓的通神学和唯灵论的猖獗之中,而在我看来,这种倾向只不过是一种软弱和混乱的症状而已。”

“我们的内心体验是各种感觉印象的再造和综合,因此,脱离肉体而单独存在的灵魂这种概念,在我看来是愚蠢而没有意义的。”①

①[美]杜卡斯、霍夫曼:《爱因斯坦谈人生》,世界知识出版社1984年版,第41页。

20世纪50年代初,爱因斯坦收到一封来信,信中摘引了爱因斯坦与一位著名的进化论专家关于智力在宇宙中的地位的论述,两人的观点似乎是抵触的。爱因斯坦为此写的德文回信中有这样的话:“这里的误解是由于德文文章翻译失误造成的,尤其是‘神秘’那个字,我从未说过大自然有什么目的或目标,也从未说过任何可以理解为大自然具有人的特点的话。”

“我在大自然里所发现的只是一种宏伟壮观的结构,对于这种结构现在人们的了解还很不完善,这种结构会使任何一个勤于思考的人感到谦卑。”①相反,爱因斯坦倒认为,神秘主义的增长正是一般社会机体衰败和崩溃的时代的特色。

对于那些唯心主义者因宇宙理论所作的别有用心的恭维,爱因斯坦从来都是嗤之以鼻。作为一个自然科学家,爱因斯坦身上自发的唯物主义始终都是居支配地位的。

唯物主义阵营,甚至自称是辩证唯物主义阵营的一些人也对爱因斯坦的“宇宙有限”大为恼火,说它是唯心主义、形而上学。他们提问题的方式和宗教神学也一模一样。“在有限宇宙之外是什么?”“只能是上帝!”不同的只是神学家为此感到高兴,他们则大为恼火。他们根本就没有弄清爱因斯坦的宇宙学理论究竟是什么意思,它是怎么得出来的,就根据“宇宙无限就是辩证唯物主义,宇宙有限就是唯心主义、形而上学”的简单公式赶紧披挂上阵,开展了对爱因斯坦宇宙有限论的声讨和批判。

爱因斯坦是拥护十月革命的。他支持年轻的苏维埃政权并尊敬它的伟大领袖列宁。他在校阅《关于狭义相对论和广义相对论——人人可懂的论述》的第三版的清样时就曾写过:“那种品质的人,像列宁那样的人,是人类的良心!”②他对苏联的社会主义建设十分赞赏,认为这是在极为艰难条件下所作的大规模实验。它的成功必将雄辩地证明,现在开始的事业才是正确的。

①[美]杜卡斯、霍夫曼:《爱因斯坦谈人生》,世界知识出版社1984年版,第41页。

②转引自[苏]里沃夫:《爱因斯坦传》,商务印书馆1963年版,第157页。