第一章　光束騎士

“我答應(yīng)給你四篇論文作為回報?！蹦贻p的專利審查員在給朋友的信中這樣寫道。事實證明，這封信包含了科學(xué)史上最重要的一些信息，不過，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“無足輕重的廢話”表示道歉。只是在轉(zhuǎn)而敘述那些在閑暇時寫就的論文時，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?！彼忉屨f。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。這一理論將會導(dǎo)出一個不具有嚴(yán)格因果性或確定性的宇宙。在愛因斯坦的一生中，這一結(jié)果將如幽靈一般，時不時地糾纏于他。

“第二篇論文是測定原子的實際大小。”雖然當(dāng)時關(guān)于原子是否真實存在的爭論仍然懸而未決，但這些論文顯然傾向于得出肯定的結(jié)論。正因為此，他最近寫博士論文時才把它當(dāng)作最可靠的前提。他正在掀起一場物理學(xué)革命，但在獲得學(xué)術(shù)職位和博士學(xué)位的過程中卻一再受挫。他本想憑借這一學(xué)位將專利審查員的級別由三級升。

第三篇論文是對隨機碰撞進行統(tǒng)計分析，以解釋液體中微觀粒子的不規(guī)則運動，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，它把對時空理論的一種修正用于動體的電動力學(xué)?！边@當(dāng)然絕非“無足輕重的廢話”。僅僅憑借在頭腦中進行的思想實驗，他決定拋棄牛頓的絕對時空概念。這便是后來眾所周知的狹義相對論。

事實上，這一年他還會產(chǎn)出第五篇論文，他當(dāng)時并不知曉，當(dāng)然也沒有告訴朋友。這篇論文將是對第四篇的一則補遺，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。

剛剛過去的一個世紀(jì)將會因其力圖打破與古典傳統(tǒng)的聯(lián)系而為歷史銘記，而下一個時代將會著力培養(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，我們這個時代最引人注目的偶像便會突顯出來：這是一個從壓迫中掙脫出來的流亡者，和藹而親切。其散亂的頭發(fā)，閃爍的目光，迷人的個性，超凡的才智，所有這些都使他的面孔成為一個象征，名字成為天才的同義語。阿爾伯特·愛因斯坦，這位富有非凡想象力的探索者，對自然所蘊含的和諧篤信不疑。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)，亦可折射出時代的勝利與喧囂。

愛因斯坦的檔案現(xiàn)已完全公開，我們有機會研究他的個人方面——其不屈服的個性、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)、政治活動和科學(xué)工作交織在一起。了解他這個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)一場的各個部分，彼此有著密切的關(guān)聯(lián)。

盡管有著冷漠的名聲，但實際上，無論是個人追求還是科學(xué)探索，愛因斯坦都很有激情。在大學(xué)里，他瘋狂地愛上了班里唯一一個女生米列娃·瑪里奇。她是塞爾維亞人，性情憂郁，對生活很認(rèn)真。他們先是有了一個私生女兒，然后結(jié)婚，生了兩個兒子。愛因斯坦會就科學(xué)上的想法同米列娃探討，米列娃也會幫助愛因斯坦檢查論文中用到的數(shù)學(xué)。不過最終，他們的關(guān)系還是解體了。愛因斯坦與米列娃達(dá)成了一項協(xié)議：愛因斯坦說他有一天會得到諾貝爾獎，如果她同意離婚，就把得到的獎金給她。經(jīng)過一周的考慮，米列娃同意了。愛因斯坦的理論十分激進，從他在專利局奇跡般地產(chǎn)出那些論文，再到獲得諾貝爾獎交給米列娃，時間已經(jīng)過去了17年。

20世紀(jì)初，現(xiàn)代主義盛行一時，愛因斯坦的生活和工作折射出在那種氣氛之下社會必然性和道德絕對性的瓦解。不墨守成規(guī)是當(dāng)時思想領(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。空氣中隱隱潛伏著一種奇特的宇宙觀念，在這個宇宙中，時間、空間和粒子性質(zhì)似乎都顯得有些異常。

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

他的探索始于1895年，那時他還是一個16歲的少年。他想象自己如果與一束光并肩前行會發(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)的兩大進展——相對論和量子理論奠定了基礎(chǔ)。

又過了10年，即1915年，他終于從自然中獲取了至高的榮耀，這便是廣義相對論——所有科學(xué)中最美的理論之一。和狹義相對論一樣，他的思考也是通過思想實驗進行的。假如你處于一個在加速上升的封閉的升降機中，那么你所感受到的效應(yīng)將無法區(qū)別于對引力的體驗。

愛因斯坦的結(jié)論是，引力是時空彎曲所產(chǎn)生的一種效應(yīng)，這種彎曲如何由物質(zhì)、運動和能量所決定可以用方程來表示。我們可以借助另一個思想實驗來解釋。試想將一個保齡球置于二維的蹦床表面，然后在蹦床上滾動一些彈子球。這些彈子球會朝著保齡球運動，之所以如此，并不是因為保齡球?qū)λ鼈兪┘恿四撤N神秘的吸引力，而是因為保齡球使蹦床的結(jié)構(gòu)發(fā)生了彎曲?，F(xiàn)在想象這發(fā)生于四維的時空結(jié)構(gòu)當(dāng)中。當(dāng)然，這并不容易，愛因斯坦畢竟是愛因斯坦。

10年后的1925年，是愛因斯坦職業(yè)生涯的轉(zhuǎn)折點。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性之上的新的力學(xué)。在那一年，他對量子力學(xué)做出了最后的貢獻，同時也開始抵制它。在接下來的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)一場論。直到1955年臨終之時，他還在涂寫著一些方程。

無論是作為革新者的30年，還是隨后作為抵抗者的30年，愛因斯坦自始至終都是一個有獨立思想的人。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)觀點的束縛中解放出來。他是個怪人，一個可敬的叛逆者。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)為那個不會通過擲骰子讓事情隨機發(fā)生的上帝。

愛因斯坦不墨守成規(guī)的個性也顯見于他的人格和政治思想。盡管他贊同社會主義理想，但過度的個人主義使他不可能忍受過分的國家控制或中央集權(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)說之前，他是一個天生的和平主義者，倡導(dǎo)抵制戰(zhàn)爭。

從無限小到無限大，從光子發(fā)射到宇宙膨脹，愛因斯坦的理論在現(xiàn)代科學(xué)中無處不在。在他取得偉大成功的一個世紀(jì)之后，我們?nèi)匀辉趷垡蛩固沟挠钪嬷?，這個宇宙在宏觀尺度上受相對論制約，在微觀尺度上受量子力學(xué)制約。盡管一些人對量子力學(xué)仍不滿意，但事實證明，量子力學(xué)運用起來是沒有問題的。

今天的各項技術(shù)也離不開愛因斯坦的理論。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。他在給羅斯福總統(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，他著名的質(zhì)能方程會立即縈繞在我們心頭。

1919年日食期間，愛因斯坦關(guān)于引力使光線彎曲的預(yù)言被觀測結(jié)果證實，他由此聲名大震，一個新的名人時代正在來臨。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。

如果愛因斯坦沒有亂蓬蓬的頭發(fā)，沒有洞穿一切的目光，他還能成為科學(xué)形象最典型的代表嗎？我們不妨做一個思想實驗，假定他長得像馬克斯·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？他是否仍有資格進入亞里士多德、伽利略、牛頓等人居住的萬神殿？ [8]

我想答案是肯定的。愛因斯坦的著作有一種非常強的個人特征，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。憑借著想象中的飛躍，而不是基于對實驗數(shù)據(jù)的歸納，他通過思想實驗洞悉了偉大的原理。他的理論往往令人驚訝，充滿神秘感，且有悖于直覺，但它們所蘊含的思想?yún)s能牢牢抓住公眾的想象力：空間與時間的相對性，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)心的安寧源于對大自然的敬畏和謙卑。他也許會令與之親近的人感到冷漠，但對于整個人類，他的心底卻流露出真正的慈愛和悲憫。

但也正是由于愛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)是常人無法理解的。用哈佛大學(xué)教授赫施巴赫的話說，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，但他們對世界的機械因果解釋可以為大多數(shù)勤于思考的民眾所理解。無論是18世紀(jì)的本杰明·富蘭克林還是19世紀(jì)的托馬斯·愛迪生，任何一個有教養(yǎng)的人都會感受到科學(xué)的親和力，他們甚至可以以業(yè)余愛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)及時地了解量子力學(xué)的最新進展，而是指，對于一位能夠明辨是非的公民而言，重視科學(xué)方法將會帶來豐厚的回報?？茖W(xué)告訴我們，事實證據(jù)是如何與一般的理論關(guān)聯(lián)起來的。在愛因斯坦的一生中，這一點得到了很好說明。

此外，對于好的社會而言，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，對蘋果落地、升降機起落等日常事件也能心懷驚異，這是愛因斯坦等大理論物理學(xué)家所共有的特征。 [10]

正因為此，研究愛因斯坦定會帶來豐厚的回報?？茖W(xué)事鼓舞人心，是一項崇高而偉大的事業(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。愛因斯坦在晚年曾被紐約州教育廳問起，學(xué)校應(yīng)當(dāng)重視哪些東西。他回答說：“在講授歷史的時候，應(yīng)當(dāng)多講述那些憑借性格和判斷的獨立性對人類有所貢獻的人?！?[11]愛因斯坦當(dāng)然亦屬此列。

在一個全球競爭日趨激烈，重新開始強調(diào)科學(xué)和數(shù)學(xué)教育的時代，我們也應(yīng)當(dāng)注意愛因斯坦所給出的另一部分回答。他說：“學(xué)生們的批評意見應(yīng)當(dāng)友好地加以斟酌。資料的積累不應(yīng)扼殺學(xué)生的獨立性?！币粋€社會的競爭優(yōu)勢不在于學(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，如果能夠懂得這些話，那么愛因斯坦的卓爾不群和獨特的人生道路也就不難理解了。他在做學(xué)生的時候，對機械的死記硬背從不感興趣。后來能夠成為成功的理論家，也并非由于他的頭腦有處理問題的一股子蠻力，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)是大自然用來描述奇跡的語言，所以他會想象方程是如何在實在中得到表達(dá)的，比如在一個追光的孩子眼中，麥克斯韋發(fā)現(xiàn)的電磁場方程會是什么樣。正如他所說：“想象遠(yuǎn)比知識更重要?！?[12]

當(dāng)然，這就要求他不墨守成規(guī)?！胺潘翢o禮萬歲！”他曾對未來的妻子這樣說，“這是我在這個世界上的守護天使。”許多年以后，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，對此他悲嘆道：“為了懲罰我對權(quán)威的不敬，命運使我自己成了一個權(quán)威。” [13]

他的成功源于對傳統(tǒng)觀念的質(zhì)疑，對權(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)的德行和政治見解的前提必然是，尊重自由的思想、自由的精神和自由的個體。專制統(tǒng)治令他厭惡，在他看來，寬容不僅是一種美德，而且也是社會富于創(chuàng)造性的必要條件?！芭囵B(yǎng)個性很重要，因為只有個人才能提出新的思想?！彼@樣說。 [14]

愛因斯坦就是這樣一位對自然和諧充滿敬畏的叛逆者，他將想象和智慧有機地結(jié)合起來，改變了我們對宇宙的理解。20世紀(jì)初，愛因斯坦等人開創(chuàng)了一個新時代。現(xiàn)在這個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。