爭鳴：愛因斯坦的卓識，還是愛因斯坦的錯誤？丨展卷

著有多部物理教科書的美國佛蒙特大學物理系兼職教授漢斯·C·歐翰年（Hans C. Ohanian）在《愛因斯坦的錯誤》一書中，用一種無所畏懼、事無鉅細的態度，考察了愛因斯坦的科學歷程，他以一手德文文獻等豐富的材料對愛因斯坦進行了多重批評。《新科學家》認爲，這本書讓愛因斯坦的研究學者也深受教益。然而也有物理學者對此書觀點做了直率的批評。下文即爲爭鳴之一。也歡迎各位朋友留下您的見解。

（新星出版社，2022年5月；潘濤譯、範岱年校），前往“返樸”公衆號，點擊文末“閱讀原文”可購買此書。

撰文 | 韓鋒（新疆師範大學物理學教授（退休））

在所有的科學家中，我最欽佩的是愛因斯坦（沒有之一）。這倒不僅僅是因爲他的狹義與廣義相對論，因其思想的精湛和形式的優美著稱於世，成爲人類迄今爲止最高的智慧結晶，而更主要的是，他在人生和社會問題上所表現出來的通透和深刻。他是一個有高度社會責任感的理想科學家。

當然，爲尊者諱也絕不是科學的態度。愛因斯坦是人不是神，是人就會犯錯誤。實事求是地說，正因爲有錯誤纔會有真理的發現，個人崇拜是沒有道理的。愛因斯坦本人尤其反對和厭惡個人崇拜，他說：“誰要是把自己標榜爲真理和知識領域裡的裁判官，他就會被神的笑聲所覆滅。”

十年前，有一本《你錯了，愛因斯坦先生！》，名字很雷人，我趕緊郵購了一本，先睹爲快。原來，作者是仿效伽利略《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，讓五位著名科學家愛因斯坦、牛頓、海森堡、費曼和作者自己（化身哈勒爾教授），就量子力學的原理和解釋展開對話。目的是想用這樣一種方式把量子力學介紹給讀者，使得一般民衆也能夠了解這個理論的基本特徵。衆所周知，那一場持續了很長時間的愛因斯坦與玻爾的世紀大論戰，最終還是以愛因斯坦的失敗而告終（儘管愛因斯坦一直並不認輸）。愛因斯坦由於其機械唯物論的世界觀，終於不敵量子力學的哥本哈根詮釋，在對量子力學的認識上，愛因斯坦確實錯了。

現在的這本《愛因斯坦的錯誤》，有一個副標題：“天才的人性弱點”。作者是普林斯頓大學的物理學博士漢斯·C·歐翰年，譯者是北京大學哲學博士潘濤老師。著名科學史家範岱年先生校閱，清華的劉兵教授作序，承蒙譯者惠贈，我花了幾天認真地拜讀了它。

實際上，書中所說的某些“錯誤”，其實並不是錯誤，而是對科學思想、科學方法的不同觀點所致。比如，關於概念是不是思維的“自由創造”，作者認爲：自然律植根於實驗，它不是人的自由意志作出的規定。他批評對想象力和好奇心的推崇，認爲它們是神秘主義。作者不理解近代物理學中先提出公設，再用實驗去證實它，並推出一系列可以與實驗符合的推論的這一整套科學的方法，而機械地強調先要有實驗，看似唯物，實則形而上學。很明顯，作者在認識水平上，遠不及愛因斯坦，明顯地低了一個層次。

被作者認爲是愛因斯坦的重大錯誤的，竟然是：他在提出相對論的基本原理時，竟然沒有考慮邁克爾遜-莫雷實驗。作者批評道：“他要是不知道，就應該知道；他要是知道，就應該明白。”（第117頁）這真有點霸道！至少是吹毛求疵。愛因斯坦不需要藉助某個實驗來建立他的理論，這本身並沒有什麼錯。這反倒更說明，一個理論如果是正確的，無論通過哪個途徑，都可以達到真理。建立一個理論，並不需要太多的實驗根據。如果它是對的，任何實驗都可以證實它；如果它是錯的，不需要太多的實驗，任何一個實驗都可以證僞它。

愛因斯坦的光電效應光量子解釋是一個傑作，簡單而明快，精緻而優美。如果說相對論是一部大作，那麼他就是一首小詩。雖然包括量子理論之父的普朗克、發現光電效應的勒納德、實驗驗證了愛因斯坦解釋的密立根，以及德高望重的洛倫茲等幾乎所有著名的物理學家都不同意愛因斯坦，但最後還是愛因斯坦獲得了他應得的承認。愛因斯坦因這一成果獲得諾獎，使得愛因斯坦不但名正言順地獲獎，而且也使強烈反對相對論的人找不到什麼藉口反對，諾獎委員會可謂煞費苦心，用心良苦。本書作者把愛因斯坦的成功歸之於“運氣”，偶爾的運氣是可能的，一再地好運氣總是降臨到一個人的頭上，那就不能認爲是運氣的問題了。

作者當然知道，質能關係 E=mc2 已經成爲愛因斯坦的標誌性成果，已經是世界上最著名的方程之一，所以對之進行了集中地貶損。他說人們對 E=mc2 的推崇是“炒作和胡言”，“愛因斯坦根本不是 E=mc2 的發現者”，它在此之前幾年就已經被洛倫茲在處理電磁質量問題時使用過，“這個方程在覈裂變的發現和原子彈的發展中只起着微不足道的作用” ，與核物理的研究“沒什麼關係——儘管他們偶爾使用 E=mc2，但要是沒有 E=mc2，他們也能做得很好。”（第168頁）這樣的話語真不應該出自一個科學工作者之口。

問題的要害在於，他說愛因斯坦在對 E=mc2 的論證中有“隱藏的錯誤”，這是怎麼回事？原來，作者認爲，愛因斯坦把在慢動體中的情況，外推到快動體了，這是一種“毫無根據的外推”。這種外推是一種錯誤嗎？當然不是。理論的外推是假說，而不是證明。這種外推是否正確，需要由實驗來檢驗判斷。由此也可看出，作者的科學素養確實很成問題。E=mc2最終由馮·勞厄和克萊因給出了嚴格的證明，作者也承認“愛因斯坦關於這個方程應該適用於每一個物體和各種能量的猜想最終證明是正確的，具有重大的意義。”他把這歸因於“直覺引導他找到了正確的方程。”作者極高地評價了愛因斯坦的直覺，他說：“愛因斯坦的深刻直覺使他能夠從有缺陷的觀念得出所需要的基石，以完成最偉大的藝術品。”（第256頁）

至於一些概念或者方程，在愛因斯坦把它們組織成爲一個嚴整的理論結構之前，類似的形式曾經被別人應用過，這都不足爲奇，而且也不構成優先權的問題。比如：相對性原理和光速不變原理，在彭加勒的《科學與假設》中都討論過，洛倫茲變換是洛倫茲導出來的，長度收縮一直被稱爲裴茲傑惹收縮，就連愛因斯坦著名的引力場方程也是大數學家希爾伯特幾乎同時從變分法推出來了，然而正如希爾伯特所說：“哥廷根街上的每個男孩，都比愛因斯坦更瞭解四維幾何，然而，儘管如此，愛因斯坦還是做了這項工作，而不是那些數學家。”（第254頁） 歷史承認愛因斯坦的功績，也不否定此前其他人的貢獻，有人在這中間大作文章，真要懷疑他們的用心了。

被愛因斯坦認爲是“我一生中最幸運的想法”的重力與加速度不可分辨性或者說等效性，本書作者卻認爲“沒有什麼特別的獨到之處”，因爲在儒勒·凡爾納的科幻小說中曾經有過這個橋段。這個思想“也沒有什麼原創性”，因爲人工重力可由加速度產生，這已經用在從牛奶分離奶油的離心機中。我們驚歎於愛因斯坦這個想法的高妙，作者卻想方設法地尋找例證貶低它，這種心態真的很奇怪，讓人無法理解。

作者詳細地敘述了愛因斯坦與妻子米列娃和表姐埃爾莎（他後來的妻子）之間的關係，批評了愛因斯坦在家庭中的不負責任和在婚姻中的不忠誠。確實如此，愛因斯坦在個人生活中的不檢點，一直受人詬病。據統計，他先後曾經與14個女性有過曖昧關係，其中有他柏林期間的女友、晚年的秘書、普林斯頓的圖書管理員、演員，還有一個高度疑似蘇聯間諜的女人——不過沒有得到任何有價值的情報信息。在伯爾尼的愛因斯坦博物館裡，關於“Einstein’personality（愛因斯坦的個性）”圖片解說的標題，竟然是“Einstein—a lady’s man?”（“招女人的男人”） 所以說，說愛因斯坦在這方面有着“人性的弱點”，也並不爲過。在我有一次課堂上講到愛因斯坦時，就有一個女生說：“愛因斯坦是個花花公子。”

說到愛因斯坦的錯誤，當然不能不說到愛因斯坦自己所說的他一生中最大的錯誤，那就是在引力場方程中人爲地加入了一個代表斥力的宇宙項，以符合他所構想的靜態宇宙模型。不過，這一次可能又讓愛因斯坦給“蒙”對了，本書作者幾乎肯定這個宇宙項就代表了現今一直在尋找中的“暗能量”（它導致了宇宙的加速膨脹）。至於是否真是這樣，學術界尚有爭論，並未得到完全肯定。

當日全食時的天文觀測證實了愛因斯坦關於星光在引力場中的偏轉數據時，引起了全球公衆極大的振奮，愛因斯坦的名字成了一個家喻戶曉的字眼。作者將此歸於新聞媒體的炒作。或許有這樣的因素，但這絕不是如現今某些不良媒體的拙劣吹捧。當時一戰剛剛結束，人們正需要一劑興奮劑以舒緩已經疲憊不堪的精神，天時地利人和，早就了愛因斯坦的轟動效應。

作者羅列了當時的“反相對論公司”等一大批反對相對論的人和事。我們不奇怪他們形形色色反相對論的動機，倒是爲他們——如作者所說，在對相對論概念的理解上確實“超出了他（們）的能力”而深感同情。作者似乎很遺憾像洛倫茲和彭加勒這樣偉大的科學家的觀點被置若罔聞，他們堅持認爲長度收縮和時間延緩這樣的效應一定有一個物理機制，是某種電荷排列的變化所導致的量杆“真”縮短和鐘錶“真”變慢。作者講了一件軼事很有意思：在1911年的第一次索爾維會議上，彭加勒問愛因斯坦：“你在物理中使用的是什麼力學？” 愛因斯坦回答說：“沒有力學。”這使彭加勒無語。事實上，包括作者在內的這些人，確實沒有真正搞懂相對論，總想要解釋“如何使時鐘進行時間延緩？如何使量杆進行長度收縮？”愛因斯坦的回答沒有錯，相對論的觀測效應不是動力學效應。可遺憾的是，作者卻不理解這一點，認爲彭加勒的問題很對，這也只能讓愛因斯坦無語。

無疑，愛因斯坦晚年花了30年的時間所致力的、企圖將電和引力統一在一個理論中的“統一場論”，是他此生最大的失敗。但這談不上是什麼“錯誤”或者“悲劇”，更不是作者所說的有如“垃圾（junk）”一樣毫無價值的東西。在愛因斯坦之前，數學的無冕之王希爾伯特，天才的外爾，以及數學家卡魯查與物理學家克萊因，著名的物理學家和天文學家愛丁頓等人，這些人物都絕不是無能之輩，爲了這個目標也都曾竭盡全力，但最後也都鎩羽而歸。愛因斯坦是想把電磁場和引力場結合起來，成爲一個新的統一場，希望新的場方程的解能夠解釋所有帶電粒子和不帶電粒子的結構。這個理論一旦成功，那將是人類有史以來最偉大的成就！現在人們嘗試着在倒過來做：先把電磁相互作用與弱相互作用統一起來，在楊—米爾斯規範場理論的基礎上，弱電相互作用理論已經大功告成。接下來就是要把弱電相互作用與強相互作用統一起來，成爲一個“大統一”理論，這個理想現在還未達到，不過看來很有希望。至於能不能再把引力相互作用也統一進來，那就很難說了。

現在回過頭來去看，電磁力和萬有引力是很不相同的。當初愛因斯坦的失敗可能並不完全是因爲當時還沒有發現強作用力和弱作用力，而很有可能是因爲：本質上量子形態的電磁作用或許就是不可能幾何化的。現在，人們是不是又走向了另一個極端？本質上幾何形態的萬有引力恐怕是不可能量子化的，很有可能此路根本就不通。或許，試圖用一個方程、一種力解釋世界上的一切，那樣的理論實際上就是不存在的，試圖解釋一切的理論實際上什麼也解釋不了。霍金也有類似的想法，他說：“也許不可能用一個單獨的基本表達式將這個理論（指一種完整的統一的理論）描述出來。相反地，在不同的情形下，我們必須使用基本理論的不同影像。這和描繪地球表面很相似，人們不能用一張單獨的地圖，在不同區域必須用不同的地圖來代表。這就變革了我們科學定律的統一觀。” “在物理學中對不同的情形需要使用不同的表述，但是兩種不同表述在它們都適用的情形下要相互一致。整族不同的表述可以被認爲是完整的統一理論，儘管它不是依照單獨的假設集合表達的理論。”（《時間簡史》：前言，第2、164頁）

本書的一大亮點在於，在闡述創建相對論和愛因斯坦的其他科學工作時，詳細披露了這些過程的大量細節。可以看到，愛因斯坦創造性發現的每一步走得都不容易，反覆捉摸，一再出錯，篳路藍縷，摸索前行。這是一個痛苦的歷程，絕不是天才靈光一現的產物。要想取得成功，就要敢於獨立思考，就不能畏懼困難和失敗，愛因斯坦獲得今天這樣的崇高聲譽，自有它的道理在。

本書作者說，愛因斯坦“是一位拙劣的戰術家，但卻是一位卓越的戰略家。”（第380頁）這話有一定道理，但不全對。正如劉兵教授在“序言”中所說的：“科學的探索是曲折的，科學家們在探索的過程中，自然也不會總是一帆風順，犯下各種‘錯誤’在所難免。”按照作者的標準，在任何一場“戰役”中都沒有犯過錯誤的戰術家是不存在的。如楊振寧在2005年第22屆國際科學史大會的報告“愛因斯坦：機遇與眼光”中所說：“洛倫茲有數學，但沒有物理學；彭加勒有哲學，但也沒有物理學。”愛因斯坦有物理學，也有哲學和數學，尤其是有敏銳的物理思想，能夠從遠處把握住關鍵，又能從近處進行嚴格的數學處理，所以他成功了。

不用細思，我們就能看到，愛因斯坦的科學思想和科學方法，已經多麼深地滲透進了我們的精神生活之中，從粒子到宇宙，愛因斯坦的理論影響無處不在。尤其是他的那些關於社會生活，關於教育，關於戰爭與和平的名言警句，廣泛地影響着人們思考問題的方式。這是一筆巨大的精神財富，我們一定要把它繼承下來，發揚光大，成爲指導我們繼續前行的指路明燈。

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