優(yōu)選答案論愛(ài)因斯坦與相對(duì)論
年 月 日清晨，巴西南部一個(gè)叫做索不拉爾的偏僻村莊里。太陽(yáng)剛剛升起。上帝賜予了當(dāng)?shù)厝擞谰玫膶庫(kù)o，在他們眼中，世界不過(guò)是藍(lán)天，麥田，草原，綿羊，僅此而已。甚至剛結(jié)束的硝煙彌漫的第一次世界大戰(zhàn)仿佛也是天邊的傳說(shuō)。
但他們還是一大早就被人吵醒了，門口來(lái)了一隊(duì)行裝古怪的外國(guó)人。有的操著蹩足的葡萄牙語(yǔ)向他們問(wèn)好，有的打著手勢(shì)借水喝，更多人在忙著架設(shè)天文望遠(yuǎn)鏡和照相機(jī)。
中午時(shí)分，燦爛的陽(yáng)光慢慢開(kāi)始變暗，本世紀(jì)一次著名的日全食發(fā)生了。圍觀的人群騷動(dòng)了起來(lái)，紛紛在胸口畫著十字，有人急忙去找牧師，而那些外國(guó)人則胸有成竹地開(kāi)始進(jìn)行觀測(cè)。
他們是一支天文觀測(cè)隊(duì)，來(lái)自遙遠(yuǎn)的英國(guó)，此行的目的是驗(yàn)證一個(gè)德國(guó)人的奇怪理論。
很快數(shù)據(jù)得到了處理，而且底片也沖出來(lái)了。
領(lǐng)隊(duì)的教授是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的英格蘭紳士，雖然紳士們最推崇沉著冷靜的作風(fēng)，但是教授的目光明顯流露出期待和不安。當(dāng)他將濕漉漉的底片放在燈下時(shí)，很快教授先生的手連同大胡子都激動(dòng)地抖了起來(lái)，宇宙有界還是無(wú)界，我們所屬的空間平直還是彎曲，牛頓思想勝利還是被顛覆，都取決這幾張小小的底片了。他深吸一口氣，睜大了眼睛。
很快，即使離屋子五十米以外的地方都可以聽(tīng)到一聲毫無(wú)風(fēng)度的嚎叫：“我的上帝，難道那個(gè)叫愛(ài)因斯坦的德國(guó)人到底說(shuō)中了？！”
在兩張重疊的底片上可以清晰地看到一條筆直的星光在穿過(guò)陰影中的太陽(yáng)時(shí)，竟然發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角是 秒。
英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的大廳里，坐滿了英倫三島的科學(xué)精英。他們有的可能意識(shí)到這會(huì)是個(gè)不平凡的日子，特地?fù)Q上節(jié)日才穿的西裝。
當(dāng)大會(huì)主席湯姆遜爵士，扶了扶眼鏡，慢吞吞地宣布這次大會(huì)的議題是《廣義相對(duì)論在天文學(xué)上的驗(yàn)證》時(shí)，底下的學(xué)者們就開(kāi)始竊竊私語(yǔ)，而后聲音愈來(lái)愈大，有的甚至不等主持人的召喚隔著橡木桌就站起來(lái)大聲辯論，湯姆生幾次搖鈴試圖控制局勢(shì)都未成功，他遺憾地?fù)u搖頭，向旁邊的幾位委員尷尬地笑笑。
但是當(dāng)著名的天文學(xué)家愛(ài)丁頓勛爵，這次天文測(cè)量的總領(lǐng)隊(duì)出席在會(huì)場(chǎng)時(shí)，下面頓時(shí)靜了下來(lái)。他滿臉風(fēng)塵，聲音低啞而且發(fā)言簡(jiǎn)短，但縱使會(huì)場(chǎng)離他最遠(yuǎn)的人也聽(tīng)清了這樣幾句，“……鐵一般的事實(shí)……光線彎曲了……與愛(ài)因斯坦博士的計(jì)算結(jié)果完全一致……”
會(huì)議開(kāi)到很晚，沒(méi)人提前退出會(huì)場(chǎng)，甚至沒(méi)有人站起來(lái)發(fā)言。鮮紅的地毯，昏黃搖曳的燭光，將沉思中的學(xué)者們的臉襯得或明或暗。沒(méi)人感到饑餓，沒(méi)人感到倦意，更為糟糕的是工作人員似乎也受上了物理學(xué)家風(fēng)范的影響，粗心得連晚餐也忘了上。但人們根本顧不上這些，從白發(fā)班駁的老學(xué)究，到頗富朝氣的新銳，都在默默地思考著，激動(dòng)著。
無(wú)論是贊成派還是反對(duì)派，都清楚這的確是重要的一天，不僅二十世紀(jì)物理學(xué)的一代巨人就此崛起，而且是他，愛(ài)因斯坦，親手掄起大槌，將牛頓苦心創(chuàng)建，業(yè)已竣工百年的經(jīng)典物理學(xué)的大廈砸開(kāi)第一道裂紋。
牛頓也錯(cuò)了？物理學(xué)就此混亂？末日就此到來(lái)？呵，依撒克•牛頓，我們心中的神祗，我們都是你忠實(shí)的追隨者，你會(huì)怎樣指示我們呢？人們紛紛把目光投向大廳正中牛頓的巨幅畫像上。
牛頓不說(shuō)話，他只是高深莫測(cè)地笑著。
在倫敦，第二天影響甚大的《泰晤士報(bào)》頭版頭條的報(bào)道是《光線彎曲了，牛頓神話的破滅》，盛贊愛(ài)因斯坦是繼牛頓之后的最偉大的物理學(xué)家，他更正了人類的時(shí)空觀，拓展了人類的思維世界，并且斷言他的相對(duì)論產(chǎn)生的影響決不會(huì)只囿于二十世紀(jì)。很快，從躑躅在倫敦街頭的商販，到面目黝黑的煤炭工人，都隱約知道了科學(xué)界最近發(fā)生了驚天動(dòng)地的事，至于對(duì)其它人有什么影響，一時(shí)還領(lǐng)悟不到。畢竟，這離相對(duì)論的副產(chǎn)品之一——原子彈的誕生，還有漫長(zhǎng)的二十六年。
在大西洋彼岸的紐約，慣用嘩眾取寵手法的《紐約時(shí)報(bào)》的頭條標(biāo)題是“俄國(guó)爆發(fā)革命”，但接下去以更大的標(biāo)題寫道：“愛(ài)因斯坦的勝利”，“恒星在不在它們應(yīng)在的位置上出現(xiàn)，但是似乎不必?fù)?dān)心。”按照他們的報(bào)道，公眾們已開(kāi)始懷疑九九乘法表的正確性，學(xué)生們則開(kāi)始拒絕作幾何題，又據(jù)稱，愛(ài)因斯坦在把他的著作交付出版商時(shí)，警告說(shuō)全世界僅有 個(gè)人懂相對(duì)論，但出版商樂(lè)于承擔(dān)這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。
在巴黎，沙龍里“相對(duì)論”立時(shí)成了最時(shí)髦的詞語(yǔ)。雍容的女貴族可以一邊撫著懷中的哈巴狗，一邊和女友們眉飛色舞地談?wù)摗跋鄬?duì)論”，如同在談?wù)撟蛞箘偵涎莸母鑴?。她們并不需要紙和筆。
在柏林，官方機(jī)構(gòu)正在為難是否宣傳這位并不是日耳曼人而是猶太人的傳奇科學(xué)家的時(shí)候，大街小巷的啤酒館里的人都在神秘而興奮地談?wù)撝鴲?ài)因斯坦和他的相對(duì)論。是的，自從一戰(zhàn)以德國(guó)的慘敗而告終后，很久沒(méi)有這樣激動(dòng)人心的話題了。一個(gè)德國(guó)人能受到戰(zhàn)勝國(guó)的推崇，真是少見(jiàn)。一夜之間，即使是小學(xué)生也把愛(ài)因斯坦那著名的公式寫入了練習(xí)簿。
第一次世界大戰(zhàn)的硝煙剛剛散盡。為民族主義所鼓動(dòng)的人們?cè)诳駳g或狂悲過(guò)后，卻發(fā)現(xiàn)轟轟烈烈的一戰(zhàn)除了大口徑重炮，齊柏林飛艇，滿目瘡痍的建筑物和以百萬(wàn)計(jì)親人充當(dāng)?shù)呐诨乙酝?，委?shí)沒(méi)有剩下什么。理性終于在人們的冷靜中回歸，科學(xué)再度被擺上至高無(wú)上的地位。
不管怎么講， 年的愛(ài)因斯坦如日中天。
街頭的電車剛剛停穩(wěn)，就下來(lái)一個(gè)穿褐色風(fēng)衣，頭發(fā)凌亂的中年人。剛才在電車上，警惕的售票員幾乎把他認(rèn)作小偷，因?yàn)樗麑?shí)在很少見(jiàn)這種脖子上扎著領(lǐng)帶，腳下穿著拖鞋的人。不過(guò)要是他知道這就是大名鼎鼎的愛(ài)因斯坦教授，一定會(huì)驚訝得說(shuō)不出話的。愛(ài)因斯坦先生剛剛從他朋友洛侖茲教授的電報(bào)里得知廣義相對(duì)論被證實(shí)的消息，他不過(guò)微微一笑，自然，一切都在意料中了。
心情畢竟很好，他邊走邊哼著舒伯特的小夜曲，但是沒(méi)過(guò)多久聲音就小了下去。愛(ài)因斯坦，這位歷史上出名的智者，又一次晃著碩大的頭腦陷入沉思，他在想些什么呢……
年 月 日，阿爾伯特•愛(ài)因斯坦誕生于德國(guó)南部一個(gè)寧?kù)o的小城烏爾姆。和牛頓一樣，這個(gè)注定要震撼世界的人的童年并未有任何特異之處。
他的父親海爾曼•愛(ài)因斯坦雖說(shuō)是一位商人，但是他年青在學(xué)校里展現(xiàn)的數(shù)學(xué)方面的才華是有目共睹的。而他的母親艾爾莎則是音樂(lè)愛(ài)好者，并經(jīng)常在家庭聚會(huì)大聲朗誦席勒的詩(shī)篇。父親的數(shù)學(xué)才華加上母親的藝術(shù)天賦，照理小愛(ài)因斯坦應(yīng)該聰穎過(guò)人。然而這個(gè)孩子天生沉默寡言，以致憂心的母親一度懷疑他是否有智力障礙。
但是當(dāng)他的母親奏起鋼琴時(shí)，小愛(ài)因斯坦就會(huì)側(cè)過(guò)腦袋傾聽(tīng)。他的湛藍(lán)的目光顯得很是深邃，孩子顯然是聽(tīng)懂了。這就是美呀。也許他畢生所追求的自然界和諧的美就根源于此。
很快愛(ài)因斯坦就發(fā)現(xiàn)小城的環(huán)境并不適合他。彎曲而狹窄的街道，莊嚴(yán)的哥特式教堂，威武雄壯的炮臺(tái)，這里似乎更適宜培養(yǎng)出一批熱血的日耳曼戰(zhàn)士，而不是他這種視自由為生命的思想家。在宏大的閱兵式上，普魯士軍官刻板的軍令，士兵們單調(diào)的步伐，往往成為孩童們模仿的對(duì)像。而這時(shí)可憐的愛(ài)因斯坦緊張地抓住大人的手，他要回家。軍號(hào)和刺刀是他厭惡了一生的東西。
在學(xué)校的情況似乎也妙不到哪里去。他是一個(gè)猶太人，而歐洲排猶的習(xí)俗由來(lái)已久。周圍同學(xué)有意無(wú)意的傷害，使小愛(ài)因斯坦更加孤僻。老師們也沒(méi)有注意到蜷在教室一角的他，在老師看來(lái)，不能掌握拉丁文語(yǔ)法的孩子是沒(méi)有前途的，而且小愛(ài)因斯坦回答問(wèn)題時(shí)總顯得很遲鈍。他們并不能理解這是愛(ài)因斯坦思考比同齡人深刻得多的緣故。
這期間也發(fā)生了觸及愛(ài)因斯坦終生的事。
他的父親送給小愛(ài)因斯坦一個(gè)羅盤針。不管他怎么撥動(dòng)指針，它永遠(yuǎn)只朝一個(gè)方向。這在大人們看來(lái)是司空見(jiàn)慣，但在孩子的眼里充滿了神奇，一定有什么神秘的力在推動(dòng)它，怎么才能找到這種力呢？孩子為這苦惱了一段時(shí)間。
在他升入中學(xué)的時(shí)候，他第一次接觸到了幾何。這更是一個(gè)充滿魔力的世界。書(shū)上各種復(fù)雜的定理歸根到底由幾個(gè)公理推論而出，一切是那么的簡(jiǎn)明，而證明過(guò)程又嚴(yán)格得無(wú)可挑剔，自然界有它獨(dú)特的秩序美。
更令小愛(ài)因斯坦驚奇的是自然界竟也會(huì)騙人！人們通過(guò)粗淺的直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)得來(lái)的結(jié)論往往是那么的不可靠。上帝不僅淘氣，而且吝嗇，他經(jīng)常會(huì)把真理像皮球一樣踢向更深處，然后轉(zhuǎn)過(guò)身向人們扮個(gè)鬼臉。人類對(duì)真理的追尋如同與上帝的角力?！被蛟S我們對(duì)世界的看法根本就有偏差，因?yàn)樗贿^(guò)是建立在幾個(gè)公理之上的，如果這些公理本身也有漏洞呢？”當(dāng)小愛(ài)因斯坦擺弄著圓規(guī)和三角板的時(shí)候，心中升起這樣的念頭。當(dāng)然他沒(méi)有說(shuō)出來(lái)，說(shuō)出來(lái)也只會(huì)導(dǎo)致大人緊張地伸出手去摸他的額頭，沒(méi)有人相信若干年后這個(gè)羸弱的孩子會(huì)輕輕掀翻整個(gè)人類的世界觀。
對(duì)于愛(ài)因斯坦而言，長(zhǎng)期音樂(lè)的熏陶賦予他美感與想象，對(duì)常見(jiàn)事物的深思訓(xùn)練了他的洞察力，而幾何題迷宮一樣的推理使他的思路更加縝密。他無(wú)疑是幸運(yùn)的。
然而愛(ài)因斯坦還是不能足夠敏銳地回答老師的問(wèn)題而遭白眼，還是不得不交出自己精心制作卻依舊丑陋的泥捏小板凳而遭同學(xué)們嘲笑，拉丁語(yǔ)的課文念得結(jié)結(jié)巴巴，算術(shù)考試也由于馬虎而錯(cuò)誤百出，整個(gè)少年時(shí)代，學(xué)業(yè)不過(guò)平平。
從 年到 年，愛(ài)因斯坦求學(xué)于瑞士蘇黎士工業(yè)大學(xué)，這是他一生中十分平靜和愜意的地方。
瑞士立國(guó)數(shù)百年，自由的氛圍歐洲無(wú)國(guó)可及。愛(ài)因斯坦在這里聽(tīng)不到士兵們無(wú)休止的沖殺聲，空氣清新，陽(yáng)光也分外的和媚，即使巡邏在街頭的警察也是步履緩慢，眼角蘊(yùn)含著笑意。
在這里，愛(ài)因斯坦的自由散漫發(fā)揮到極致。他可以穿著拖鞋進(jìn)出教室，可以蓬頭垢面地整天窩在實(shí)驗(yàn)室，可以和同學(xué)們?cè)谝黄鹱杂捎懻?，可以不去上自己不喜歡的課。他甚至對(duì)數(shù)學(xué)這樣重要的課都去敷衍。在他當(dāng)時(shí)看來(lái)，物理世界是簡(jiǎn)單而優(yōu)美的，上帝只垂青 、 、 、 ……，而數(shù)學(xué)只是徒增形式上的復(fù)雜。這甚至影響他多年以后的研究工作。
用現(xiàn)在的眼光看來(lái)，當(dāng)時(shí)無(wú)論數(shù)學(xué)還是物理都發(fā)展得遠(yuǎn)不夠充分。到二十世紀(jì)末，我們才發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)和物理交叉愈來(lái)愈深。以前只是物理簡(jiǎn)單地從數(shù)學(xué)中尋找工具，而現(xiàn)在甚至物理可以導(dǎo)致數(shù)學(xué)中的突破。
我記得在一次報(bào)告中，諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者李政道博士伸出雙手，這樣說(shuō)道：“物理學(xué)和數(shù)學(xué)猶如一根樹(shù)枝上的兩片葉子。”
可是一般說(shuō)來(lái)，極富洞察力具有哲學(xué)家氣質(zhì)的人，并不一定很勝任細(xì)瑣而又精密，邏輯性強(qiáng)的數(shù)學(xué)推理工作。
從來(lái)沒(méi)有人能兼兩者之長(zhǎng)，牛頓不能，愛(ài)因斯坦也不能。
更主要的是愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)展現(xiàn)他面前的數(shù)學(xué)分支繁復(fù)，數(shù)論，幾何，拓?fù)涞鹊?，任意一門就會(huì)耗盡一生的精力。這情形猶如布里丹之驢。這頭可憐的驢子因?yàn)閿[在它面前的兩堆稻草同樣厚而無(wú)法選取吃哪一堆，最終活活餓死。
但是，愛(ài)因斯坦很快就要為自己的選擇付出代價(jià)了。考試之前，他對(duì)著自己散亂不堪的筆記發(fā)愣。幸好他的老朋友格羅斯曼先生是一個(gè)生來(lái)與愛(ài)因斯坦處處相反的人，他的筆記和他的人一樣，光鮮齊整，一絲不茍。當(dāng)愛(ài)因斯坦在發(fā)展廣義相對(duì)論時(shí)發(fā)現(xiàn)幾何知識(shí)欠缺而找其時(shí)已為數(shù)學(xué)教授的格羅斯曼援手時(shí)，這已經(jīng)是十幾年以后的事了。
愛(ài)因斯坦用格羅斯曼的筆記馬虎對(duì)付了考試，但這并未改變老師對(duì)他的看法。在教授們眼中，他懶惰無(wú)比，性格怪僻，而且他是唯一與教授打招呼用“喂”的學(xué)生。這也是愛(ài)因斯坦雖然聰明絕頂，卻不諳世事，天真得如同孩子的緣故。
他的數(shù)學(xué)老師閔可夫斯基看見(jiàn)愛(ài)因斯坦從實(shí)驗(yàn)室里衣冠不整地跑出來(lái)，便將他擋?。?
“愛(ài)因斯坦，你也許是個(gè)聰明人，但你決不適合搞物理，為什么你不嘗試一下其它職業(yè)，比如學(xué)醫(yī)或者法律呢？”
“也許吧?！睈?ài)因斯坦淡淡地回答道。
僅僅幾年后，閔可夫斯基為他“并不勤勞”的學(xué)生的狹義相對(duì)論搖旗吶喊，并為此名動(dòng)四海時(shí)，一位記者不合時(shí)宜地問(wèn)道：
“教授先生，您何以曾斷言愛(ài)因斯坦不適合從事物理工作呢？”
“他太懶了，至少在當(dāng)時(shí)。”教授聳聳肩。
不幸的是這位閔可夫斯基先生不久就身纏沉疴，臨死前曾大發(fā)感慨：在相對(duì)論剛出世的年月就死去，真是可惜呀。
也不能說(shuō)愛(ài)因斯坦在這幾年無(wú)所事事，他主要的精力花在實(shí)驗(yàn)室里，當(dāng)時(shí)全世界的物理學(xué)家都在疲于奔命地尋找以太，他也曾設(shè)計(jì)過(guò)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，顯而易見(jiàn)，簡(jiǎn)陋的條件和根本不存在的以太使他的努力徒勞。
他也經(jīng)常和他的朋友們?nèi)ヒ粋€(gè)叫做“都會(huì)”的咖啡廳。他們?cè)谶@里經(jīng)常進(jìn)行哲學(xué)話題的探討，一次同學(xué)介紹了馬赫的作品《力學(xué)》給他。馬赫是對(duì)牛頓的經(jīng)典力學(xué)開(kāi)炮的第一人，他尖銳地抨擊了牛頓絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間的觀念。
愛(ài)因斯坦如獲至寶，馬上拿回去通宵閱讀。馬赫的思想赫然如黑夜中的明星，空間也是絕對(duì)的，時(shí)間也是絕對(duì)的，既然都是絕對(duì)而孤立的，那么我們?cè)趺茨芨杏X(jué)到時(shí)間和空間的存在呢？
夜已經(jīng)很深了，愛(ài)因斯坦屋內(nèi)的燈光依舊閃爍，這位思想的巨人，又開(kāi)始磨礪他的曠世利劍了。
當(dāng)愛(ài)因斯坦走出校門，卻悲慘地發(fā)現(xiàn)自己畢業(yè)即失業(yè)，而且父親在意大利辦的公司也破了產(chǎn)，絲毫幫不上忙。他曾努力地申請(qǐng)留在蘇黎士工業(yè)學(xué)院教書(shū)，但是高高在上的教授們冷漠地拒絕了他。沒(méi)有人喜歡一個(gè)離經(jīng)叛道的斗士。
秋天晚上的瑞士已頗見(jiàn)寒意了，我們的愛(ài)因斯坦先生披著深色的風(fēng)衣，手中的舊皮箱里盛著全部的家當(dāng)，涼風(fēng)拂著亂發(fā)，靜靜地走在漫長(zhǎng)的街道上，路燈劃下斜斜的影子。
真是安靜呀，事實(shí)上終其一生，愛(ài)因斯坦都是在這種靜謐中度過(guò)，這不僅是指外部環(huán)境上的，更是他內(nèi)心深處的。無(wú)論他是在日內(nèi)瓦時(shí)的窮困潦倒，或是在柏林時(shí)的譽(yù)滿全球，還是在普林斯頓時(shí)的無(wú)人喝彩，孤獨(dú)的感覺(jué)始終如影身隨。
后來(lái)他曾反復(fù)說(shuō)過(guò)自己最希望的職業(yè)是看守?zé)羲?，洶涌而漆黑的海面上一盞明燈，指引了航船的同時(shí)也照亮了自己的內(nèi)心，那里更像是一間祈禱室，可以靜靜地聆聽(tīng)上帝的指示。他甚至不愿意接受作為教授這項(xiàng)職業(yè)所領(lǐng)的薪水，而寧愿把物理學(xué)研究作為業(yè)余愛(ài)好。看來(lái)顯然是受了中世紀(jì)的大哲學(xué)家斯賓諾沙的影響，這位先哲的正式職業(yè)是在荷蘭阿姆斯特丹的一家偏僻的眼睛店里磨鏡片。
可是現(xiàn)在真是發(fā)愁呀，轆轆的饑腸，妻子焦灼期盼的眼睛，還有她肚里的孩子……
迎面刮來(lái)一張殘破的報(bào)紙，愛(ài)因斯坦沒(méi)精打采地一瞥，上面印著份招聘啟事：“伯爾尼專利局，征聘二級(jí)工程師，須受高等教育，精通機(jī)械工程或物理學(xué)……”
愛(ài)因斯坦眼睛一亮。
很快伯爾尼專利局的職員們迎來(lái)了一位新同事，這位同事似乎格外地忙。工作十分賣力不說(shuō)，還經(jīng)常和夫人一起排隊(duì)買面包，或者推著嬰兒車在公園閑轉(zhuǎn)，而在上班時(shí)還偷偷地在紙上寫寫畫畫。幸虧他的上司一點(diǎn)兒也不知道這位年輕的專利審查員完成任務(wù)是多么迅速，不然他這種拙劣的表演很快就會(huì)露餡的。
其時(shí)已經(jīng)是 年，愛(ài)因斯坦 歲。當(dāng)時(shí)他久已遠(yuǎn)離的物理學(xué)界正處于更大的混亂中，尋找以太的實(shí)驗(yàn)徹底失敗，一些物理學(xué)家提出種種解釋。比如愛(ài)爾蘭物理學(xué)家斐茲杰諾提出，運(yùn)動(dòng)的物體可能因?yàn)橐蕴L(fēng)壓縮而變短，但這遭到更多人的反駁。不僅如此，幾年以前，倫琴發(fā)現(xiàn)的 射線更使人覺(jué)察到物質(zhì)內(nèi)部有更為基本的結(jié)構(gòu)，而普朗克在 年提出的量子論，也已經(jīng)掀開(kāi)了物理學(xué)新的篇章，只是當(dāng)時(shí)沒(méi)有人意識(shí)到罷了。無(wú)論怎樣，用“山雨欲來(lái)風(fēng)滿樓”來(lái)形容當(dāng)時(shí)的情形是再恰當(dāng)不過(guò)的。
然而愛(ài)因斯坦在學(xué)術(shù)上處于十分封閉的狀態(tài)，他沒(méi)有機(jī)會(huì)聽(tīng)取報(bào)告，也沒(méi)機(jī)會(huì)參加學(xué)院的討論班，和他交往頻繁的不過(guò)是一些民間物理學(xué)愛(ài)好者。但是這并不能阻止他向物理學(xué)的塔尖邁進(jìn)。
他一直在苦思“以太之迷”，而且他走的道路與所有人的都不同。還在他中學(xué)的時(shí)候，他一度對(duì)邁克斯韋的電磁理論崇拜之致。這并不是因?yàn)樗芙鉀Q很多實(shí)際問(wèn)題，比如導(dǎo)致電磁波的發(fā)現(xiàn)。愛(ài)因斯坦看中的是公式本身具有完美的對(duì)稱性，但是顯然這種協(xié)變性與牛頓的經(jīng)典理論是相沖突的。
比方說(shuō)，按照牛頓力學(xué)的觀點(diǎn)，如果一個(gè)人站在速度為 的車上以相對(duì)于車以 的速度向前拋出一個(gè)皮球，在地面靜止的人來(lái)看，球的速度是 加 等于 。任何初通物理的人都會(huì)得出這個(gè)結(jié)論。然而，我們知道光也是一種電磁波，它在真空中的速度是 ，如果那個(gè)站在車上的人拿的是支手電筒，那么在地面上的人看來(lái)，光的速度是多少呢，還是 加上 嗎？還能簡(jiǎn)單地疊加嗎？
要是你以 的速度追上一束光，你會(huì)看到怎樣的景象呢，你會(huì)看到光波在原地不動(dòng)地抖動(dòng)嗎？
愛(ài)因斯坦進(jìn)行了一次冒險(xiǎn)，他寧愿為了從對(duì)稱性這種單純的美學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，而放棄掉人們習(xí)以為常的經(jīng)驗(yàn)。他也是信仰上帝的，但他不是信仰那個(gè)只手捏控人類命運(yùn)的上帝，而是那個(gè)在萬(wàn)物的有序和諧中顯示出來(lái)的上帝。
我們稱之為冒險(xiǎn)，是因?yàn)閮H僅在幾十年后，兩個(gè)在美國(guó)留學(xué)的年青人在研究基本粒子中“ 之迷”的時(shí)候，提出的“在弱相互作用中宇稱不守恒”理論，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是對(duì)稱性的破壞，在當(dāng)時(shí)激起軒然大波，按照普通美國(guó)人的解釋是他們又推翻了愛(ài)因斯坦的相對(duì)論。事實(shí)上推翻的不是相對(duì)論，而是從古希臘文明以來(lái)人們對(duì)自然界恒久抱有的美麗幻想。仿佛無(wú)數(shù)物理學(xué)家費(fèi)勁心機(jī)終于戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢揭開(kāi)上帝——這位夢(mèng)中情人頭上的面紗，卻失望地看到一張坑坑洼洼的老嫗的臉。
這兩個(gè)值得全人類驕傲的年青人都是中國(guó)人，他們一個(gè)叫李政道，一個(gè)叫揚(yáng)振寧。
觀念上的重大修改無(wú)疑引起很多麻煩，對(duì)于新觀念的創(chuàng)始人來(lái)說(shuō)更是如此。很快愛(ài)因斯坦的頭腦里塞滿了以太，量子，時(shí)間，空間這些東西，以至于給他的孩子小漢斯拿著奶瓶喂奶時(shí)也時(shí)常走神。而邏輯上的混亂讓愛(ài)因斯坦更是無(wú)所適從。
他疲倦地從辦公室回到家里，頭腦里天旋地轉(zhuǎn)，然而憑直覺(jué)愛(ài)因斯坦逐步認(rèn)定有種極平常的經(jīng)驗(yàn)在作祟，究竟是什么呢？他越想越困，眼睛慢慢快要闔上了，這時(shí)，廚房里傳來(lái)妻子米列娃的呼喚，“阿爾伯特，吃飯的時(shí)間到了，還不快收拾桌子？”
“時(shí)間?。俊蓖鹑缌餍莿澾^(guò)腦際，愛(ài)因斯坦幾乎從椅子上跳將下來(lái)。他匆匆翻開(kāi)牛頓的《自然科學(xué)的哲學(xué)原理》。在上面牛頓以確鑿的口氣寫道：
“絕對(duì)空間就其本性來(lái)說(shuō)與外界任何事物毫無(wú)關(guān)系，它永遠(yuǎn)是同一的，不動(dòng)的。”
“絕對(duì)的，真實(shí)的數(shù)學(xué)時(shí)間本身按其本性來(lái)說(shuō)是均勻流逝的，與外界的任何事物無(wú)關(guān)?！?
“在運(yùn)動(dòng)系和靜止系坐標(biāo)變換時(shí)，顯然，時(shí)間是不變的?！?
不會(huì)是這樣的，一定不是這樣，愛(ài)因斯坦一邊埋著頭，一邊踱著步，一個(gè)在運(yùn)動(dòng)著的車上的人看到的時(shí)間，與在地上靜止的人看到的時(shí)間未必相同，嘿嘿，根本不存在絕對(duì)的空間和絕對(duì)的時(shí)間，既然如此，我們費(fèi)力尋找的以太，刻意想測(cè)量出地球相對(duì)于絕對(duì)空間的速度，都是徒然。以太不是找不到，而是根本就不存在！！
在一個(gè)月內(nèi)，名不見(jiàn)經(jīng)傳的愛(ài)因斯坦向德國(guó)最有聲望的雜志《物理學(xué)年鑒》 發(fā)表了四篇論文。他挑出分量最輕的一篇，內(nèi)容是通過(guò)中性物質(zhì)的稀溶液的擴(kuò)散和內(nèi)摩擦來(lái)測(cè)定原子的大小，寄給了他的母校蘇黎士聯(lián)邦工業(yè)學(xué)院，毫不費(fèi)力地取得了博士學(xué)位。另一篇是關(guān)于研究懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)的，也開(kāi)辟了一個(gè)新方向。
第三篇是著名的光電效應(yīng)，歷史上第一次提出光量子的理論，在發(fā)展與相對(duì)論并稱二十世紀(jì)物理學(xué)兩大基石的量子力學(xué)中意義重大，幾年后單憑此而不是相對(duì)論就獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。其實(shí)就愛(ài)因斯坦的貢獻(xiàn)來(lái)看，一生完全可以五次登上諾貝爾獎(jiǎng)的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。光量子理論；狹義相對(duì)論；廣義相對(duì)論；統(tǒng)計(jì)物理中的玻色——愛(ài)因斯坦凝聚；還有我們熟悉的激光的理論工作也歸功于他。
第四篇的論文名字很樸素，叫《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》。然而稍通物理學(xué)史的人都知道這是一篇驚世駭俗的文章，它宣布了狹義相對(duì)論的誕生。在這篇文章里，愛(ài)因斯坦沒(méi)有賣弄令人目眩的數(shù)學(xué)技巧，平實(shí)而又深刻是愛(ài)因斯坦論文的一貫風(fēng)格。讀懂它并不需要高深的數(shù)學(xué)知識(shí)，但更需要革命性的思想和與日常經(jīng)驗(yàn)決裂的勇氣，尤其是在當(dāng)時(shí)。
愛(ài)因斯坦提出的假設(shè)很簡(jiǎn)單，第一，我們無(wú)法確定相對(duì)靜止的物體到底是處于靜止?fàn)顟B(tài)還是勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因?yàn)榻^對(duì)靜止的空間不存在了，一切靜止都是相對(duì)的。第二，光在真空中的速度永遠(yuǎn)不變而且不可超越，它與光源的速度無(wú)關(guān)。也即，對(duì)于站在地面上的人看， 的車上發(fā)出的光和即使以光速飛行的火箭（當(dāng)然是不可能的）上發(fā)出的光的速度是一樣的，均為 。
從這兩個(gè)假設(shè)出發(fā)首先得出的古怪結(jié)論是：所謂“同時(shí)”是相對(duì)的！假設(shè)我們站在地面上，一架飛機(jī)從我們面前勻速飛過(guò)。在我們地面上的人看來(lái)，我們右邊的人揮起手的“同時(shí)”左邊的人彎下腰，而在飛機(jī)上的人則堅(jiān)決不這樣認(rèn)為，他們認(rèn)為我們右邊的人先揮手，而左邊的人后彎腰。與此相反，在飛機(jī)上的人認(rèn)定機(jī)頭處空中小姐不小心打破只碟子的“同時(shí)”機(jī)尾處的乘客點(diǎn)燃支香煙，而地面上的人異口同聲地說(shuō)碟子先落在地上然后香煙才被點(diǎn)著。
荒謬嗎？我奉勸各位不要帶著秒表上飛機(jī)一證真?zhèn)?，因?yàn)椤巴瑫r(shí)”事件在另一群人眼中的時(shí)間差是千萬(wàn)分之一秒，你可不具備那個(gè)反應(yīng)能力。而這又是由于飛機(jī)的速度盡管達(dá)到幾百米每秒，比起光的速度， ，還是望塵莫及的。不過(guò)這樣也不錯(cuò)，至少平時(shí)說(shuō)“這兩件事同時(shí)發(fā)生”時(shí)不用再地加上諸如“在我們這群相對(duì)靜止的人看來(lái)”之類的復(fù)雜狀語(yǔ)了。
為了更好地解釋狹義相對(duì)論，愛(ài)因斯坦設(shè)計(jì)了一個(gè)著名的思想實(shí)驗(yàn)。所謂思想實(shí)驗(yàn)，就是在地球上的實(shí)驗(yàn)室無(wú)法實(shí)現(xiàn)的條件下作的假想實(shí)驗(yàn)，因?yàn)榭缛攵兰o(jì)以來(lái)，人們對(duì)通常狀態(tài)下的物質(zhì)研究幾乎窮盡，動(dòng)輒就研究絕對(duì)零度的低溫或者上億度的高溫，速度接近光速的運(yùn)動(dòng)或者萬(wàn)萬(wàn)分之一米長(zhǎng)度的空間。這對(duì)愛(ài)因斯坦這位思想大師來(lái)說(shuō)輕車熟路，并很快成為他在學(xué)術(shù)上進(jìn)攻或者防守的利器。
愛(ài)因斯坦這樣假設(shè)：”觀察者 站在鐵路邊上，在沿火車前進(jìn)方向上有一個(gè)點(diǎn) ，在運(yùn)動(dòng)相反方向同樣距離上有一點(diǎn) ，某一時(shí)刻 和 同時(shí)閃電，觀察者 自然認(rèn)定這兩個(gè)點(diǎn)是同時(shí)閃光的，因?yàn)楣獾膫鞑ニ俣炔蛔儯智『谜驹趦蓚€(gè)閃光點(diǎn)的中心。”
“假定在閃電時(shí)，有一列車從 點(diǎn)到 點(diǎn)方向運(yùn)動(dòng)。在兩道閃電的一剎那，在火車內(nèi)的觀察者 恰好在與地面觀察者 相對(duì)的位置上，但 正向閃光點(diǎn) 運(yùn)行，而離開(kāi)閃光點(diǎn) ，自然他看到 點(diǎn)的閃光比 點(diǎn)的早，但他知道他是在運(yùn)動(dòng)中的，根據(jù)自己運(yùn)動(dòng)的速度，也很容易得出兩道光是同時(shí)發(fā)生的結(jié)論?！?
但根據(jù)前面兩個(gè)基本假設(shè)，同樣可想，火車是靜止的，而地面正在向后運(yùn)動(dòng)。因此，火車上的觀測(cè)者 是相繼看到那些閃光的，因而他得出 點(diǎn)發(fā)光比 點(diǎn)早的結(jié)論。他又知道自己的位置是在兩個(gè)閃光的中間，由于他認(rèn)為自己是靜止的，所以他不得不斷定他看到的頭一個(gè)閃光比他看見(jiàn)的下一個(gè)早?！?
有趣的是地面上的觀測(cè)者 也不能不同意這個(gè)結(jié)論，他的確看見(jiàn)兩個(gè)閃光是同時(shí)發(fā)生的。但既然現(xiàn)在他是被假定運(yùn)動(dòng)著的。當(dāng)他考慮到光速和他是在向發(fā)光的 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)著這一事實(shí)，也作出 點(diǎn)閃光比 點(diǎn)早的結(jié)論。
總之一句話，對(duì)于閃電是否同時(shí)發(fā)生的問(wèn)題，我們不能一口咬定是或不是，而是要就選定的參考系來(lái)回答。
你可能已經(jīng)迷惑了，但再往下推導(dǎo)更會(huì)導(dǎo)致你意想不到的結(jié)論。比如說(shuō)“尺縮效應(yīng)”和“鐘緩效應(yīng)”，“質(zhì)增效應(yīng)”。
“尺縮效應(yīng)”指在你面前有把尺子，當(dāng)它相對(duì)你運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它的長(zhǎng)度縮短。
而“鐘緩效應(yīng)”指在運(yùn)動(dòng)的參考系里時(shí)鐘會(huì)變慢。比如，在地面上和飛機(jī)上各有一人手那時(shí)鐘，這時(shí)飛機(jī)上一只雞蛋落在機(jī)艙的地板上。從雞蛋脫手的那一瞬間開(kāi)始，機(jī)上和地上的人同時(shí)開(kāi)始記時(shí)，到落地時(shí)止。結(jié)果是地面上的人測(cè)出的時(shí)間長(zhǎng)一些。換句話說(shuō)，在地面靜止的人看來(lái)，處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體時(shí)間變慢。其實(shí)“鐘緩效應(yīng)”的道理很簡(jiǎn)單：假如你坐在一個(gè)光速火箭中飛行，并且射出一束激光，那么在太空中靜止不動(dòng)的人就應(yīng)該看見(jiàn)光以兩倍光速飛行，而事實(shí)上光速在所有參照系中永遠(yuǎn)保持恒定不變，即 ，所以根據(jù) ， 變大且 不變，則 變小，即時(shí)間變慢。
“質(zhì)增效應(yīng)”是指運(yùn)動(dòng)中的物體質(zhì)量增加。譬如一筐一斤重的雞蛋，如果它飛得足夠快，我們?cè)诘孛嫔响o止的人稱來(lái)重量會(huì)達(dá)到五斤。它飛得更快的話，會(huì)毫不猶豫地將地球上最大的磅秤壓歪。但它永遠(yuǎn)也到不了光速，不光是雞蛋，任何有質(zhì)量的物質(zhì)的速度都絕對(duì)達(dá)不到光速。因?yàn)楦鶕?jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能公式 （這將在后文提到），當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的更快時(shí)，能量 增大，則質(zhì)量 也增大。當(dāng)一個(gè)物體接近光速時(shí)，它的質(zhì)量上升得越來(lái)越快，它需要越來(lái)越多的能量才能進(jìn)一步加速上去。事實(shí)上它永遠(yuǎn)不可能達(dá)到光速，因?yàn)槟菚r(shí)質(zhì)量會(huì)變得無(wú)窮大，這就需要無(wú)窮大的能量才能做到。光也是一種物質(zhì)，它的速度之所以能臻極限，原因就是光本身靜止時(shí)是沒(méi)有質(zhì)量的。當(dāng)然，你若據(jù)次推理出質(zhì)量越小的物質(zhì)跑得越快，顯然是荒謬的。正是這個(gè)原因，相對(duì)論限制任何正常的物體必須永遠(yuǎn)以低于光速的速度運(yùn)動(dòng)，只有光或其他沒(méi)有質(zhì)量的波才能以光速運(yùn)動(dòng)，這導(dǎo)致了光錐的最終產(chǎn)生。
至此相對(duì)論的費(fèi)解可見(jiàn)一斑。而在愛(ài)因斯坦出名后，有一段時(shí)間里很多人在“弄懂”了自己的相對(duì)論后，忙不迭地再向自己的親友介紹。
還是有部分人自始至終地困惑。一次，一位大學(xué)生找到愛(ài)因斯坦請(qǐng)教為何時(shí)間時(shí)快時(shí)慢。愛(ài)因斯坦不愿再制造玄想，他的幽默發(fā)揮了作用，“朋友，當(dāng)你夏天坐在一個(gè)火爐旁，你會(huì)覺(jué)得一分鐘是一小時(shí)，而當(dāng)你坐在一個(gè)美麗女郎身邊時(shí)，一小時(shí)就像一分鐘，難道不是這樣么？”
大眾媒體對(duì)相對(duì)論也異乎尋常地加以關(guān)注。從牛頓時(shí)代以來(lái)，觀眾們第一次渴望了解高高在上的物理學(xué)家們到底在弄些什么，雖然其中獵奇的心情遠(yuǎn)重于對(duì)科學(xué)精神的景仰。很多哲學(xué)家，神學(xué)家，印象派畫家，現(xiàn)代派詩(shī)人，專欄作家，以及各行各業(yè)的人紛紛在報(bào)刊雜志上撰文用自己的語(yǔ)言表達(dá)自己對(duì)相對(duì)論的理解和認(rèn)識(shí)。