第4章 理论科学家:爱因斯坦(1879-1955)
他的每个理论,都是长年累月经过他所谓“理想实验”的结果。铅笔和纸就是他的科学设备,头脑就是他的实验室。他有时走入思想的歧路,获得错误的结论,但从不放弃追求。他感觉答案一定可以找到,因为“上帝虽然不易捉摸,却从不捉弄人”。
寻找上帝创造宇宙的法则
在现代史上,原子弹的发明也许是最重要的一件事了。它彻底改变我们对战争的观念,并成为最实际的世界战略思想的核心。然而爱因斯坦,一位要为原子弹的研发负起主要责任的人,在他大部分生活中,却是一位和平主义的领导者。他的理想对许多人来说,也许是近于幻想和不切实际。然而确是由于爱因斯坦给罗斯福的一封信,才产生了“曼哈顿原子弹计划”;也是由于爱因斯坦的“相对论”,才为原子能的发展提供了基础。
爱因斯坦在一生中,始终被他所不欲的东西追逐着——赞扬、名誉、金钱和权力;同时也被各种误解和争论所包围,许多科学家以他们大部分的事业来解释或否定他的发明。虽然他信仰个人自由和民主制度,也被人称为“布尔什维克”或“华尔街的工具”;虽然他对上帝有不可动摇的信仰,但也被人称为无神论者。
虽然他是一个追求客观的物理学家,但使他惊异的是,居然有人愿意出两万五千美元请他具名推荐像鸡眼药膏及汽车之类的产品。他的半身塑像竖立在世界各地的图书馆及大学校园,德国还为他建立纪念碑,他更是唯一被邀请担任另一国家总统的美国公民。
这一切都降临在他身上,而他却只要求能孤独地思想和工作。他说:“我之所以快乐,是因为我无求于人;但从同伴们的欣赏中,我也确能获得快乐。”
从1933年到美国普林斯顿研究院以来,爱因斯坦已经获得远超乎其技术以上的赞扬。习惯上向来不擅于过甚其辞的科学家们,在描述他的时候,也都随便用“神圣”、“高贵”、“令人尊敬”等字眼。一位数学家说:“他即使在讨论物理,也充满了幽默、热情和仁慈。”然而,在享受几乎半世纪的盛名之后,爱因斯坦对所有的人(除了他的朋友和邻居)而言,仍是一个模糊、遥远的人物。
在每一个工作日早晨的十点半,爱因斯坦穿着一件毫不合身的黑上衣——冬天则戴着一顶水手用的黑色毛织帽——离开他的木屋,步行一英里半路到研究院。
他毫不修整的长发和粗密的胡髭都已白了,脸上已经失去坚定的神情,虽然用一种平和、好奇的眼神看你,但显得疲惫并笼罩着一重红圈。他说话时声音低而温柔,还带着一种德国口音。
在宽大舒适且望得见一丛小树林的研究室里,他毫不踌躇地开始“宇宙一元论”的研究工作,该理论已整整占据他三十年的时光。该理论把宇宙间两大力量:引力和电磁力连接在一起,显示一切已知物质现象之间的关系。
他靠着椅背而坐,膝上放着一块大垫板,一面写着小而整齐的字。有时被一个问题困扰,就安详而严肃地呆在那里,有时还用一根手指卷弄头上的一撮长发。他的每一个理论,都是长年累月经过他所谓“理想实验”的结果。铅笔和纸就是他的科学设备,头脑就是他的实验室。他有时走入思想的歧路,获得错误的结论,但从不放弃追求。
他感觉答案一定可以找到,因为“上帝虽然不易捉摸,却从不捉弄人”。爱因斯坦深信自然之间有一种简单而合乎逻辑的安排,“在我一生中,只是出于一种信心,能使我在研究遭遇重大困难时,没有感到灰心”。在考量自己所得的结论时,他往往自问:“这是否就是上帝创造宇宙的法则?”身为一个创造性的科学家,他发觉一切“发现”,只要是“正确的”,那就是“美的”。
到了下午一点,爱因斯坦突然放下工作,漫步回家。午饭由海伦•杜加丝小姐为他准备,她从爱因斯坦第二位夫人在1936年死后,就负责他的全部家务。她提醒爱因斯坦有什么约会,记下他口述的话,替他结算支票簿上的结存,并照顾他按照固定的食单进食。医生禁止他使用他所喜好的烟斗,但朋友认为他一个人在书斋中,偶然也会打破这个规矩。
他的家人还包括玛格特•爱因斯坦和一只叫“契哥”的老犬。玛格特是他亡妻带过来的女儿,是一位有才华的雕刻家。爱因斯坦的妹妹玛雅,1950年去世之前,和他住在一起将近十年。当她病中陷入昏迷时,他每天下午陪她两个钟头,大声给她念柏拉图的文句。她并没有丝毫领悟的表示,但他的直觉告诉他:她的一部分思想直到最后咽气时还是活的。
整个下午他都用来小睡和处理函件,他每天大约要收二十五封信件。每一个合理的请求,都会得到他的答复。一位青年科学家把一个有趣的数学问题拿给他指教,爱因斯坦发现答案对了,算法却有两处错误。他知道科学家很重视研究工作的独立性,因此只指出其中有错,而不说明错在哪里,好使这位年轻人自己去发现错误,而保有研究上的创造性。
大多数的夜晚,爱因斯坦总在他的书斋工作。他坐在一张高背的垫椅上,往往工作到夜半。如有疑难问题,他会睡得更晚一些,普林斯顿的警察曾在清晨四点半看到他低头背手在校园踱步。
孤独对他是很重要的,但他不是一个完全的隐士。他常在晚上和朋友们一起谈论世界局势、政治和音乐。他很爱听笑话,也很容易发笑。
有一次有人问他什么是成功的秘诀。他说:“如果A等于成功,那么成功的原理可以用A=X+Y+Z这一公式来表现。其中X等于工作,Y等于游戏,那么Z又是什么呢?那就是闭上你的嘴巴!”
仅次于工作的,就是他对音乐的爱好。他有时在慈善募捐的音乐会演奏小提琴,但实际上他是一个更好的钢琴家,常模仿莫扎特作些小幻想曲来自娱。
如果可能,爱因斯坦尽量避免旅行。他觉得在普林斯顿很快乐,那里可以找到他所需要的安静。邻居并不以他蓄长发为怪,因为他不愿意常去麻烦理发店。他有时为了舒适,穿着没烫过的长裤、宽大无领的毛衫,或拿一条旧领带做腰带,人们也不以为怪。
像许多大人物一样,爱因斯坦也非常谦虚和羞怯。当他走进华盛顿一个讨论巴基斯坦问题的会场时,每个人都欢呼起来。他畏缩着对一个朋友低声说:“他们应该等一等听我说些什么啊!”
几年前,在一次为他举行的宴会中,讲演者个个都起来赞扬他的天才,使他感到非常不安。最后,他忽然转向女作家赫斯特说:“你知道,我是从来不穿袜子的!”使她一时哑口无言。
对被邀担任以色列总统的事,爱因斯坦仍用他惯常谦虚的态度回答说,他不适合担任这种牵涉人类关系的职务。他说,他最好还是继续进行对物质世界多少已有的“一点了解”。
相对论:原子弹的理论基础
一个亲近的朋友说:“爱因斯坦有绝对独立的思想,同时也是一绝对个人主义者,因此绝难接受任何独裁思想。但他对人类也有一种强烈的社会关怀,因此有时会献身于某些运动,最后却发现那些运动不符合他的理想。”
另一位同事指出,爱因斯坦对那些欺骗他的人颇为痛心,因此现在对那些要利用他名义的组织,都抱着相当怀疑的态度。
实际上,爱因斯坦从未全心全意参加任何社会团体,因为他不会轻易把心思用在别人身上。这倒不是由于他的工作,而是由于他的天性。这种落落寡合的个性,在他幼年照片的眼神里就看得出来。他的幼年在慕尼黑度过,但爱静和怕羞的天性使他与慕尼黑的其他儿童隔绝。他学话学得很慢,父母一度认为他是发育不全的孩子,老师也都认为他是不可教的学生。他很少有朋友,而且常逃避团体游戏。他的娱乐只是在钢琴上弹奏一些短的宗教歌曲,然后在独自散步时轻轻哼唱。
12岁时,他已开始对数学及科学的独立研究,但在学校仍是一个不用功的学生。他想在瑞士继续研究,可是第一次投考苏黎世联邦理工学院却没有及格。一年后,他再度投考,这次才勉强及格。
毕业后,爱因斯坦先后三度任教,但都半途中辍。这时他生活很苦,收入仅足糊口;又和米列娃•玛丽克(也是读科学的学生)结婚,生了两个儿子。1902年爱因斯坦23岁时,在瑞士伯尔尼的专利局找到一个检查员的职务,工作不太忙,因能集中精力在自己的研究工作上。他给自己规定的任务,是要把“时间”与“空间”、“质”与“能”结合在一起。研究过程中,他有时十分沮丧,就在刚要得出正确结果的前一天,他还对一个检查员同事说:“我要放弃研究了!”
26岁(当时科学界根本还没有人知道他),他把他的“相对论”交给一份物理学的学刊发表。他用现在已成为科学界最著名的公式来说明他的理论:E=mC2;粗浅来说,就是“能”等于物体的质量乘以光速的平方。这个公式表示:半磅任何物质的“能”如果释放出来,就等于七百万吨黄色炸药的威力。
虽然相对论使人类对宇宙的观念有了变革,但当时很少物理学家能了解它的重要性。多少年来,E=mC2这个公式始终是大家争论不休的问题。一直到广岛第一颗原子弹爆炸后,它才由理论变成事实。
爱因斯坦所提供的,不只是原子弹的理论基础。二十世纪三十年代末期,许多科学家都知道纳粹集中全力发展原子能。这些科学家想提醒美国军事当局注意,并进行一个类似的计划,但毫无效果。在万分失望之余,他们央请爱因斯坦运用他的影响力。1939年某一晚,爱因斯坦起草了美国史上一封最重要的信,他写给罗斯福总统:“最近的工作使我相信铀这种元素,在最近的将来可以变成一种新而重要的能源……这种新的现象,也可能导致一种新的炸弹的制造。”
罗斯福立刻开始曼哈顿的建造计划,而美国也进入史上最具革命性的武器竞赛。
爱因斯坦所发表的“宇宙一元论”,就是他三十五年紧张工作的结果。该理论的中心包括四个公式,把关于“光”、“能”,以及掌握一切物体的“引力”的物理法则都连接在一起。爱因斯坦相信他的理论“十分具有说服力”,但其实他也不知道是否正确,因此决定用余年来寻求数学上的协助,以探究该理论的正确性。他对于失败的可能并不介意,因为他知道人类绝难穷知一切事物,而“我们所能经验到最美丽的东西,也就是一切神秘的东西”。