愛因斯坦奇跡年探源 許良英（北京） 摘要愛因斯坦於1905年取得4項歷史性成就是奇跡；更奇的是，他完全是用業餘時間來 探索科學的。本文著重從其成長過程和歷史背景來分析產生奇跡的源泉。愛因斯坦的非凡創 造力，不僅來自他對自然奧秘的驚奇和敢於向傳統與權威挑戰的反叛精神，更來自他那深邃 的哲學思考——來源於理性論哲學家斯賓諾莎的自然界統一性的信念，以及來源於經驗論哲 學家休謨和馬赫的懷疑精神和獨立批判精神。文章隨後簡要介紹了愛因斯坦在第二個高峰期 （1915—1917）所取得的偉大成就，並認為他一生中至少有8項成就可以獲得諾貝爾獎。文 章最後著力展示了愛因斯坦的人格魅力——強烈的社會正義感和社會責任感，為和平、自由、 民主和人權的理想所作的不懈努力，以及對中國人民苦難的深切同情。 關鍵字 愛因斯坦 奇跡年 雙重奇跡 兩個高峰期 獨立批判精神 自然界統一性 人格魅力 一， 雙重的奇跡 2004年6月10日聯合國大會通過決議，宣告2005年為「國際物理年」（International Year of Physics），理由是：鑒於物理學對於瞭解自然和技術進步的重要性，以及物理教 育對於人類發展的必要性，同時「意識到2005年是愛因斯坦作出了為現代物理學奠定基礎的 開創性（seminal）科學發現的一百週年」。早在2000年，歐洲物理學會（EPS）就提出，以 2005年為「世界物理年」（World Year of Physics）。隨後，國際純粹與應用物理聯合會 （IUPAP）於2002年，聯合國教科文組織（UNESCO）於2003年都支援這一倡議。最近，德國 政府又決定，將2005年命名為「愛因斯坦年」（Einstein Year），從2005年1月19日開始， 全國開展為期一年的慶祝活動。 聯合國大會決議中所說的愛因斯坦於1905年作出的開創性科學發現，指的是在物理學3 個領域中的4項歷史性貢獻：（1）提出光量子論，揭示微觀客體的波動-粒子二象性，推動 量子論的發展。（2）由液體中懸浮粒子運動推出測定分子大小的方法，徹底解決了原子是 否存在的爭論。（3）創建相對論，開創物理學的新紀元。（4）由相對論推出質量與能量相 當性，預示核能時代的來臨。這4項具有劃時代意義的成就，都是年僅26歲的愛因斯坦於 1905年3月至9月這7個月內完成的。這一年他共完成了6篇論文，都發表在當時國際物理學界 最有聲望的刊物《物理學雜誌》（Annalen der Physik，德國萊比錫出版；它是月刊，卻常 被人誤譯為「年鑒」或「年刊」）上。 一個人，在一年之內，在幾個不同領域，齊頭並進地作出如此重大的貢獻，在科學史上 是一個奇跡。1967年，英國天文學家惠特羅（G. J. Whitrow）在他編的訪談錄《愛因斯坦， 其人以及其貢獻》（Einstein， the man and his achievement）中，就把1905年稱為「愛 因斯坦奇跡年」（Einstein『s annus mirabilis）。美國物理學家、《愛因斯坦全集》第 一、二卷主編斯塔切耳（J. Stachel）還於1998年編了一本《愛因斯坦奇跡年》（Einstein』 s Miraculous Year），收了愛因斯坦1905年改變物理學面貌的5篇論文，並加了引導性的說 明（此書已有中譯本，2001年上海科技教育出版社出版）。 在歷史上唯一可以與愛因斯坦奇跡年相媲美的是牛頓（Newton）於1666年的成就。據牛 頓自己晚年的回憶，在24歲那一年（1666年），他孕育了微積分、顏色理論和引力理論。但 這三種理論當時只孕育在他的腦海裡，並沒有寫成文字發表，幾年後才逐漸為周圍朋友所知。 而愛因斯坦1905年發表的幾篇重要論文，都是多年醞釀的結果，特別是有關相對論思想的探 索，10年前就開始了。1905年6月完成的論文《論動體的電動力學》，概念清晰，邏輯嚴密， 文字簡潔，是一篇十分完美的科學經典文獻。 1905年，愛因斯坦不僅寫了上述6篇論文，還寫了21篇書刊評論，發表在當年的《物理 學雜誌增刊》（Beiblatter zu den Annalen der Physik）上。被評論的論文或論著所用的 文字有德文、英文、義大利文或法文，內容主要是熱力學和分子運動論。這些評論都是愛因 斯坦應《增刊》編輯之約而寫的。 一個年僅26歲的青年，一年之內在科學上作出如此眾多的歷史性成就，已經是夠神奇的 了。但更加神奇而不可思議的是，他當時並不是生活在大學或者學術研究機構中，而是在瑞 士聯邦專利局當一個最低級的技術員，本職工作是對發明專利的申請進行技術鑒定。這項工 作是非常費腦筋的，不可絲毫懈怠。而飽嘗失業之苦的愛因斯坦十分珍惜這份來之不易的工 作，對此自然十分認真負責。因此，他只能利用每天8小時的公務以外的業餘時間來從事科 學研究。可是，他在家裡還要幫助妻子照管不到一歲的兒子，經常是一手推著搖籃，一手執 筆寫論文。他周圍沒有一個物理學家，更沒有一個可以請教的名師。 二， 產生奇跡的源泉 愛因斯坦為什麼能夠在1905年創造奇跡？從當時的歷史背景和他個人的成長過程，還是 有印跡可尋的。 愛因斯坦出生於有猶太血統的中產階級家庭。父親赫爾曼。愛因斯坦（Hermann Einstein）與人合夥經營一個小企業，後與弟弟雅各布。愛因斯坦（Jacob Einstein）合辦 一家生產各種電器的公司。愛因斯坦這位叔叔受過高等教育，是一位有抱負的工程師，對當 時正在興起的電力工業有強烈興趣，並在技術創新方面取得多項專利。他們的公司生產發電 機、弧光燈、白熾燈和成套的電話系統，都屬於當時的「高技術」。這樣一位處於時代前沿 並富有進取心的叔叔對愛因斯坦智力的成長產生了重要影響。 愛因斯坦並不是神童，相反，他童年時的智力發育比常人慢，很遲才開始說話，而且學 習說話很困難。他不愛一般兒童打鬧的遊戲，而愛獨自一人比較寧靜的活動。四五歲時父親 給他看一個羅盤，他對指南針特殊的性狀感到十分驚奇，以致渾身顫慄。這種對自然界奧秘 的「驚奇」，正是他終生從事科學探索的動力。愛因斯坦在晚年對自己發育緩慢與創建相對 論的關係作了饒有風趣和意味深長的表述：「我曾問自己，特別是我發現相對論的情況是怎 樣出現的。當時似乎是處於如下情況。正常的成年人決不會為空間-時間問題傷腦筋。在他 看來，關於這個問題所應該思考的一切事情，在童年時代都早已思考過了。相反，我發育很 緩慢，在我已經長大的時候，才開始搞清楚空間和時間問題。其結果，我鑽研這個問題比通 常的兒童所鑽研的要深。」 在叔叔的啟迪之下，愛因斯坦從小對動手的技術和抽像的數學都非常感興趣。10歲以後， 他又受到一位每週末到他家作客的醫科大學生塔耳穆德（Max Talmud）的悉心引導，讀了一 系列數學、科學和哲學書籍。他12歲自學了平面幾何，並自己證明了畢達哥拉斯定理。他認 為，讀「神聖的幾何學小書」，是童年所經歷的另一種「驚奇」。他13歲時還讀了康得 （Kant）的哲學名著《純粹理性批判》，並與那位醫科大學生討論書中的問題。 另一方面，在他就讀的德國學校，由於滲透軍國主義精神，使他感到窒息和壓抑，產生 了逆反心理。教師對這個不順從的學生也很惱火，他中學時一個班主任就曾斥責他不會有出 息。碰巧，1894年他父親和叔父合辦的電器工廠因競爭不過德國的三家大公司，轉移到義大 利另起爐灶。他也就斷然放棄了德國的學業，轉到瑞士上學。 他大學上的是蘇黎世瑞士聯邦理工大學數理師範系。他對坐在課堂裡聽課興趣不大，大 部分時間在實驗室裡度過，「迷戀於同經驗直接接觸」。其餘時間在宿舍裡閱讀一些著名物 理學家的著作，逐步瞭解到當時物理學前沿的一些重大理論問題。他同班同學共5人，3人屬 於數學專業；物理專業只有他和一位比他大三歲半的塞爾維亞姑娘瑪麗琦（Mileva Mari）。 他們四年級時開始相愛。 1900年7月畢業考試，瑪麗琦未通過，愛因斯坦和另3位同學都通過了。那3位同學都被 教授留下來當助教，唯獨他因特立獨行、離經叛道的性格不見容於教授們，大學一畢業就失 業了。 愛因斯坦大學畢業後，生活立即陷入雙重的極端窘困之中。那時，他父親的工廠早已倒 閉，而且負債纍纍。他本來打算畢業後同瑪麗琦結婚，但是遭到父母堅決反對，這激怒了愛 因斯坦，使他同家庭的關係瀕於決裂，兩人相愛反而更深。 生活上的潦倒和婚姻上的挫折並沒有動搖他獻身科學的決心。這種決心早在1897年他給 一位長輩的信中就明白地表達了：「緊張的腦力勞動和對神聖大自然的審視，將是引導我通 過一切煩擾的天使，它雖然冷酷嚴厲，但卻使我心情安寧，信心堅定。」物質和精神的雙重 逆境反而更激起他科學探索的激情。在跨出校門後4個月的1900年12月，他就完成了一篇論 文《由毛細血管現象所得出的結論》，並於1901年3月在《物理學雜誌》上刊出。論文的基 本思路開始醞釀於大學二年級，用熱力學與分子運動論相結合的方法，從分子概念推導出液 體內能的運算式，企圖由此揭示分子力與牛頓引力之間的內在關係，給化學以力學的基礎。 論文發表後，他給大學同班同學格羅斯曼（Grossmann）寫信，表達如此喜悅的心情：「從 那些對於直接感官知覺來說似乎完全是各不相關的現象中認識到統一性，是一種壯麗的感 覺。」 從1900年到1904年這5年內，他每年都寫出一篇論文，並且都被《物理學雜誌》接受發 表。可是論文的發表並沒有改變他失業潦倒的命運。 在他失業後8個月，偶爾得到一個技術學校兩個月代課教師的臨時工作，他十分欣喜， 在給人的信中說：「上午教了五六節課以後，下午在圖書館裡自己進修，或者在住所研究有 趣的問題，……即使像現在這樣的情況，我也還有足夠的精力和願望去為科學奮鬥。」就在 這2個月中，他又寫成第二篇論文。暑假後他找到一個家庭教師的工作。可是3個月後又失業 了。1902年1月，瑪麗琦生了一個女孩，但他們沒有條件正式結婚，也沒有能力撫養孩子， 情況之窘迫，猶如雪上加霜。 為了謀生，1902年2月愛因斯坦遷居到瑞士首都伯爾尼，在報上刊登「私人講授數學和 物理學」的廣告。幾天後就有一位工程師和一位建築師來聽課。一個月後又招來兩個大學生， 一個是學哲學的索洛文（Solovine），一個是學數學的哈比希特（Habicht）。他們都對科 學哲學問題感興趣，與愛因斯坦志趣相投。於是他們3人每天晚上一起閱讀科學和哲學名著， 也讀了一些文學作品，同時進行海闊天空、熱烈深入的討論。這項活動從1902年春天持續到 1905年11月，他們戲稱為「奧林比亞科學院」，對愛因斯坦早期的科學創造，產生了重大的 啟發和推動作用。 1902年6月愛因斯坦終於結束了失業生涯，被瑞士聯邦專利局聘為試用三級技術員。專 利局局長是格羅斯曼的父親的朋友，經他的介紹，對愛因斯坦的才能很賞識，但還是經過考 試才錄用。由於愛因斯坦從小受精通技術的叔叔的熏陶，對技術也很感興趣。因此，對專利 局的工作盡心盡力，而且自己也曾取得過幾項發明專利。70年前，中國報刊上流傳不少愛因 斯坦的奇聞逸事，其中有一則說愛因斯坦在專利局上班時，打開抽屜，偷偷在寫物理論文。 這純屬無稽之談。 愛因斯坦所以能在1905年迸發出驚人的科學創造力，掀起一場物理學革命，考其原因有 三。 首先，是他始終保持對自然界奧秘的驚奇，對科學探索的執著，不顧任何困頓險阻，始 終信守為科學奮鬥的信念和決心。 其次，是他的不願隨波逐流，不願故步自封，敢於向舊傳統和任何權威挑戰的反叛精神。 他生前的研究助手霍夫曼（B. Hoffmann）和秘書杜卡斯（Helen Dukas）合寫傳記《阿耳伯 特。愛因斯坦創造者與反叛者》（Albert Einstein Creator and Rebel， 1972， Viking Press），這個不同凡響的書名，正是對他這種精神的中肯表述。 最後，也可能是最重要的是，他具有深邃的哲學探索精神，使他與同時代的物理學家相 比，在思想境界上站得更高，看得更遠，眼界更廣。正如他在逝世前5天對一位科學史家所 說的，20世紀初只有少數幾個科學家具有哲學頭腦；而今天的物理學家幾乎全是哲學家，不 過「他們都傾向於壞的哲學」。既要有哲學頭腦，又要不傾向於壞哲學，並非易事。他自己 是怎樣走過來的？對他的科學探索產生影響的哲學思想又是什麼？ 愛因斯坦幼年時雖然發育遲緩，但少年時卻相當早熟，愛好窮根究底地思考各種問題， 包括大自然的奧秘和人生價值問題。在一位醫科大學生引導下，12歲就讀過康得的代表作。 1902—1905年的「奧林比亞科學院」的活動中，他和兩位大學生一道閱讀並認真討論了理性 論哲學家斯賓諾莎（Spinoza）的代表作《倫理學》，經驗論哲學家休謨（Hume）的《人性 論》，物理學家兼經驗論哲學家馬赫（Mach）的《感覺的分析》和《力學》（此前他自己已 讀過這兩本書），以及其他一些哲學家的著作。愛因斯坦通過自己的獨立思考，以獨立的批 判精神，認真吸取各派哲學的精華，而不拘泥於任何一派哲學體系，不盲目附和任何哲學教 條。他的哲學思想，是通常的物理學家難以企及甚至無法真正理解的。最近我國著名理論物 理學家，90歲高齡的彭桓武先生在一次訪談時坦誠地說，對愛因斯坦兩段論及哲學的話，他 至今未能真正理解其意義（見2005年1月6日《大眾科技報》）。這兩段話正是愛因斯坦對知 識和理論本性的精闢論斷，值得向讀者介紹： 1.「純粹的邏輯思維不能給我們任何關於經驗世界的知識；一切關於實在的知識，都是 從經驗開始，又終結於經驗。」（1933年6月10日在牛津大學的演講《關於理論物理學的方 法》） 2.「我們現在特別清楚地領會到，那些相信理論是從經驗歸納出來的理論家是多麼錯誤 呀。甚至偉大的牛頓也不能擺脫這樣的錯誤（『我不作假設』）。」（《物理學和實在》， 1936年：「我不作假說」是牛頓的話，他認為他的理論全部來自經驗。） 三， 奇跡的創造及其所借助的哲學工具 愛因斯坦曾經說過：「物理學的當前困難，迫使物理學家比其前輩更深入地去掌握哲學 問題。」他又曾對人說過，「與其說我是物理學家，不如說我是哲學家。」對他一生影響最 深的是兩種相互對立的哲學思想：理性論與經驗論。 愛因斯坦的理性論思想主要來源於17世紀荷蘭哲學家斯賓諾莎。他多次宣稱，他信仰斯 賓諾莎的上帝：「我信仰斯賓諾莎的那個存在於事物的有秩序的和諧中顯示出來的上帝，而 不信仰那個同人類的命運和行為有牽累的上帝。」他也像斯賓諾莎一樣，把「對神的理智的 愛」，即探求對自然界統一性和規律性的理解，奉為自己生活的最高目標。用他自己的話來 說，「斯賓諾莎的思想對我始終是親切的，我始終是這位哲學家及其教導的誠摯的讚美者」。 「我的見解接近於斯賓諾莎的見解：讚賞秩序與和諧的美，相信其中存在的邏輯的簡單性， 這種秩序與和諧，我們能謙恭地而且只能是不完全地去領悟。」作為理性論標誌的自然界統 一性的信念，是他探索科學，尤其是創建相對論的路向。 愛因斯坦的經驗論思想主要來源於18世紀英國哲學家休謨和19世紀奧地利物理學家馬赫， 特別是他們的懷疑精神和獨立批判精神。休謨對傳統觀念採取徹底的懷疑和批判態度，要求 一切被認為先驗的東西（如因果關係）都回到經驗基礎上來。馬赫從經驗論出發對牛頓的絕 對空間概念的批判，給愛因斯坦很大啟發，使他在創建相對論時找到了突破口。因此他在早 期十分推崇馬赫，但他堅決反對馬赫頑固反對原子論的態度。後來他更遠離馬赫哲學，認為 它「不可能產生任何有生命的東西，它只能消滅有害的蟲豸」。這是對懷疑的經驗論的歷史 貢獻和局限性的最精闢、最中肯的評價。同樣，他對休謨哲學的消極面也有中肯的評論。他 指出，隨著休謨的批判，「產生了一種致命的『對形而上學（指本體論的研究）的恐懼』， 它已經成為現代經驗哲學的一種疾病」。 1905年愛因斯坦發表的第一篇論文，提出光量子理論，是對1900年普朗克（Planck）首 創的量子論的重要發展。普朗克發現，物體在發射輻射和吸收輻射時，能量不是連續變化的， 而是以一個最小單元值的整數倍跳躍式地變化的。能量的這個最小單元被稱為「量子」。由 於能量不連續性概念與當時公認的物理理論不相容，普朗克一直忐忑不安，竭力設法用傳統 的連續性理論來解釋跳躍式的量子現象，但始終未能遂願。深信自然界的統一性並具有獨立 批判精神的愛因斯坦，卻從普朗克的發現中意識到，量子概念所帶來的，將是整個物理理論 的根本變革。他不滿足普朗克把能量的不連續性只局限於輻射的發射和吸收過程，而認為即 使在空間的傳播過程中，輻射也是以量子的形式組成的。他把組成輻射的單元稱為「光量子」 （以後稱為「光子」）。他進而發現，作為統計的平均現象，光表現為連續的波動；但作為 暫態的漲落現象，光卻表現為不連續的粒子。這把以前認為是水火不相容的光的波動理論和 光的微粒理論統一起來，揭示了微觀客體的波動-粒子二象性。以此為契機，1923年法國物 理學家德布羅意（de Broglie）提出物質波理論，1926年奧地利物理學家薛定諤（Schr？ dinger）進而建立了波動力學。可是，光量子理論一提出來就遭到幾乎所有物理學家的反對。 1913年普朗克與3位物理學家聯名推薦愛因斯坦為普魯士科學院院士，在推薦信中高度評價 了愛因斯坦的科學成就，但又聲稱「光量子假說」是一種「迷誤」。 1905年3月愛因斯坦寫出光量子論論文後，4月寫了一篇向蘇黎世大學申請博士學位的論 文《分子大小的新測定法》，5月又寫了一篇對上述論文進行理論詮釋的論文，討論靜液體 中懸浮粒子受液體分子碰撞的運動（稱為「布朗運動」，是1827年英國植物學家布朗 [Brown] 發現的）。他希望通過這次研究來徹底解決半個多世紀以來哲學家和科學家一直爭論不休的 原子、分子是否存在的問題。 19世紀中葉以後，科學思想界深受法國哲學家孔德（Comte）的實證論哲學的影響，認 為未經實驗證實的理論都是「形而上學」，在科學領域中無立足之地。因此，看不見、摸不 著的原子、分子都是虛妄的幻想，不是實在的科學概念。由此出現了一股反對原子論、分子 論的浪潮，其中最有影響的是馬赫和德國化學家奧斯特瓦耳德（Ostwald），後者還提出 「唯能論」，主張用能量取代原子作為實在世界的基元。在實證論思潮不可一世之時，致力 於熱的分子運動論研究並取得巨大成就的奧地利物理學家玻耳茲曼（Boltzmann）處處受到 排擠、打擊，深感壓抑、孤單，1906年於憂鬱中自殺身亡。愛因斯坦在大學時就讀過玻耳茲 曼的著作，這兩篇論文中採納了玻爾茲曼的研究成果。持有理性論的世界統一性信念的愛因 斯坦，對原子、分子的存在深信不疑，他借助熱的分子運動論，算出分子的大小，企求實驗 驗證。一年後，瑞典化學家斯維德伯（Svedberg）就以實驗初步證實了愛因斯坦的理論預測。 1908年法國物理學家佩蘭（Perrin）利用1903年才問世的解析度比普通顯微鏡高20倍的超顯 微鏡，進行了一系列觀測，結果完全證實愛因斯坦的預測。他發表了5篇論文，其中有長達 114頁的《布朗運動與分子的實在性》。這使各國科學家一致認為，分子和原子的實在性已 沒有懷疑的餘地了。1906年還斷言「原子不過是假說性的東西」的奧斯特瓦耳德，到1908年 就斷然改變了態度，公開明確宣佈：「原子假說……已經成為一種基礎鞏固的科學理論。」 以後他還建議愛因斯坦把歷年發表過的有關布朗運動的論文彙集成冊出版。這就是愛因斯坦 一生最早的文集《布朗運動理論研究》，收在奧斯特瓦耳德編的《精密科學經典》叢書中。 奧斯特瓦耳德還是第一個向諾貝爾委員會提名愛因斯坦為物理學獎候選人的科學家（1910 年）。這樣一位光明磊落、知錯必改的科學家卻被人（如列寧）說成是「偉大的科學家渺小 的哲學家」，實在是歷史悲劇。 1905年9月，愛因斯坦用5~6個星期完成了經10年醞釀的30頁長論文《論動體的電動力 學》。這是一篇開創物理學新紀元的經典文獻，以其簡潔、明晰、透徹、完整的形式提出一 個關於電動力學和力學基礎的新理論，克服了19世紀末出現的物理學的危機，揭開了物理學 理論的革命。 以牛頓力學為基礎的經典物理學理論體系，發展到19世紀70年代似乎到了頂峰。不少人 認為，物理學理論已經接近完成，今後最多只能在枝節上作些細小的補充，在數值測定上在 小數點後面加上幾個數位。普朗克在青年時就有人勸告他不要學物理，因為物理學已到了頭， 沒有發展前途了。可是事與願違，80年代美國物理學家邁克耳遜（Michelson）用精度極高 的干涉儀來測定地球在「乙太」中漂移的速度，結果卻與理論預期完全相背，使經典理論出 現無法克服的危機。以洛倫茲（Lorentz）為代表的老一輩物理學家採取補漏洞的辦法，提 出各色各樣的假設，結果漏洞越補越多。年輕的愛因斯坦，發揚從經驗論哲學家休謨和馬赫 學來的懷疑精神和獨立批判精神，對舊理論體系不是採取因循迷戀的態度，而是根據新實驗 事實，對它進行大刀闊斧的改造。而關於自然界統一性的理性論信念，又為他指明了創建新 理論體系的路向。通篇論文處處閃耀著這兩種哲學思想的光芒。 這篇驚世駭俗的論文，開宗明義宣告自然界統一性的信念不可動搖。論文開頭指出，在 運動相對性問題上，麥克斯韋（Maxwell）電動力學與牛頓、伽利略（Galileo）力學之間出 現「不對稱」，即統一性遭到破壞。運動相對性是伽利略於三個世紀前發現的，它表明：對 於任何靜止的或勻速運動的觀察者，力學運動定律是完全一樣的。可是這種運動相對性在麥 克斯韋電動力學中並不成立，因為麥克斯韋方程只適用於靜止的坐標系。論文接著指出， 「這種不對稱似乎不是現象所固有的」，理由是，法拉第（Faraday）1832年發現的電磁感 應現象證明運動相對性還是成立的。因為感應電流的方向與強度只同電路與磁場之間的相對 運動有關，而同它們的絕對運動狀態無關。怎樣消除這種不是現象所固有的「不對稱」？經 驗論者馬赫對牛頓的絕對空間概念的批判給了他啟示。他在從未引起人懷疑的「同時」問題 上找到了突破口。 依據經驗論的信念——用他自己的話來說，就是：「唯有經驗能夠判定真理」：「一切 關於實在的知識，都從經驗開始，又終結於經驗。」——他發現，兩個在空間上分隔開的事 件的「同時」，取決於它們相隔的距離和光信號的傳播速度。在靜止的觀察者看來是同時的 兩個事件，在運動的觀察者看來就不可能是同時的。這就是同時的相對性。由此可見，對於 不同運動狀態的觀察者，時間的量度是各不相同的。因此，不可能存在牛頓所說的絕對時間。 同樣，也不可能存在絕對空間。他還進一步指出：既然測不出地球在絕對靜止的「乙太」中 漂移的速度，被作為光傳播媒質的「乙太」也是不存在的。 為了建立一個體現自然現象統一性的新的理論體系，他以兩個「基本實驗事實」作為構 建理論的基礎（邏輯前提），也就是論文中所說的「原理」。一個是「相對性原理」，是把 伽利略發現的運動相對性的適用範圍從力學擴展到整個物理學。另一個是「光速不變原理」， 是所有乙太漂移實驗所顯示的光在真空中總是以一確定速度傳播的事實。從這兩條原理出發， 通過邏輯推理，建成了一個把力學和電動力學統一為一體的理論。在這個理論中，運動的尺 要縮短，運動的鍾要變慢；它改變了傳統的空間、時間概念。牛頓力學因而成了它在速度與 光速相比接近於0時的一種極限狀態的特例。儘管普朗克對愛因斯坦的光量子假說十分不滿， 認為是一種「迷誤」，但對這篇論文卻非常讚賞，親自帶了兩個青年人投身於發展這個理論 的研究，並把這個理論命名為「相對論」。他對相對論的評價極高，認為它「所帶來的物理 世界觀的革命，在廣度和深度上，只有哥白尼的世界體系的提出所引起的革命可以相比擬」。 這篇震撼世界物理學界的長論文寫成後三個月，愛因斯坦又寫了一篇短論文，作為上述 理論的一個推論，提出質量與能量的相當性（E = mc2）。它的發現，使當時困惑所有物理 學家的問題：放射性元素（尤其是鐳）為何能不斷釋放大量能量？太陽為何能長久發出如此 強烈的光和熱？都迎刃而解了。質能相當性是20世紀30年代開始蓬勃發展起來的核子物理學 和粒子物理學的理論基礎，也為核能（早期稱為「原子能」）的釋放和利用準備了條件，使 人類利用能源的歷史從漫長的（幾十萬年）化學能（以火為標誌）時代進入核能時代。 四， 第二個高峰與諾貝爾獎 愛因斯坦對1905年建成的相對論並不感到滿足，執意要進行根本性的發展，企圖把相對 性原理的適用範圍從勻速運動擴展到非勻速運動。1907年他發現引力場與參照系相對應的加 速度在物理上是完全等效的。經歷了8年艱辛的努力，後期還在數學上得到大學同學格羅斯 曼的協助，終於在1915年建成了廣義相對論。它是關於引力的理論，是對牛頓的引力理論的 根本性修正。他提出有3項天文觀測可以檢驗廣義相對論與牛頓引力理論的歧異。其中之一 是：存在引力的空間必然彎曲，日全食時，可以觀測到太陽邊緣的恆星位置要發生1.7『』 的偏轉。在英國天文學家愛丁頓（Eddington）大力倡導下，1919年5月29日日全食時，英國 派出兩個觀測隊分赴西非和巴西。當年11月6日，英國皇家學會會長湯姆遜（J. J. Thomson） 宣佈兩地觀測結果都證實了愛因斯坦的理論預測。他聲稱：愛因斯坦的工作是「人類思想史 中最偉大的成就之一，也許就是最偉大的成就」。「它不是發現一個周邊的島嶼，而是發現 整個科學新思想的大陸。」世界各國報刊競相報道這一革命性新聞，愛因斯坦頃刻間成為家 喻戶曉的傳奇性新聞人物。一項科學成就能成為轟動全世界的新聞，歷史上沒有先例。 1915—1917年是愛因斯坦科學創造的第二個高峰時期，類似1905年，他也在3個不同領 域取得歷史性成就。 在1915年建成廣義相對論後，1916年他由這一理論推斷，一個力學體系變動時必然發射 以光速傳播的引力波。由於引力波強度太弱，難以檢測。但從1974年開始，美國兩位射電天 文學家對新發現的一對射電脈衝雙星進行連續4年的觀測，終於從脈衝週期的變化推算出確 實存在引力波。兩人由此獲得1993年諾貝爾物理學獎。 也在1916年，他回到量子輻射研究，提出關於輻射的吸收和發射過程的理論，發現能態 變化過程中存在「受激輻射」過程。受激輻射概念後被人發展成光放大的設想，是60年代開 始迅速發展起來的雷射技術的理論基礎。雷射技術是20世紀三大新技術之一，另兩個是電子 學和電腦。 1917年，愛因斯坦根據廣義相對論提出宇宙學理論，認為宇宙在空間上是有限而無邊界 的，即自身是閉合的。這項研究使宇宙學擺脫純粹猜測性的思辨，進入現代科學領域。經眾 多天文學家和物理學家的後續努力，相繼出現了宇宙膨脹理論和宇宙大爆炸理論，並已得到 了一系列天文觀測的驗證。 按照公認的諾貝爾獎的標準，愛因斯坦一生至少有8項成就可以得到諾貝爾物理學獎。 這8項成就是：1905年4項，1915年—1917年4項。也就是說，他應該可以得到8個諾貝爾物理 學獎。此外還應該可以得到一個諾貝爾和平獎。可是愛因斯坦直至1922年11月13日赴日本講 學途中經過上海時才接到通知，諾貝爾委員會決定授予他1921年的物理學獎，理由不是創建 廣義相對論和狹義相對論，而是「光電效應定律的發現」！ 而光電效應定律不過是愛因斯 坦1905年第一篇論文中提出的光量子理論的一個推論而已。當時諾貝爾委員會委員們的科學 水平實在低得出奇；而且授予的並不是當年的獎，而是前一年的獎，也是空前絕後的怪事。 五， 愛因斯坦的人格魅力在愛因斯坦的心目中，諾貝爾獎這類身外之物是無足輕重的。 在他晚年回憶中說，當他還是少年的時候，「就已經深切地認識到，大多數人終生無休止地 追逐的那些希望和努力都是毫無價值的。」 他的人生追求和信念，在1930年的《我的世界觀》一文中有生動、清晰的表述：「我每 天上百次地提醒自己：我的精神生活和物質生活都依靠著別人（包括生者和死者）的勞動， 我必須盡力以同樣的份量來報償我所領受了的和至今還在領受著的東西。我強烈地嚮往儉樸 的生活，並且時常為發覺自己佔用了同胞的過多勞動而難以承受。」 「我從來不把安逸和享樂看作是生活的本身——這種倫理基礎，我叫它豬欄的理想。照 亮我的道路，並且不斷地給我新的勇氣去愉快地正視生活的理想，是善、美和真。……人們 所努力追求的庸俗的目標——財產、虛榮、奢侈的生活——我總覺得都是可鄙的。」 「我的政治理想是民主。讓每一個人都作為個人而受到尊重，而不讓任何人成為崇拜的 偶像。」 「強迫的專制制度很快就會腐化墮落。因為暴力所招引來的總是一些品德低劣的人，而 且我相信，天才的暴君總是由無賴來繼承，這是一條千古不易的規律。」 「在人生的豐富多彩的表演中，我覺得真正可貴的，不是政治上的國家，而是有創造性 的、有感情的個人，是人格；只有個人才能創造出高尚的和卓越的東西。」 「一個人能夠洋洋得意地隨著軍樂隊在四列縱隊裡行進，單憑這一點就足以使我對他輕 視。他所以長了一個大腦，只是出於誤會；單單一根脊髓就可滿足他的全部需要了。」 雖然長期對自然界奧秘的專心致志的探索使他養成了「對別人和社會直接接觸的淡漠」， 可是他始終具有「對社會正義和社會責任的強烈感覺」。愛因斯坦的強烈的社會正義感和社 會責任感，與他的忘我的科學探索精神，組成了他的人生的至高境界：善、美和真，顯現了 愛因斯坦的巨大人格魅力。 1914年4月他回到德國工作後不到4個月，第一次世界大戰爆發。10月初，德國一批最有 聲望的知識份子發表一個為德國侵佔比利時等侵略行為辯護的《文明宣言》，聲稱「德國軍 民一家」。在宣言上簽名的有93人。愛因斯坦拒絕在這個宣言上簽名，而在一個與之針鋒相 對的反宣言《告歐洲人書》上簽了名。《告歐洲人書》是生理學教授尼可拉（G. F. Nicolai）起草的，提出：「歐洲必須聯合起來保護它的土地、它的人民和它的文化」，要 開展一個「聲勢浩大的歐洲統一運動」，「努力去組織歐洲人聯盟」（這可以說是今天的歐 洲聯盟的先聲）。這個反宣言當時只有4人簽名，未能公開發表。但愛因斯坦並不氣餒，仍 積極參與反戰活動。1914年11月，他參與發起組織反戰團體「新祖國同盟」，並積極參加他 的各項活動。1916年2月這組織被查封，人員大批被捕，活動轉入地下，愛因斯坦仍然參加。 1918年11月，德國士兵和工人起義，迫使德皇退位，宣佈成立德意志共和國，戰爭結束。 當天愛因斯坦給母親寄了兩張明信片，歡呼「偉大事變的發生」，「運動正以真正壯麗的形 式發展著」。他深受學生和工人的擁戴。兩天後，柏林大學生請他在國會大廈演講，他強調 「我們的共同目的是民主，是人民統治」，「應該提防不讓左翼的新的階級暴政來替代右翼 的舊的階級暴政」。 1919年11月日全食觀測結果公佈後，愛因斯坦成為轟動全世界的新聞人物，他的聲譽如 日中天，可是也招來了各國沙文主義、軍國主義、種族主義和排猶主義者的惡毒攻擊。1920 年8月，柏林出現反對愛因斯坦和相對論的運動，兩個得過諾貝爾獎的德國物理學家也賣力 地參與攻擊行列（當時愛因斯坦與諾貝爾獎無緣），愛因斯坦公開地與他們進行針鋒相對的 鬥爭。 在抗擊對他的無恥污蔑的同時，愛因斯坦為實現持久和平和民主、自由、人權的理想盡 心盡力。戰後，反戰組織「新祖國同盟」恢復活動，改名「德國保衛人權同盟」，他依然是 積極參加者。1921年他又參加發起組織以對德國青年進行民主啟蒙為宗旨的團體「共和同 盟」。同時，他還致力於促進各國人民相互諒解的活動，訪問了很多國家。他於1921年訪問 美國，1922年訪問日本，在街頭巷尾都受到群眾自發的夾道歡迎。 他去日本講學的往返途中，兩次船過上海，共停留了三天。他目睹了處於水深火熱中的 中國勞動人民的苦難，目睹了「男男女女為每日5分錢的工資天天在敲石子」，他深感同情 和不平。這對於他一心希望科學造福於人類，希望在全世界各處看到「社會幸福、經濟公平、 國際和平和階級和平」的美好願望，是一個沉重打擊。從此，中國人民的苦難始終緊繫著他 的心。1931年日本侵佔我東三省，他一再呼籲各國政府對日本實施經濟制裁，以迫使它撤軍， 但杳無音訊。1932年陳獨秀被捕，1936年救國會「七君子」被捕，他都曾聯合英美知識界知 名人士表示申援。 1974年初，為編譯和出版《愛因斯坦文集》，我向科學界前輩周培源先生求教。他滿懷 深情地回憶起，1936年在清華任教滿6年後到普林斯頓高級研究院進修，參加了愛因斯坦親 自主持的相對論討論班。他說，愛因斯坦「同我第一次個別交談時，就說中國人民是苦難的 人民。當時我政治覺悟不高，未能完全領會他的思想，對自己國家人民的苦難也沒有他那樣 強烈的感受。」周老這段帶有自責性的談話，使我十分感動，至今記憶猶新。於是我向周老 介紹愛因斯坦1922年11月13日和12月31日兩次路過上海在他的旅行日記上所記載的對中國人 民悲慘命運的深摯的同情。我們都為愛因斯坦的崇高的精神境界和博大的胸懷歎服。當時周 老還告訴我，愛因斯坦為人謙虛、淳樸，對人和藹可親，並過著儉樸的生活。他在歐洲旅行 時，經常坐三等車，而不坐頭等、二等。 1920年國際聯盟成立，1928年標榜「放棄以戰爭作為國家政策工具」的《凱洛格-白裡 安公約》（Kellogg-Briand Pact）的簽訂，以及1932年召開全世界裁軍會議的計劃，引起 了愛因斯坦極大的幻想，以為從此可以一勞永逸地消滅戰爭。為此，他到處奔走呼號，發表 一系列文章。其中最有代表性的是1931年發表的呼籲限制國家主權的《主權的限制》。文章 開頭提出一個政治信條：「國家是為人而建立，而人不是為國家而生存。」最近德國政府決 定，要把這個信條鐫刻在德國政府大樓上，作為2005年的「愛因斯坦年」的慶祝活動之一。 這篇文章還有不少雋永的思想閃光，如：「國家的最高使命是保護個人，並且使他們有可能 發展成為有創造才能的人」。「國家應當是我們的僕從，而我們不應當是國家的奴隸。」 1932年世界裁軍會議期間，他代表「反戰者國際」列席會議，結果使他完全失望，他多 年來熱情宣揚的和平理想化為泡影。嚴酷的現實是：法西斯逆流在歐亞大陸氾濫，日本侵略 中國，1933年1月納粹頭目希特勒當上了德國總理。 希特勒一上台就對自由知識份子、工人領袖和猶太人進行瘋狂迫害，愛因斯坦是首要迫 害對像之一。幸虧當時他在美國講學，未遭毒手。1933年3月10日他發表不回德國的聲明， 聲稱他「只想生活在」實行「公民自由、寬容，以及在法律面前公民一律平等」的國家，而 「這些條件，目前在德國都不存在」。隨後他發表了一系列譴責納粹暴行的談話。他在德國 的摯友馮。勞厄（Max von Laue）寫信勸他在政治問題上要明哲保身。5月26日他寫了一封 義正辭嚴的回信：「我不同意您的看法，以為科學家對政治問題——在較廣泛意義上來說就 是人類事務——應當默不作聲。德國的情況表明，這種克制會招致：不作任何抵抗就把領導 權拱手讓給那些盲目和不負責任的人。這種克制豈不是缺乏責任心的表現？試問，要是喬爾 達諾。布魯諾（Giordano Bruno）、斯賓諾莎、伏爾泰（Voltair）和洪堡（Humboldt）也 都是這樣想，這樣行事，那麼我們的處境會怎樣呢？我對我所說過的話，沒有一個字感到後 悔，而且相信我的行動是在為人類服務。」浩然之氣沛乎寰宇。 面對希特勒的戰爭叫囂，愛因斯坦改變了過去一貫反對服兵役的態度，放棄了反對一切 戰爭的絕對和平主義立場，向全世界人民大聲疾呼：法西斯就意味著戰爭，面對如此凶殘的 和平敵人，和平必須用武裝來保衛。他莊嚴宣告：「為了保衛公理和人民的尊嚴而不得不戰 爭的時候，我們決不逃避戰爭。」他的這一轉變，遭到許多和平主義者的責難，有人甚至罵 他是叛徒。以後的歷史證明，真理是在愛因斯坦一邊。 愛因斯坦這種知錯必改的態度，在對待科學問題也是如此。他早期發表許多科學論文， 往往隨後又發表「更正」。在柏林曾與他多年共事的奧地利女物理學家邁特內（Meitner， 鈾裂變發現者之一，我國核子物理學家王淦昌先生的導師），回憶起她參加的一次宴會上普 朗克和愛因斯坦的談話。普朗克說，在他的工作中出現錯誤時，總覺得很難堪。愛因斯坦笑 著說，如果逐漸增長著的知識，無論是自己的還是別人的，否定他的科學論斷，他一點不會 感到難堪。普朗克的感覺，屬於人之常情，凡是有聲望的人更是如此，而愛因斯坦卻與眾不 同，沒有這種包袱！他的知錯必改，從不文過飾非的光明磊落態度，正顯示他的自尊、自信 和人格的力量。 1939年1月發現鈾核裂變，3月，流亡美國的匈牙利物理學家西拉德（Szilard）等人發 現重核裂變鏈式反應的可能性。7月，西拉德獲悉德國正加緊研究鏈式反應，並禁止被佔領 的捷克出口鈾礦石，估計納粹可能企圖製造原子彈，對人類會造成難以估量的災難，於是找 愛因斯坦商量，想借助他的威望，建議美國趕在德國之前研製出原子彈。愛因斯坦欣然同意， 8月2日在西拉德起草的給羅斯福總統的信上簽了名。羅斯福採納了這項建議，先後動員了15 萬人，耗資20億美元。這項人類歷史上規模空前的高技術工程，到1945年3月已接近完成。 當時納粹德國已瀕臨潰亡，參加原子彈研製的西拉德感到當初建議製造原子彈的理由已不復 存在，美國不該繼續製造和使用原子彈，於是他又找到愛因斯坦商議。愛因斯坦寫了一封介 紹信，讓他去見羅斯福，面陳利害。不幸羅斯福已病危，半個月後就去世了。繼任總統杜魯 門對此無動於衷。西拉德先後兩次聯合參加原子彈研製的科學家，上書反對使用原子彈，都 無反應。8月6日和9日，美國向日本廣島和長崎投擲兩顆剛研製成的原子彈，造成25萬人傷 亡。這對愛因斯坦是意外的沉重打擊。由於他是原子能基本原理（E = mc2）的發現者和制 造原子彈的創議者，被人稱為「原子彈之父」，更使他感到痛苦和懊喪。從此，防止毀滅人 類的核戰爭，推進世界持久和平就成為他戰後的首要任務。 為了喚起科學家的社會責任感，開展保衛世界和平運動，他於1946年發起組織「原子科 學家非常委員會」，發刊《原子科學家公報》。他又給1945年成立的聯合國寫公開信，建議 把聯合國改組成「世界政府」，被蘇聯科學界首領指責為支援「和平與國際合作的最兇惡的 敵人的陰謀和野心」。可是愛因斯坦不為所動，依然堅持不懈地宣揚他的和平信念。在逝世 前7天還簽署了由英國哲學家羅素（Russell）起草的《羅素-愛因斯坦宣言》，呼籲世界各 國政府「尋求和平辦法解決它們之間的一切爭端」。 第二次世界大戰結束，戰時形成的反法西斯聯盟隨之瓦解，世界分成分別以蘇聯和美國 為首的東、西方兩大陣營，雙方開始了彼此敵意的對峙但又避免直接軍事衝突的所謂「冷 戰」。在蘇聯，變本加厲地恢復了官方意識形態對一切事物的嚴密控制。在美國，出現了恐 蘇、恐共歇斯底里，大批知識份子被懷疑對美國不「忠誠」而受到迫害。這股反民主逆流， 經政治扒手、共和黨參議員麥卡錫（McCarthy）的瘋狂作祟，氣勢十分倡狂。1953年5月紐 約一位教師弗勞恩格拉斯（Frauenglass）寫信給愛因斯坦，說自己受到美國眾議院「非美 活動委員會」傳訊（要問他的政治信仰、所參加的秘密的和政治性的組織），請教他該怎樣 應對。愛因斯坦於2月16日寫了一封正氣凜然的回信：「我國知識份子所面臨的問題是非常 嚴重的。反動政客在公眾面前虛晃著一種外來的危險，借此來引起他們懷疑一切理智的努力。 到目前為止，這夥人得逞了，現在開始來禁止教學自由，對一切不肯證明自己是順從的人， 就剝奪他們的職位，也就是說要餓死他們。 「為了反對這種罪惡，只居少數的知識份子應當怎麼辦？老實說，我看只有照甘地所主 張的那種不合作的革命辦法去辦。每一個受到委員會傳訊的知識份子都應當拒絕作證，也就 是說，他必須準備坐牢和準備經濟破產，總之，他必須準備為他的祖國的文明幸福的利益而 犧牲他的個人幸福。 …… 「如果有足夠多的人下決心採取這種嚴肅的步驟，他們就會得到勝利。否則，我國知識 份子所應當得到的，決不會比那個為他們準備著的奴役好多少。 「附言：此信沒有必要被認為是『機密』的。」 這封氣壯山河的信在報上公開發表後，在美國引發了一場保衛人權、保衛《憲法》的運 動。一年後，政治小丑麥卡錫遭到參議院彈劾，成了歷史垃圾。 1953年冬，芝加哥律師「十誡會」通知他，要授予他人權獎，他於1953年12月5日寫了 回信。這封信於1954年2月20日在這個組織的集會上宣讀，信中坦誠地表明了自己的心跡： 「在長期生活中，我把我的全部精力都用在追求對物理實在的結構稍微深入一點的瞭解。我 從來沒有做過系統努力去改善人類的命運，去同不義和暴政作鬥爭，或者去改進人類關係的 傳統形式。我所做的僅僅是：在長時期內，我對社會上那些我認為是非常惡劣的和不幸的情 況公開發表了意見，對它們保持沉默，就會使我覺得是在犯同謀罪。」 一個正直而有社會責任感的人，如果對暴政和政治迫害事件默不作聲，會感到內疚和自 責；愛因斯坦不僅如此，還會覺得自己成了幫兇，犯了同謀罪。在社會正義問題上，對自己 要求如此之高，在科學家中未有第二人，即使在人類歷史中也是罕見的。 愛因斯坦一生不僅在科學上創造了史無前例的奇跡，在人類社會生活中也充滿傳奇色彩。 但他並不把自己看作是高人一等的領軍人物，而認為自己不過是人類社會中的普通一員。他 信守自己的信念：「我的政治理想是民主。讓每一個人都作為個人而受到尊重，而不讓任何 人成為崇拜的偶像。」1955年4月18日走完他的一生前，留下遺囑，死後不舉行任何葬禮， 不做墳墓，不立紀念碑或任何紀念性標誌。骨灰由幾個親友秘密撒向天空，隨風四處飄揚， 為的是不讓人間留下任何可供朝拜的「聖地」。他在普林斯頓住了20多年的房子，輾轉易手， 現歸一位經濟學教授所有，住著他一家，房子內外並無任何愛因斯坦故居的標誌。 終生以探索大自然為己任的愛因斯坦，終於徹底回歸了大自然，但他的那顆明亮的心， 那個高尚的靈魂和博大的胸懷，仍將永遠留在人間，成為全人類一份珍貴的精神財產。 2005年2月24日◆