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第八章 愛因斯坦的宇宙(3)

萬物簡史 作者:(美)比爾·布萊森


《論動體的電動力學(xué)》,無論是在表達(dá)方式還是在內(nèi)容上,都是發(fā)表過的最優(yōu)秀的科學(xué)論文之一。它沒有腳注,也沒有引語,幾乎不用數(shù)學(xué),沒有提及影響過該論文或在該論文之前的任何作品,只是對一個(gè)人的幫助致以謝意。他是專利局的一名同事,名叫米歇爾·貝索。斯諾寫道,愛因斯坦好像"全憑思索,獨(dú)自一人,沒有聽取別人的意見就得出了結(jié)論。在很大程度上,情況就是這樣"。

他著名的等式E=mc2在這篇論文中沒有出現(xiàn),但出現(xiàn)在幾個(gè)月以后的一篇短小的補(bǔ)充里。你可以回憶一下學(xué)校里學(xué)過的東西,等式中的E代表能量,m代表質(zhì)量,c2代表光速的平方。

用最簡單的話來說,這個(gè)等式的意思是:質(zhì)量和能量是等價(jià)的。它們是同一東西的兩種形式:能量是獲釋的質(zhì)量;質(zhì)量是等待獲釋的能量。由于c2(光速的平方)是個(gè)大得不得了的數(shù)字,這個(gè)等式意味著,每個(gè)物體里都包含著極其大量--真正極其大量--的能量。1

你或許覺得自己不大健壯,但是,如果你是個(gè)普通個(gè)子的成人,你那不起眼的軀體里包含著不少于7×1018焦耳的潛能--爆炸的威力足足抵得上30顆氫彈,要是你知道怎么釋放它,而且確實(shí)愿意這么做的話。每種物體內(nèi)部都蘊(yùn)藏著這樣的能量。我們只是不大善于把它釋放出來而已。連一顆鈾彈--我們迄今為止制造出的能量最大的家伙--釋放出的能量還不足它可以釋放出的能量的1%,要是我們更聰明點(diǎn)的話。

其中,愛因斯坦的理論解釋了放射作用是怎么發(fā)生的:一塊鈾怎么源源不斷地釋放出強(qiáng)輻射能量,而又不像冰塊那樣融化。(只要把質(zhì)量極其有效地轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?,這是辦得到的:E=mc2。)該理論解釋了恒星為什么可以燃燒幾十億年而又不把燃料用盡。(同上。)愛因斯坦用一個(gè)簡單的公式,一下子使地質(zhì)學(xué)家和天文學(xué)家的視界開闊了幾十億年。該理論尤其表明,光速是不變的,最快的,什么速度也超不過它。因此,這使我們一下子弄清了宇宙性質(zhì)的核心。而且,該理論還解決了光以太的問題,說明它并不存在。愛因斯坦的宇宙不需要以太。

物理學(xué)家一般不大重視瑞士專利局職員發(fā)表的東西,因此盡管提供的信息又多又有用,愛因斯坦的論文并沒有引起多少注意。由于剛剛解開宇宙中幾個(gè)最難解開的謎團(tuán),愛因斯坦申請大學(xué)講師的職位,但是遭到拒絕,接著又申請中學(xué)教師的職位,再次遭到拒絕。于是,他重新干起三級審查員的活兒--不過,他當(dāng)然沒有停止思索。他離大功告成還遠(yuǎn)著呢。

有一次,詩人保羅·瓦萊里問愛因斯坦,他是不是隨身帶著個(gè)筆記本記錄自己的思想,愛因斯坦稍稍而又著實(shí)吃驚地看了他一眼。"哦,那是沒有必要的,"他回答說,"我極少帶個(gè)筆記本。"我無須指出,要是他真的帶個(gè)本子的話,倒是很有好處的。愛因斯坦的下一個(gè)點(diǎn)子,是一切點(diǎn)子中最偉大的點(diǎn)子--布爾斯、莫茨和韋弗在他們很有創(chuàng)見的原子科學(xué)史中說,這確實(shí)是最最偉大的點(diǎn)子。"作為一個(gè)腦子的獨(dú)創(chuàng),"他們寫道,"這無疑是人類最高的智力成就。"這個(gè)評價(jià)當(dāng)然很高。

1907年,反正有時(shí)候書上是這么寫的,有個(gè)工人從房頂上掉了下來,愛因斯坦就開始考慮引力的問題。天哪,像許多動人的故事一樣,這個(gè)故事的真實(shí)性似乎存在問題。據(jù)愛因斯坦自己說,他想到引力問題的時(shí)候,當(dāng)時(shí)只是坐在椅子上。

實(shí)際上,愛因斯坦想到的更像是開始為引力問題找個(gè)答案。他從一開頭就清楚地認(rèn)識到,狹義相對論里缺少一樣?xùn)|西,那就是引力。狹義相對論之所以"狹義",是因?yàn)樗芯康耐耆窃跓o障礙的狀態(tài)下運(yùn)動的東西。但是,要是一個(gè)運(yùn)動中的東西--尤其是光--遇到了比如引力這樣的障礙會怎么樣?在此后10年的大部分時(shí)間里,他一直在思索這個(gè)問題,最后于1917年初發(fā)表了題為《關(guān)于廣義相對論的宇宙學(xué)思考》的論文。當(dāng)然,1905年的狹義相對論是一項(xiàng)深刻而又重要的成就。但是,正如斯諾有一次指出的,要是愛因斯坦沒有想到,別人也會想到,很可能在5年之內(nèi)。這是一件在等著要發(fā)生的事。但是,那個(gè)廣義相對論完全是另一回事。"沒有它,"斯諾在1979年寫道,"我們今天有可能還在等待那個(gè)理論。"

愛因斯坦常手拿煙斗,和藹可親,不愛露面,一頭亂發(fā),真是個(gè)非凡人物。這樣的人物不可能永遠(yuǎn)默默無聞。1919年,戰(zhàn)爭結(jié)束了,世界突然發(fā)現(xiàn)了他。幾乎同時(shí),他的相對論以普通人無法搞懂出了名。《紐約時(shí)報(bào)》決定寫一篇報(bào)道--由于永遠(yuǎn)令人想不通的原因--派了該報(bào)一個(gè)名叫亨利·克勞奇的高爾夫運(yùn)動記者去負(fù)責(zé)這次采訪,結(jié)果正如戴維·博丹尼斯在他出色的《E=mc2》一書中指出的,根本不解決問題。

這次采訪令克勞奇力不從心,他差不多把什么都搞錯(cuò)了。他的報(bào)道里有許多令人難忘的錯(cuò)誤,其中之一,他斷言,愛因斯坦找了個(gè)膽子很大的出版商,敢于出版一本全世界只有12個(gè)人看得懂的書。當(dāng)然,根本不存在這樣的書,根本不存在這樣的出版商,也根本不存在這么狹小的學(xué)術(shù)界,但這種看法已深入了人心。過不多久,在人們的想像中,搞得懂相對論的人數(shù)又少了許多--應(yīng)當(dāng)指出,科學(xué)界對這種神話沒有去加以澄清。

有一位記者問英國天文學(xué)家阿瑟·愛丁頓,他是不是真的就是世界上僅有的三個(gè)能理解愛因斯坦的相對論的人之一。愛丁頓認(rèn)真地想了片刻,然后回答說:"我正在想誰是第三個(gè)人呢。"實(shí)際上,相對論的問題并不在于它涉及許多微分方程、洛倫茲變換和其他復(fù)雜的數(shù)學(xué)(雖然它確實(shí)涉及--有的方面連愛因斯坦也需要?jiǎng)e人幫忙),而是在于它不是憑直覺所能完全搞懂的。


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