愛因斯坦(15)_學達書庫

一五

　　布裡爾奧因在1921年的提名信中寫道：「如果愛因斯坦的名字不出現在諾貝爾榮譽獲得者的名單中，設想一下，50年後的公眾輿論將會是怎樣吧。」

　　愛因斯坦因光電效應方面的研究而獲得諾貝爾物理學獎，這是當之無愧的。但是，沒有因相對論而獲獎，這是物理學史上一個永久的遺憾。按他的學生蘭佐斯的說法，愛因斯坦一生理應獲得5個諾貝爾獎，這指的是對布朗運動的研究，提出了光量子理論，創立狹義相對論，發現質能相當性和建立廣義相對論。

　　愛因斯坦沒有收到奧裡維留斯通知他已榮獲諾貝爾獎金的信，1922年秋，愛因斯坦已帶著他的第二個妻子艾爾沙乘日本輪船去東方了。日本方面寄來了一封封請帖，邀請他到日本去講學。他們穿過地中海和印度洋，在科倫坡、新加坡、香港和上海作了短暫的停留，11月底到達日本神戶。所到之處，受到極熱烈的歡迎，各階層人民都把愛因斯坦的到來看作是非常愉快的事情。他是在路經上海，瑞典駐上海領事館領事遞給他獲獎電報時，才知道獲獎的。他只是哈哈一笑，並未顯得過分激動。這就是愛因斯坦，名和利都不在乎，要緊的是他的科學，他的思想。

　　日本訪問結束，回國途中，他訪問了巴勒斯坦和西班牙，然後立即返回柏林。

　　玻爾於1922年12月10日在斯德哥爾摩領取了1922年度獎金，那時愛因斯坦還在訪問途中。1923年6月，愛因斯坦去瑞典參加諾貝爾獎金授獎儀式。在哥德堡，他在斯堪的納維亞學者們的集會上發表了講演，瑞典國王也出席了這次會議。

　　1925年以後，愛因斯坦有很長一段時間沒有出遠門旅行。後來曾到比利時、古巴和英國訪問，也曾兩度去過美國，美國給他留下了美好的印象。1933年1月，德國納粹上臺，接著，迫害猶太人，他的著作被焚，在德國的財產被沒收。1933年9月初，納粹以2萬馬克懸賞殺死他。於是，他於9月9日出走英國。10月7日，愛因斯坦帶著妻子和助手等從英國登上一艘去美國的輪船，永遠離開了歐洲。後來一直定居於美國的普林斯頓，擔任高等學術研究院的教授。

　　堅持走一條自己認准的路

　　當愛因斯坦在柏林尋找通向廣義相對論之路的那段日子裡，理論物理學中一場新的運動在哥本哈根開始了，它很快成了物理學界注意的中心。丹麥物理學家玻爾把量子概念應用於解釋原子結構。1923年，法國物理學家德布羅意提出物質波理論，把物質粒子波粒二象性的嶄新概念引進了物理學。1925年，奧地利物理學家泡利提出兩個電子不能共處於同一量子狀態上的不相容原理。德國物理學家海森堡的矩陣力學和奧地利物理學家薛定鍔的波動力學也建立起來了。量子物理學進入了一個蓬勃發展的非常時期。

　　愛因斯坦在20年代也曾為量子理論的發展做過傑出的貢獻，但他的主要精力沒有放在這裡，他在走著一條另外的自己認准的路。

　　量子力學創立不久，愛因斯坦就與幾位主要的量子力學家產生了重要的意見分歧。愛因斯坦雖然對以玻爾和玻恩為代表的量子力學家的成就十分欽佩，但他又不滿足於微觀世界的這些規律僅僅具有或然性，不滿足於他們對於量子力學的解釋。他認為，量子統計力學並非什麼新東西，只不過是人們長期以來還不能完整地描述事物而採用的權宜之計。他堅信，物理學應該對於客觀的實在狀況作出和觀察者無關的描述。在物理學史上，他曾有過與玻爾為代表的哥本哈根學派之間的激烈爭論，這個爭論維持了相當長的時間，甚至延續到他生命的結束。而量子力學的發展已是當時物理學界大勢所趨的主流。愛因斯坦的科學思想和當時大多數物理學家的思想方法之間的距離越來越大了。他在後半生孤獨一人埋頭於統一場論的研究，似乎脫離了物理學發展的洪流。玻恩曾說：

　　「這對愛因斯坦本人，對我們來說都是悲劇。因為他在孤獨地探索他的道路，而我們卻失去了領袖和旗手。」但愛因斯坦癡心不改，始終認為他對統一場論的探索是有意義的。

　　愛因斯坦對統一場論的探索是從1923年以後開始的。愛因斯坦一貫相信：世界是統一的，世界是合乎理性的，世界服從於存在的統一規律。在狹義相對論和廣義相對論建立以後，已知的引力場和電磁場卻沒有統一起來，這種情況使愛因斯坦很不滿意。他認為廣義相對論還有缺陷，它沒有把電磁場包括在內，於是他力圖建立一個既包括引力場又包括電磁場的統一場理論，用以解釋物質的基元結構。他把這看作是相對論發展的第三個階段。

　　最早從事這方面工作的是魏耳和卡魯查等人。他們由於廣義相對論用黎曼幾何描述引力場取得了巨大成功，便產生了用新的幾何方法統一描述引力場和電磁場的想法。魏耳企圖用修改黎曼幾何的方法建立一個被稱為「規範不變幾何學」來統一描述引力場和電磁場，而進一步的研究表明，這種幾何不能描述電磁場。卡魯查則把黎曼幾何由四維增加到五維，試圖將引力場和電磁場統一起來，結果失敗了。愛因斯坦最初是設法推廣卡魯查的工作，但沒有取得成功。他還試圖把場和物體聯合成為一個具有場構造的統一體，然後用一種幾何方法去描述這種場和實物的統一體，也沒有取得實際成果。

　　雖然他在1929年、1945年和1954年曾取得一些進展，但都只停留在數學的表述形式上，沒有得到有物理意義的結果。在逝世前夕他與他的學生柏格曼一起提出的不對稱場論，是他最後一個統一場論模型。在這個模型中，他用度規張量來統一描寫引力和電磁兩種相互作用。度規張量由對稱和不對稱兩部分組成，分別描述引力場和電磁場。但是這個方程無法求解。愛因斯坦最終未能實現自己的宏願。

　　愛因斯坦1955年3月（即他逝世前一個月）為紀念母校蘇黎世聯邦工業大學成立100周年而寫的回憶錄《自述片斷》中說：「自從引力理論這項工作結束以來，到現在40年過去了，這些歲月我幾乎全部用來為了從引力場理論推廣到一個可以構成整個物理學基礎的場論而絞盡腦汁。有許多人向著同一個目標而工作著，許多充滿希望的推廣我的主張後來一個個放棄了。但是最近10年終於找到一個在我看來是自然而又富有希望的理論。不過，我還是不能確信，我自己是否應當認為這個理論在物理學上是極有價值的，這是由於這個理論是以目前還不能克服的數學困難為基礎的，而這種困難凡是應用任何非線性場論都會出現。此外，看來完全值得懷疑的是，一種場論是否能夠解釋物質的原子結構和輻射以及量子現象。大多數物理學家都是不假思索地用一個有把握的『否』字來回答，因為他們相信，量子問題在原則上要用另一類方法來解決。問題究竟怎樣，我們想起萊辛的鼓舞人心的話：『為尋求真理的努力所付出的代價，總是比不擔風險地佔有它要高昂得多』。」

　　愛因斯坦曾就統一場論，在給老朋友索洛文的信中說過：「我完成不了這項工作了；它將被遺忘，但是將來會被重新發現。」

　　事實上，物理學家們並沒有忘卻。1954年，美籍物理學家楊振寧和米爾斯提出了普遍規範場論，為統一場論的研究開闢了一條正確的途徑，即沿著規範場論的途徑。1967年，溫伯格和薩拉姆在格拉肖工作的基礎上各自獨立地提出了弱相互作用和電磁相互作用的統一理論。格拉肖和喬奇等人又通過選擇一種新的規範場，建立了弱相互作用、電磁相互作用和強相互作用的大統一理論。大統一理論給出的一些重要結果，解釋了宇宙學和基本粒子物理學中的許多問題，並作了科學的預言，有些預言已得到實驗證據。

　　物理學正朝著大統一的方向前進。也許有一天，人們會重新認識20世紀的科學偉人——愛因斯坦。

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