爱因斯坦传-第21章
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
1905年的狭义相对论仅仅适用于不存在引力的所有物理过程，研究的是直线、匀速相对运动的参考系。广义相对论的方程与参考系的运动状态无关，也就是同样适用于作加速运动和旋转运动的参考系。在某种程度上，它是1905年狭义相对论的“推广”；此外，就像爱因斯坦所恰当比喻的那样，广义相对论这个新理论就像是相对论大厦中的第二层楼。
爱因斯坦一直把广义相对论看作自己毕生最重要的科学成就。他对自己的学生、波兰物理学家说过：“要是我没有发现狭义相对论，也会有别人发现的，问题已经成熟了；但是我认为，广义相对论的情况不是这样。”
爱因斯坦说这种话，是在广义相对论发表之后20多年。
爱因斯坦的自信不是没有道理的。
1919年，爱因斯坦9岁的儿子爱德华问父亲：“爸爸，你到底为什么这样出名？”
爱因斯坦笑了，然后又半严肃半微笑地对儿子解释道：“你看见没有，当瞎眼的甲虫沿着球面爬行的时候，它没有发现它爬过的路径是弯的，而我有幸地发现了这一点。”
爱德华听懂了比喻本身，但他不理解其中的含义。
这其中的含义，只有物理学家中的精英们才体会得到。照他们看来，如果没有爱因斯坦，至今世界上也断不会出现广义相对论。
当然，一个重大的科学理论，是科学发展到一定阶段后的必然产物，说它完全依赖于某个个人，这是叫人难以相信的。然而，这种看法也说明了一个事实——广义相对论中包含着深刻的思想。没有大胆的革新精神和百折不挠的毅力，没有敏锐的物理直觉能力和高超的数学运算技能，是不可能建立广义相对论的。从1905年到1915年，爱因斯坦酝酿了整整10年时间——那是最富于创造力的成熟的10年——才建立起广义相对论。
广义相对论的提出需要太多的才能，几乎超出一个常人毕生所能掌握的知识的无数倍。人类不得不在大多数人平庸的事实面前赞美那些伟大的天才。他们的才能实在是让人高山仰止。拥有这样的天才，是人类的福份。
难怪1897年发现电子的英国物理学家汤姆逊说：广义相对论是人类思想史上最伟大的成就之一。
难怪创立相对论量子力学的英国物理学家狄拉克说：“广义相对论也许是人类曾经作出过的最伟大的科学发现。”狄拉克是物理学界最不爱说话，更不爱说恭维话的大师。所以，爱因斯坦在1917年大病之后，坦然地向朋友们说：“我死不死无关紧要。广义相对论已经问世了，这才是真正重要的。”
★ 宇宙之谜
有人说，柏林的大学教授分两类，一类是爱因斯坦一个人，另外一类是其他所有人。
有人以此来讥讽爱因斯坦。
有人以此来赞誉爱因斯坦。
不管怎么说，爱因斯坦即使在大科学家们中间，也显得是那么地与众不同。
一般的教授，把自己的时间一分为二：一部分教书，一部分研究。他们的讲课，一章章、一节节，分得细而又细，旁征博引，内容像图书馆一样丰富。他们的科学研究，也分成一个个小问题，手下的学生都能分到一个，大家津津有味地研究，论文一篇篇发表。
爱因斯坦也是既讲课又做研究。他那深刻的思想之链，一环一环展开，清晰地呈现在听讲者面前，再加上一些幽默隽永的趣谈作点缀，这使他的讲课具有一种特殊的魅力。爱因斯坦只爱讲自己所研究的问题。他不仅喜欢向同行和大学生讲课，也喜欢跟门外汉谈自己的研究工作。这些讲课和交谈，是用语言表述思想，就像磨剑一样，思想在讲课和交谈中磨锋利了。可是，要爱因斯坦完整地讲一门课，从头到尾，仔细准备，这就叫他头疼了。教科书上、手册上都有的东西，有什么可讲的呢？
爱因斯坦不理解别人讲课的方法，就像别人不理解他的讲法一样。爱因斯坦只是固执地认为：把时间都花在背书上，这太可惜了。
爱因斯坦的科学研究，也和一般的教授不同。他总是找最深最难的问题来研究，所以他顶多只能有一两个助手。爱因斯坦是个单干户，狭义相对论发表之后，本来可以接下去做许多工作，写许多论文，可是，他把这些比较容易做的工作留给别人，自己则埋头搞广义相对论。广义相对论的原理发表后，还是同样的情况，爱因斯坦又去研究更新更难的问题了。
少年时代的独自沉思又一次出现。不过，现在爱因斯坦是在面对浩瀚的星空发问：根据广义相对论，宇宙应该是什么样的呢？
宇宙是什么样的？在人类居住的大地之外是什么？有什么？这些问题和人类的历史一样古老。从漫无稽考的远古时代起，人们就在思索这些问题。那美丽庄严的星空，那点不清数不尽的闪烁着的星星，蕴藏着多少诱人的奥秘！多少年来，宇宙是神话故事的大花园，是宗教迷信的好居所。诗人讴歌宇宙、哲学家玄谈宇宙，他们描绘了形形色色的宇宙。从牛郎织女鹊桥相会的神话宇宙，到天堂地狱、上帝造人的宗教宇宙，各式各样，应有尽有。然而，最有权利讨论宇宙的，是研究宇宙的人，是那些彻夜不眠、把望远镜指向茫茫太空的天文学家，是那些在实验桌旁，在伏案计算中度过日日夜夜的物理学家。
爱因斯坦分析了无限宇宙模型的困难，根据广义相对论空时弯曲的概念，提出了自己的宇宙模型。他的论文出现在1917年的《普鲁士科学院会议报告》上，论文的题目是《根据广义相对论对宇宙所作的考查》。在这篇论文中，爱因斯坦提出了一个有限无边的静态宇宙模型。
“宇宙有限”这几个字渐渐地传到了牧师、神父和拉比们的耳朵里。他们的耳朵竖起来了，而且竖得很长。
“什么？宇宙有限？嗯——好极了！”他们满意地笑了。
罗马教庭学院的天主教哲学家发表了长篇大论，对于爱因斯坦大加恭维。仿佛有限宇宙之外就必有一个天堂，这样，他们的上帝就有适当的住处了。
关于这一类上帝在人世间的代言人，有什么话好说的呢？他们曾经把布鲁诺活活烧死，把伽利略关进监狱，只是因为他们宣传科学的真理——哥白尼的日心地动说。而当哥白尼的学说经过艰苦斗争，获得胜利之后，这些神学家们却又摇身一变，说什么哥白尼的学说并不和《圣经》矛盾，反而给上帝开天辟地、创造日月星辰提供了科学根据。对于宗教界这些荒谬的说法，爱因斯坦从来都抱着一种冷漠的态度。
在一次访问英国的宴会上，爱因斯坦的邻座是坎特伯雷大主教。这位大主教摆出一副对相对论颇感兴趣的样子，恭敬地向爱因斯坦求教，希望能从相对论中找到一些对于上帝有益的根据。他呷了一口香槟酒，亲切地对爱因斯坦说：“有许多人对我说，爱因斯坦会改变我们的宗教道德观念呢！教授，关于这个问题，你有什么看法呢？”
“别信他们。相对论讨论的纯粹是科学问题。与宗教毫无关系。”爱因斯坦也呷了一口香槟酒，微笑地回答说。
想从相对论中寻求神秘启示的时髦人物形形色色，他们都在爱因斯坦的身边嗡嗡营营，似乎在为他、为相对论唱赞歌。但是一有机会，他们又像蚊子一样，吸他的血，去养肥他们自己。
每一个伟大人物的身边总有一些这样的蚊子，从古至今，皆是如此。
对唯心主义的恭维，爱因斯坦是无动于衷的，因为在他身上，自然科学家的自发的唯物主义始终是主流。遗憾的是，有些唯物主义阵营里的人，不断地攻击爱因斯坦“唯心主义”。特别是在宇宙有限这个问题上。但是说来也怪，他们提的问题和神学家同样浅薄：“在有限宇宙之外是什么？”
他们给出的答案也和神学家一样武断：“上帝。”
这些唯物主义者给宇宙有限论贴上了一条标签——“唯心主义”。谁说宇宙有限，谁就犯下了唯心主义的弥天大罪。也许，他们太性急了，还没有弄懂爱因斯坦的宇宙有限论是什么意思，就根据现成的公式：“宇宙无限＝唯物主义”，“宇宙有限＝唯心主义”，赶紧提笔上阵，对宇宙有限论展开了批判。
其实，他们都没有弄清什么叫宇宙有限。爱因斯坦的宇宙模型有三个重要的概念。
第一个概念是“静态”。爱因斯坦提出了一个所谓的“宇宙学原理”。这个原理是说：宇宙间的物质均匀分布，从宇宙的随便什么地方观看宇宙，所看到的宇宙图像都是相同的，就像站在球面上观看球面，不论站在哪一点，看到的球面都是一个模样。对于这个宇宙学原理，读者很可能反对：“宇宙间的物质分布怎么能说是均匀的呢？譬如在太阳系中，99。86％的质量集中在太阳上，这均匀吗？还有，在地球上看月亮和在月亮上看地球，难道一样吗？”
亲爱的读者，你这是从小处着眼了。宇宙学是从大处着眼，研究整个宇宙结构的，它所使用的宇观尺度比太阳系大得多。小范围里的不均匀，并不妨碍大范围里的均匀。譬如地球表面，有的地方是崇山峻岭，有的地方是平野千里，各个地点的海拔高度是不均匀的。但是如果在人造地球卫星上远远地观看地球的整体结构，那么各地海拔高度的差异就微乎其微了，地球就是一个相当均匀的球，（严格地说，应该是椭球）。爱因斯坦的静态宇宙模型进一步假定：宇宙空间中的物质不但是均匀分布的，而且还是静止不动的。读者可能又要反对说：“月亮绕着地球转动，地球绕着太阳转动，宇宙间的一切物质都在运动，怎么能说是静止的呢？”
这时，你又从太阳系的小范围来考虑了。用太阳系的小尺度衡量是运动的，用宇观的大尺度衡量就是静止的了。就像站在海边观看大海，以米作为衡量的尺度，那么海水是大浪滔滔，作着激烈的运动。但是如果在人造地球卫星上观看大海，以公里或更大的距离作为衡量的尺度，那么海水就平静如镜，就是静止的了。总之，爱因斯坦认为，宇宙的总的图像就像从卫星上观看地球一样，大体上是均匀、静止不动的。你看，那些恒星不是像宝石一般镶嵌在深邃的夜空中，彼此之间的位置不是几乎从不变动吗？
第二个概念是“有限”。
对这个概念的反对意见最为激烈：“难道说我们的宇宙四周围着巨墙，墙上写着一行巨字：”呔！宇宙有限，墙外天国，人类止步！‘吗？“
对待这些意见，爱因斯坦的宇宙模型中还有第三个概念呢。这第三个概念就是“无边”。爱因斯坦的宇宙虽然有限，却又是无边的。圆圆浑浑，没有边界，所以也就没有什么边界内外之分。和无限宇宙一样，有限宇宙也是可以没有“之外”的。无限宇宙排除了天国和上帝之类的东西，有限宇宙也不给它们容身之地。
爱因斯坦的静态、有限、无边的宇宙模型和牛顿式的无限宇宙模型一样，都是人类认识宇宙过程中的重要里程碑。它们都是把一定数量的观测事实作了某种外推之后得到的。结论虽然可能有错误，研究的态度和方法却是科学的。
事实上，爱因斯坦提出他的宇宙模型之后过了12年，天文学上有了一次重大的突破——美国天文学家哈勃发现，所有的星系，彼此之间的距离都在不断地增大。恒星不“恒”，我们看不到它们的分离运动，因为距离我们太远了。宇宙就像一个受热的肥皂泡，它在不停地膨胀。星系就像肥皂泡上的各个点，它们彼此之间的距离也在不停地增大。宇宙不是静止的，宇宙在膨胀！哈勃利用大口径望远镜作出这个重要发现后，爱因斯坦这位公认的最伟大的物理学家，非常坦然地承认自己的宇宙模型是错误的。为什么不承认呢？难道最伟大的物理学家就不犯错误了吗？为了从广义相对论中解出他的静态、有限、无边的宇宙模型，爱因斯坦甚至修改了自己心爱的引力场方程，在方程中增加了具有斥力性质的一项，叫做宇宙项。有人把引入宇宙项这件事，称为爱因斯坦平生所犯的最大错误。
爱因斯坦犯了一个大错误，提出了一个错误的宇宙模型，后果却是诞生了一门新的科学——现代宇宙学。奇怪吗？不，历史上有不少这样的事情。哥白尼的日心地动说揭开了近代天文学的序幕，但是他的不朽巨著《天体运行论》中说行星（包括地球）绕着太阳作圆周运动，是不对的。行星运动的轨道应该是椭圆的。
研究宇宙的整体结构，以前没有适当的理论指导，从爱因斯坦开始，才有了强有力的理论做指导，那就是广义相对论。随着观测手段
