爱因斯坦在提出广义相对论多年以后,曾写下这样的一句话:“牛顿先生,请原谅我”。从现在已经确认的事实来看,爱因斯坦有这样的资格对牛顿说这番话。
在沃尔特·艾萨克森所著的《爱因斯坦传》中我们可以看到,爱因斯坦摧毁的不只是牛顿经典物理学体系,还包括由牛顿力学体系搭建的机械世界图景中的一切秩序。这种崩塌发端于20世纪20年代前后。雏形中的现代世界正努力地冲破古典藩篱的屏障。经典物理学的瓦解、世界大战的恐怖、社会阶层的奔溃从各个层面酝酿着现代世界。
使得爱因斯坦广义相对论的颇具影响力的一个重要事件应当属1919年11月6日下午,英国皇家学会的会员们和皇家天文学会的同行聚集在伦敦皮卡地利大街的柏林顿会馆。本次会议议程只有一项:听取关于日食观测的报告。
在此次报告的会场中,大厅中悬挂着牛顿的肖像,油画中的牛顿正威严地俯视着与会人员。哲学家怀海特专程从剑桥赶来,他针对此次会议的记录要点如下:“会议场上的气氛极为热烈,简直像是在上演希腊剧,我们是合唱队,评说着决定宇宙命运的天条律令……背景中牛顿的形象让我们想起,200多年后,这个最伟大的科学体系终于第一次得到了修正。”
本次会议的最后结论相当简单-----“奔赴索不拉和普林西比的远征队所得到的结果令人信服的证明,光在太阳附近的确发生了偏折,而且偏折量与爱因斯坦广义相对论所要求的一致。”
需要说明是,爱因斯坦对于光在太阳附近发生的偏折最初的计算结果是0.85弧秒,他之后提出的计算结果是偏折1.7弧秒。弧秒又称之为角秒,1°(度)= 60′(角分)= 3600″(角秒)。爱因斯坦所计算出来的偏折角度,大概就是三千六百分之一的偏差。以科学的角度来审视这个数据,不论是理论计算还是实地观测,这个数据的得来都非易事。从爱因斯坦提出光在太阳附近的偏折再到观测实证,这期间有八年之久。至此,牛顿爵士的定律不再能够完全支配宇宙的方方面面了。
不过借助沃尔特·艾萨克森的《爱因斯坦传》我们还会知道,在英国皇家学会热烈讨论的1919年11月里,爱因斯坦正在德国柏林公寓楼里为冬天的来临而发愁。更为不断贬值的德国马克而焦虑。
自1919年的日食实验之后,爱因斯坦将1916年写就的《什么是相对论》用英语发表。该书含有大量的思想实验,很快它就成了畅销书,在许多年里一版再版。相对论也逐步从专业领域一步一步迈向了普通人的生活。不过,相对论能引发的改变不止于物理学领域,而是社会的方方面面。在这一点上,沃尔特·艾萨克森是这样阐述的:
无论是科学还是道德哲学,爱因斯坦都力图寻求确定性和决定论定律。如果他的相对论引发了骚动,扰乱了道德文化领域,这并非源于爱因斯坦的思想,而是因为人们对其作了通俗解释。
这样的阐述应用在200年前发现经典力学体系的牛顿身上,也应该是适用的。在针对1919年日食观测实验的内容上,哲学家怀海特的记录特别值得回味。在那一段话中,我们可以清晰的看到,对于牛顿力学体系修订的渴望可能不是只有怀海特一人,而是许多人。只是需要等到爱因斯坦出现之后,这种修订的可能才成为现实。从科学史的角度来看,牛顿力学体系所建立的机械物理世界图景在不到三百年的时间里就轰然倒下。尽管在1919年,对相对论的理解和认识仍然只掌握在少数人的手中,不过这些人已经敏锐地意识到,另外一个世界已然开启。至于那个新世界里有什么?还没人能完全预见。
20世纪的前半叶可能是旧世界与新世界碰撞最为激烈的历史阶段。我们今日所身处的世界,也就是从那时开始搭建的。即便只是一个物理实验观测的结果。但这个结果预告了往后层出不穷的修订和改变,更遑论往后更多的视角和发现。我想,这种因新发现而带来的思想悸动不会只出现在20世纪,它应该在历史长河中的任何一个世纪中都出现过。唯一不同的是,有的新发现在产生之后随即陷入长久的寂寞中夭折,有的新发现则在产生之后以巨大的爆发力催生了改变。在阅读《爱因斯坦传》时,我时常想起意大利量子物理学家卡洛·罗韦利近几年推出的几本著作《七堂极简物理课》、《现实不似你所见——量子引力之旅》、《极简科学起源课》、《时间的秩序》所讲述的内容。这几本小书中同样充满了想象力与精确的描述。
当然,在卡洛·罗韦利的物理学著述中,牛顿和爱因斯坦这两位巨擎是绕不过去的山峰。不过从认识的角度来看,阅读卡洛·罗韦利的著述,对于量子力学的认识要比爱因斯坦本人讲述的要更容易让人理解一些。卡洛·罗韦利也善意地提醒我们:“我所研究的一切可能是错的”。这种由作者本人释放出的提醒是一个完全相反的态度。其实是量子力学物理学理论中相悖的认识随处可见。我们可以想象,由爱因斯坦开启的量子力学,到了我们手中时已处于艰难发展的阶段,充斥着不确定性。
相比之下,牛顿要幸运得多。牛顿在发现经典力学体系之后,我们一直诟病他隐身在神学之中。作为一个摧毁了彼时世界秩序的人来讲,可能牛顿内心面对的复杂是常人不能体会的。当一个世界的崩塌真实地发生在一个人的眼前时,这个人需要承受的煎熬似乎无第二个人能感受到。牛顿应该是最直接受力的那个人。
在初初阅读有关科学史和物理学著述时,类似“崩塌”、“倒塌“、”分崩离析“这样的词语出现在物理学中我是不解的。不过这样的词语也的确形象描述了在不同视角之下见到的一切。在极少数人的眼中,他们见识到的世界与我们习以为常的世界是截然不同的。我们习惯于这个世界是固定的、永恒的、确定的和有秩序的。但不能否认的是用另外一种视角来看这个世界的话,它也是混乱的、变幻的和无序的。从目前已知的混乱情况来看,人类用了数千年时间赶走的诸神,反而有可能成为答案的一种!这不是不可能。
如果说物理学著述与其他著述有什么不同的话,我想最大的特点就是精确吧!接近精确的描述,接近精确的词语,以及接近精确的表达。
以及不那么确定的结论。这些结论都不会义正严词地说自己等同于“唯一的正确”。而这,就是科学一直以来的尊严!
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