广义相对论的第二个验证是引力频移。由广义相对论固有时间与引力位势的关系可知,当光在引力场中传播时,它的频率会发生变化,从巨大质量的星球射到地球上的光线的光谱线将向红端移动(即引力红移),而从地球射到质量巨大的星球表面的光的光谱线则向紫端移动,故统称为引力频移。1924年,美国天文学家亚当斯通过对天狼星伴星的光谱线进行观测,证实了这一预言。
另一个是对广义相对沦预见引力场将使光线发生弯曲的验证,这一验证带有戏剧性。爱因斯坦在1911年的论文中,对光线在引力场中的弯曲作了明确的预言。1914年,德国天文学家组织了一支考察队前往俄国克里木半岛,想在日全食时进行观察,试图验证这一预言。不幸第一次世界大战爆发,考察队员全被俄国人当作战俘扣留,使验证未能实现。这一不幸对广义相对论倒成了一件幸运的事,因为当时爱因斯坦的预言有误,实际值会比他的计算值大1倍。1915年,爱因斯坦根据空间几何形变修正了1911年的计算,提出了1.7″的预言数值。英国天文学家爱丁顿在1916年通过中立国荷兰天文学家的介绍得到了《广义相对论基础》的单行本,立即表现了极大的兴趣,并决定利用1919年5月29日将要发生的日全食来进行验证。在爱丁顿的推动下,英国皇家天文学会就派了两支观测队分别由爱丁顿和克罗姆林率领,前往西非几内亚湾的普林西比岛和南美洲的索布腊尔进行观测。1919年11月6日,英国皇家天文学会宣布了观察结果,两地所得的观测值分别是1.61±0.30″和1.98±0.12″在误差范围内都与爱因斯坦的预言符合。
消息立刻传遍全球,一夜之间爱因斯坦成了世界名人。
爱因斯坦一直把广义相对论看作自己一生最重要的科学成就。他对自己的学生、波兰物理学家英费尔德说过:“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。”广义相对论是爱因斯坦独特思想的伟大创造。
人类的社会是个善良与凶恶的混合体。善良而公正的人们为之赞赏和欢呼的美好事物,也必然得到凶残邪恶势力的仇视和攻击。
在科学史上,任何具有革命意义的科学理论的出现都不会是一帆风顺的。哥白尼的日心说曾引起过激烈的斗争;达尔文的进化论也导致了旷日持久的争辩。爱因斯坦的相对论自然也不能例外,投向他的不仅有鲜花与欢呼,而且还有冷箭与谩骂。因此,伴随相对论的问世将会引起激烈的争论,这是意料中的事。但是,出乎意料的是,对爱因斯坦的相对论的攻击,除了科学上的原因之外还有政治上(这是主要的)的原因。
当太阳附近光线偏折的科学新闻震惊世界之日,正是德国爆发反犹太运动之时。由于爱因斯坦是犹太人,所以竟连他的物理学理论也遭到了歧视,被称为“犹太物理学”。由于相对论的艰深难懂,不仅给它的传播带来困难,而且也使恶意中伤它的人找到了口实。
麦克斯·冯·劳厄曾对广义相对论的艰深的程度做了这样的描述:“许多人赞扬,也有许多人反对,值得注意的是,无论在这一方或者在另一方,那么叫得最响的几乎一点也不理解它。”
对于狭义相对论来说,情况也好不了多少,据说当时真正懂得它的人也是寥寥无几的。据郎之万估计,当时全世界只有12个人知道什么是相对论。
1920年8月在德国成立一个被爱因斯坦称为“反相对论公司”的所谓“德国自然哲学家研究小组”。这个小组以保持科学的纯洁性为名,对爱因斯坦本人及其著作发动了猖狂的攻击,说爱因斯坦是代表典型犹太精神的江湖骗子,是“特别厚颜无耻的犹太人”,说他的理论是犹太人对德国精神财富的亵渎。
这种恶毒的污蔑和野蛮的攻击不断升级,1933年达到了高峰。那年,1905年度物理学诺贝尔奖金获得者,被爱因斯坦称为精通实验物理学大师的勒纳德竟对爱因斯坦进行激烈的抨击:
“犹太学术界对自然科学的危险影响的最重要例子就是爱因斯坦先生所提出的东拼西凑起来的数学理论。”
1935年,这位纳粹党的物理学家再次向爱因斯坦发动了猖狂的攻击:
“我们的元首已经在政治和国民经济方面,把称为马克思主义的这种亚洲精神摒除净尽了!可是,在自然科学方面,由于爱因斯坦的理论无限度地强调和夸大,它仍然把持着统治地位,我们必须明白,在文化上追随犹太人,是不配做一个德国人的。自然科学,正确地讲,是完全来源于雅利安人的;我们德国人,今天也要在未知领域找到自己的出路,希特勒万岁!”
听罢这种歇斯底里地反犹太人的叫嚣,使人感到十分失望又十分可气,这哪里还像个曾经荣获诺贝尔奖金的物理学家呀!如果诺贝尔先生在九泉之下,得知这沾污他的名字的纳粹小丑的凶恶的表演,会作何感想呢?他会原谅这种科学界的败类吗?
勒纳德的丑恶表演告诫世人:科学一旦被卷进了政治旋涡,品德不端的科学家也会变成嗜血成性的鲨鱼。
人类的文明史一再证明,强权终究无法战胜公理,如果被攻击的对象不倒,那么它将越发显得伟大。
爱因斯坦身为犹太人株连他的相对论遭到批判,而无法驳倒的相对论又使爱因斯坦本人成为“物理学教皇”——“犹太圣人”。这就是无情的历史辩证法。
荣获诺贝尔物理学奖
1922年11月10日,一封电报送到了爱因斯坦在柏林的住宅,电文如下:“您被授予诺贝尔物理学奖金,详请见信。
奥里维留斯(签名)。”
也在这一天,瑞典皇家科学院秘书奥里维留斯教授写信给爱因斯坦:“我已经在电报中通知您,在昨天举行的会议上,皇家科学院决定授予您上年度的诺贝尔物理学奖,这是考虑到您在理论物理方面所做的工作,特别是您对光电效应定律的发现,但没有计及您的相对论和引力理论所具有的价值,尽管它们曾得到证实。”就在爱因斯坦获得1921年度奖金的同一天,1922年度的奖金授予丹麦物理学家玻尔,这是由于他“在原子结构和原子辐射方面的贡献”。
早就准备给爱因斯坦颁诺贝尔奖金了,但是,诺贝尔奖金委员会犹豫不决。从1910年至1920年间,除了1911年和1915年之外,爱因斯坦都因创立相对论的贡献而被提名为诺贝尔物理学奖的获得者,但相对论遭到不少的反对意见,因而未通过。诺贝尔奖金委员会当时有一个传统,就是奖金要授予具体的发明,而且是没有争议的有实用价值的发明,瑞典科学院和诺贝尔奖金委员会害怕因授奖相对论而引起纠纷。
后来,普朗克提议1921年度奖和1922年度奖分别授予爱因斯坦和玻尔,奥森又对爱因斯坦1905年论光量子的文章和1909年对黑体辐射的能量涨落所做的工作做了极好的分析,诺贝尔奖金委员会重新提议爱因斯坦为获奖者,随之瑞典科学院投票通过。获奖的理由,措词是:“由于爱因斯坦发现光电效应定律以及他在理论物理学领域的其他工作,特授予奖金。”
布里尔奥因在1921年的提名信中写道:“如果爱因斯坦的名字不出现在诺贝尔荣誉获得者的名单中,设想一下,50年后的公众舆论将会是怎样吧。”
爱因斯坦因光电效应方面的研究而获得诺贝尔物理学奖,这是当之无愧的。但是,没有因相对论而获奖,这是物理学史上一个永久的遗憾。按他的学生兰佐斯的说法,爱因斯坦一生理应获得5个诺贝尔奖,这指的是对布朗运动的研究,提出了光量子理论,创立狭义相对论,发现质能相当性和建立广义相对论。
爱因斯坦没有收到奥里维留斯通知他已荣获诺贝尔奖金的信,1922年秋,爱因斯坦已带着他的第二个妻子艾尔沙乘日本轮船去东方了。日本方面寄来了一封封请帖,邀请他到日本去讲学。他们穿过地中海和印度洋,在科伦坡、新加坡、香港和上海作了短暂的停留,11月底到达日本神户。所到之处,受到极热烈的欢迎,各阶层人民都把爱因斯坦的到来看作是非常愉快的事情。他是在路经上海,瑞典驻上海领事馆领事递给他获奖电报时,才知道获奖的。他只是哈哈一笑,并未显得过分激动。这就是爱因斯坦,名和利都不在乎,要紧的是他的科学,他的思想。
日本访问结束,回国途中,他访问了巴勒斯坦和西班牙,然后立即返回柏林。
玻尔于1922年12月10日在斯德哥尔摩领取了1922年度奖金,那时爱因斯坦还在访问途中。1923年6月,爱因斯坦去瑞典参加诺贝尔奖金授奖仪式。在哥德堡,他在斯堪的纳维亚学者们的集会上发表了讲演,瑞典国王也出席了这次会议。
1925年以后,爱因斯坦有很长一段时间没有出远门旅行。后来曾到比利时、古巴和英国访问,也曾两度去过美国,美国给他留下了美好的印象。1933年1月,德国纳粹上台,接着,迫害犹太人,他的著作被焚,在德国的财产被没收。1933年9月初,纳粹以2万马克悬赏杀死他。于是,他于9月9日出走英国。10月7日,爱因斯坦带着妻子和助手等从英国登上一艘去美国的轮船,永远离开了欧洲。后来一直定居于美国的普林斯顿,担任高等学术研究院的教授。
离经叛道的科学家
作为一个离经叛道的科学家,爱因斯坦既表现在敢于对传统理论的挑战,又表现在勇于对新学术领域的开拓;既表现在取得划时代的新成果,又表现在具有革命性的科学精神和科学态度。
在爱因斯坦的青年时代,牛顿力学占统治地位。牛顿的三大力学定律和万有引力定律,就是物理学界的“经”和“道”,牛顿的辉煌成就使人将他的经典力学视为金科玉律,并确信“一切物理事件都要追溯到那些服从牛顿运动定律的物体,这只要把力的定律加以扩充,使之适应于被考察的情况就行了”。
当时物理学界把牛顿的经典理论视为工作纲领,很少有人能像爱因斯坦那样向这种权威理论提出质疑和挑战。
同样,爱因斯坦对待当时电磁领域中的大师洛伦兹也是如此。当时物理学界的老前辈们把洛伦兹变换公式视为纯数学技巧,而爱因斯坦大胆地提出,这一公式表达了空间和时间的真实的联系。爱因斯坦认为,空间与时间都具有相对性。
这种新颖的科学思想,即使当时站在科学前沿的洛伦兹也是望而却步的。
爱因斯坦的离经叛道的品格,作为一种精神样板,似乎比他的物理成果更有意义。因为成果的效益总是有限的,而精神的价值则是无穷的。爱因斯坦本人也充分地认识到思想境界和精神价值的重要性,他说:“一个人为人民最好的服务,是让他们去做某种提高思想境界的工作,并且由此间接地提高他们的思想境界。这尤其适用于大艺术家,在较小的程度上也适用于科学家。当然,提高一个人的思想境界并且丰富其本性的,不是科学研究的成果,而是追求理解的热情,是创造性的或者是领悟性的脑力劳动。因此,如果要从《犹太教法典》的知识成果来判断这部法典的价值,那肯定是不适当的。”
爱因斯坦的离经叛道的品格,源于他的独立的批判精神。在他看来,批判精神既是获取人生价值的一个重要条件,也是人生的一大趣事。他说:
“用自己的眼睛去观察,不受时势所趋的引诱而感觉和评断一切,能够用扼要的句子或精心选出的字眼表白所观察到的和所感受到的,这不是很壮丽的事吗?”
这说明,爱因斯坦的批判精神与独立思考是紧密地联系在一起的。他正是在这种批判精神和独立思考的诱发下,产生离经叛道的行为的。
值得一提的是,爱因斯坦不仅对传统、对他人采取批判的态度,并且他对自己也采取这种态度,这表现在他勇于承认错误和大胆地改正错误。
在一次宴会上,普朗克说他自己在工作中出错就很难堪,而爱因斯坦却笑着说,不论是他自己还是别人否定他的理论,他一点也不感到难堪,他从来不因为要承认错误而沮丧。这是一种彻底的批判精神和科学的态度。
爱因斯坦建造了现代物理学的大厦,同时也塑造了自己的独特的形象。他是一个孤独、沉默、宁静的人,同时又是一个在追求真理中获得人生最大幸福的科学家。在他看来,大凡营造科学殿堂的人,“他们大多数是相当怪癖、沉默寡言和孤独的人。”他很赞赏叔本华的处世哲学,他认为:
“把人们引向艺术和科学的最强烈的动机之一,是要逃避日常生活中令人厌恶的粗俗和使人绝望的沉闷,是要摆脱人们自己反复无常的欲望的桎梏。一个修养有素的人总是渴望逃避个人生活而进入客观知觉和思维的世界,这种愿望好比城市里的人渴望逃避喧嚣拥挤的环境,而到高山上去享受幽静的生活,在那里透过清寂而纯洁的空气,可以自由地眺望,陶醉于那似乎是为永恒而设计的宁静景色。”
在爱因斯坦看来,凡在科学上有很高造诣的人,无一不充满着宗教的信念,他们相信我们这个宇宙是完美的,并且是能够使追求知识的理性努力有所感受的。如果这种信念不是一种有强烈感情的信念,如果那些寻求知识的人未曾受过斯宾诺莎的对神的理智的爱的激动,那么他们就很难会有那种不屈不挠的献身精神,而只有这种精神才能使人达到他的最高成就。