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一夜成名究可哀

冯八飞2014-09-19 22:16

冯八飞

1919年9月22日,爱丁顿在英国科学进步协会做报告10天后,爱因斯坦的忘年交、荷兰诺贝尔物理奖获得者洛伦兹给爱因斯坦拍了封一句恭喜他的电报。之后,爱因斯坦给在疗养院的妈妈保琳娜寄了张明信片,全文为:“亲爱的妈妈,今天有个好消息。洛伦兹拍电报说英国科学探险队证实了太阳导致星光弯曲。”

让牛顿走下神坛、让世界科学史必须彻底重新写过的伟大发现,就值这几个轻描淡写的字!对广义相对论,爱因斯坦一生轻描淡写,他给洛伦兹回的电报同样轻描淡写:“我知道这个理论肯定正确。难道您有所怀疑吗?”

后来有人问他,如果观测结果与他的预言不符怎么办,爱因斯坦回答:“我可能会为我们亲爱的上帝感到遗憾,但我的理论仍然正确。”等待结果时最紧张的人其实不是爱因斯坦,而是普朗克,据说他彻夜未眠。爱因斯坦得知后说,如果普朗克真明白相对论,他就会“跟我一样放心上床睡个好觉。”跟爱丁顿一样,他不是谦虚,他知道自己是对的,所以他真的觉得用不着大吹大擂。反过来说,大吹大擂的人,通常都是因为心里明白自己微不足道。

爱因斯坦虽然淡定,世界媒体却陡然沸腾。第二天英国《泰晤士报》头版头条是《光线确实弯曲,牛顿神话破灭》,大西洋彼岸的《纽约时报》头条是“俄国爆发革命”,接下来却是更大的标题:“爱因斯坦的胜利”,乍一看好像俄罗斯十月革命成功是爱因斯坦造成的。

在巴黎,相对论变成社交美女的时尚话题,歌剧和音乐会都被抛到九霄云外。在柏林,所有啤酒馆飞溅的金黄色酒液之上都飘浮着同一个名字——爱因斯坦。是的,在一战战败后割土赔款丧权辱国的德国,还没有一个国民能受到战胜国如此狂热的集体高度追捧。一夜之间,连小学生也热衷于讨论爱因斯坦那著名的公式。

寄出5篇奇迹年论文之后整整14年,爱因斯坦那成名的一夜终于到来,年仅40岁的他一夜之间名动世界,一跃成为人类历史上第一个真正的全球科学英雄,成为整个人类社会、整个人类历史的一个“现象”。

看官须知,从孔子开始,提出人类新思想的人很少立刻得到社会承认。从麦哲伦、哥伦布到郑和,所有代表人类去探索新世界的人,都是在全社会的怀疑和嘲笑中乘船远行的。但是,当他们带着一个新世界归来时,我们这些浅薄而怯懦的名利之徒却竖起耳朵,惟恐漏掉了来自远方的丁点儿讯息。他们,于是在一夜之间成为人类七彩未来和永恒幸福的担保人。这就是发现者与名利之徒的区别。

话说麦哲伦和哥伦布带回来的不过是一个新大陆,爱因斯坦带来的可是一个全新的宇宙!而且,他还是一个真正的科学天才。于是,爱因斯坦物超所值地变成了超过哥伦布和麦哲伦三千里的超级权威。荣誉雨点般的降落柏林,都砸在爱因斯坦头上。

爱丁顿创造了人类历史上独一无二的科学惯例:证明爱因斯坦的预言正确,或者企图证明它错误,两者都是伟大的科学发现。看看1919年以来的诺贝尔获奖名单,看官即知此事并非在下坐在电脑前编造的。很多年后,普林斯顿大学物理学家迪克质疑爱丁顿的日全食观测结果。他认为太阳可能并非正圆,而是稍扁。他着手观测太阳是否正圆。如果太阳确实发扁,爱丁顿的观测结果就要被否定,广义相对论就要打个大大的问号。但迪克的观测却证明太阳确是正圆,从而再次证实星光经过太阳时确实发生弯曲,让广义相对论更加牢不可破。

爱因斯坦当然希望赢得世界的承认,否则他不会去组织“奥林匹亚科学院”,也不会去当普鲁士科学院院长,不过,当荣誉排山倒海而来时,他内心却相当困惑。1930年他说:“命运的讽刺在于,大家给了我实在太多的赞叹和荣誉,这不是我的错,但也非我所应得。”这不是他伟大的谦虚。这是他的真心话。人怕出名猪怕壮,猪长肥了就离死不远,人暴得大名,同样也会成为新闻和社会的食物。

相对论如日中天,然而,另一场席卷物理学的大风暴却已啸聚天边。一群更年轻的物理学家云集丹麦哥本哈根,为首的是尼尔斯·玻尔。他小爱因斯坦7岁,其他人更年轻,有的还是硕士生。这群物理小子戏剧性地修正了人类历史的轨道。他们理论的一个不起眼的副产品就是半导体,而发明半导体的后果是计算机问世。从这个意义上说,比尔·盖茨成为世界首富,完全是托玻尔的福。

他们创立的学科叫量子力学。量子力学源于量子论。量子论并非一种理论,而是一种与经典物理学完全不同的思想。它强调世界不是连续的,就是说所有的东西,包括能量、运动和时间,都不能无限细分下去,它们都有不可分割的最小单位,例如最小的时间单位就是“普朗克时间”。量子论运用到力学研究之中,就是量子力学。

量子论的另外一个基础是不确定性。

物理学家一般认为宇宙万事万物都可用物理方程来说明,我们这些非物理学家一般也同意这个意见。可是,如果真是如此,就意味着宇宙从诞生起就注定了结局,而诞生到结局之间的所有现象都只是物质的机械物理运动,都可以用固定的方程来表示。我们经常说的“历史的必然”,就是这个意思,即宇宙与我们每个人的命运其实早已注定,无论我们如何努力都无法更改。反过来说,如果我们掌握了足够的计算能力,我们就可以预测未来,因为未来早已注定,只是我们计算能力不够,无法解开这个方程而已。在哲学上,这个叫作机械主义宿命论。

量子论给了宿命论重重一击:它宣布宇宙之中一切皆有可能;它宣布宏观物理理论不适用于微观物理领域;它宣布世界的发展有千百种可能性,虽然每种出现的概率大小不一,但世界上并无什么事必然会出现,甚至连过去和未来也同样可以改变,因为时间不一定非要按照“过去→现在→未来”的方向流动。

看官须知,欧洲差不多有一千年完全是基督教统治。我非基督徒,对基督教没什么研究,但我知道它有个基本思想:世界是上帝创造的,它的走向是上帝决定的,是固定的,将来的尽头是世界末日,到末日恶会被惩罚,而善会得福报。这是历史的必然。貌似跟机械主义宿命论相差不远。而量子论的意思是,根本就没什么“历史的必然”!历史当然有个大致走向,比如人类再进步也不会爬回树上去当猴子。但历史具体如何发展,却经常取决于偶然因素。

玻尔的量子力学遇到的阻力比相对论还大,因为他们在前辈大师的眼里比当初的爱因斯坦还业余,他们的科学讨论被普遍看作小孩子过家家。遭受无数讥讽白眼之后,他们决定向爱因斯坦求助。爱因斯坦目光非凡,一向热心扶植后辈。而且说到底,光量子假说最早也是他提出来的,爱因斯坦本来就是量子论的奠基者之一。

1920年,玻尔亲赴柏林拜访爱因斯坦,渴望得到科学新教皇的肯定和支持。结果如何呢?

爱因斯坦全盘否定量子论!

玻尔万万没想到,最应该肯定他们的爱因斯坦,却断然否决。爱因斯坦完全无法接受玻尔用概率来解释世界的想法。量子力学的主要观点就是:在微观环境里,所有粒子的运动根本没有确定轨道可言,你只能预测它们出现在某一点上的概率有多大。意思就是,历史的发展没有“必然”。说哪个小伙子是你命中注定的白马王子,纯属扯淡。

上升到哲学,量子论证明世界上没有绝对真理,而只有相对真理。这又是什么意思?举个例子:人没有空气和水就不能生存,真理吧?但这只是相对真理,它只在现在的这个地球上针对人才有效。如果我们说:宇宙中所有智能生命都必须有空气和水才能生存,才叫绝对真理。问题是这个绝对真理并不存在,因为宇宙中其他智能生命(如果有的话)可能根本不需要空气和水就能生存,他们可能呼吸二氧化碳,或者更甚:他们根本就不用呼吸!因此,我们现在搜寻外星生命老拿有没有水、有没有空气说事儿,愚不可及。

反之,如果谁宣布自己的理论是绝对真理,那么,在这里可以闭着眼睛告诉你,你肯定错了。因为量子论已经证明,历史,包括宇宙,其实不见得只有一个。简单说,量子论的结论是:上帝并不认可牛顿经典物理学说的任何事物都有固定的发展轨道,他老人家认为世界上并无必然规律。

这可是人类认识史上惊天动地的大转折。因为此前无论我们的认识是什么样,我们一律认为世界是可以认识的,它有必然的发展规律。到底什么是必然规律,什么是概率呢?

麻将总打过吧?我有个朋友是国家麻将队的,他说决定麻将胜负的关键其实并不在牌技,而在骰子,因为骰子差一个点,你抓到手里的就完全是另一付牌了。你要老是一抓四个混儿,不就把把天和,把把连庄了吗?如果因为你牌技高,长得漂亮,有钱,于是你就把把天和,把把连庄,这叫绝对真理。问题是世界上没有这样的人。即使你牌技可进国家队,容貌沉鱼落雁,钱比盖茨还多,但你掷骰子差一个点儿,拿到一副臭牌,你照样输钱。

上帝就是麻将派。他是玩骰子的,玩的是心跳。我不知道爱因斯坦会不会打麻将,但我知道爱因斯坦知道骰子。他当天把嘴上没毛的玻尔训了一顿后说了一句物理学史名言:“记住,仁爱的上帝绝不会掷骰子!”(原文:Der liebe Gott würfelt nicht)。年轻气盛的玻尔强烈不服,他不顾礼貌针锋相对地反驳说:“上帝不仅掷骰子,而且会把骰子掷到我们看不见的地方!”此话遂成物理学史名名言。

玻尔对爱因斯坦的威胁比日本对钓鱼岛的威胁大多了。因为,他可是个真正的天才。他俩从此成为物理学死敌。这个“死敌”实至名归,因为爱因斯坦至死不承认量子论。

1926年他致信物理学家波恩说:“量子力学当然值得关注,但我心里却有一个声音告诉我,目前研究轨道并不正确。这个理论成果众多,却不能让我们离真理更近。我坚信上帝不会掷骰子。”

1927年10月爱因斯坦在布鲁塞尔第五届索尔维大会上与玻尔激辩量子论,被杨振宁称为“历史上最重要的思想交锋”。此后他俩在大小型学术会议上只要碰面就拔刀相见,张飞杀岳飞,杀得满天飞。每一次他们都跟张飞杀岳飞一样战成平手——他们确实不属于一个时代,他们最后谁也没说服谁。

直到1942年,爱因斯坦致信朋友时还说:“想偷看上帝要出什么牌确实很困难。但我一秒钟也不会相信上帝会选择跟这个世界玩骰子。”想知道玻尔听说这话之后的回答吗?他针锋相对:“嗨,请不要再教上帝该做什么!”

这场关于上帝玩骰子的讨论从此成为物理学界经典桥段,为广大世界物理学家津津乐道,并且各种继承,各种演绎,不过,最成功的演绎要等到多年之后。这一年霍金比玻尔更进一步,他干脆宣布:上帝不仅掷骰子,而且“他总是把骰子掷到我们看不见的地方!”

否定量子力学是爱因斯坦就任科学新教皇之后最严重的科学错误。20世纪30年代之后,量子力学日臻完美,绝大多数物理学家都投靠量子力学,只有爱因斯坦还在对面匹马叫阵。

上帝确实把骰子掷到了我们看不见的地方,他跟我们开了一个很大的玩笑。爱因斯坦一生蔑视权威,1905奇迹年,当时还是业余物理青年的他写论文否定牛顿,但到了1930年他不得不自嘲:“作为对我蔑视权威的惩罚,命运把我自己变成了权威。”其实爱因斯坦一辈子对“权威”不以为然,包括他自己。

1951年,爱因斯坦已是世界物理学界当之无愧的惟一超级权威,等闲教授见到他都得双手出汗,语不成句。那年2月他在美国波士顿麻省综合医院接受最新脑电图检查。研究人员测出他的脑电图背景值之后恭请他思考科学问题,以便绘下这个伟大科学天才的大脑活动图。爱因斯坦遵嘱在心里默解一元二次方程,仪器指针立刻剧烈上窜下跳,研究人员不禁大赞自己三生有幸,能够目睹绝世天才脑电波活动现场直播。可就在此时指针忽然趴窝了,研究人员赶紧上前请问他老人家正在想什么顶级科学问题,居然让如此精密的仪器都跟不上。爱大爷说,他听见外面下雨,忽然想起雨鞋套忘在家里了。

出来混,谁不想一夜成名啊?尤其在我们这个赢家通吃的伟大时代。然而,成为权威难,成为世界权威更难,成为世界权威之后视权威为粪土,难于上青天。爱因斯坦这样在思想上超过人类如此之远、时至今日仍然得到连绵不绝证明的科学家,是不是变成权威,并不以他个人的意志为转移。

纵观科学史,科学家最具创造力的时刻,通常在他成为权威之前。而成为权威之后,他通常会犯一些十分愚蠢的错误。在与量子论的交锋中,爱因斯坦扮演了牛顿。我写这篇文章前完全没想到,牛顿这样伟大的科学天才,居然在46岁当选国会议员后就狂热地研究神学、炼金术和长生不老药,并为此写下百万手稿。话说牛顿写这些东西并非“失了心疯”,事实上当时他的头脑跟写《自然哲学的数学原理》时一样清楚。

其实爱因斯坦本人就是量子论的奠基者之一。1924年他与印度物理学家玻色共同提出“玻色-爱因斯坦凝聚”理论,其实质就是量子论。这个理论预言,如果特定原子气体以超低温冷却,那么所有的原子会突然以最低能态凝聚起来。如果把一堆原子看成乌合之众的农民起义军,那么玻色-爱因斯坦凝聚让它们在一秒钟之内变成令行禁止的岳家军。

我们可以通过调控激光能量来控制原子状态,让原子在一秒钟之内由超流体(内部绝无阻力的理想流体状态)变成完全的绝缘体,而这种超流体状态(磁状态)和绝缘体(矩状态)正好可以分别充当1和0。进入21世纪后传统的硅芯片计算机经过30多年发展面临耗能和散热等极限已无法发展,科学家普遍认为其前途是量子计算机。现在科学家已认定铷原子具有“磁”和“矩”属性,可以分别充当1和0。

根据“玻色-爱因斯坦凝聚”,大量的铷原子可以成为量子计算机的存储器,如果有两个铷原子存储器,就可以实现量子计算。这跟我们这些老百姓有什么相干?相干得很!量子计算机的出现,也许将带来又一场我们从未设想过的工业革命。面对量子计算机,所有摸过计算机的手都会顷刻心花怒放地颤抖,就像全体同时得了帕金森:只要想一想,手提电脑将一辈子不用充电,硬盘(如果还有硬盘的话)存了全世界所有信息之后还剩余四分之三的空间……而这只是量子计算机最微不足道的两个新功能之一!

爱因斯坦一生不承认量子论,可以算作他没能超过牛顿,但是,在与量子力学的争论中,他虽然扮演了牛顿,但他却没有成为牛顿。爱因斯坦后来还专门请玻尔去普林斯顿演讲。此事有据可查,因为当时坐在下面洗耳恭听的,就有今天的物理泰斗杨振宁。后来他老人家在北京老实承认没怎么听懂。玻尔后来于1922年爱因斯坦同年获得诺贝尔奖,这个理应仇恨一生否定量子论爱因斯坦的后起之秀说:“爱因斯坦的成果使人类地平线无限展开,而同时我们对宇宙的想像画获得了梦寐以求的完美与和谐”。此生得一友如爱因斯坦者,此生得一敌如玻尔者,就不算枉来世间一趟!我们热爱爱因斯坦,并不仅仅因为他是一个伟大的物理学家。

1919年爱因斯坦一夜成名,成为德国有史以来最伟大的科学家。然而,距离他真正加冕科学新教皇,还有漫长的3年。与宇宙中的时间一样,这3年时间也是弯曲的。而且它们的弯曲度比宇宙中可大多了。