乘光电兮轻取诺贝尔
2014-10-09 19:36 来源:经济观察报 作者:冯八飞 编辑:经济观察网
导语:没得诺贝尔奖,并不证明你的贡献一文不值。得了诺贝尔奖,也并不证明你就一定比别人强多少

爱因斯坦系列 之十三

冯八飞/文

1919年11月7日爱丁顿让爱因斯坦一夜成名,发现狭义相对论之后第14年,爱因斯坦终成科学史上最伟大的传奇。在刚结束的第一次世界大战中,德国是英国的死敌,而且刚刚被英国打败。可德国人爱因斯坦提出的广义相对论却一巴掌抡倒了二三百年以来统治世界科学的牛顿力学,而证明这一点的却是英国科学家!欧洲人厚重牢固的宇宙秩序突然之间双重崩塌,几千年来人类憧憬向往、惊叹敬畏的满天星星摇摇欲坠,眼看就要像雨一样直接落到我们的脑袋上。天门开处,一种全新的、谁也不明白的宇宙新秩序从天而降。披着蓬松头发、衣衫不整的爱因斯坦用我们根本听不懂的语言说话,而这个星球上所有最智慧的大脑都点头表示他说得对!

新世纪的第一个十年,世界大战、罢工和俄罗斯十月革命让世界陷入一场空前的混乱,而这场混乱背后,是工业革命后人类在新世纪失控的集体精神骚动。爱因斯坦在正确的时间出现在正确的地点,一夜之间成为人类历史上最伟大的科学英雄。他无愧于这个称号,但他获得这个称号,却是因为历史的风云际会。对爱因斯坦的崇拜能媲美披头士和猫王普雷斯利,他的讲演听众往往上千。根本不用打听爱因斯坦在哪里演讲,只需看人流涌向哪里就行了。听众中还有不少美国游客,报告一结束,他们就冲向黑板争夺爱因斯坦用过的粉笔头。这是他们最珍贵的旅行纪念品。1921年6月13日爱因斯坦首次访英时应邀入住海尔登爵士家,他刚进大门,海尔登的女儿得知站在眼前的便是大名鼎鼎的爱因斯坦时,竟激动得昏了过去。看官须知,海尔登是爵士,他女儿并非没见过世面的小家碧玉。她父亲海尔登后来回忆爱因斯坦也不吝赞美:“他与众不同。他不愿意引人注意,但那无庸置疑的天才却驱使他前行,不让他有片刻喘息。”

爱因斯坦一夜之间成为人类历史上最快速爆红的世界科学英雄。前无古人,后也很难再有来者。然而,叫座未必叫好。爱因斯坦爆红,并不意味着他马上赢得科学界的承认。出名就是得罪人,人越红得罪的人越多。事实上,当时不份儿他的科学家占多数。至今已有700多人获得诺贝尔奖,在这700多人中,爱因斯坦的获奖故事是彻头彻尾的《傲慢与偏见》的物理学版,值得在下在此细细介绍。

看官须知,爱因斯坦获得诺贝尔奖提名非常早。1909年10月,爱丁顿证实广义相对论之前10年,德国著名化学家、爱因斯坦从ETH大学毕业时拒绝帮他找工作的奥斯特瓦尔德教授就第一个提名爱因斯坦获1910年诺贝尔奖,理由是狭义相对论。后来他又于1912 年、1913 年二度提名爱因斯坦。1912年联合推荐人、德国物理学家普林斯海姆的推荐信有句话分量很重:“我确信诺贝尔奖委员会很少有机会颁奖给一件意义如此重大的工作。”现在我们都知道他说得对。可爱因斯坦3次都没获奖。普朗克这位伟大的物理学家刚开始还劝爱因斯坦“不要去搞什么广义相对论,即使搞出来了也没人信”,却于1919 年1月19日以广义相对论提名爱因斯坦。爱丁顿证实星光弯曲之后,当时科学界顶尖权威之一、荷兰物理学家洛伦兹(1903 年诺贝尔物理奖得主)也在给友人的信中说,日全食的观测结果让大家有理由提名爱因斯坦获奖。

1921年提名爱因斯坦的人更多了,可当年诺贝尔物理学奖最后竟空缺。看官不要惊讶,这种事儿严格来说还要算诺贝尔奖委员会的传统。这个委员会很多成员并非所评专业的专家,因此诺贝尔奖评选争议一直不断,爱因斯坦虽然贵为人类最伟大的物理天才,但在诺贝尔奖这儿却没能例外。看官喝茶,听我把这个空缺的故事从头讲来。

1919年爱丁顿证明广义相对论,普朗克、劳鹤等人提名爱因斯坦获奖,瑞典物理化学家阿列纽斯则提名爱因斯坦因“布朗运动”研究获奖。委员会的最后报告却认为:“如果爱因斯坦因为统计物理学成果……而非因为他的主要论文获奖,那会让学术界惊诧”,意思就是说爱因斯坦的统计力学成果(即布朗运动研究)科学价值没有相对论高。这当然不错。但他们建议等1919年5月29日爱丁顿日全食观测结果公布后再讨论广义相对论,可观测结果等到9月6日才正式公布,堪堪错过诺奖评选时间。最后,1919年的物理学奖授予德国人斯塔克。尽管日全食观测结果证实广义相对论,但爱因斯坦错过了评选时间,楞是没赶上这一拨儿。

第二年(1920)更多科学家提名爱因斯坦因广义相对论获奖,包括量子力学创立人玻尔,他特别提出相对论是“第一和最重要的”。量子力学与广义相对论差不多等于敌我矛盾,但玻尔却称赞广义相对论是“物理学研究发展中最具决定性的进步”。委员会于是让阿列纽斯写报告评估广义相对论。他是1905年诺贝尔得主、德国实验物理学家伦纳德和1919年诺贝尔奖得主斯塔克的好朋友,而这俩都是种族主义者,更不幸的是,爱因斯坦是犹太人。于是,受到两个德国好友影响的阿列纽斯在评估报告中指出红移效应尚未被实验证实,1919年日全食观测结果还有许多人质疑。在阿列纽斯坚持下,爱因斯坦出局,最后1920年诺贝尔物理奖在瑞典皇家科学院院士、诺贝尔奖物理委员会成员哈瑟伯格坚持下授予瑞士裔法国冶金学家纪尧姆。全世界物理学家,包括纪尧姆自己,都对这一决定大吃一惊,只有法国人和瑞士人高兴。

1921 年普朗克以一封简短有力的信再次提名爱因斯坦因广义相对论获奖,爱丁顿等纷纷附议,瑞典乌普萨拉大学的奥森则提名爱因斯坦因“光电效应”获奖。诺贝尔委员会于是让阿列纽斯去评估“光电效应”,让乌普萨拉大学眼科医学教授、1911年诺贝尔生理学/医学奖获得者古尔斯特兰德去评估广义相对论。古尔斯特兰德根本不懂物理,更甭说相对论了,但他偏要钻进物理学评选委员会,而且自不量力地要去决定物理学奖给谁!这个古尔斯特兰德在瑞典很有权威,而他用他的全部权威反对爱因斯坦。他私下说过:“绝不能让爱因斯坦获奖,哪怕全世界都支持他!”他严厉批评相对论未被实验证明,而且没有经过时间的考验。这个否定可称人类科学史上最大的笑话之一:彻底改变了人类时间和空间观念的广义相对论,居然被一个医生认为“没经过时间的考验”。而且,爱因斯坦居然就因此未能获奖!这种故事在诺贝尔奖评选史上多次、反复出现。因此,没得诺贝尔奖,并不证明你的贡献一文不值。得了诺贝尔奖,也并不证明你就一定比别人强多少。

除了古尔斯特兰德之外,爱因斯坦的敌人还包括那位哈瑟伯格。搞实验物理学的一般都看不上搞理论物理学的,而哈瑟伯格正是瑞典实验物理学权威。当时瑞典物理学界的当权派是乌普萨拉学派,这帮人基本都是搞实验物理学的,古尔斯特兰德医生也来自乌普萨拉大学,他们都把属于理论物理学的广义相对论看作科幻小说。哈瑟伯格躺在病床上还强烈反对广义相对论,他白纸黑字写道:“考虑颁奖给一个猜想,极其不智。”哈瑟伯格和古尔斯特兰德等人后来直接称广义相对论为“病态物理学”,批评它侵蚀亚里斯多德物理学,与古希腊传统的真善美观念背道而驰。就是说,他们认为广义相对论纯属假恶丑。

与他们不同,阿列纽斯是斯德哥尔摩大学教授,他提出电离理论时也遭乌普萨拉学派封杀,而且他并不像哈瑟伯格和古尔斯特兰德那样盲目崇拜实验,但他也不支持爱因斯坦获奖,理由是1918年普朗克已因量子论获奖,紧接着又因量子论颁奖给爱因斯坦,不妥;而如果真要颁奖给“光电效应”,也应该颁给一位实验物理学家,而非被大家看作理论物理学家的爱因斯坦。于是,他建议1921年诺贝尔物理学奖空缺。结果,1921年诺贝尔物理学奖就空缺了,其他4个奖项照常颁发(当时还未设经济奖)。诺贝尔奖是一部奇特有趣、精彩纷呈的历史。尽管如此,像1921年这样奇特的颁奖,在诺贝尔历史上仍属少见。

青山遮不住,毕竟东流去。1922年推荐爱因斯坦获奖的著名科学家排山倒海,10年内爱因斯坦总共被提名6次,法国物理学家布里渊甚至写道:“试想:如果诺贝尔获奖者名单上没有爱因斯坦,那50年后的世界将会怎么看?”这时的关键已经不是爱因斯坦因为什么理论获奖,而是他必须获奖!爱因斯坦的科学威望已经远远超出诺贝尔奖,如果不给他奖,诺贝尔奖将无地自容。此时普朗克提出合理化建议:将1921年物理学奖补颁爱因斯坦,而1922年物理学奖颁给玻尔。诺贝尔奖委员会又让古尔斯特兰德去评估相对论。但这次委员会放弃了阿列纽斯,而让理论物理学家奥森去评估“光电效应”。这时连上帝都在帮爱因斯坦:坚决反对爱因斯坦的哈瑟伯格久病之后挂了,奥森递补为评奖委员会委员。而1921年这个奥森就已经提名爱因斯坦因“光电效应”获得诺贝尔奖。

光电现象是德国著名物理学家赫兹1887年发现的,但正确解释光电效应,源自爱因斯坦在奇迹年(1905)发表的第一篇论文“关于光的产生和转化的一个启发性观点”。让广大实验物理学家没话说的是,这篇论文确实经过了“时间的考验”。它发表后11年(1916),美国科学家密立根通过精确的物理实验证实了光电效应。光电效应理论当然杰出,它开启了光量子理论的大门,但与广义相对论相比,它基本相当于西瓜王前面的一粒芝麻。

古尔斯特兰德的评估坚持认为相对论没有经过“时间的检验”,但这个眼科医生最后没敢挑战理论物理学家奥森对“光电效应”的评估。

更重要的是,此时已是诺贝尔奖物理学委员会主席的阿列纽斯也转而支持爱因斯坦。他此前到访柏林会见爱因斯坦,亲眼看到柏林科学界对爱因斯坦的尊敬和爱戴,原先他十分敬重的伦纳德和斯塔克名望扫地,被德国科学界主流唾弃。

谁无暴风劲雨时,守得云开见月明。这一年,爱因斯坦要风得风要雨得雨,天时地利人和一把抓完,诺贝尔奖委员会终于被迫做出一个顺应人心的决定:他们接受普朗克的建议,绕过他们认为还没有得到实验证明的广义相对论,以“光电效应”把1921年空缺的物理学奖补授爱因斯坦,而将1922年的物理学奖授予玻尔。因此,这两个物理死敌,是同一年获得诺贝尔物理学奖的。

天作之合。

诺贝尔奖委员会正式的颁奖书面文字是:“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它工作,特向爱因斯坦授予奖金。”其实就是说,他们也知道相对论更重要,但颁奖理由却是光电效应。

那么,到底啥子是“光电效应”?

我们大家都知道,金属表面在光照之下会反光。但是这个反光并非只是光线,其中还包含着从金属表面射出来的电子。这些电子就是“光电子”,这种效应就是光电效应。光波长小于极限波长时,反光才能发射电子,对应的光频率就称为极限频率。极限波长取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长,与光的强度无关,这一点用牛顿力学“光的波动性”无法解释。与“光的波动性”相矛盾的还有光电效应的瞬时性。按牛顿的“光的波动性”理论,如果光线较弱,那就需要照射一会儿,金属中的电子积累了足够的能量,才能飞出金属表面。可事实是只要光的频率高于金属的极限频率,无论光的亮度强弱,光电子的产生几乎是瞬时的,不超过十的负九次方/秒。这里正确解释只能是,光是由与波长有关的严格规定的能量单位组成的。这个能量单位,就是光量子,或称光子。

爱因斯坦终于在1922年获得了1921年诺贝尔奖。这不是诺贝尔给爱因斯坦面子,而是爱因斯坦给诺贝尔面子。想想吧,如果爱因斯坦没获得诺贝尔奖,我们肯定不会为爱因斯坦惋惜。但我们肯定会为诺贝尔奖惋惜。列位看官,这不是我的意见,这是世界科学史史学家的意见。他们一致认为爱因斯坦对物理学的贡献至少值5个诺贝尔物理学奖:光量子理论、狭义相对论、广义相对论、玻色——爱因斯坦凝聚、激光理论,个个都是大号诺奖级别。

其实,他还至少应当获得一次诺贝尔和平奖。

事实上,由诺贝尔评审委员会来评审爱因斯坦能否获奖,这本身就多少有点可笑。而依我看,奥森本人倒应当因为他的提议获得诺贝尔智慧奖。将来我要真发了大财,钱多得实在没地儿花,就去诺贝尔设个智慧奖,规定可以发给去世的科学家,因为第一个奖要给奥森。

1922年9月18日,诺贝尔奖物理学委员会主席阿列纽斯致信爱因斯坦,委婉地说:“您很可能需要于12月份前往斯德哥尔摩。如果那时您身在日本,也许不太合适。”同一天,好友、1914年诺贝尔物理奖获得者劳鹤也致信爱因斯坦:“根据昨天的可靠消息,11月开始推选诺贝尔奖候选人,因此12月你最好呆在欧洲。”他们这么说,是因为他们知道爱因斯坦与日本东京的出版社“改造社”签订了合同,这个时间得前往亚洲。爱因斯坦却不愿意因为可能获得诺贝尔奖而违反合同。他9月22日给阿列纽斯回信说:“合同规定我非去日本不可,我不能推迟旅行……希望不要因此取消对我的邀请,我稍后可以前往瑞典。”

1922年11月10日,一份诺贝尔委员会的电报送到爱因斯坦的柏林家中,电文十分简短:“兹授予您诺贝尔物理学奖,余函详”。

爱因斯坦远比星光弯曲的天才之路,终于直达天庭!

仔细看历史,很少有平坦的天才之路。不经历风雨,怎么见彩虹,没有人能随随便便成功。因此,最后站在代表社会承认的领奖台上,很多通常淡定的获奖者都会泪流满面。

爱因斯坦没有泪流满面。

他根本就没流泪。

他甚至没有站在领奖台上。

事实上,他根本不在斯德哥尔摩。他这时正在亚洲。1922年12月10日的颁奖典礼上,是德国驻瑞典大使纳尔多尼代他领的奖。

这个代领本身也是一个故事。当年爱因斯坦在瑞士要求退还德国国籍,德国乌尔姆市政府照准,并未挽留这个学习成绩不怎么样的犹太少年。5年后他申请瑞士国籍,瑞士也并未张开双手热烈拥抱他,收的费用差点儿让爱因斯坦破产,而且把他的祖孙三代问了个底儿掉。当时,德国和瑞士都不怎么欢迎爱因斯坦。现在而今眼目下,他获诺贝尔奖啦!他自己还没得到正式通知,瑞士和德国已经为了代他领奖打起来了。瑞士驻瑞典大使马上宣布爱因斯坦是瑞士人,因为他持瑞士护照。因此,诺奖理应由他代领。紧接着,德国驻瑞典大使纳多尔尼收到柏林普鲁士科学院电报:“爱因斯坦是德国人”。然后,瑞士外交部正式致送公函给德国驻瑞典大使馆:爱因斯坦是瑞士人。一个月后,德国的普鲁士科学院致函德国文化部:经查,有确切文件证明爱因斯坦于1920年5月4日宣誓成为德国国家公务员。德国的国家公务员,当然是德国人啦!此事到颁奖日也没争出结果,惟一没争议的是获奖者为爱因斯坦。当时德国政府破例同意爱因斯坦同时拥有瑞士国籍,所以他也就没有大声抗议,最后,到底是德国大使代他领了奖。

那么,爱因斯坦是在哪儿得知他自己获得诺贝尔奖的呢?

且听下回分解。

 

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