新的愛因斯坦

朱　曉

愛因斯坦在本世紀(jì)的頭十年完成了一系列理論物理的突破之后，就再也沒有驚人之作，他把幾十年的光陰潛心研究用一個統(tǒng)一理論去包容自然界的四種基本場(電磁場、引力場、強(qiáng)核場和弱核場)——這是他的夢想，一個具有科學(xué)美的，似乎不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

在新近出版的《愛因斯坦的夢》中，人們可以看到由愛因斯坦開拓的宇宙統(tǒng)一理論，近年來進(jìn)展急劇，取得了偉大的成績。這本書涉及了當(dāng)今物理學(xué)的最前沿問題，它想要回答：從不同方向上探尋一個最終的、囊括一切的統(tǒng)一理論是否可能。但是作者避開了復(fù)雜的數(shù)學(xué)，通過介紹科學(xué)家們的生平軼事，以及他們在創(chuàng)造性科學(xué)活動中怎樣形成新的物理觀念，這樣就使得沒有專門準(zhǔn)備知識的普通讀者也容易接受書中的意見，大致獲得一個關(guān)于宇宙統(tǒng)一理論演化的線索。這些理論中最吸引人的便是關(guān)于恒星死亡、黑洞、早期宇宙、宇宙的年齡等等宇宙演化方面的內(nèi)容。

研究早期宇宙的主要目的，是想要更多地了解宇宙的統(tǒng)一。為了追求這個統(tǒng)一，很多十分聰明的頭腦都耗盡了他們的全部才智。

愛因斯坦之前，十九世紀(jì)最偉大的數(shù)學(xué)物理學(xué)家麥克斯韋提出了麥克斯韋方程，統(tǒng)一了光、電、磁現(xiàn)象。為了這種統(tǒng)一理論，不僅愛因斯坦，還有海森堡、愛丁頓、泡里等都付出了他們生命的最后研究歲月，但夢想沒能實(shí)現(xiàn)。泡里甚至曾經(jīng)厭惡地講過：“上帝拆散了的東西，誰也不能把它們組合在一起。”

即使是導(dǎo)致現(xiàn)代物理學(xué)革命的相對論在某些地方也失靈了，比如在原子領(lǐng)域，在超高密度情況下，關(guān)于黑洞、關(guān)于中心奇異點(diǎn)，這些地方就都是這樣。馬克思主義不承認(rèn)存在永恒的真理，恩格斯說過：“根據(jù)到目前為止的一切經(jīng)驗(yàn)看來，這些認(rèn)識所包含的需要改善的因素，無例外地總是要比不需要改善的或正確的因素多得多。”(《馬克思恩格斯選集》第三卷第125頁)可惜的是，有人總在苛求永不失靈的理論。他們沒有想到：所有的理論都是人創(chuàng)造出來的，因而不可避免地反映了它們的發(fā)明者的局限性。一個新理論最初提出來的時候可能是一個重大突破，可是后來或遲或早終于被擯棄。所有的理論都局限在它們自身的范圍內(nèi)。如果在某一范圍內(nèi)重復(fù)的實(shí)驗(yàn)證明理論的有效性，那么，在這個范圍之內(nèi)人們就可以舒舒服服地使用它。而在更廣闊的天地中應(yīng)用時，人們應(yīng)該有理論失靈的心理準(zhǔn)備。失靈暴露了理論的缺陷，也孕育著理論的革新。

理論的突破導(dǎo)致人類實(shí)踐的拓展，而人類實(shí)踐的拓展又推動了理論的更新。因?yàn)槿祟惖某霈F(xiàn)和實(shí)踐的發(fā)展，自然界可以劃分三個層次：天然自然即無限的物質(zhì)世界；人化自然即人的科學(xué)認(rèn)識所及從而可觀測的那一部分自然，是天然自然的組成部分；人工自然即人類實(shí)踐手段所及從而被變革的那一部分自然；后兩種與人有關(guān)的自然的拓展是互為動力的。

回顧一下科學(xué)史，牛頓的“天然自然”還是無所不在萬古長存的上帝，而愛因斯坦時代的“人化自然”已經(jīng)涉及到水星軌道的進(jìn)動、引力場中光的彎曲和紅移。正是兩百年的時間決定了愛因斯坦的理論可以預(yù)示牛頓理論所不能預(yù)言的東西，但正如在低速時相對論可以過渡到牛頓理論一樣，一種更為基礎(chǔ)的理論不必置我們現(xiàn)時的理論于無效，曾獲得驚人成功的相對論本身也不能超越這條規(guī)則，畢竟它也只是統(tǒng)一理論演化的一個階段，一個重要階段而已。

今天科學(xué)家為之奮斗的理論已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了愛因斯坦的夢想：克萊因的第五維不可觀察的理論被稱為“實(shí)現(xiàn)愛因斯坦夢想的四個主要發(fā)展之一”，而超弦理論又被認(rèn)為是自廣義相對論以來最偉大的突破。本書作者很樂觀地確信，夢想最終會實(shí)現(xiàn)。

在書中，作者提出了一個有趣的問題：“愛因斯坦對我們的進(jìn)展看法如何？”科學(xué)發(fā)展過程中常出現(xiàn)奇異的小轉(zhuǎn)折：上一代篤信的理論，下一代卻擯棄；上代人完全不能容忍的概念，下代人卻普遍接受。重要的是，我們必須保持思想開放，把自己監(jiān)禁在任何事情都是不可能改變的思想上，是很危險的。人們應(yīng)當(dāng)仔細(xì)咀嚼作者的最后一句話：“新的愛因斯坦肯定需要一些新的古怪的念頭。”

(《愛因斯坦的夢》，〔美〕巴里·派克著，易心潔譯，湖南師范大學(xué)出版社一九八九年十二月第一版，3.40元)