• 12月23日 星期一

转载·爱因斯坦《我的世界观》书评,附杨振宁序:机遇与眼光

作者 | 李大光


转载·爱因斯坦《我的世界观》书评,附杨振宁序:机遇与眼光

爱因斯坦(1879-3-14~1955-4-18)


《我的世界观》,[美]阿尔伯特·爱因斯坦著,方在庆编译,中信出版集团·见识城邦2018年11月出版


对大多数人来说,爱因斯坦的理论完全是个谜。

公众对待爱因斯坦的态度就像对数学一窍不通的人看数学专著一样永远一头雾水。

可能也正是因为如此,爱因斯坦在公众眼中是伟大的——他作出了革命性的发现,而这些发现无法被翻译成通用语言。

我们对这样一个人怀有敬畏之心,他的思想高远超出了我们的认知范围,他的成就只能由少数能够遵循他的推理并对他的结论提出质疑的人来衡量。

但是爱因斯坦也并非是一个躲在尖塔里与世隔绝的人。

他的性格体现在另一面:那就是对世间万物与公众的议论也十分关注。

他的看法揭示在公共演说、信件以及随笔写作中。这些文章碎片构成了爱因斯坦的“马赛克画像”。从某种意义上说,这个画像是完整的。

《我的世界观》是通过其发表在杂志、报纸文章及信件、随感而发的日记汇集而成的杂文集。

我们可以通过阅读这本书了解爱因斯坦的思想、科学、宗教、社会、法西斯主义、教育、美国、和平、犹太教、文化、哲学、伦理以及他对其他杰出人物,如哲学家罗素、作家萧伯纳及科学家牛顿、开普勒和普朗克等人的评论。

本书以影响较大的1953年德文版《我的世界观》为底本,收录了《观念与见解》《爱因斯坦晚年文集》和散落在别处的相关文章,编译出一个独有的《我的世界观》中文版。

其中有20多篇珍贵文章此前从未翻译成中文出版过。

从事科学的人可能更关注爱因斯坦在创立相对论时的思想,但是,在这本书中大约需要对相对论有比较深的了解的人才能体会到爱因斯坦的最初启迪。

更多的科学文化领域的人或许对这个世纪伟人关于世俗世界的看法更感兴趣。因为他头上的光环过于耀眼,似乎遮住了人们的视线,无法得知他对世界另一面的看法。

这本书因为译者方在庆从德文直接翻译并将部分未曾翻译的文章归纳整理成册,使得我们可以跨越英语以及其他语言的转译而导致失真甚至误解的区域,直接走进他的思想。

爱因斯坦并非与世隔绝,并非对其理论莫测而生崇拜之文化熟视无睹。例如该书中他给日本小学生的信令人感动。

这和第一次世界大战结束不久,物理学的发展引起了公众的兴趣有关。

1919年,相对论在英国媒体竞相报道,在公众中产生了巨大反响。

1920年,《科学美国人》杂志出资5000英镑稿酬重奖说明相对论的最佳作者,奖金第一次被伦敦的专利局职员林顿·博尔顿获取。媒体的报道引发公众对这位伟大科学家的崇拜,尽管仅有极少数人能够理解他的理论。

上世纪20年代,新闻影片和无线广播成为科普新的传播方式,爱因斯坦访问美国的新闻影片是电影新闻片的重要事件。

而爱因斯坦在东亚和其他国家的科学传播活动的报道由于其传播媒体不发达而报道极少。

多年后,他的旅行日记才被美国高级记者泽沃·罗森克朗兹整理编辑,以《爱因斯坦的旅行日记:东亚、巴勒斯坦和西班牙(1922-1923)》的书名出版,第一版是德文,2018年5月英文版正式出版。出版不久成为亚马逊畅销书。

这本旅行日记主要记载了他与当时的妻子埃尔莎·爱因斯坦前往远东和中东地区旅行中的主要科学传播活动。在此之前,这位著名的物理学家对这些地区从未拜访过。

从书中可以看到,1922年11月17日到12月29日,爱因斯坦在日本进行了为期6个星期的旅行和演讲,引发了70年前明治维新后的日本对物理学的极大热情和兴趣。

在日本,成千上万的观众聚集在观众席上,听他连续三四个小时地阐述他的相对论,日本翻译将德语吃力地翻成日语给日本狂热的听众。

尽管很少有人能够听懂其难解的理论,但是,满头卷发、烟斗和小胡子成了科学家的形象,也引起很多日本儿童对科学的向往和对科学家的崇拜。

爱因斯坦的访日活动和演讲引发日本的科普高潮,《科学知识》杂志和《科学画报》先后于1921年和1922年创刊发行。

除了日本,爱因斯坦在香港和新加坡停留,在上海短暂停留,在巴勒斯坦进行了为期12天的访问,并在西班牙进行了为期3周的访问。

爱因斯坦在这一重要旅程中的活动、各个国家的不同反响,以及他自己对这些国家的看法与见解完整地在这本书中生动呈现。

该书由美国普林斯顿大学出版社出版,中国已经引进版权并即将出版中文简写版本。

几个月前,以色列希伯来大学展出了爱因斯坦的110页手稿,其中许多从未公开展出过。

当阿道夫·希特勒上台后,爱因斯坦放弃了德国国籍,定居美国。他将自己的科学著作和个人著作遗赠给了希伯来大学。

这份110页的手稿中,大部分是手写的方程式,还有几封用德语写的私人信件。在一封写给他终身好友米歇尔·贝索的信中,爱因斯坦说他为自己从未认真学习希伯来语而感到“羞愧”。

作为犹太人,爱因斯坦对宗教与科学之间关系的观点自然会引发更多的关注。

在英文文献中,有1930年11月9日《纽约时报》采访爱因斯坦后发表的《宗教与科学》;1939年5月19日,爱因斯坦在普林斯顿神学院的讲话《科学与宗教Ⅰ》;1941年,在“科学、哲学与宗教研讨会”上的讲话《科学与宗教Ⅱ》;1948年6月在The Christian Register上发表的《宗教与科学:势不两立吗?》(Religion and Science:Irreconcilable?)

在《我的世界观》中,第一部分的5个关于宗教与科学的文章应该是第一次从德文原版翻译成简写中文。

也许随着今后的文献挖掘会有更多的相关文献出现。但是,从这些文章已经可以看出爱因斯坦深邃的思考,并得到某些启示。

“即使在宗教和科学之间清楚地划分出各自的领域,这两者之间仍然存在密切的相互联系和强烈的互相依赖关系,虽然宗教可以决定目标,但是,在最广泛的意义上,它已从科学那里学到使用何种手段会促进它所建立的目标的实现。但是,科学只能由那些追求真理和知识热望的人创造出来,而这种感情又源于宗教领域。同样属于这个来源的有如下信念:相信那些在现存世界中有效的规律是理性的,即能用理性来解释的。我不能想象哪个真正的科学家会没有这种深沉的信念。可以用一个比喻来表示这一情形:科学没有宗教是跛足的,宗教没有科学是盲目的。”

他在这段话中告诫我们:宗教与科学之间的关系并非简单的对立和矛盾,理解的关键在于理性与信念。

当今科学伦理问题陷入了争议的核心。

在21世纪进入生物技术高潮时代,基因编辑改变人的生命原生状态而引发公众恐惧时,公众对于科学的理解开始出现变异。关于科学伦理的最初思考大概也可以追溯到爱因斯坦。

1955年7月9日,冷战期间,著名学者罗素在伦敦发表了《罗素—爱因斯坦宣言》。它强调了核武器带来的危险,并呼吁世界各国领导人寻求和平解决国际冲突的办法。

签署者包括11名杰出的知识分子和科学家,爱因斯坦则是在1955年4月18日去世的前几天签署了这一协议。

获释后的几天,慈善家赛勒斯·S.伊顿提议在伊顿的出生地——新斯科舍发起一个会议。

这次会议是1957年7月举行的关于科学和世界事务的第一次会议。原子武器所带来的科学伦理问题似乎更直接与明确。

重组DNA技术是生物学在20世纪50年代和60年代迅速发展的结果。

1975年2月,由保罗·伯格组织的关于重组DNA的阿西洛马会议在阿西洛马海滩的一个会议中心举行,该会议讨论了潜在的生物危害和生物技术的监管。

大约140名专业人士(主要是生物学家,还包括律师和医生)参加了这次会议,制定自愿遵守准则,以确保重组DNA技术的安全性。

这次会议还将科学研究更多地纳入公共领域,其意义可以看作是试图将一种预防措施应用于公众监督。

早期科学家与伦理学家对于科学的负面影响的警觉与爱因斯坦的早期警示不无关系。

正如在《我的世界观》中爱因斯坦的申述:“要是没有‘伦理文化’,人类将难以获救。”

当今世界,人类已经不可能离开科学和技术,否则这个星球上75亿人将无法生存。

但是科学带给人类的福祉与灾害则需要人类的“理性”,而“理性”则来自科学、来自科学家的思考,大概需要更多的具有理性思维的科学家才能真正使人类获救。

(作者系中国科学院大学教授)

《中国科学报》 (2019-06-28 第7版 书评)

附录:序言

作者:杨振宁

标题:爱因斯坦:机遇与眼光

1905年通常称为阿尔伯特・爱因斯坦的“奇迹年”(Annus Mirabilis)。在那一年,爱因斯坦引发了人类关于物理世界的基本概念(时间、空间、能量、光和物质)的三大革命。

一个26岁、默默无闻的专利局职员如何能引起如此深远的观念变革,因而打开了通往现代科技时代之门?当然没有人能够绝对完满地回答这个问题。可是,我们也许可以分析他成为这一历史性人物的一些必要因素。

转载·爱因斯坦《我的世界观》书评,附杨振宁序:机遇与眼光

首先,爱因斯坦极其幸运:他生逢其时,当物理学界面临着重重危机时,他的创造力正处于巅峰。换句话说,他有机会改写物理学的进程,这也许是自从牛顿时代以来独一无二的机遇。这种机遇少之又少。E.T.贝尔(Bell)的《数学精英》(Man of Mathematics, New York: Dover Publications, 1937)引用了拉格朗日(J. L. Lagrange, 1736-1813)的话:

虽然牛顿确实是杰出的天才,但是我们必须承认他也是最幸运的人:人类只有一次机会去建立世界的体系。

这里,拉格朗日引用的是牛顿的巨著《自然哲学的数学原理》(Principia Mathematica)中第三卷即最后一卷前言中的话:

现在我要演示世界体系的框架。


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'Newton',William Blake,1795-1805

拉格朗日显然非常嫉妒牛顿的机遇。可是爱因斯坦对牛顿的公开评价给我们不一样的感觉:

幸运的牛顿,幸福的科学童年……他既融合实验者、理论家、机械师为一体,又是阐释的艺术家。他屹立在我们面前,坚强、自信、独一无二。

爱因斯坦有机会修正200多年前牛顿所创建的体系。可是这个机会当然也对同时代的科学家们开放。的确,自从1881年迈克尔逊―莫雷(Michelson-Morley)首次实验以及1887年第二次实验以来,运动系统中的电动力学一直是许多人在钻研的热门课题。令人惊奇的是,当爱因斯坦仍在苏黎世念书时,他已经对这个题目发生了浓厚的兴趣。1899年他曾写信给他后来的太太米列娃(Mileva Marić):

我还了赫姆霍兹的书,现正在非常仔细地重读赫兹的电力传播工作,因为我以前没能明白赫姆霍兹关于电动力学中最小作用量原理的论述。我越来越相信今天所了解的运动物体的电动力学与实际并不相符,而且可能有更简单的理解方式。

(引自:Albert Einstein / Mileva Marić, The Love Letters, eds. Renn & Schulmann, translated into English by S. Smith, Princeton University Press, 1992.)


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电流的磁效应,运动的电荷产生磁场其实就是相对论效应的体现,《论动体的电动力学》也正是爱因斯坦发表的第

电流的磁效应,运动的电荷产生磁场其实就是相对论效应的体现,《论动体的电动力学》也正是爱因斯坦发表的第一篇关于狭义相对论的论文的题目

他追寻此更简单的理解方式,六年以后引导出了狭义相对论。

当时许多科学家对这个科目也极感兴趣。庞加莱(L. H. Poincaré,1854-1912)是当时两位最伟大的数学家之一,他也正在钻研同一个问题。事实上,相对性(relativity)这一名词的发明者并不是爱因斯坦,而是庞加莱。庞加莱在1905年的前一年的演讲《新世纪的物理学》(载:Physics for a New Century, AIP Publication on History, vol 5, 1986)中有这样一段:

根据相对性原则,物理现象的规律应该是同样的,无论是对于固定不动的观察者,或是对于做匀速运动的观察者。这样我们不能,也不可能,辨别我们是否正处于这样一个运动状态。

这一段不仅介绍了相对性这个概念,而且显示出了异常的哲学洞察力。然而,庞加莱没有完全理解这段话在物理上的意义:同一演讲的后几段证明他没有抓住同时性的相对性(relativity of simultaneity)这个关键性、革命性的思想。

爱因斯坦也不是首位写下伟大的转换公式的人:

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之前,洛伦兹(H. A. Lorentz, 1853-1928)曾写出这个公式,所以当时这个公式以洛伦兹命名,现在仍然是这样。可是洛伦兹也没能抓住同时性的相对性这个革命性思想。1915年他写道:

我失败的主要原因是我死守一个观念:只有变量t才能作为真正的时间,而我的当地时间t’仅能作为辅助的数学量。(转引自:Abraham Pais, Subtle is the Lord: The Science and the Life of Albert Einstein. Oxford: Oxford University Press, 1982, p.167)

这就是说,洛伦兹有数学,但没有物理学;庞加莱有哲学,但也没有物理学。正是26岁的爱因斯坦敢于质疑人类关于时间的原始观念,坚持同时性是相对的,才能从而打开了通向微观世界的新物理之门。

几乎今天所有的物理学家都同意是爱因斯坦创建了狭义相对论。这对庞加莱和洛伦兹是否公平?要讨论这个问题,让我们先引用怀特海(A. N. Whitehead, 1861―1947)的话:

科学的历史告诉我们:非常接近真理和真正懂得它的意义是两回事。每一个重要的理论都被它的发现者之前的人说过。(见:The Organization of Thought, Westport CT: Greenwood Press, 1974, p.127)

洛伦兹和庞加莱都没有抓住那个时代的机遇。他们致力于当时最重要的问题之一,即运动系统中的电动力学。可是他们都错失其重点,因为他们死守着旧观念,正如洛伦兹自己后来所说的一样。爱因斯坦没有错失重点是因为他对于时空有更自由的眼光。

要有自由的眼光(free perception),必须能够同时近观和远看同一课题。远距离眼光(distant perception)这一常用词就显示了保持一定距离在任何研究工作中的必要性。可是只有远距离眼光还不够,必须与近距离的探索相结合。正是这种能自由调节、评价与比较远近观察的结果的能力形成了自由的眼光。按照这一比喻,我们可以说洛伦兹失败了是因为他只有近距离眼光,而庞加莱失败了是因为他只有远距离眼光。

中国伟大的美学家朱光潜(1897-1986)强调过“心理距离”在艺术和文学创作上的重要性。我认为他的观念与上述的远距离眼光是一致的,只是在不同的学术领域而已。在最权威的爱因斯坦的科学传记Subtle is the Lord(即前文所引A. Pais的著作)中,作者选择这样一个词来描写爱因斯坦的性格:孤持(apartness),并且在第三章开始时引述道:

与其他人保持距离;单独地、孤立地、独自地。(《牛津英文词典》)

的确,孤持、距离、自由眼光是互相联系的特征,是所有科学、艺术与文学创造活动中一个必要因素。

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光电效应

1905年爱因斯坦另一个具有历史意义的成果是他于3月间写的论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》(On A Heuristic Point of View Concerning the Generation and Conversion of Light)。这篇文章首次提出了光是带分立能量hν的量子。常数h由普朗克于1900年在其大胆的关于黑体辐射的理论研究中提出。然而,在接下来的几年里,普朗克变得胆怯,开始退缩。1905年爱因斯坦不仅没有退缩,还勇敢地提出关于光量子的“启发性观点”。这一大胆的观点当时完全没有受到人们的赞赏,从以下的几句话就可以看出这一点:八年后,当普朗克、能斯特(W. H. Nernst)、鲁本斯(Heinrich Rubens)、瓦尔堡(O. H. Warburg)提名爱因斯坦为普鲁士科学院院士时,推荐书上说:

总之,我们可以说几乎没有一个现代物理学的重要问题是爱因斯坦没有做过巨大贡献的。当然他有时在创新思维中会错过目标,例如,他对光―量子的假设。可是我们不应该过分批评他,因为即使在最准确的科学里,要提出真正新的观点而不冒任何风险是不可能的。(参见前引A. Pais的著作,p.382)

这封推荐书写于1913年,其中被嘲笑的光―量子假设(hypothesis of light-quanta)指的就是上述爱因斯坦于1905年大胆提出的想法。可是爱因斯坦不理这些嘲笑,继续把他的想法向前推进,于1916年至1917年确定了光量子的动量,进而发展为1924年对康普顿效应(Compton effect)的划时代的认识。

光量子这一革命性之观点产生的历史可以总结为:

1.1905年爱因斯坦关于E=hν的论文

2.1916年爱因斯坦关于P=E/c的论文

3.1924年康普顿效应

在那些年里,在1924年康普顿效应确立之前,爱因斯坦完全孤立,因为他对光量子的深邃眼光不被物理学界所接受。

在1905年至1924年之间,爱因斯坦的研究兴趣主要在广义相对论。作为科学革命,广义相对论在人类历史上是独一无二的。其设想宏伟、美妙、广邃,催生了令人敬畏的宇宙学,而且它是一个人独自孕育并完成的,这一切让我想起《旧约》里的创世篇(不知爱因斯坦本人是否曾想起这个比较)。

当然,我们很自然也会想起其他的科学革命,例如牛顿的巨著、狭义相对论、量子力学。不同之处:牛顿的工作确实是宏伟、美妙、广邃的。对。可是在他之前有伽利略(Galileo)、开普勒(Kepler),还有更早的数学家和哲学家们的成果。他也不是当时唯一在寻求万有引力定律的人。狭义相对论和量子力学也都是影响深远的革命。可是它们是当时许多人研究的热门课题,都不是由一个人所创建的。

关于广义相对论,爱因斯坦没有抓住什么机遇,而是创造了这个机遇。他独自一人通过深邃的眼光,宏伟的设想,经过七八年孤独的奋斗,建立起一个难以想象的美妙体系。这是一次纯粹的创造。

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广义相对论认为引力来自时空的弯曲

广义相对论代表引力场的几何化。自然而然它使爱因斯坦接着提出电磁场的几何化。从而又产生了将所有自然力几何化的想法,即统一场论。此发展成为他后半生的研究重点。例如,1949年至1950年在普林斯顿高等研究中心他最后的研讨会上,他尝试着把电磁场Fμν合并成不对称的度量gμν。他这个尝试和他先前在同一方向所做出的努力一样,都没能成功。

由于没有成功,也由于自20世纪20年代初,爱因斯坦将其注意力几乎全部放在这项研究上而忽略了像固体物理和核子物理这些新发展的领域,他经常遭受批评,甚至被嘲笑。他对于统一场论的投入被描述为着魔(obsession)。这种批评的一个例子是拉比(I.I.Rabi,1898―1988)于1979年在普林斯顿举行的爱因斯坦百年纪念上所讲的话:

当你想起爱因斯坦于1903年或1902年至1917年的工作时,那是极其多彩的,非常有创造力,非常接近物理,有非常惊人的洞察力;然而,在他不得不学习数学,特别是各种形式的微分几何的时期以后,他就改变了。

他改变了他的想法。他的那种对物理学的伟大创意也随之改变了。

拉比是否正确呢?爱因斯坦有没有改变呢?

答案是:爱因斯坦的确改变了。改变的证据可以在他1933年的斯宾塞演讲(Herbert Spencer Lecture)《关于理论物理学的方法》(On the Method of Theoretical Physics, New Nork: Oxford University Press, 1933)中找到:

……理论物理的公理基础不可能从经验中提取,而是必须自由地创造出来……经验可能提示适当的数学观念,可是它们绝对不能从经验中演绎而出……

但是创造源泉属于数学。因此,在某种意义上,我认为单纯的思考可以抓住现实,正如古人梦想的一样。

虽然你可以同意或反对这些非常简要的论点,但是你必须同意它们强有力地描述了爱因斯坦在1933年关于如何做基础理论物理的想法,而且此想法相对于他早年的想法有极大的变化。

爱因斯坦自己对这一变化非常清楚。在他70岁出版的《自述》(Autobiographical Notes)里,我们看到:

……我作为一个学生并不懂得获取物理学基本原理的深奥知识的方法是与最复杂的数学方法紧密相连的。在许多年独立的科学工作以后,我才渐渐明白了这一点。

很明显,在这一段里,“独立的科学工作”指的是他于1908年至1915年期间创建广义相对论的长期奋斗。长期奋斗改变了他。是否朝更好的方向改变了呢?拉比说:不是,他的新眼光变成徒劳无益的走火入魔。我们说:他的新眼光改写了基础物理日后的发展进程。爱因斯坦逝世几十年来,他的追求已经渗透了理论物理基础研究的灵魂,这是他的勇敢、独立、倔强和深邃眼光的永久证明。

注:本文为杨振宁为《我的世界观》(阿尔伯特·爱因斯坦著,方在庆编译)所作代序。

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