“上帝难以捉摸,但是不怀恶意,”1921年某天爱因斯坦对一个同事这样说。当有人就如上陈述进一步请求解释时,他答道:“大自然隐匿了她的秘密,是由于她的崇高,而不是使用了诡计。”爱因斯坦的终生欲望乃是采集宇宙间的自然规律(她的秘密),而这些规律是离开作为知觉主体的科学家而独立存在的。何等高尚的爱好!

1905到1916年间,爱因斯坦在两个研究方向建立了二十世纪物理学的基础。一是不变原理研究,最终得出了狭义相对论(1905)和广义相对论(1915);二是统计理论研究,其结果是布朗运动理论(1905)、原子结构的验证方法、光量子假设(1905)、首次固体量子理论(1907)、光的波粒二象性(1907)以及导致激光出现的A、B系数(1916)。最后,1925年,他完成了另一主要创造性工作,即独立于德布罗依(Louis de Broglie)的关于物质波粒二象性的论点。

佩斯(Abraham Pais)所著爱因斯坦的“科学传记”的主题从爱因斯坦的这两个研究方向出发,是因为“只有他懂得如何发明不变原理和利用统计涨落,实乃前无古人,后无来者。”1916年后,这两缕思想又成为爱因斯坦探索统一场论的一部分,这是佩斯首次系统探究的一段科学史。

在佩斯所写的内容丰富的传记中,描述了爱因斯坦如何在1905到1916年这个紧张的创造性时期,面对那些几乎使最有信心的人烦扰不堪的形形色色事件,建树了那些丰功伟绩:他在伯尔尼专利局(1902 ~ 1909)每日尽职工作八小时;他动荡于学术职位之间——苏黎世大学(1909 ~ 1911)、布拉格德国大学(1911 ~ 1912),然后又回到事实上一度曾否认过他的母校,即苏黎世瑞士联邦理工学院(1912 ~ 1914),后来到了科学界最高学府柏林大学和威廉皇帝物理研究所(1914 ~ 1933)。他于1903年与米列娃 · 玛里奇(Miliva Marie)结婚,1914年离异之前,他有过两个儿子。他不得不应付健康问题和战时免职问题。难怪在1915年12月完成相对论后,爱因斯坦写信给德高望重的罗仑兹(H. A. Lorentz)时说,他已“心满意足,但也精疲力竭。”

最有神韵、气势不凡的片段当推关于爱因斯坦广义相对论的曲折道路和统一场论工作的描写部分。在这些章节中,新颖的内容和富有感染力的散文形式相结合,激发起读者从事科学的兴趣。

作为一个例子,请看佩斯关于爱因斯坦广义相对论工作的描绘。1913年,由于爱因斯坦推广狭义相对论的研究一直未能成功,佩斯描述此时的爱因斯坦“十分孤独……仅存梦幻,”因此他仍“满怀信心。”让我来插一句,1907年以来,爱因斯坦一直终日奋战,致力于推广狭义相对论以至能够包括加速参考系和重力场的情形。最重要的一点,佩斯写道,乃是他不得不“整个重新开始。”佩斯以很强的说服力论述了爱因斯坦在布拉格时找到了弯曲时空,然后又从零开始。可弯曲时空要用到他并不熟悉的数学,于是,他向联邦理工学院的老同学并在1912年重新合作的格罗斯曼(Marcel Grossmann)请求道:“格罗斯曼,你一定得帮助我,不然我要发疯了。”在那里,他与格罗斯曼合作(他完成数学部分)论文,同“胆小”的亚伯拉罕(Max Abraham)辩论,和米氏(Gustav Mie)、诺德斯特尔姆(Gunnar Nordstōrm)交换意见,这些人提出了形形色色用四维平直空间来表示的引力理论。爱因斯坦在1914年初给弗洛里德里希(Erwin Freundlioch)写信时说:“我觉得,他们对于这些玩意的信仰已到了迷信的程度。”佩斯断定“只有罗仑兹曾给过他鼓励。”1913年,德国物理学家普朗克(Max Planck)听取爱因斯坦有关广义相对论的描述后说过,即使他成功,“也没有人会相信的。”

战争的爆发并没有削弱爱因斯坦的劲头,战争年头是“他生涯中最多产的时期。”1915年初,一方面他的周围闹声不绝,一方面也由于引力研究未能成功,爱因斯坦与德哈斯(Wander Johonnes de Haas)合作转向了磁场方面的实验工作。

之后,1915年11月,引力问题上得到突破,爱因斯坦才又转回到1912年“怀着沉重的心情放弃”的场方程广义协变性。爱因斯坦觉得自己这一次走上了正确之路。为什么呢?佩斯写道,“在完成广义相对论(1915年11月25日)之前一个星期,爱因斯坦得到了”水星近日点进动的正确结果。佩斯继续写道:

“我相信:这一发现是爱因斯坦科学生涯中,或许是在他一生中,最为激动人心的经历。大自然同他对话了,他必定是正确的。”

继之而来的是爱因斯坦关于太阳附近光线偏折的预言和爱丁顿(Arthur Stanley Eddington)1919年的日全食远征。至此,“爱因斯坦的理论方才合乎规范。”

1920年后,爱因斯坦离开了科研的主流去追求他的梦幻——建立于连续性和经典因果关系之上的电磁场与引力场的统一。连续性和因果关系是与玻尔(Niels Bohr)、玻恩(Max Born)和海森堡(Werner Heisenberg)的显现原子物理相对立的。佩斯断言,爱因斯坦始终认为量子理论是“临时性的”,顺着爱因斯坦思想的这条线,他十分详尽地从1905年的光量子论文开始,以1927 ~ 1930年玻尔 - 爱因斯坦对话的启发性分析而结束。很遗憾,佩斯引用了互补原理的玻尔“教堂”宣言,而出人意料地丢掉了1935年爱因斯坦 - 罗森(Rosen)- 玻多尔斯基(Podolsky)论文中重要的哲学物理分析。恰像佩斯在书中直接阐明的那样,他的理由是“我想,说到底,他(爱因斯坦)再好也不是一个哲学家。”

佩斯认识到,爱因斯坦追求统一场论的决心提出了一个意味深长、值得历史分析的问题:

他已为近代物理学的创建作出了无与伦比的贡献,为什么仍迷恋于19世纪因果论的观点呢?

他的概要回答是:从一开始,爱因斯坦就喜欢统一,这一点在他对于1901年论文中一时大有希望的结果的反应中表现出来,当时他就作过分子间作用力和引力的比较。爱因斯坦1901年写信给格罗斯曼说:“有种认识到复杂现象统一特征的奇妙感觉。”尽管爱因斯坦很快就抛弃了1901年的结果,但佩斯认为“这种奇妙的感觉贯穿了他的一生。”接着又出现了狭义相对论(电和磁)、广义相对论(几何与引力)的统一的成功,佩斯继续写道,这些结果导致他去“寻求和谐(引力几何与电磁场),”当然这种“和谐”是基于经典场论微分方程所蕴含的连续性和经典因果性。

到这里,以及另外一些关键问题上,佩斯已经恰如其分地发展了爱因斯坦物理理论的哲学思想。书中对爱因斯坦当时热衷于运用同时代的哲学思潮于科学研究的分析表明,他确实是一个哲学家、科学家。冬管在某些方面他那折中的哲学观点始终未变,但有些确在他的科学研究中改变了。关于爱因斯坦这一方面以及从那些原始科学文献看来并不十分明显的争论点的研究,为佩斯回答思想史上关键性的问题提供了更深奥的依据。佩斯故意回避哲学争论,并且极少引用近代学术成果,这就使他那关于广义相对论的分析大费笔墨。例如有关爱因斯坦理论的发明和罗仑兹、普朗克和彭加勒(Henri Poincaré)对理论的解释就是如此。

佩斯之所长在于他开辟了自己的领域,也就是将爱因斯坦复杂物理学的解说性描写与其科学通信相结合,功绩是很大的。该书特别有价值的在于佩斯按照流行的理解继续探索最新的引力与统一理论。

亚伯拉罕 · 佩斯本人是一个杰出的物理学家,显然,这部爱因斯坦传记是他一直都想做的事。这件科学礼品价值很高,当然酬劳也是高的。该书填充了爱因斯坦、他的生活、他的时代和他的科学这块镶嵌图的一部分,加上那些一般的传记著作像弗兰克(P. Frank)的《爱因斯坦:他的生活和时代》、霍夫曼(B. Hoffmann)的《阿尔伯特 · 爱因斯坦:创造者与叛逆者》。佩斯关于爱因斯坦科学成就的研究对物理学家们和科学史学家、科学哲学家们来说将是一个重要的不可多得的收获。

[Nature,300 1982年,5888]