爱因斯坦(15)_应天故事汇

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一五

布里尔奥因在1921年的提名信中写道：“如果爱因斯坦的名字不出现在诺贝尔荣誉获得者的名单中，设想一下，50年后的公众舆论将会是怎样吧。” 　　爱因斯坦因光电效应方面的研究而获得诺贝尔物理学奖，这是当之无愧的。但是，没有因相对论而获奖，这是物理学史上一个永久的遗憾。按他的学生兰佐斯的说法，爱因斯坦一生理应获得5个诺贝尔奖，这指的是对布朗运动的研究，提出了光量子理论，创立狭义相对论，发现质能相当性和建立广义相对论。　　爱因斯坦没有收到奥里维留斯通知他已荣获诺贝尔奖金的信，1922年秋，爱因斯坦已带着他的第二个妻子艾尔沙乘日本轮船去东方了。日本方面寄来了一封封请帖，邀请他到日本去讲学。他们穿过地中海和印度洋，在科伦坡、新加坡、香港和上海作了短暂的停留，11月底到达日本神户。所到之处，受到极热烈的欢迎，各阶层人民都把爱因斯坦的到来看作是非常愉快的事情。他是在路经上海，瑞典驻上海领事馆领事递给他获奖电报时，才知道获奖的。他只是哈哈一笑，并未显得过分激动。这就是爱因斯坦，名和利都不在乎，要紧的是他的科学，他的思想。　　日本访问结束，回国途中，他访问了巴勒斯坦和西班牙，然后立即返回柏林。　　玻尔于1922年12月10日在斯德哥尔摩领取了1922年度奖金，那时爱因斯坦还在访问途中。1923年6月，爱因斯坦去瑞典参加诺贝尔奖金授奖仪式。在哥德堡，他在斯堪的纳维亚学者们的集会上发表了讲演，瑞典国王也出席了这次会议。　　1925年以后，爱因斯坦有很长一段时间没有出远门旅行。后来曾到比利时、古巴和英国访问，也曾两度去过美国，美国给他留下了美好的印象。1933年1月，德国纳粹上台，接着，迫害犹太人，他的著作被焚，在德国的财产被没收。1933年9月初，纳粹以2万马克悬赏杀死他。于是，他于9月9日出走英国。10月7日，爱因斯坦带着妻子和助手等从英国登上一艘去美国的轮船，永远离开了欧洲。后来一直定居于美国的普林斯顿，担任高等学术研究院的教授。　　坚持走一条自己认准的路　　当爱因斯坦在柏林寻找通向广义相对论之路的那段日子里，理论物理学中一场新的运动在哥本哈根开始了，它很快成了物理学界注意的中心。丹麦物理学家玻尔把量子概念应用于解释原子结构。1923年，法国物理学家德布罗意提出物质波理论，把物质粒子波粒二象性的崭新概念引进了物理学。1925年，奥地利物理学家泡利提出两个电子不能共处于同一量子状态上的不相容原理。德国物理学家海森堡的矩阵力学和奥地利物理学家薛定锷的波动力学也建立起来了。量子物理学进入了一个蓬勃发展的非常时期。　　爱因斯坦在20年代也曾为量子理论的发展做过杰出的贡献，但他的主要精力没有放在这里，他在走着一条另外的自己认准的路。　　量子力学创立不久，爱因斯坦就与几位主要的量子力学家产生了重要的意见分歧。爱因斯坦虽然对以玻尔和玻恩为代表的量子力学家的成就十分钦佩，但他又不满足于微观世界的这些规律仅仅具有或然性，不满足于他们对于量子力学的解释。他认为，量子统计力学并非什么新东西，只不过是人们长期以来还不能完整地描述事物而采用的权宜之计。他坚信，物理学应该对于客观的实在状况作出和观察者无关的描述。在物理学史上，他曾有过与玻尔为代表的哥本哈根学派之间的激烈争论，这个争论维持了相当长的时间，甚至延续到他生命的结束。而量子力学的发展已是当时物理学界大势所趋的主流。爱因斯坦的科学思想和当时大多数物理学家的思想方法之间的距离越来越大了。他在后半生孤独一人埋头于统一场论的研究，似乎脱离了物理学发展的洪流。玻恩曾说：　　“这对爱因斯坦本人，对我们来说都是悲剧。因为他在孤独地探索他的道路，而我们却失去了领袖和旗手。”但爱因斯坦痴心不改，始终认为他对统一场论的探索是有意义的。　　爱因斯坦对统一场论的探索是从1923年以后开始的。爱因斯坦一贯相信：世界是统一的，世界是合乎理性的，世界服从于存在的统一规律。在狭义相对论和广义相对论建立以后，已知的引力场和电磁场却没有统一起来，这种情况使爱因斯坦很不满意。他认为广义相对论还有缺陷，它没有把电磁场包括在内，于是他力图建立一个既包括引力场又包括电磁场的统一场理论，用以解释物质的基元结构。他把这看作是相对论发展的第三个阶段。　　最早从事这方面工作的是魏耳和卡鲁查等人。他们由于广义相对论用黎曼几何描述引力场取得了巨大成功，便产生了用新的几何方法统一描述引力场和电磁场的想法。魏耳企图用修改黎曼几何的方法建立一个被称为“规范不变几何学”来统一描述引力场和电磁场，而进一步的研究表明，这种几何不能描述电磁场。卡鲁查则把黎曼几何由四维增加到五维，试图将引力场和电磁场统一起来，结果失败了。爱因斯坦最初是设法推广卡鲁查的工作，但没有取得成功。他还试图把场和物体联合成为一个具有场构造的统一体，然后用一种几何方法去描述这种场和实物的统一体，也没有取得实际成果。　　虽然他在1929年、1945年和1954年曾取得一些进展，但都只停留在数学的表述形式上，没有得到有物理意义的结果。在逝世前夕他与他的学生柏格曼一起提出的不对称场论，是他最后一个统一场论模型。在这个模型中，他用度规张量来统一描写引力和电磁两种相互作用。度规张量由对称和不对称两部分组成，分别描述引力场和电磁场。但是这个方程无法求解。爱因斯坦最终未能实现自己的宏愿。　　爱因斯坦1955年3月（即他逝世前一个月）为纪念母校苏黎世联邦工业大学成立100周年而写的回忆录《自述片断》中说：“自从引力理论这项工作结束以来，到现在40年过去了，这些岁月我几乎全部用来为了从引力场理论推广到一个可以构成整个物理学基础的场论而绞尽脑汁。有许多人向着同一个目标而工作着，许多充满希望的推广我的主张后来一个个放弃了。但是最近10年终于找到一个在我看来是自然而又富有希望的理论。不过，我还是不能确信，我自己是否应当认为这个理论在物理学上是极有价值的，这是由于这个理论是以目前还不能克服的数学困难为基础的，而这种困难凡是应用任何非线性场论都会出现。此外，看来完全值得怀疑的是，一种场论是否能够解释物质的原子结构和辐射以及量子现象。大多数物理学家都是不假思索地用一个有把握的‘否’字来回答，因为他们相信，量子问题在原则上要用另一类方法来解决。问题究竟怎样，我们想起莱辛的鼓舞人心的话：‘为寻求真理的努力所付出的代价，总是比不担风险地占有它要高昂得多’。” 　　爱因斯坦曾就统一场论，在给老朋友索洛文的信中说过：“我完成不了这项工作了；它将被遗忘，但是将来会被重新发现。” 　　事实上，物理学家们并没有忘却。1954年，美籍物理学家杨振宁和米尔斯提出了普遍规范场论，为统一场论的研究开辟了一条正确的途径，即沿着规范场论的途径。1967年，温伯格和萨拉姆在格拉肖工作的基础上各自独立地提出了弱相互作用和电磁相互作用的统一理论。格拉肖和乔奇等人又通过选择一种新的规范场，建立了弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用的大统一理论。大统一理论给出的一些重要结果，解释了宇宙学和基本粒子物理学中的许多问题，并作了科学的预言，有些预言已得到实验证据。　　物理学正朝着大统一的方向前进。也许有一天，人们会重新认识20世纪的科学伟人——爱因斯坦。

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