新的爱因斯坦

朱　晓

爱因斯坦在本世纪的头十年完成了一系列理论物理的突破之后，就再也没有惊人之作，他把几十年的光阴潜心研究用一个统一理论去包容自然界的四种基本场(电磁场、引力场、强核场和弱核场)——这是他的梦想，一个具有科学美的，似乎不可能实现的目标。

在新近出版的《爱因斯坦的梦》中，人们可以看到由爱因斯坦开拓的宇宙统一理论，近年来进展急剧，取得了伟大的成绩。这本书涉及了当今物理学的最前沿问题，它想要回答：从不同方向上探寻一个最终的、囊括一切的统一理论是否可能。但是作者避开了复杂的数学，通过介绍科学家们的生平轶事，以及他们在创造性科学活动中怎样形成新的物理观念，这样就使得没有专门准备知识的普通读者也容易接受书中的意见，大致获得一个关于宇宙统一理论演化的线索。这些理论中最吸引人的便是关于恒星死亡、黑洞、早期宇宙、宇宙的年龄等等宇宙演化方面的内容。

研究早期宇宙的主要目的，是想要更多地了解宇宙的统一。为了追求这个统一，很多十分聪明的头脑都耗尽了他们的全部才智。

爱因斯坦之前，十九世纪最伟大的数学物理学家麦克斯韦提出了麦克斯韦方程，统一了光、电、磁现象。为了这种统一理论，不仅爱因斯坦，还有海森堡、爱丁顿、泡里等都付出了他们生命的最后研究岁月，但梦想没能实现。泡里甚至曾经厌恶地讲过：“上帝拆散了的东西，谁也不能把它们组合在一起。”

即使是导致现代物理学革命的相对论在某些地方也失灵了，比如在原子领域，在超高密度情况下，关于黑洞、关于中心奇异点，这些地方就都是这样。马克思主义不承认存在永恒的真理，恩格斯说过：“根据到目前为止的一切经验看来，这些认识所包含的需要改善的因素，无例外地总是要比不需要改善的或正确的因素多得多。”(《马克思恩格斯选集》第三卷第125页)可惜的是，有人总在苛求永不失灵的理论。他们没有想到：所有的理论都是人创造出来的，因而不可避免地反映了它们的发明者的局限性。一个新理论最初提出来的时候可能是一个重大突破，可是后来或迟或早终于被摈弃。所有的理论都局限在它们自身的范围内。如果在某一范围内重复的实验证明理论的有效性，那么，在这个范围之内人们就可以舒舒服服地使用它。而在更广阔的天地中应用时，人们应该有理论失灵的心理准备。失灵暴露了理论的缺陷，也孕育着理论的革新。

理论的突破导致人类实践的拓展，而人类实践的拓展又推动了理论的更新。因为人类的出现和实践的发展，自然界可以划分三个层次：天然自然即无限的物质世界；人化自然即人的科学认识所及从而可观测的那一部分自然，是天然自然的组成部分；人工自然即人类实践手段所及从而被变革的那一部分自然；后两种与人有关的自然的拓展是互为动力的。

回顾一下科学史，牛顿的“天然自然”还是无所不在万古长存的上帝，而爱因斯坦时代的“人化自然”已经涉及到水星轨道的进动、引力场中光的弯曲和红移。正是两百年的时间决定了爱因斯坦的理论可以预示牛顿理论所不能预言的东西，但正如在低速时相对论可以过渡到牛顿理论一样，一种更为基础的理论不必置我们现时的理论于无效，曾获得惊人成功的相对论本身也不能超越这条规则，毕竟它也只是统一理论演化的一个阶段，一个重要阶段而已。

今天科学家为之奋斗的理论已远远超出了爱因斯坦的梦想：克莱因的第五维不可观察的理论被称为“实现爱因斯坦梦想的四个主要发展之一”，而超弦理论又被认为是自广义相对论以来最伟大的突破。本书作者很乐观地确信，梦想最终会实现。

在书中，作者提出了一个有趣的问题：“爱因斯坦对我们的进展看法如何？”科学发展过程中常出现奇异的小转折：上一代笃信的理论，下一代却摈弃；上代人完全不能容忍的概念，下代人却普遍接受。重要的是，我们必须保持思想开放，把自己监禁在任何事情都是不可能改变的思想上，是很危险的。人们应当仔细咀嚼作者的最后一句话：“新的爱因斯坦肯定需要一些新的古怪的念头。”

(《爱因斯坦的梦》，〔美〕巴里·派克著，易心洁译，湖南师范大学出版社一九八九年十二月第一版，3.40元)