给爱因斯坦做一份科学体检报告

　　美国物理学家汉斯C。欧翰年与他的著作《爱因斯坦的错误：天才的人性弱点》（潘涛译，范岱年校，新星出版社，2022）。（资料图图）
　　提起爱因斯坦，大家的第一反应或许是那个头发蓬松、吐舌头的经典形象，或许是牛顿之后最伟大的物理学家这样的称谓，又或许是并不理解但一定听说过的相对论。总之，在大部分人眼中，爱因斯坦是天才、科学、创造力甚至真理的代名词，我们很难把他和错误联系起来。但是，美国物理学家汉斯C。欧翰年（HansC。Ohanian）却不这么看。而且，他还写了一本书，书名就叫《爱因斯坦的错误：天才的人性弱点》（Einstein‘sMistakes：TheHumanFailingsofGenius），可谓是一份关于爱因斯坦的科学体检报告。
　　这本书讲了什么呢？欧翰年在序言中用一句话加以概括：本书只是聚焦爱因斯坦在探索其理论时犯下的失误，围绕他自己创造物的某些微妙之处所形成的一些错误概念。可能是担心读者不得要领，欧翰年在正文之前提供了一张更具体的爱因斯坦的错误年表，列举了爱因斯坦从1905年到1955年这半个世纪的时间里犯下的一堆科学方面的错误，涉及光量子理论、狭义相对论、广义相对论、量子力学和统一场论等，其中既有那些他得以建立起自己巨大声望的理论，也有那些他最终一败涂地的理论。
　　爱因斯坦犯下的错误如此之多，以至于在被称为爱因斯坦奇迹年的1905年，欧翰年就列出了爱因斯坦犯的6个错误，并且用整整四章的篇幅来介绍这些错误。欧翰年在书中写到：除了关于布朗运动的论文外，他（爱因斯坦）在1905年奇迹年所写的每一篇论文都有错误。
　　在欧翰年列出的这些错误里，我们可以举两个不那么难懂的例子。第一个是有关宇宙学常数的错误。在建立广义相对论后，爱因斯坦发现这个理论的推论和当时人们普遍相信的稳态宇宙理论相矛盾，于是他决定在广义相对论的方程里加入宇宙学常数来抗衡引力的作用，从而调和理论和观测的矛盾。但此后不久，弗里德曼和勒迈特通过计算指出这一项并不需要，哈勃和赫马森等人的观测则证实宇宙处在膨胀之中，彻底否定了这个常数存在的必要。这个错误很多读者并不陌生，很多天文学、宇宙学的科普书中都会讲到，爱因斯坦本人也把这个称作我一生所犯的最大的错误。当然事实证明，情况绝非如此，比如他对量子力学所持的观点就是更大的错误。
　　第二个例子同样和天文学研究有关。黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，因为自身巨大的引力和附近极端的物理条件而受到物理学家的关注。稍微了解黑洞的读者都会知道，黑洞是广义相对论预言的结果，对它的数学描述是由史瓦西等人从广义相对论中推导出来的。虽然早在1784年就有人提出可能存在一种密度大到光都无法逃脱的天体，但现代黑洞理论的基础是广义相对论。然而，爱因斯坦却在1939年的一篇论文中试图论证恒星不可能在自身的引力作用下塌缩。
　　在广义相对论诞生一个多世纪后，我们再来看看两个错误的后续。天体物理学家在20世纪末发现了宇宙在加速膨胀，需要引入某种未知的力量才能解释这种现象，于是爱因斯坦当年为了抗衡引力的作用而提出的宇宙学常数又被重新认真对待，我们现在把这种力量称作暗能量。对于黑洞，物理学家也没有迷信爱因斯坦这位权威，奥本海默和其学生很快就证明他错了。霍金正是因为黑洞研究而享有盛誉，三位研究黑洞的物理学家获得了2020年诺贝尔物理学奖。更令人激动的是，2019年和2022年，事件视界望远镜研究团队先后发布了两张黑洞的照片，使我们对黑洞有了更多的了解。
　　尽管罗列了这么多错误，欧翰年也和很多人一样，仍然认为爱因斯坦无疑是20世纪最伟大的物理学家，同时是有史以来仅次于牛顿的第二伟大的物理学家。爱因斯坦的错误并没有影响他的地位，而且很多错误都是令人惊讶的成果，其中最有意义的两个错误分别是：他对时钟同步的误解促使他发展了狭义相对论，而他错误的等效原理使他发现了广义相对论。
　　在这本四百多页的书中，我们跟随着欧翰年生动、幽默的文字，了解了爱因斯坦错误与成就交织的一生。正如欧翰年所说，直到今天，我们对广义相对论的理解还在不断深化之中，因此对很多爱因斯坦所犯的错误的讨论仍然具有启发意义。而且同样重要的是，在了解了爱因斯坦犯过哪些错误后，我们要去探究他为什么会犯错。
　　用人非圣贤孰能无过来解释当然可以，但显然远远不够。爱因斯坦是一位非凡的人物，虽然知道他也会犯逻辑和数学上愚蠢的失误，会给我们一些安慰，可也仅此而已。我们更要关注的是那些粗心大意之外的错误。其中有些错误是科学发展过程中无法回避的曲折，因为人类认识自然规律都有一个过程，不可能一蹴而就，爱因斯坦身处其中，自然也不能跳出三界外不在五行中。特别是爱因斯坦的研究需要极强的数学基础，而他恰恰又不擅长数学，这就导致他要么等到相关数学工具发展完善才能修正自己的理论，要么就要借助其他人在数学上的帮助。
　　有些错误则深深根植于爱因斯坦的性格，这一部分或许最切合这本书的副标题天才的人性弱点。一方面，他的固执与坚持成就了他，特别是面对无数的质疑，他始终坚持自己的思考与判断，欧翰年就认为爱因斯坦的固执有时被证明是有益的。但另一方面，爱因斯坦所处的时代是物理学革命的时代，新理论层出不穷，新实验纷至沓来，新现象屡见不鲜，可是爱因斯坦在提出广义相对论后的40年里，却逐渐有一种置身事外的感觉，无视量子力学、宇宙学等领域的发展，他的固执使得他在生命中最后的30年里徒劳地追求一个统一的理论。
　　实际上，这本书的书名并不能完全准确地概括全书的内容。虽然爱因斯坦是书中的主角，但是因为要给介绍他的研究进行铺垫、交代背景，欧翰年回顾了从伽利略开始的近代物理学。既然爱因斯坦都犯下了这么多错误，所以并不意外的是，从伽利略、牛顿到后面的洛伦兹，再到和爱因斯坦同时代的那些伟大的物理学家，这些赫赫有名的人物都犯过非常严重的错误。比如说，伽利略的《关于两大世界体系的对话》中就充满了明显的错误，特别是解释潮汐现象的致命错误；而牛顿的《自然哲学的数学原理》中则是充满了矛盾和不相容，被一些可怕的错误所困扰。这些错误中，有些是计算和演示中的完全错误，还有一些是逻辑上的空白
　　在全书的结尾部分，欧翰年点出了这些科学巨匠的一个共同点，即他们对直觉的坚持，这是给他们带来很多成就（及错误）的原因。在介绍爱因斯坦的很多作品中，也都提到了直觉对他的意义。爱因斯坦有一种自己深以为傲的物理直觉，但是这种直觉并不总是管用。当直觉失效的时候，错误就不可避免。他们不同寻常的地方就像欧翰年在书中提到的那样：他们会犯错误，但不会被这些错误绊倒，他们会围着这些错误跳舞，时常用这些错误作为垫脚石和捷径来达到目标。
　　欧翰年的这部作品本身有很多值得称道的地方。首先，他在序言中提到，他对这些错误的研究大部分基于一手资料，即爱因斯坦的德语著作、论文和书信。由此他发现一些从德语到英语转译过程中出现的偏差和错误。这也提醒我们研究一手资料的重要意义。另外，他在梳理爱因斯坦的科学研究和人生经历的过程中，建立了一些此前被人忽略的联系。比如说，我们知道爱因斯坦在瑞士伯尔尼专利局工作期间建立了狭义相对论，他的职位和研究之间形成的巨大反差，似乎表明狭义相对论完全是天才的灵光一现。但是欧翰年通过研究发现，爱因斯坦在专利局工作时，因为审核专利申请而了解了电报同步法的技术细节，这对于他处理涉及光速不变的时钟同步问题产生了重要的影响。
　　自从西方现代科学革命以来，科学彻底改变了人类历史的进程。我们现在的生活离不开科学，科学确实给人类带来了福祉，因此科学的地位不断上升，最终到了被神话的地步，和真理画上等号，科学家也成为真理的代言人。不过，我们逐渐认识到，科学远不是完美的，科学发展的历程不等于我们在教科书中看到的结论，其中充满了曲折和错误（当然，我们现在的教科书中既有显而易见的错误，也有很多一定会被今后的研究推翻的结论）。同样，科学家在探索过程中要经历失败和挫折，会有意无意地犯下很多错误。近些年来，越来越多的作品开始展示科学和科学家的另一面，客观、理性地对科学和科学家进行评价。在这些作品当中，欧翰年的这部深度剖析爱因斯坦所犯错误的科学体检报告肯定是值得我们反复品读并作为范本的一部。
　　鞠强