爱因斯坦创造了什么样的人类奇迹
美国波士顿大学物理学教授和爱因斯坦研究中心主任约翰·施塔赫尔编了这本《爱因斯坦奇迹年――改变物理学面貌的五篇论文》，也是希望开辟一条好的路径。他把爱因斯坦在1905年写的5篇文章集中到一起，加上序和导言，希望读者知道爱因斯坦在1905年到底写了一些什么，以至于形成天大的奇迹。
唐朝诗人虞世南在《蝉》一诗中写道：“垂緌饮清露，流响出疏桐。居高声自远，非是藉秋风。”诗里讲的是知了低头饮着清凉的露水，高大的梧桐树上传出了它的响亮的叫声。正因为它身居高处，所以声音传得很远，并不是借助秋风吹送的。
薄薄的一本《爱因斯坦奇迹年――改变物理学面貌的五篇论文》，在全世界每年的数百本有关爱因斯坦的书籍出版大潮中，似乎地位无足轻重，稍不经意就会从读者的眼前溜走。幸运的是，这本书原文版在美国1998年初版后，又于2005年再版；中译本在2001年由上海科技教育出版社出版后，6年后的2007年又由上海世纪出版集团在人文系列中再版。应该说，这是广大读者与这本书结缘的又一次好机会。这本书之所以如此受到国内外出版界和人们广泛的重视，正是因为这本书“居高声自远，非是藉秋风”！
爱因斯坦创造了一个什么样的人类奇迹？
正像英国天文学家爱丁顿愤愤不平地说过的那样：“现在，了解爱因斯坦成了一种时髦。”的确，爱因斯坦对于20世纪科学、哲学、技术等诸多方面都产生了不可估量的贡献，人们自然而然地乃至迫切地希望了解：爱因斯坦到底创造了一个什么样的人类奇迹？
了解爱因斯坦创造的奇迹，当然有各种不同的入口和路径。美国波士顿大学物理学教授和爱因斯坦研究中心主任约翰·施塔赫尔编了这本《爱因斯坦奇迹年――改变物理学面貌的五篇论文》，也是希望开辟一条好的路径。他把爱因斯坦在1905年写的5篇文章集中到一起，加上序和导言，希望读者知道爱因斯坦在1905年到底写了一些什么，以至于形成天大的奇迹。
但是，爱因斯坦的论文又有多少人看得懂？就是理科大学生也未必能够看懂，更不用说一般的读者了。约翰·施塔赫尔的聪明之处就在于，在书的开始请来当今最具权威的英国理论物理学家和宇宙学家罗杰·彭罗斯写了一个“序”，对爱因斯坦奇迹年作了简短而又清晰的剖析，然后施塔赫尔本人又作了总的导言，还在爱因斯坦的每一篇文章前面对该文的背景作了说明。这样，使得这本了解爱因斯坦在20世纪初的原始思想及其如何改变物理学面貌的书，“不仅有很高的文献价值，而且还有更为深刻的启迪作用”。
彭罗斯的序真可谓画龙点睛，字字珠玑，每一位读者都不可不仔细认真地细读。因为这篇序的重要性，所以我在我写的这篇文章里想重点介绍彭罗斯在他的序里说了一些什么，由此你就比较容易进一步了解更多的东西。
彭罗斯在开篇时就激情昂扬地写道：
在20世纪，我们极其幸运地目睹了我们世界的物理图像的两次重大革命。第一次革命推翻了我们的空间和时间观，把两者结合为我们现在称之为时空的东西，人们发现这种时空以一种微妙的方式弯曲着，从而引起人们早就熟悉的、无处不在而又神秘的引力现象。第二次革命完全改变了我们理解物质和辐射本性的方式，给了我们一种实在的图像，其中粒子的行为像是波，而波的行为像是粒子，我们通常的物理学描述变得具有本质上的不确定性，而一个物体可以同时在几个地方呈现其自己。我们用“相对论”一词概括第一次革命，而用“量子论”概括第二次革命。两者现在都已通过观测得到确认，其达到的精确度在科学史上乃是空前的。
我认为，公正地说，在我们对物理世界的理解方面以前只有3次革命可以真正与它们相比。……
这一开篇可谓先声夺人、大气磅礴！人类文明中的物理学革命至今只有5次，而爱因斯坦“在1905年这一年中就为20世纪的这两次革命奠定了基础”。
不仅如此，在同一年内，爱因斯坦通过他的论测定分子大小的博士论文和他对布朗运动本性的分析，还为其他两个领域提供了具有根本性的新见识。仅仅是后一种分析就使得爱因斯坦在历史上占有一席之地。确实，他的关于布朗运动的工作……为重要的统计理解奠定了基础，这在许多其他领域都有巨大的意义。
所谓的“自相矛盾”
一千多字就使读者立即明白了爱因斯坦发表于1905年的论文，在物理学历史上的特殊地位，也由此明白1905年何以是爱因斯坦的奇迹年。如果只有这些内容，彭罗斯就不是彭罗斯了。接下来显示出来的是彭罗斯深厚的科学理论和历史功底。有两点特别值得读者关注。
第一，彭罗斯说：“必须指出的是，爱因斯坦1905年的那些论文虽很重要，但它们并没有为这两次革命发出最初的子弹；这些特别的论文也没有确定它们的新体系的最终性质。”论文三和四，发动了相对论革命，但是狭义相对论不完全是由他原创的，这一理论有更早的洛伦兹和庞加莱的思想为基础。此外，1905年爱因斯坦的观点还缺乏更进一步的重要见识――关于时空的见识――这是闵可夫斯基3年以后提出来的。量子论最初的思想是普朗克1900年提出的，而且量子论本身也花了多年才找到它的适当表述，其统一的思想也不是来自爱因斯坦，而是来自许多别的物理学家，如玻尔、海森伯、薛定谔、狄拉克、波恩和费恩曼等人。
指出这一点也许还是算不了什么，对物理学史稍有了解的人不会不知道这些。但是，第二点就十分有意义：彭罗斯指出爱因斯坦在5篇论文当中，有明显的自相矛盾之处。在论文五中，爱因斯坦明确表示麦克斯韦方程组中作为电磁场中的波，不足以说明光的行为，并且提出一种与麦克斯韦理论相冲突的光的“粒子”观。然而，在创立狭义相对论的论文三中，爱因斯坦的出发点是：麦克斯韦的理论确实是正确的基本理论，爱因斯坦建构的相对论使麦克斯韦方程组保持完整无损；即使在论文五的开端，他依然认为光的波动理论“很可能永远不会被别的理论所取代”。
如果我们想到爱因斯坦一直所具有的惊人的物理洞察力，领悟自然界的能力实在是他的强项，因此上面提到的矛盾表观就会更加令人惊讶！不是吗？爱因斯坦怎么会如此明白无误地把矛盾呈现在人们面前，而他自己却似乎完全没有觉察到或者满不在乎呢？这也太有一点不可思议了。
难道爱因斯坦真的没有觉察？彭罗斯认为这种设想是绝对不可能的！但是又如何解释这个明摆着的矛盾呢？彭罗斯说：“在我看来，实际上很难设想对于他在同一年发表的两篇论文中所依据的对自然界的假设性观点，他会认为是彼此矛盾的。恰好相反，他必定认为(结果也正是如此)，在‘更深的层次’上，在麦克斯韦波动理论的精确性――甚至‘真实性’――和他在论文五中提出的另一种‘量子’粒子观之间并没有真正的矛盾。”
原来，被绝大多数物理学家认为是严重矛盾的地方，爱因斯坦则认为它们根本不是什么真正的矛盾，它们将来肯定会在更深层次上的理论中统一和谐起来。但不幸的是，爱因斯坦的这一深刻认识，使他与许多同时代的物理学家发生了严重的矛盾和冲突。许多物理学家，包括许多伟大的物理学家如玻尔、海森伯、波恩等人，都认为爱因斯坦受到“过时的实在论”的观点的阻碍，犯下了严重的错误，实在可悲而又可叹。
彭罗斯坚决不同意这种观点，他从1905年爱因斯坦对待上述“矛盾”的态度，得出一个完全相反的结论：“很清楚，爱因斯坦在1905年能够作出这些根本性的进展，主要取决于坚信在分子和亚分子层次上物理实体的实际实在性。这些重要倾向在本书的5篇论文中显得特别明显。”爱因斯坦坚决对“否认在分子、原子和基本粒子这样的量子水平上这类东西真正作为‘物理实在’而存在”的观点，坚决反对，至死未有一分退让，坚持认为当时量子力学基础是不完备的，所以才导致所谓“矛盾”观点的出现。彭罗斯在序言最后一段，毫不含糊地亮出了自己的观点：
是否真如玻尔的追随者认为的那样，在任何重要的意义上爱因斯坦都犯了深刻的“错误”？我不认为如此。我自己就坚决地站在爱因斯坦一边，相信亚微观粒子的实在性，相信今天的量子力学基本上是不完备的。我也主张，关于这种实在性的本质的一些关键性见识尚有待发现，这只有通过深刻分析量子论的基本原理和爱因斯坦自己的广义相对论的基本原理间的表观冲突才能最终显现。在我看来，只有掌握了这些见识，并加以适当运用，支配微观世界的量子论定律同支配宏观世界的广义相对论定律之间带有根本性的紧张关系才能得以解决。怎样才能成功地实现这种解决?只有时间，而且，我相信，只有一场新的革命将会作出回答――或许是另一个奇迹年!
看完这段话，你不能不佩服彭罗斯居然能够从爱因斯坦1905年的5篇文章中领悟出这么重要的意思，实在令人赞叹。由此我们不难想到，为什么人们对这本书好评如潮。
就这一篇序言，我就啰嗦了这么多，其他值得认真阅读的内容，实在没有篇幅再讲下去，只好让被钩起好奇心的读者自己去欣赏了。
来源： 科学时报
