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第9章 相对论的正确性获得证实(1)

由于爱因斯坦提出相对论理论,向牛顿爵士在两个世纪之前所提出的万有引力理论挑战,因而他有时候也被称为“20世纪的牛顿”。

由于经过很长的一段时间,一直没有人能够对牛顿的理论增添新的见解,因此世人认为牛顿的万有引力理论的地位已经永远确立了。然而,现在爱因斯坦却在这更为普遍化的第二项理论中,研究出一项更广博的情况,其中包含了牛顿的理论以及某些有关宇宙中极大和极小事物的惊人新事实。

爱因斯坦并不想破坏牛顿的世界。他只是将其扩大,使其更为广泛,提出一个更为简单的宇宙形象。

这项“场理论”的新理论,最初是由两位英国人马克斯威尔和法拉第在一百年前提出的。他们两人主要是研究磁力与电力的,并获得许多实际的结果,其中包括发现如何用交流发电机制造电力,以及如何在马达中使用电力。间接地,他们的发现导致了被视为是现代奇迹的一些发明,如雷达及无线电。他们从观察中发现,在磁铁场范围中的所有铁器都受到吸引,因而发展出磁场的理论。

爱因斯坦说,现在我们也可以同样地把万有引力想象成是在太空中的一个场。像太阳或星星这些巨大的物体,都会建立巨大的万有引力场。即使是小如地球的星体,也能吸引40万千米外的月球。这种万有引力的大磁场威力十分强大,足以使光线曲折,之前从来没有人想到光线会受到万有引力的影响。

更具革命性的是爱因斯坦的另一项声明:太空是呈曲线形状,星球只不过是遵循最简单及最自然的路线旋转。每条河流,不管大小,最后都流入大海。它所流经的地面并不平坦,但河水顺着最容易的路线流动,同样,天体运行的路线也是一样的。

如果一位飞行员想要从美国飞往中国或印度,他最短的路线并不是如世界平面图所显示的,画一直线横渡太平洋;他必须在极区上空绕一个大圈子,然后沿着地球的另一边飞下。星球及流星在太空中旋转,它们进行的路线并不是直线,而是很大的曲线,就如同飞行员飞越极区一般。

直线并不永远是两点之间最短的距离,这是许多人所难以理解的一项新观念。

爱因斯坦使全世界感到震惊的,并不只是因为他宣称太空是曲线型的,他还宣称,太空是有限的,并不是永恒无限的。他说,从太阳或其他许多大星星发出的一道光线,沿着曲线前进,在十余亿年之后,这道光线将会回到它原来出发的地点。这表示整个宇宙,就像一个球体的表面,是有限的,但没有特定的界线。

爱因斯坦对于他这些惊人的发现,曾作过令他自己感到满意的证明。不过,他也建议过几项证据,可由科学性的观察获知,其中一项实验是经由分光器研究从星星发出的光,这样的研究证明爱因斯坦的学说是正确的。其他的证据则有待天文学家去证明。

根据牛顿定律的基础,所有其他星球的运转,都可以做正确的解释。但对水星的小运转,却一直无法予以进一步的解释。

水星这种极其微小的逸出轨道的运转,引起了爱因斯坦的浓厚兴趣。他最后认为,水星每年以极微小的距离偏离其轨道,因为水星比我们的地球更为接近太阳。这也表示,太阳引力场对水星的影响更为强烈。天文学家做过无数艰苦的统计实验,终于证明爱因斯坦的预测是正确的。

但是,爱因斯坦说,光线受到引力的影响,又有什么证据呢?爱因斯坦认为,跟太阳位于天空同一地区的星星,它们的运转路线可能有所偏差,因为它们的光线经过太阳时有点儿弯曲。在普通情况下,我们看不见这些星星,因为太阳光线太强了。我们只能在日全食时经由望远镜观察。全世界的科学家都急于观看这种景象,以证明爱因斯坦关于光线曲折的预测,是正确还是错误。

1911年,爱因斯坦在布拉格发表了他最重要的一篇论文:《对万有引力及其对光线的影响的研究》。他本人呼吁天文学家们应该查证他所发表的这篇论文,以证明接近太阳的光线是否都会曲折。但许多物理学家认为他对这些题目的意见,往往缺乏充分证据,或甚至是出自幻想。如果他错了,他将会很高兴有人证明他的错误。

像这样的研究及调查为什么不能立即进行,有许多原因。其中一项原因是,日全食发生的机会相当少,而且,日全食时,地球上只有少数几处地点能正确地予以观察。天文学家们已经知道,1914年将发生一次全日食,从俄国可以看到这次日全食。

就在那年,一群德国天文学家募足了可以从事这项研究而需要的昂贵的资金。整理好他们珍贵精密的望远镜,动身前往俄国。1914年的夏天,爱因斯坦学说的支持者及反对者一致焦急地等待这些天文学家所获得的真相。

这群德国天文学家安全抵达俄国,但他们却一直无法带回他们所希望观察的日全食的结果。因为变得黑暗的不仅是太阳,战争的乌云笼罩了地球表面。在1914年8月,第一次世界大战爆发,俄国、法国和英国一起向德国宣战。

在这群德国天文学家刚踏上俄国土地不久,他们马上被当做敌人加以监禁。不管是不是有日全食,他们都没有机会使用他们的望远镜,这群天文学家看不到可能解答他们疑问的满布群星的天空,只能凝视着他们牢房空洞的天花板。一直等到四年后战争结束,和平来临,他们方才获得释放,回到德国。

阿尔伯特·爱因斯坦是位彻底的和平主义者。许多年来,他一直认为,没有任何事情能够使他参加任何战争对抗自己同类。他发现,住在像德国这样好战的国家里,实在十分为难,尤其是战争期间,更感尴尬。幸好,他已取得瑞士公民权,瑞士仍然保持中立,所以爱因斯坦不会被当成敌人看待。虽然也有人背后指责,爱因斯坦教授对他出生的土地欠缺忠诚,但没有人能够指出他不忠的地方。

化学家华特·努因斯特由于研究制作及使用毒气,使得德国的作战能力得到了很大的提升。另一位叫佛利兹·哈伯的人,经由化学实验,发现了制造人造肥料及炸药的方法。由于他们的成果,这两位科学家获得德国陆军少校的官衔。这对哈伯具有很大的意义,哈伯的父母都是犹太人,他一直不停地努力,不仅希望被公认为是世界科学界的领袖,更希望被当做是一位杰出而爱国的德国人。他不断地催促他的朋友爱因斯坦,要求他接受他的国家主义理想。

但爱因斯坦崇尚和平,仍然继续进行他的研究工作。他对政治从未表现任何兴趣。为他撰写传记的一位作家说,他喜欢把自己当做是世界舞台前的一位观众,冷静地观赏这个世界所发生的一切事情。现在他请求能让他继续在实验室中工作,而不必参加血腥的战争,但那是不可能的。

爱因斯坦曾经说过,对于一个思想家来说,最愉快的工作莫过于担任灯塔管理员。那时他就可以远离现代社会的嘈杂及竞争,从事简单而有用的工作,他可以把自己真正投注于他所感兴趣的有价值的工作中。

但是现在,怒吼声如此之大,这位物理学家想不予理会是不可能的事。所幸,他所从事的工作并不会和战争发生关联。他很高兴自己不是实用科学家,虽然他们由于对毒气及炸药有杰出的贡献,而获得莫大的荣誉,但爱因斯坦却不想得到这种殊荣。不过,在舆论方面,有关单位却希望他站在德国这一边。

1914年,德国宣称,他和孤独无助的小国比利时所签订的条约,只不过是一张废纸。德国后来入侵比利时,给无辜的人民带来死亡及毁灭,世界各国对这种情形深感震惊。全世界的舆论一致指责说:“只有野蛮人才会这样做,为我们带来文学、科学与音乐的德国人怎么能这样做呢?这并不是歌德和贝多芬的德国,这是野蛮人的德国。”

德国政府企图在世界舆论法庭上为自己辩护,他们企图证明不仅是政治及军事领袖支持这项行动,就连作家、音乐家和科学家也同样支持。德国政府特别为此准备了一份文件,有九十二位德国最著名的知识分子联名签署了这份声明。爱因斯坦早就同意法国科学家巴斯特的“科学不分国界”的说法,因此拒绝在这张德国自辩书上签名。由于爱因斯坦不再是一个德国公民,所以政府也就对他无可奈何,不能把他称作叛国者。但有许多德国的偏激分子却不原谅他,希望有一天能使他因为这种“不忠”的行为而尝尝苦头。

在战争期间另一项不方便之处,对于这位爱好和平的教授来说,虽然没有很大的影响,但仍然令他感到苦恼:因为战时很难买到烟丝,而他又特别喜欢他的烟斗。许多年以后,有位宾客在某次的晚宴上说到,爱因斯坦如何呆坐一个多小时,让空空的烟斗叼在他的嘴上。可能是因为很难买到烟丝,无法享受真正的抽烟乐趣,叼个空烟斗多少可以满足他的烟瘾。这也可能是艾莎管理他的日常生活,企图使他戒除少数几项坏习惯之后所养成的一种习惯。基于健康理由,艾莎曾经限制他每天抽烟斗的次数,所以爱因斯坦才会养成叨着空烟斗的习惯。

爱因斯坦在艰苦的学生时代,因为饮食不规律使胃部受损,现在他的胃痛更加恶化。不过他的食欲仍然不错,但战争已使得德国各大城市难以买到食物。他的表妹艾莎是位天生的烹调能手,设法为她的丈夫及孩子们准备出好吃又营养的三餐。

“我知道得很清楚,我们的爱因斯坦是位十分杰出的物理学家。”她笑着呼唤他的小名说,“现在,我们不得不买些没有人知道怎么打开的各式各样的罐头。经常,这些罐头都是不曾见过的外国产品,或是生锈,或是扭曲了,而且没有开罐的工具。”她以骄傲的口气说着,“但是,到目前为止,还没有任何一罐是我们这位爱因斯坦所无法打开的。”

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