狭义与广义相对论浅说-第21章
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爱因斯坦论科学革命
科恩著
对于许多历史学家，哲学家，社会学家和科学家来说，相对论革命已成为科学革命的典范。但爱因斯坦却认为他的贡献应被视为物理学进步的组成部分，而不是物理学革命性的发展。他从未写过专门的文章论述与进化观相对应的革命观这一主题，但他却在许多场合下对此作过深刻的表述。
在评价爱因斯坦关于科学革命的观点时，我们必须注意，在他获得国际声望之前，他的观点与其后来的观点是不同的。这也许能解释这样一个事实，他在1905年3月写给C．哈比希特的一封信中，把自己的光量子概念说成是“非常革命的”（希里格1954，89）。但在1947年，他却强烈反对科学发展是由一股稳定的革命潮流所推动的观点。就我所知，这封致哈比希特的信，是爱因斯坦唯—一次使用“革命的”这一词汇来描述他自己的工作和本世纪物理学。其它关于爱因斯坦对科学革命的论述，或散见于他的通信中，或流露在他的演讲中，或体现在他所写的有关自己的工作或其他科学家成就的文章里。因此他的每一个见解必须放在特定的背景下去考察和理解。我发现没有证据表明爱因斯坦对科学革命的模式有过什么重要的思想或曾建立有关科学发展途径的真正理论。我在这里还要补充一点语言上的问题：爱因斯坦的母语是德语，因此，在理解和翻译上也会出现问题。
在爱因斯坦发表了他的“非常革命的”光子概念，相对论以及对布朗运动的深入研究成果一年之后，他明确地谈到他的忧虑，他担心也许他再也不会得到做出上述成就时所具有的创造力。难道伟大的创造力真的穷尽了吗？lgu年5月3日他写信给M．索洛文，表达了他担心不再会做出新的重要的科学贡献的忧伤心情。他说：“我将要步入停滞不前和思想贫乏的年龄段了，面对年轻人的革命热情，这个年龄段的人只能悲叹而已”（爱因斯坦1956，5；见费纳1971，297；1974）。这句话说得多少有点模糊，但我想其含义之一就是，一个富有创造力的青年科学家容易产生“革命性思想”，因此他们很可能形成“非常革命性的”观念。我认为不能把1905－1906年的两封信中发现的“革命的”这个词汇看作与当时科学界流行的革命一词的含义有何不同。这就是说，爱因斯坦特别强调光量子概念体现了很强的不连续特性，是物理学进程中的革命性突破。
爱因斯坦于1905至1906年对革命性科学的召唤与他1947年的评论形成了鲜明的对照。1947年1月30日《纽约时报》刊登了这样一条新闻：“爱因斯坦的理论得到拓展”。这是指A．薛定谔的声明：“解决了一个30年悬而未决的老问题：爱因斯坦1915年的伟大理论得到有力的推广。”《纽约时报》报道说，薛定谔宣称他已将广义相对论从引力范围扩展到电磁领域。这项研究是“我们科学家应当做的事，而制造原子弹却相反。”薛定谔的声明被人们视为是不够谦虚的。在此之前，《纽约时报》派人采访了爱因斯坦，要他发表看法。采访报道同有关薛定谔的新闻登在一起。它只引用了爱因斯坦的几句话，他“目前还不能对此做出任何评价”，爱因斯坦说：“我缺乏第一手材料”，而且“有关科学上的事情”，他与薛定谔只有“有限的联系”。
但是，尽管爱因斯坦没有在新闻媒介上做出公开评论，他却写了一篇文章，其英译本M．克莱因曾引用过（1975，113）。爱因斯坦说：“读者得到的印象是每过五分钟就会发生一次科学革命，简直就像某些不稳定的小国家发生军事政变一样。”爱因斯坦认为（根据克莱因的引证）：“过多使用科学革命这个术语会使人对科学发展过程产生错误的印象”。爱因斯坦写道：这个“发展过程是前后连续几代最优秀的头脑加上不知疲倦的劳动”，是“逐渐导致对自然规律的更深刻的认识过程”。在这些文字中，我们可以发现，尽管爱因斯坦强调科学进步的积累的一面，但他没有完全排除偶然发生的革命。
克莱因发现：“只有当（科学上的）变革达到法国或俄国革命那种程度时，爱因斯坦才特别地提到了科学革命”。我们已经看到爱因斯坦一再提到麦克斯韦革命（或法拉第，麦克斯韦，赫兹革命）。在他的“自传注释”（1949，37）中，爱因斯坦指出：“从引进（电磁）场而开始的革命绝没有完结。”克莱因（1975，118－119）对爱因斯坦的成就进行深入的分析后指出，爱因斯坦并没有真正创立新的“光量子理论”，而仅仅是提出一个假说，它是“建立必要的新理论的一个富有启发性的向导”。克莱因还指出，在爱因斯坦提出相对论时，他没有宣称他“发现了新的基本理论”。因此在他1907年的论文中（1915年的文章中也是如此），爱因斯坦正确地指出狭义相对论不过是“一个富有启发性的原理”。对爱因斯坦说来，相对论不能构成一场革命。
尽管爱因斯坦在他1905年做出的三个伟大贡献中，只把其中的一个冠以“革命性的”这样的定语，但他的科学界的同仁、学生、合作者和传记作者都赞成科学史家的观点：狭义相对论、光量子论、对布朗运动的解释这三者都具有革命性质。其中他对布朗运动的解释最不为人们所知，但它的革命性质是与生俱来的，因为它为解决分子运动这一基本问题提供了一个全新的方式。在研究分子运动时，爱因斯坦建立了“已给出的统计涨落理论中第一个重要的方法”（克莱因1975，116）。由波兰物理学家M．V．斯莫尔乌克尔斯基同时独立提出了这一理论，被许多同代人看作是革命性的，特别是当它被J．佩兰、斯维德伯格和其他人的实验证实以后。但爱因斯坦并不认为这一工作是革命性的，因为“它不过是摆脱机械论世界观所得出的一个必然结果”（同上）。
爱因斯坦1905年论光的量子性的论文的革命意义已经在本书第27章中讨论过了。但这里我们应当注意爱因斯坦在标题中用了“启发性的”一词。他所阐述的尚不是一个理论，而是以一个假说为基础解释各种各样的现象，而假说的正误在他那里是无关紧要的，它只是作为解释的基础。爱因斯坦直到去世时仍然没有将“理论”一词向光量子假说联系在一起，在他去世前一周，爱因斯坦纠正一位“爱因斯坦的光量子理论”的来访者，爱因斯坦强调说：不，光量子“不是一个理论”，因为光量子和相对论不同，爱因斯坦认为相对论是以前物理学逻辑的进化式的发展，而光量子假说同以前的原理不能相容。他认为他得出的光的概念是奇特的，甚至是完全站不住脚的。因此他采用“革命的”作为光量子假说的定语也许暗示了这种不合适的，甚至不正确的特性，而不只是它的新奇。
众所周知，爱因斯坦在他科学生涯的鼎盛时期，曾花费大量的时间致力于创立“统一场论”，但没有取得成功。统一场论试图以一种内在联系的方式将引力和其它物质力统一在一起，以期对物理世界进行准确完整的描述。M．克莱因认为爱因斯坦后来的关于科学革命的见解是他对正在到来的革命的信念的一部分，这场革命将恢复物理学中某些在20世纪的冲击下失去的性质。克莱因（1975，120）写道：“当爱因斯坦心存疑虑地反对声称这个或那个新发现的理论引起了物理学革命的时候，他指的是‘真正的革命’。牛顿世界观的旧体系已被抛弃，但他的天才后继者必须提出一个可理解的、一致的和统一的物理实在图景，以代替已被抛弃的旧图景。没有给出完整新图景的暂时的思想成果理应获得应有的评价，但爱因斯坦拒绝把它们称作是已经完成的革命”。
让我们回过头来看看爱因斯坦对伽利略的评价。他和开普勒和牛顿一道是爱因斯坦所崇拜的英雄人物。爱因斯坦不仅盛赞伽利略的科学成就，而且欣赏他工作所体现的主导思想：“竭力反对任何根据权威而产生的教条。”爱因斯坦称赞伽利略只承认“经验和周密的思考才是真理的标准”，他评论说，伽利略的这种态度在那个时代是“多么危险和多么革命”。这些话出自爱因斯坦为S．德雷克英译的伽利略的《对话》所写的序言，我们关于爱因斯坦和革命的讨论很快就会涉及这本书。
爱因斯坦的序言分别用德文和所谓的“S．巴格曼的权威英译本”的出版。尽管两种版本中都出现了同一个词汇——革命的，因德文版有一段话中采用了另一个完全不同的词汇：bahnbrechend（字面意思是“开创”），按照“权威译本”，这段话的意思是“对话的革命性的真正内容”。在序言中，爱因斯坦把伽利略比作政治革命者。按照爱因斯坦的观点，伽利略抛弃了古代学者的权威和偏见，而坚信自己的推理。因为在伽利略时代，几乎没有“具有坚定意志，并且兼具智慧和勇气的人”敢于挺身而出，反对“那一批无所事事的说教者，他们靠了人民的无知，披着牧师和学者的外衣”，借以“维护自己的权势”。爱因斯坦认为伽利略的地位是“开创性”和“革命的”。但他没有使用“伽利略革命”这样的词句。他懂得即使没有伽利略，在17世纪也能看到“腐朽的文化传统的枷锁”被打破，他的谨慎说明他担心自己也难免具有“一般人的弱点”，那就是“由于醉心于所崇拜的人物，而夸大了他们的地位”。
当时爱因斯坦已经熟练地掌握了英语，无论是写作还是讲演，但他还是宁愿用德语写作。我们不知道他在审阅那个“权威译本”时有多细心，但我相信如果不能表达他本人的思想的话，他绝不会放过用“revolutionary”代替“bahnbrechend”的译法。当时译者与爱因斯坦就在一起工作，难道是他歪曲了爱因斯坦的意思？无论如何，爱因斯坦就在几行前刚刚用了“革命的（revolutionary）”一词，从上下文的意思来看，其用意是毫不含糊的。四年前，爱因斯坦在他的“自传注释”（1949，53）中，在叙述曾朗克之后的时期也使用了同样的词：在普朗克的开创性工作之后（nach Plancks bahnbmehender Arbeit），但这一次和他提到伽利略不同，他没有将普朗克的工作说成是“革命的”。他讨论了“根本危机——这场危机的严重是由于普朗克深入研究了热辐射而突然被人们认识到的”（1900，37）。
爱因斯坦在他的“自传注释”（1949，32…35）中讨论了麦克斯韦理论的革命性，他用“伽利略…牛顿组合”对比“法拉第…麦克斯韦组合”，其中每一组合中的第一人都抓住了“定性的联系”，第二个人则都是把这种联系用精确的公式表达了出来，并且使它们可以定量地运用。我们相信，凡是对照读过“自传注释”和“对话”序言的人都不能不得出这样的结论：爱因斯坦承认有两次伟大的革命。第一次是以伽利略革命为先导的牛顿革命，在他们那里质量和加速度的概念同力的新观念联系了起来，这是一种超距作用力。第二次是在一定程度上基于法拉第电磁感应观念上的麦克斯韦革命，他们引进了场的概念来代替牛顿的“超距作用”——爱因斯坦非常确切地强调说“场同样也描述了辐射”（1949，35）。
1927年《自然科学》上发表了一篇爱因斯坦撰写的纪念牛顿的文章，他写道：“由法拉第和麦克斯韦发动了电磁学和光学革命……这一革命是牛顿革命以后理论物理学的第一次重大的根本性的进展”。从上下文可以看出，爱因斯坦在这里似乎也隐含着承认了牛顿革命。这里爱因斯坦没有像在其它文章中那样使用“revolution”一词，而是使用了“法拉第…麦克斯韦的电磁和光学革命（umwalzung）”。我们知道，umwalzung一般被视为revolution的同义语。
爱因斯坦在后来评述牛顿的文章（1927；1954，260）中表达了他自己的看法。他提出：“广义相对论是场论研究规划的最后一步”。然后他说：“从量上看来，他自己对牛顿的学说只作了很小的修改，但从质的方面说来，他的改进则是深刻的”。这是爱因斯坦对广义相对论进化的特性的经典论述。“修正了的牛顿理论”这句话表达了爱因斯坦的内心思想：他的工作只是一种改进（transformaion），而不是全新的创造。我们知道，认识到这是一场改进绝不会贬低我们对新的观念可能带来的革命性变化的估价。在这篇文章中，爱因斯坦说：“麦克斯韦和洛伦兹的理论不可避免地会导出狭义相对论，狭义相对论既然放弃了绝对同时性观念，也就排�
