查看完整版本:物理学和伟大的科学家们

这时的生活亦温馨如意，他的远房表妹，从小在一起的玩伴埃尔莎和他结了婚。她是一位柔婉体贴，态度随和的女性，丝毫不具备前夫人咄咄逼人的风范。她不懂物理学，但这并不妨碍她把爱因斯坦的生活收拾得井井有条。爱因斯坦，这个长期漂流的游子，终于开始享受家庭的温暖了。
　　正在此时，另一场席卷物理学的大风暴正在酝酿中，一群更年轻的物理学家开始聚集在丹麦的哥本哈根。为首的一位是堪与爱因斯坦比肩的大物理学家。他的名字叫玻尔，比爱因斯坦小七岁，至于其他的人年纪更小，有的还在攻读硕士学位。
　　正是这群看似毛手毛脚的小伙子，他们戏剧性地改变了二十世纪人类的命运，从某种意义上说，比爱因斯坦的的相对论更能激起人们对自然规律的深思，而且他们工作的触角随着时间的推移深入了人们生活的方方面面。他们理论的一个不起眼的副产品就是半导体，但是没有它今天发展一日千里的计算机技术便成了空中楼阁。
　　他们创立的学派叫哥本哈根学派，这是直到今天所有的物理学家听到都会肃然起敬的名字。他们创立的学科则叫量子力学。
　　与相对论相比，他们从微观方向向经典物理发动了攻击。这是一场难度更大的战斗，注定不能仅由一个孤身作战科学家象爱因斯坦一样传奇般地完成。这也是他们尽管在物理学史史上留下一连串闪光的名字，但在舆论界反响平平的原因。
　　这更是一场革命，他们遇到的阻力一点不比爱因斯坦小，在前辈成名的大师级人物眼里，他们不过还都是一群娃娃。他们在遭受了无数的讥讽和白眼后，自然把求助的目光投向已成为物理学界旗手的爱因斯坦。他的眼力非凡独到，而且向来热心扶植拥有新想法的年轻人。更何况是他最早提出光量子假说，这不仅使他本人登上诺贝尔奖的领奖台，而且也为量子力学的发展指明了道路，说起来他也算是量子力学的前辈之一。
　　然而他们万万没有想到 ，量子力学从此招来最大的反对者--爱因斯坦本人。这绝对不是因为爱因斯坦漠视后学上进，而是两派人的世界观根本不同。玻尔那帮人解释世界是采用几率观点，也即在微观的环境里，所有粒子的运动是没有确定轨道可言的，你只能预测在某一点的粒子出现的可能性是多大；而爱因斯坦是绝对不相信上帝会允许不确定的因素存在的。
　　天空顿时又是乌云密布，大论战一触即发。玻尔也是个意志坚定的人，认准了的事绝对不回头；虽然反对派有爱因斯坦助阵，势力雄厚，他们也没有屈服。好在接二连三的实验提供了坚实的证据，而且量子力学的体系本身也在爱因斯坦无数次严酷的考验面前愈发显得完美无缺。
　　到本世纪二十年代末，世界上绝大多数物理学家的工作都转向量子力学方向来了，对面只有爱因斯坦还在单枪匹马地叫阵，直到去世他都无法容忍量子力学的存在。
　　上帝开了个很大的玩笑，一生蔑视权威的爱因斯坦最后也扮演了压制新思想的权威的角色。还是哲学家罗素一语中的，唯一的历史教训就是忘记了历史教训。
　　那么从那时到爱因斯坦去世还有漫长的几十年，爱因斯坦在忙些什么呢？原来他把毕生的经历投入了另一场空前难度的努力--"统一场论"。
　　当时人们知道世界上称的上是力的只有两种，引力和电磁力，而爱因斯坦一直的工作是想把所有的物理几何化。他苦苦寻找到底四维时空究竟有何性质可以把电磁场容括进去。但电磁场似乎也继承了它的创建者麦克斯韦那苏格兰人特有的顽固性，拒绝和爱因斯坦妥协。他花了十年的时间才使引力场几何化，然而还要花多少年才能将电磁场归入这一体系呢？
　　"最多三十年吧。"爱因斯坦摸了摸还算茂盛的头发，暗暗地安慰自己。没人会想到这一努力就是一辈子。

　　此时的爱因斯坦已偏离了物理学研究的主流，就象几年前搞广义相对论时一样，他又默默地将自己与外界隔了开来。学术界很长时间没有听到爱因斯坦的消息了，虽然他们每次会议都保留了爱因斯坦的席位以示尊敬，但热心的新闻界还是不时地制造一些耸动的消息来提醒人们不该忘记这位孤独的勇士。一次，《纽约时报》花了整整一版印上了令专业人士都费解的数学符号，并郑重地宣布："爱因斯坦的新理论试图包括：行星的旋转，光线的疾驶，地球的引力，钻石的光泽，镭元素的不稳定性，轻的氢和重的铅，通过线圈的电流，物质，能量，时间，空间。"
　　物理学家们几次呼吁爱因斯坦出山，加入到他们的行列中来。其时的量子力学正方兴未艾，许多神妙的现象亟待解决，他们不希望这么一个天才的头脑去从事当时看来显然无望解决的问题，当然他们更不希望失去一个德高望重的领袖。情形仿佛当年万众呼唤弃离物理学的牛顿一般。
　　爱因斯坦没有听到万千的同行们心底的呼唤，在以后的日子里甚至很少出席正规的国际物理学会议，而宁愿在出访一些普通的学校时面对激动无比但大部分不懂物理的年青人讲述自己的想法。三十年代初，他在英国访问期间，没有去剑桥大学，而是来到北英格兰的一所普通的女子学校去演讲统一场论，在众人兴奋而迷惑的眼光中一边深思，一边在黑板上断续写满了复杂的张量公式，这是统一场论中必不可少的数学工具。受宠若惊的校方将这块黑板珍藏起来直到今天。
　　更出爱因斯坦意料外的是原本在柏林平静的生活亦出现反复。他没有想到毕生热爱和平的自己竟会长年置身于历史上最大一场战争的策源地。早在一战期间，他就和一些科学家在反对战争的声明上签字。一战的结果是德国战败。在德国重新站起来后不久，有人就在总结失败教训时痛斥背后"卖国"的三种人：和平主义者，知识分子，犹太人。不幸的爱因斯坦三者都占全了。
　　1933年5月10日的夜晚，群情骚动的学生举着纳粹的标记，疯狂地喊着"希特勒万岁"，在柏林大学周边的广场上将堆积如山的书籍点着。在熊熊的火焰中可以看到，摞在最上层的赫然便是爱因斯坦著的相对论。
　　此时的爱因斯坦正在大洋彼岸的美国的一家旅馆里发愣，几天前他就听同事们说起在柏林哪里的报馆被查封，哪条街的犹太人开的商店全部遭到洗劫。看来，德国是回不去了，现在的柏林不仅容不下一个犹太人，也容不下一张书桌了。
　　望着漫天的星斗，爱因斯坦又一次陷入沉思：难道颠沛流离的日子又开始了么？
　　当爱因斯坦得知纳粹当局抄了他在柏林的家并悬赏两万马克买他的人头后，他毅然决定留在美国。不久，德国人将成千上万的犹太人驱赶入集中营的消息传来，爱因斯坦更是痛心疾首，他痛恨那些留在柏林普鲁士皇家科学院和柏林大学的同事们为什么不竭力阻止政府疯狂的举动。
　　素来不通事务的爱因斯坦到此时还如此天真，他不明白在一个专制的国家里知识分子噤若寒蝉的处境。连曾辉煌一时的普朗克亦遭厄运，但出于一个日尔曼人对祖国和民族天生的忠诚，他坚决不离开国内。他掩护过千百犹太籍的科学家，但也为此遭到希特勒的将他送入集中营的警告。在战争末期，他和普通的德国人一起一边排着长龙等待发售面包，一边警惕着头顶上盟军飞机的炸弹。
　　爱因斯坦决定在宁静的小城普林斯顿安静地度过自己的余生。此时的爱因斯坦也明白穷尽一生也未必能给出统一场论一个合理的说法了。但是他并不后悔，科学的发展总是要走弯路的，何况他觉得这未必是弯路，人类总有一天会认识到统一的重要性的。一次，他和一个助手谈起这几十年的奋斗，曾提到统一的尝试总是要有人作的，但年青人不适合干，因为它会毫不留情地吸光人一生的心血；至于自己，反正已经功成名就，正适合干这个。
　　看来真的是天妒英才，爱因斯坦当时走得过早过远，因为后来人们才认识到自然界不是仅有两种力，还有强相互和弱相互两种作用力。若勉强就把仅知的两种力统一，根本就是幻想。但爱因斯坦在轰然倒地的同时，手臂依然指着前进的方向。统一，统一，这是千百年来物理学家的最高梦想。
　　时光流逝到1979年，此时身在天堂悠闲地叼着烟斗，拉着小提琴的爱因斯坦若不经意地看一下人间诺贝尔物理奖的领奖台，他会开心地微笑的。这年的奖金由美国人格拉肖和温伯格，巴基斯坦人萨拉姆三人共享。他们的贡献是将四种力中的弱相互作用力和电磁力统一起来，人类朝统一的终点迈出关键的一步。
　　爱因斯坦在普林斯顿的晚年留下很多有趣的故事。包括他如何在比利时王后的御笔题诗的背后打草稿啦，如何穿着短裤拖鞋出席宴会啦，如何把一千美圆的支票当作书签乱夹结果弄丢了呀，如何忘了自己的家竟然打电话到家里问自己住在哪里啦。
　　一次，一个放学的小姑娘看到爱因斯坦蓬头垢面地走在人行道上，仿佛从童话书中走出来的一般，她好奇地跟了一段，然后回去把这个人当作新闻讲给她正在吃饭的父亲听，她父亲登时放下刀叉，神色郑重地望着她说道："我的孩子，记住这一天吧，今天你见到了世界上最伟大的人！"
　　爱因斯坦本人从来没意识到自己的伟大。一次，当犹太人自己建立的国家以色列慕名专程请驻美大使请他回国担任总统时，爱因斯坦婉言谢绝了，他的理由是我对自然界还知道一点点，可是对于社会的事情我什么都不知道。
　　随着年事日高，亲朋好友一个又一个先他而去，先是他的大女儿，然后是多年合作的伙伴格罗斯曼教授。在他的葬礼上，爱因斯坦的悼词中写到："作为普通人的眼光看，你永久离开了我们这个世界；但在我们物理学家都坚信，所谓空间和时间都不过是人脑中一种执著的幻像而已。"
　　但是伴他多年的夫人埃尔莎的死对他是沉重的一击，自此他衰老得更快了。幸亏他的妹妹专程赶来陪他，使他的精神稍有好转。当妹妹亦身患重病离他而去时，他自己亦知时间不远了。在最后的日子里，他仍没有放弃自己的工作，要命的数学公式始终不断地在脑中徘徊。在1955年4月17日的深夜，躺在病床上的他终于感到自己要蒙幸上帝的召唤了，也许在那里上帝会告诉他统一场论的谜底，想到这里，他艰难的笑了一下。
　　他是无法想象第二天全球会以怎样的悲痛来送走他这位人类世界最伟大的儿子的。
　　当护士小姐匆忙的脚步声出现在他的床前时，爱因斯坦已经快不省人事了，弥留之际他含糊地用德语吐出两个词，可是没人听懂。可能他在怀念德国，这片让他一辈子爱恨交织的故土。也可能在说统一场论，这个耗尽他后半生心血仍未果的怪物。
　　 窗外，一片树叶静悄悄地落了下来。
　　再次谨以至诚，向这位始终孤独的勇敢战士，人类永远的伟大儿子阿尔伯特。爱因斯坦致敬！
　　　　　　 二十世纪物理学十大实验之一Arno Penzias 和 Robert Wilson的宇宙背景辐射
　　　　　　(cosmic background radiation)。他们探测到宇宙中始终存在着3k的背景辐射，并且因此得到诺贝尔物理奖。自此，Gamow的宇宙大爆炸(the big bang)得到证实，宇宙学掀开了篇章，然后才能有霍金那种传奇人物的出现。
　　搞笑的是当年他们是作天线实验时发现这个3K的"噪音”玩了命似的要把这个三K噪音作掉，调整天线，换零部件，甚至爬到天线顶端去刮鸽子粪便。后来干脆认为是美军　　　　　　的氢弹爆炸试验惹得祸，直到牛人指出那个3k的噪音根本就是 宇宙大爆炸到今天的残余。。
　　第一大实验的直接结果导致了爱因斯坦(A. Einstein)走向神坛。当然在此以前，爱因斯坦在学界已经是赫赫有名，狭义相对论，光电效应等等都是他的经典杰作，而这次则验证了他毕生的心血结晶——广义相对论。
　　其实这次实验是一次天文测量，简单的说就是看看光线穿过太阳的时候会有什么变化。爱丁顿勋爵(Sir Edington)带领一干人等利用日食的机会，穿梭在热带雨林中，终于拍下了一张历史意义的照片，笔直的光线穿过太阳时发生了弯曲，弯曲的角度和爱因斯坦广义相对论的预言完全一致。爱因斯坦的解释是光线被太阳的强大引力吸引而偏转，就和在地面上扔出去的石子的轨迹是抛物线一样。当时的纽约时报用夸张的篇幅报导了这一观测，所有人都把爱因斯坦称作二十世纪的牛顿，他的名声达到顶点。

然后这个牛顿第二在剩下的几十年生命中和量子力学的创始人玻尔(Niels Bohr),海森堡Werner Heisenberg) 等人无止无休地争论，最后以失败而告终。
　　物理学也是一门极度崇尚美感的科学，它的美也无非是两点，其一曰简洁，其二曰对称。两者一结合也是一种骇人听闻的Beauty,典型的如电磁学中的麦克斯韦方程（Maxwell equation). 有修过电磁学的人大概都有同感，在经历过眼花缭乱的电学和磁学的公式以后，突然出现在末尾的麦克斯韦方程简直给人一种惊艳如斯的感觉，简简单单几个朴素的联立方程竟然把整个电磁学囊括其中。
　　当然，很多人对这种突如其来的美感的欣赏也只是停留在很肤浅的层次，确切的说是局限在它的简洁美。这其中甚至包括它的创始者Maxwell本人。如果有人能从电磁学读本中的麦克斯韦方程中看到更深刻的东西，譬如对称性，那么恭喜你，你实实在在是有作物理学大师的潜力。历史上就是有个人从方程中读出了关于对称性的另类东西，并且以此为突破口敲响了统治数百年之久的牛顿力学的丧钟。那个人就是爱因斯坦，那篇突破性的文献就是《论运动物体的电动力学》，直接宣布了狭义相对论的诞生。
　　将美学贯彻研究生涯始终的大概也就爱因斯坦一人而已。他年轻的时候早就觉得伽利略－牛顿体系的绝对空间，绝对时间不够漂亮，终于从麦克斯韦方程中寻得突破导出狭义相对论。后来，他又一次觉得传统 物理学对于惯性系和非惯性系的生硬分隔实在不够美，终于又一次从引力理论入手，导出了广义相对论。
　　广义相对论的诞生完全是一场爱因斯坦的个人秀，因为当时并无强大的实验压力。它可以说是爱因斯坦美学观念的直接产物。对称性在数学上的语言叫群论，其在二十世纪后五十年的物理学中的地位可谓如日中天。当人们沉醉在对称所带来的种种美感和成就的同时，孰料没过多久就突然被重重敲打了一棒。
　　事情起因于粒子物理早期著名的TAO,THETA之谜。TAO粒子和THETA粒子是在加速器中发现的两个性质极其类似的粒子，他们的质量，电荷，角动量等等都是完美的一致，然而要命的是在TAO和THETA的不同衰变道中表现出的宇称（镜像对称性）完全相反，因此人们还是忍痛把他们分为两种不同的粒子。
　　其实还可以有另一种解释，他们根本是同一种粒子，之所以在两个衰变中表现的宇称不同仅仅是因为在　衰变过程中宇称并不守恒而已！！
　　这种几乎如同皇帝的新装里那个儿童的大喊，在当时也是视为笑谈。甚至如大名鼎鼎的物理学家，哥本哈根学派的中坚人物泡利( W. Pauli)也不以为然地说，我不相信上帝是一个软弱的左撇子，我已经准备好下一笔大赌注，我敢打赌实验将获得对称的结论。泡利关于物理学的打赌几乎是个神话，几十年来凡是他看准的东西从未错过。
　　这个案例可以说是常识误导人的又一个经典。上帝似乎是个恶作剧专家，他不停地微笑着告诫人们，众人阿，我是爱你们的，可是，你们一定要警惕阿。
　　还是有不信邪的人，一位哥伦比亚大学的著名实验物理学家和美国国家标准局合作，试图检验在弱相互作用下的宇称守恒问题。这个实验在概念上是很简明的，主要是要利用一个很强的β放射源（Co60），然后在适当控制下极化这个β放射源，使其具有某一个方向性，再放在一个利于观测的环境中，测量这个放射源是不是有一种先天的方向性。当然，其中涉及到诸如低温下的原子核的极化等等技术问题，这位伟大的实验家也是一一克服。

实验的结果很明确，正如这位实验物理学家确认后立即给那个先前提出不守恒理论的那个理论物理学家打的电话里说的一样，“一句话，宇称守恒已经死了！”
　　纽约时报很快以头版刊出了这个大新闻，他们用的标题是“物理的基本观念宣称已经由实验而推翻”。
　　随后，美国物理学会在纽约大饭店举行了一次史无前例的年会(三千多人参加），来纪念宇称不守恒的发现。与会的一位著名物理学家感慨万千，“经历过相对论和量子力学的洗礼，我还以为这辈子的激情已经燃烧殆尽，不料今天我和诸位又一次站到了历史的转折点。。。。。。”
　　说道这里大家已经很清楚了，提出宇称不守恒的理论物理学家正是李政道与杨振宁，而证实它的那位实验物理学家正是有物理科学的第一夫人之称的吴健雄。本人最高兴的一点正是在此，一个著名的理论从提出到证实，都是中国人自己作的，这是真正值得全体华人骄傲的事情阿。而吴健雄的这个证实弱相互作用中宇称不守恒的经典实验也足可跻身二十世纪物理学十大实验之列。