序:在宇宙中永生
全世界都知道爱因斯坦。
为什么?
因为诺贝尔物理学奖?
其实不确。
1900年,按硝化甘油炸药发明者、瑞典人诺贝尔遗嘱,用他捐赠的三千一百万瑞典克郞成立基金,基金产生的利息作为奖金设立五项大奖:物理、化学、医学/生理学、文学、和平。
首届诺贝尔奖1901年12月10日颁发,那天是诺贝尔逝世五周年纪念日。
诺贝尔奖,从此成为世界科学珠穆朗玛峰。今天,表示高雅华丽贵族等意思的英语词,均可用nobel一言以蔽之。
第六项经济学奖1968年由瑞典银行出资增设。诺贝尔1896年去世。他根本不知道还有一个诺贝尔经济学奖。他知道了,不一定同意。
物理学奖在诺贝尔遗嘱中排列第一。
并非偶然。
那么,什么是物理?
物理是自然科学带头大哥,它是人类与客观世界交往的第一扇大门,现在称为物理学。世上万事万物,中文里只要加个学字,登时阳春白雪高大上起来,好像老百姓永远搞不懂的样子。其实,物理是最接地气的科学,因为它要回答的问题每个人都想知道答案:人是从哪里来的?即:人是什么构成的。说到底,就是:世界是什么构成的?
学术说法,就是:世界的本原是什么?
此即物理学起源。
听起来是科学问题吧?
其实,是哲学问题。
最早讨论物理的,都是哲学家。
有案可稽第一人,是古希腊哲学米利都学派的泰勒斯,他说大地漂在水上,所以万物包括人都是水构成的,即万物本原为水。同为米利都学派的阿纳克西美尼跟中国的老庄一样认为万物本原是气;大家都知道的毕达哥拉斯认为是数;赫拉克利特认为是一团永恒运动的活火;恩培多克勒认为是土、气、火、水四种元素;阿纳克萨戈拉认为是比四元素更小的种子。留基伯与德谟克利特认为,世界的本原是原子。
亚里士多德集古希腊哲学大成创立形而上学,但该形而上学首要研究的就是实体。实体是作为存在的存在,做唯一的一。还是物理。他有本专著就名叫《物理》。亚里士多德形而上学最基本的概念就是存在和一。他用大树来比喻人类知识:树根是形而上学,是一切知识的基础;树干是物理;其他自然科学是树枝。物理的研究对象,大到宇宙,小到微小粒子,囊括人类皮肤之外的所有世界。
诺贝尔在遗嘱中把物理放在第一位,即致敬亚里士多德。
没有物理,根本就无所谓自然科学。
然而,我们知道爱因斯坦,是因为诺贝尔物理奖吗?
其实不确。
截至2016年,诺贝尔奖得主包括八百八十一位个人和二十三个团体。咱们谁能马上说出十位获奖个人和十个获奖团体?即使光看物理学,截至2016年,诺贝尔物理学奖得主共一百一十六位,咱们谁能马上说出十位来?
因此,我们知道爱因斯坦,并非仅仅因为诺贝尔。
诺贝尔奖奖金爱因斯坦没到手一分钱,奖状被他塞进小匣子,从不示人。
认真说,爱因斯坦获得诺贝尔奖,并非诺贝尔给爱因斯坦面子。
是爱因斯坦给诺贝尔面子。
那么,是因为相对论?
也不完全确。
相对论全球耳熟,都知道这厮非常非常非常厉害。
可是,什么是相对论,到底有几个人能详?
相对论,即物理学带头大哥。
亚里士多德物理学统治欧洲将近一千年,到16世纪意大利出了个欺师灭祖的伽利略。他第一次系统提出自由落体定律和惯性定律。而且,他还用自制折射望远镜观测天体,发现月亮表面崎岖不平,亲手绘制人类第一幅月面图,并发现太阳黑子,力助哥白尼日心说击败托勒密地心说,顺便推翻亚里士多德天体是以太组成的完美理想物体断言,开创现代实验物理学。
牛顿的三大力学,均源自伽利略。
伽利略名著《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》被老朋友、罗马教皇乌尔邦八世勒令停售。1633年6月22日,七旬伽利略在罗马圣玛丽亚修女院被乌尔邦八世任命的十名枢机主教联席判定违反《1616年禁令》和《圣经》教义。他们下令罗马帝国全面焚毁《对话》,终身监禁伽利略,禁止会客,一直把他关到双目失明。
青山遮不住,毕竟东流去。1979年,教皇约翰·保罗二世代表罗马教廷为伽利略平反。为纪念伽利略折射式望远镜发明四百周年,联合国定2009年为国际天文年。
爱因斯坦说:伽利略的发现及其所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端!
1642年,伽利略去世,同年,他的转世灵童牛顿在英国出生,牛顿被公认为英国最伟大的科学家,身兼物理学家、天文学家、数学家等等,是近代力学开山祖师,提出著名的万有引力定律和运动三定律,后者被誉为人类历史上最伟大的十大科学发现之一。
牛顿万有引力定律公式是:
。
爱因斯坦的E=MC2出现之前,这是全人类最伟大的物理公式。
现在,人类学家认为人类历史有一百七十多万年。可是,直到公元1500年,地球上大部分人的生活与之前的一千五百年相比差距并不大:日出而作,日落而息,除了自相残杀就是混吃等死。然而,公元1500年之后的这六百年,人类的饮食、衣着、工作、艺术、技术、经济、哲学等等产生了翻天覆地的变化,至今仍在进行。
这场革命,几乎完全归功于科学。
揭竿而起发动这场科学革命的圣斗士,就是牛顿。牛顿之前,欧洲是基督教神学天下。牛顿代表作《自然哲学的数学原理》出版后轰动欧洲,名列世界科学史十大著作,用最精确的数学术语重塑世界,其基本观念是绝对空间和绝对时间:在绝对空间中,空间和时间都固定不动。牛顿担任英国皇家学会主席长达二十四年。当时英国皇家学会是世界科学之巅,而该学会全体成员都毕恭毕敬倾听牛顿每一句模糊不清的话,他不点头,任何人不能当选皇家学会会员。牛顿六十二岁被安妮女王封为爵士,1727年3月20日去世,下葬日不落大不列颠及北爱尔兰联合王国名人封神榜西敏寺,墓志铭是让人类欢呼如此伟人曾光临尘世。
牛顿,就是上帝之下、人类之上的那个半人半神。
可是,爱因斯坦相对论出剑江湖,牛顿应声而倒。
那么,什么是相对论?
牛顿力学的绝对时间和绝对空间有很大问题,因为绝对即不需依赖任何事物而独立存在。可如果它们与任何事物都没关系,那我们怎能知道时间和空间存在呢?这问题牛顿没法回答,于是一把推给上帝,说绝对时间和绝对空间由上帝创造。这个论断漏洞太大,所以批牛顿的人络绎不绝。德国哲学家莱布尼茨批了一回,没批倒。19世纪奥地利物理学家马赫又批了一回,牛顿还是没倒。相对论横空出世之前,以绝对时间和绝对空间为金字招牌的牛顿力学经两百多年发展已臻完美,秒杀地球上所有物理问题,直到20世纪初,绝对时间和绝对空间在物理学界仍然是颠扑不破的金科玉律。
事实上,直到今天,相对论诞生已一百多年,世人皆知爱因斯坦,然而,除了自然科学家,一般人包括你我的思想,仍然属于牛顿力学。因为,除了物理学天空的两朵小小的乌云,牛顿力学确实完美解释了地球上所有的物理问题。
问题是,宇宙中并非只有地球。
地球属于牛顿。
宇宙,属于爱因斯坦。
爱因斯坦对牛顿非常尊敬,1942年他应邀为牛顿诞辰三百周年撰文道:只有把他的一生看成为永恒真理而斗争的舞台上的一幕,我们才能理解他。
评价不可谓不高。
因此,爱因斯坦发现相对论并非要跟牛顿过不去。
但是,相对论却处处跟牛顿的万有引力过不去。
爱因斯坦,是物理学家带头大哥。
牛顿力学理论认为时间与空间绝对不变,速度可以相加,星球之间依靠万有引力互相吸引。
广义相对论却说:如果光速不变,则时间和距离必是变量。因此,时间和空间不是绝对的,时间和距离会因运动的速度而变化。在一艘以每秒二十六万公里飞行的飞船上,一米的尺子会缩成半米;地球上过了一小时,飞船上的钟才走了五分钟。
一石激起千层浪,广义相对论打破了牛顿的绝对时间和绝对空间,也就从侧面否定了上帝的存在。
广义相对论是爱因斯坦天才铁证。可以说,没有爱因斯坦,今天人类也未必能发现它。即使没有广义相对论,也不妨碍火箭发射、卫星上天和计算机出现。
广义相对论是牛顿之后人类另一次时空观大革命。爱因斯坦提出强大的引力场会让时间变慢。地球的引力很小,因此在地球上我们无法感受到时间变慢,但如果您一头扎进黑洞到达黑洞视界,您就可以看见,在黑洞视界,时间停止了。而只有运动达到光速,时间才会停止。因此,广义相对论的引力定律不再是力的定律,而是时空几何结构,就是说,广义相对论统一了几何与物理,它用空间结构的几何性质来描写引力场。在这种空间几何中,引力速度等于光速。
因此,人类的空间是四维时空,即长、宽、高,加上时间。
时间变成空间的一个维度。
广义相对论一拳将牛顿力学一击致命,因为它宣布:万有引力根本就不是力!牛顿认为太阳吸引地球,而地球吸引苹果,最后苹果掉下来砸到牛顿脑袋上。事实居然并非如此!无论地球还是苹果,它们都不过是义无反顾地选择了最近的路,而它们的路都是弯的。我们错误地认为它们受到万有引力的影响,仅仅是因为任何物体的存在都会导致自己周围的空间弯曲,重量巨大的物体(如黑洞或星系)会使空间明显弯曲。换句话说,如果我们这个空间什么东西都没有,它就是平直空间,而它之所以是弯的,就是因为存在黑洞和银河系这些物体。
举个例子:我们把床单绷在长方形框架上,然后放上一个橙子,它会凹陷下去,之后我们再放一个小石子,根本不用我们推动,石子就会自动滚向凹洞中的橙子。这并非因为橙子有万有引力吸引了石子,而是橙子的重量在床单上压出的那个坑让石子义无反顾地选择最短的路顺着坑壁滚了下去。
地球绕太阳旋转,苹果落向牛顿的脑袋,同理。
物理是第一自然科学,相对论是人类迄今为止最伟大的物理发现,爱因斯坦是人类最伟大的物理学家。
然而,这还远非我们都知道爱因斯坦的全部原因。
爱因斯坦的伟大,远远超越相对论、物理、科学、人类的界限。
此话怎讲?
相对论,既是物理,也是哲学。当我们明白宇宙的一切都是相对的,我们就不再膜拜任何绝对,比如绝对的上帝。爱因斯坦之前的物理学家,基本都信上帝。爱因斯坦之后的,基本都不信。
这并非偶然。
爱因斯坦向人类展示了如此浩瀚辽阔的宇宙,人类终于明白,其实,地球只是宇宙的恒河一沙。
相对精神剑光所指,一切绝对轰然倒塌。
1927年,德国画家萨尔在普林斯顿问一位街边晒太阳的老人懂不懂相对论,老人说不懂。萨尔追问,那您为什么如此热爱爱因斯坦?
老人回答:当我想到爱因斯坦,我就感觉自己不再孤苦伶仃。
这才是我们为何如此热爱爱因斯坦。
他让我们这些渺小的人不再孤独。
爱因斯坦物理学的伟大,在于相对论超越了牛顿的万有引力。
爱因斯坦的伟大,在于他代表了人类对美好生命的追求。
电影《少年爱因斯坦》中,老师在课堂上说,如果上帝创造了万物,那么他也创造了邪恶,而创造了邪恶的上帝,当然也是邪恶的。这时,一头卷发的爱因斯坦举手提问:老师,世界上存在寒冷吗?老师说当然存在,难道你没挨过冻吗?爱因斯坦说:不,老师,根据物理定律,世界上并没有寒冷。我们所谓的寒冷,其实只是缺少热量。然后爱因斯坦又问:老师,世界上存在黑暗吗?老师说:当然存在。爱因斯坦说:不,老师,黑暗也不存在。我们所谓的黑暗,其实只是缺少光。我们无法测量黑暗,但是我们可以测量光。
小爱因斯坦最后的结论是:老师,邪恶就像黑暗和寒冷一样,其实并不存在。我们所谓的邪恶,其实只是缺少爱。
这才是爱因斯坦的伟大。
相对论,让人类的目光从地球投向宇宙。
如果没有爱,人类不会存在。
也根本就不应当存在!
其实,科学像时间和空间一样,永远都是相对的。现在的科学真理,过几十年也许变成笑话。把历史拉得足够长来看,几乎可以说所有的科学真理都是错误的,任何伟大的科学发现都会过时,任何伟大的科学家都会被后人超越。爱因斯坦对统一场的漫长研究和对量子论的顽固否定,证明他远非事事正确。
总有一天,爱因斯坦也会在科学上被超越,就像他超越牛顿。
然而,我不相信人类历史上还会再出现在人格上超越爱因斯坦的物理学家。从理论上讲,世界上没有任何在科学成就上不可超越的人,但实际上说,人格上永远无法超越的人是存在的。世上并无不千年不倒的科学,但确实有千年不倒的人,例如庄子、例如甘地、例如华盛顿、例如托尔斯泰、例如舒和兄妹、例如曼德拉。
例如爱因斯坦。
我们真的无法超越爱因斯坦。他不仅是科学发现的榜样,他也是人类一切美好事物的榜样保持思想独立的榜样、放飞想象力的榜样、永不盲从的榜样、坚持不懈的榜样、爱好和平的榜样、永不向暴力和权势低头的榜样、追求世界大同和世界公民理想的榜样。翻开爱因斯坦这部无与伦比的巨著,我经常在字里行间看到那个提出原子论的古希腊先哲德谟克利特。
他为了更好地认识宇宙而刺瞎了自己的双眼。
爱因斯坦反暴政,反种族主义,反原子弹,绝不原谅德国知识分子助纣为虐。呼吁成立全球政府,在在都是人类难以超越的高峰。
人类要再出现一个爱因斯坦,可能要等几百年。
或者永远。
牛顿的伟大,在于他解释了地球上的物理问题。
爱因斯坦伟大,在于他解释了宇宙中的物理问题。
问题是,地球会永远存在下去吗?
按照2017年的天体物理学计算,太阳五十亿年之后就要熄灭,而在熄灭之前很久很久,因为太阳温度下降,地球进入冰川期,人类早就灭绝了。
好吧,五十亿年还很遥远,到那时咱们那些聪明的子孙早就找到出路了。
可是,这只是天体物理学家的计算结果。他们计算时没考虑人类这个变量。
人类,有可能导致人类提前灭绝。人口过剩、疾病、核战争、饥荒、水资源短缺、人工智能、全球变暖……每个都可能让人类提前灭绝。
2017年6月20日,瘫在轮椅上无法动弹的霍金、爱因斯坦之后最伟大的物理学家,在挪威特隆赫姆的斯塔尔慕斯节上痛批美国总统特朗普否认全球变暖。他预言,人类如果在两百到五百年之内无法向太空移民,就将灭绝!
霍金是认真的。他本人已报名英国维珍集团太空计划,准备进入太空。
好吧,灭绝就灭绝。
我们每个人死亡,就是我们作为个体的灭绝。
人类灭绝,不过是人类这个生物物种的灭绝。
如果人类拒绝找到和平共处的道路,坚持因为意识形态而互相残杀或共同毁灭,那么,我们的灭绝就是咎由自取,既不能怪其它生物,更怪不到上帝。
不过,灭绝,并不等于就是灭绝。
因此,人类肉体灭绝,并不等于人类灭绝。
就算未来太阳熄灭,人类种群灭绝,爱因斯坦的精神仍然长存宇宙。
因为,我们的宇宙,就是他的纪念碑!
所以,即使人类灭绝,我们也并没有什么遗憾。
人类带来了爱因斯坦这样充满爱的伟大天才。
人类虽然灭绝,却并没有白来宇宙这一趟。
这才是我们为什么都知道爱因斯坦。
以及我们为什么应当重温爱因斯坦。
2017年7月6日.四稿写于维也纳