序:在宇宙中永生
全世界都知道愛因斯坦。
為什麼?
因為諾貝爾物理學獎?
其實不確。
1900年,按硝化甘油炸藥發明者、瑞典人諾貝爾遺囑,用他捐贈的三千一百萬瑞典克郞成立基金,基金產生的利息作為獎金設立五項大獎:物理、化學、醫學/生理學、文學、和平。
首屆諾貝爾獎1901年12月10日頒發,那天是諾貝爾逝世五周年紀念日。
諾貝爾獎,從此成為世界科學珠穆朗瑪峰。今天,表示“高雅”“華麗”“貴族”等意思的英語詞,均可用“nobel”一言以蔽之。
第六項經濟學獎1968年由瑞典銀行出資增設。諾貝爾1896年去世。他根本不知道還有一個諾貝爾經濟學獎。他知道了,不一定同意。
物理學獎在諾貝爾遺囑中排列第一。
並非偶然。
那麼,什麼是物理?
物理是自然科學帶頭大哥,它是人類與客觀世界交往的第一扇大門,現在稱為“物理學”。世上萬事萬物,中文裡隻要加個“學”字,登時陽春白雪高大上起來,好像老百姓永遠搞不懂的樣子。其實,物理是最接地氣的科學,因為它要回答的問題每個人都想知道答案:人是從哪裡來的?即:人是什麼構成的。說到底,就是:世界是什麼構成的?
學術說法,就是:世界的本原是什麼?
此即物理學起源。
聽起來是科學問題吧?
其實,是哲學問題。
最早討論物理的,都是哲學家。
有案可稽第一人,是古希臘哲學米利都學派的泰勒斯,他說大地漂在水上,所以萬物包括人都是水構成的,即萬物本原為水。同為米利都學派的阿納克西美尼跟中國的老莊一樣認為萬物本原是“氣”;大家都知道的畢達哥拉斯認為是數;赫拉克利特認為是“一團永恆運動的活火”;恩培多克勒認為是土、氣、火、素;阿納克薩戈拉認為素更小的“種子”。留基伯與德謨克利特認為,世界的本原是“原子”。
亞裡士多德集古希臘哲學大成創立形而上學,但該形而上學首要研究的就是實體。實體是作為存在的存在,做唯一的一。還是物理。他有本專著就名叫《物理》。亞裡士多德形而上學最基本的概念就是存在和一。他用大樹來比喻人類知識:樹根是形而上學,是一切知識的基礎;樹干是物理;其他自然科學是樹枝。物理的研究對像,大到宇宙,小到微小粒子,囊括人類皮膚之外的所有世界。
諾貝爾在遺囑中把物理放在第一位,即致敬亞裡士多德。
沒有物理,根本就無所謂自然科學。
然而,我們知道愛因斯坦,是因為諾貝爾物理獎嗎?
其實不確。
截至2016年,諾貝爾獎得主包括八百八十一位個人和二十三個團體。咱們誰能馬上說出十位獲獎個人和十個獲獎團體?即使光看物理學,截至2016年,諾貝爾物理學獎得主共一百一十六位,咱們誰能馬上說出十位來?
因此,我們知道愛因斯坦,並非僅僅因為諾貝爾。
諾貝爾獎獎金愛因斯坦沒到手一分錢,獎狀被他塞進小匣子,從不示人。
認真說,愛因斯坦獲得諾貝爾獎,並非諾貝爾給愛因斯坦面子。
是愛因斯坦給諾貝爾面子。
那麼,是因為相對論?
也不完全確。
相對論全球耳熟,都知道這廝“非常非常非常厲害”。
可是,什麼是相對論,到底有幾個人能詳?
相對論,即物理學帶頭大哥。
亞裡士多德物理學統治歐洲將近一千年,到16世紀意大利出了個欺師滅祖的伽利略。他第一次繫統提出自由落體定律和慣性定律。而且,他還用自制折射望遠鏡觀測天體,發現月亮表面崎嶇不平,親手繪制人類第一幅月面圖,並發現太陽黑子,力助哥白尼“日心說”擊敗托勒密“地心說”,順便推翻亞裡士多德“天體是以太組成的完美理想物體”斷言,開創現代實驗物理學。
牛頓的三大力學,均源自伽利略。
伽利略名著《關於托勒密和哥白尼兩大世界體繫對話》被老朋友、羅馬教皇烏爾邦八世勒令停售。1633年6月22日,七旬伽利略在羅馬聖瑪麗亞修女院被烏爾邦八世任命的十名樞機主教聯席判定違反《1616年禁令》和《聖經》教義。他們下令羅馬帝國全面焚毀《對話》,終身監禁伽利略,禁止會客,一直把他關到雙目失明。
青山遮不住,畢竟東流去。1979年,教皇約翰·保羅二世代表羅馬教廷為伽利略平反。為紀念伽利略折射式望遠鏡發明四百周年,聯合國定2009年為國際天文年。
愛因斯坦說:“伽利略的發現及其所用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標志著物理學的真正開端!”
1642年,伽利略去世,同年,他的轉世靈童牛頓在英國出生,牛頓被公認為英國最偉大的科學家,身兼物理學家、天文學家、數學家等等,是近代力學開山祖師,提出著名的萬有引力定律和運動三定律,後者被譽為人類歷史上最偉大的十大科學發現之一。
牛頓萬有引力定律公式是:
。
愛因斯坦的“E=MC2”出現之前,這是全人類最偉大的物理公式。
現在,人類學家認為人類歷史有一百七十多萬年。可是,1500年,地球上大部分人的生活與之前的一千五百年相比差距並不大:日出而作,日落而息,除了自相殘殺就是混喫等死。然1500年之後的這六百年,人類的飲食、衣著、工作、藝術、技術、經濟、哲學等等產生了翻天覆地的變化,至今仍在進行。
這場革命,幾乎完全歸功於科學。
揭竿而起發動這場科學革命的聖鬥士,就是牛頓。牛頓之前,歐洲是基督教神學天下。牛頓代表作《自然哲學的數學原理》出版後轟動歐洲,名列世界科學史十大著作,“用最精確的數學術語重塑世界”,其基本觀念是“絕對空間和絕對時間”:在絕對空間中,空間和時間都固定不動。牛頓擔任英國皇家學會主席長達二十四年。當時英國皇家學會是世界科學之巔,而該學會全體成員都畢恭畢敬傾聽牛頓每一句模糊不清的話,他不點頭,任何人不能當選皇家學會會員。牛頓六十二歲被安妮女王封為爵士,1727年3月20日去世,下葬日不落大不列顛及北愛爾蘭聯合王國名人封神榜西敏寺,墓志銘是“讓人類歡呼如此偉人曾光臨塵世”。
牛頓,就是上帝之下、人類之上的那個半人半神。
可是,愛因斯坦相對論出劍江湖,牛頓應聲而倒。
那麼,什麼是相對論?
牛頓力學的“絕對時間”和“絕對空間”有很大問題,因為“絕對”即不需依賴任何事物而獨立存在。可如果它們與任何事物都沒關繫,那我們怎能知道時間和空間存在呢?這問題牛頓沒法回答,於是一把推給上帝,說絕對時間和絕對空間由上帝創造。這個論斷漏洞太大,所以批牛頓的人絡繹不絕。德國哲學家萊布尼茨批了一回,沒批倒。19世紀奧地利物理學家馬赫又批了一回,牛頓還是沒倒。相對論橫空出世之前,以“絕對時間和絕對空間”為金字招牌的牛頓力學經兩百多年發展已臻完美,秒殺地球上所有物理問題,直到20世紀初,“絕對時間和絕對空間”在物理學界仍然是顛撲不破的金科玉律。
事實上,直到今天,相對論誕生已一百多年,世人皆知愛因斯坦,然而,除了自然科學家,一般人包括你我的思想,仍然屬於牛頓力學。因為,除了“物理學天空的兩朵小小的烏雲”,牛頓力學確實完美解釋了地球上所有的物理問題。
問題是,宇宙中並非隻有地球。
地球屬於牛頓。
宇宙,屬於愛因斯坦。
愛因斯坦對牛頓非常尊敬,1942年他應邀為牛頓誕辰三百周年撰文道:“隻有把他的一生看成為永恆真理而鬥爭的舞臺上的一幕,我們纔能理解他”。
評價不可謂不高。
因此,愛因斯坦發現相對論並非要跟牛頓過不去。
但是,相對論卻處處跟牛頓的萬有引力過不去。
愛因斯坦,是物理學家帶頭大哥。
牛頓力學理論認為時間與空間絕對不變,速度可以相加,星球之間依靠萬有引力互相吸引。
廣義相對論卻說:如果光速不變,則時間和距離必是變量。因此,時間和空間不是絕對的,時間和距離會因運動的速度而變化。在一艘以每秒二十六萬公裡飛行的飛船上,一米的尺子會縮成半米;地球上過了一小時,飛船上的鐘纔走了五分鐘。
一石激起千層浪,廣義相對論打破了牛頓的絕對時間和絕對空間,也就從側面否定了上帝的存在。
廣義相對論是愛因斯坦天纔鐵證。可以說,沒有愛因斯坦,今天人類也未必能發現它。即使沒有廣義相對論,也不妨礙火箭發射、衛星上天和計算機出現。
廣義相對論是牛頓之後人類另一次時空觀大革命。愛因斯坦提出強大的引力場會讓時間變慢。地球的引力很小,因此在地球上我們無法感受到時間變慢,但如果您一頭扎進黑洞到達“黑洞視界”,您就可以看見,在“黑洞視界”,時間停止了。而隻有運動達到光速,時間纔會停止。因此,廣義相對論的引力定律不再是力的定律,而是時空幾何結構,就是說,廣義相對論統一了幾何與物理,它用空間結構的幾何性質來描寫引力場。在這種空間幾何中,引力速度等於光速。
因此,人類的空間是“四維時空”,即長、寬、高,加上時間。
時間變成空間的一個維度。
廣義相對論一拳將牛頓力學一擊致命,因為它宣布:萬有引力根本就不是力!牛頓認為太陽吸引地球,而地球吸引蘋果,最後蘋果掉下來砸到牛頓腦袋上。事實居然並非如此!無論地球還是蘋果,它們都不過是義無反顧地選擇了最近的路,而它們的路都是彎的。我們錯誤地認為它們受到萬有引力的影響,僅僅是因為任何物體的存在都會導致自己周圍的空間彎曲,重量巨大的物體(如黑洞或星繫)會使空間明顯彎曲。換句話說,如果我們這個空間什麼東西都沒有,它就是平直空間,而它之所以是彎的,就是因為存在黑洞和銀河繫這些物體。
舉個例子:我們把床單繃在長方形框架上,然後放上一個橙子,它會凹陷下去,之後我們再放一個小石子,根本不用我們推動,石子就會自動滾向凹洞中的橙子。這並非因為橙子有“萬有引力”吸引了石子,而是橙子的重量在床單上壓出的那個坑讓石子義無反顧地選擇最短的路順著坑壁滾了下去。
地球繞太陽旋轉,蘋果落向牛頓的腦袋,同理。
物理是第一自然科學,相對論是人類迄今為止最偉大的物理發現,愛因斯坦是人類最偉大的物理學家。
然而,這還遠非我們都知道愛因斯坦的全部原因。
愛因斯坦的偉大,遠遠超越相對論、物理、科學、人類的界限。
此話怎講?
相對論,既是物理,也是哲學。當我們明白宇宙的一切都是相對的,我們就不再膜拜任何“絕對”,比如絕對的上帝。愛因斯坦之前的物理學家,基本都信上帝。愛因斯坦之後的,基本都不信。
這並非偶然。
愛因斯坦向人類展示了如此浩瀚遼闊的宇宙,人類終於明白,其實,地球隻是宇宙的恆河一沙。
“相對”精神劍光所指,一切“絕對”轟然倒塌。
1927年,德國畫家薩爾在普林斯頓問一位街邊曬太陽的老人懂不懂相對論,老人說不懂。薩爾追問,那您為什麼如此熱愛愛因斯坦?
老人回答:“當我想到愛因斯坦,我就感覺自己不再孤苦伶仃。”
這纔是我們為何如此熱愛愛因斯坦。
他讓我們這些渺小的人不再孤獨。
愛因斯坦物理學的偉大,在於相對論超越了牛頓的萬有引力。
愛因斯坦的偉大,在於他代表了人類對美好生命的追求。
電影《少年愛因斯坦》中,老師在課堂上說,如果上帝創造了萬物,那麼他也創造了邪惡,而創造了邪惡的上帝,當然也是邪惡的。這時,一頭卷發的愛因斯坦舉手提問:老師,世界上存在寒冷嗎?老師說當然存在,難道你沒挨過凍嗎?愛因斯坦說:不,老師,根據物理定律,世界上並沒有寒冷。我們所謂的寒冷,其實隻是缺少熱量。然後愛因斯坦又問:老師,世界上存在黑暗嗎?老師說:當然存在。愛因斯坦說:不,老師,黑暗也不存在。我們所謂的黑暗,其實隻是缺少光。我們無法測量黑暗,但是我們可以測量光。
小愛因斯坦最後的結論是:老師,邪惡就像黑暗和寒冷一樣,其實並不存在。我們所謂的“邪惡”,其實隻是缺少愛。
這纔是愛因斯坦的偉大。
相對論,讓人類的目光從地球投向宇宙。
如果沒有愛,人類不會存在。
也根本就不應當存在!
其實,科學像時間和空間一樣,永遠都是相對的。現在的科學真理,過幾十年也許變成笑話。把歷史拉得足夠長來看,幾乎可以說所有的科學真理都是錯誤的,任何偉大的科學發現都會過時,任何偉大的科學家都會被後人超越。愛因斯坦對統一場的漫長研究和對量子論的頑固否定,證明他遠非事事正確。
總有一天,愛因斯坦也會在科學上被超越,就像他超越牛頓。
然而,我不相信人類歷史上還會再出現在人格上超越愛因斯坦的物理學家。從理論上講,世界上沒有任何在科學成就上不可超越的人,但實際上說,人格上永遠無法超越的人是存在的。世上並無不千年不倒的科學,但確實有千年不倒的人,例如莊子、例如甘地、例如華盛頓、例如托爾斯泰、例如舒和兄妹、例如曼德拉。
例如愛因斯坦。
我們真的無法超越愛因斯坦。他不僅是科學發現的榜樣,他也是人類一切美好事物的榜樣——保持思想獨立的榜樣、放飛想像力的榜樣、永不盲從的榜樣、堅持不懈的榜樣、愛好和平的榜樣、永不向暴力和權勢低頭的榜樣、追求世界大同和世界公民理想的榜樣。翻開愛因斯坦這部無與倫比的巨著,我經常在字裡行間看到那個提出“原子論”的古希臘先哲德謨克利特。
他為了更好地認識宇宙而刺瞎了自己的雙眼。
愛因斯坦反暴政,反種族主義,反原子彈,絕不原諒德國知識分子助紂為虐。呼吁成立全球政府,在在都是人類難以超越的高峰。
人類要再出現一個愛因斯坦,可能要等幾百年。
或者永遠。
牛頓的偉大,在於他解釋了地球上的物理問題。
愛因斯坦偉大,在於他解釋了宇宙中的物理問題。
問題是,地球會永遠存在下去嗎?
按照2017年的天體物理學計算,太陽五十億年之後就要熄滅,而在熄滅之前很久很久,因為太陽溫度下降,地球進入冰川期,人類早就滅絕了。
好吧,五十億年還很遙遠,到那時咱們那些聰明的子孫早就找到出路了。
可是,這隻是天體物理學家的計算結果。他們計算時沒考慮人類這個變量。
人類,有可能導致人類提前滅絕。人口過剩、疾病、核戰爭、饑荒、水資源短缺、人工智能、全球變暖……每個都可能讓人類提前滅絕。
2017年6月20日,癱在輪椅上無法動彈的霍金、愛因斯坦之後最偉大的物理學家,在挪威特隆赫姆的“斯塔爾慕斯節”上痛批美國總統特朗普否認全球變暖。他預言,人類如果在兩百到五百年之內無法向太空移民,就將滅絕!
霍金是認真的。他本人已報名英國維珍集團太空計劃,準備進入太空。
好吧,滅絕就滅絕。
我們每個人死亡,就是我們作為個體的滅絕。
人類滅絕,不過是人類這個生物物種的滅絕。
如果人類拒絕找到和平共處的道路,堅持因為意識形態而互相殘殺或共同毀滅,那麼,我們的滅絕就是咎由自取,既不能怪其它生物,更怪不到上帝。
不過,滅絕,並不等於就是滅絕。
因此,人類肉體滅絕,並不等於人類滅絕。
就算未來太陽熄滅,人類種群滅絕,愛因斯坦的精神仍然長存宇宙。
因為,我們的宇宙,就是他的紀念碑!
所以,即使人類滅絕,我們也並沒有什麼遺憾。
人類帶來了愛因斯坦這樣充滿愛的偉大天纔。
人類雖然滅絕,卻並沒有白來宇宙這一趟。
這纔是我們為什麼都知道愛因斯坦。
以及我們為什麼應當重溫愛因斯坦。
2017年7月6日.四稿寫於維也納