第B3版:读品周刊

爱因斯坦背后的人

《爱因斯坦的战争:相对论如何征服世界》 [美]马修·斯坦利 孙天 译 译林出版社

□李北园

人人都知道爱因斯坦和他的相对论——20世纪以来最伟大的物理学家和他的理论,但对一般人而言,却鲜少有知道亚瑟·斯坦利·爱丁顿的。爱丁顿是那个站在爱因斯坦后面的人。

爱丁顿1882年出生于英国,从小就展现出惊人的数学天赋,1913年获得剑桥大学天文学和实验物理学的终身教授,次年成为剑桥大学天文台台长。1915年,就在爱因斯坦完成相对论之后不久,爱丁顿就了解到了这一最前沿的理论,并被深深折服。

早在1915年之前,爱因斯坦就开始相对论的研究。他先是提出了狭义相对论,聚焦于讨论惯性参考系的物理现象。但狭义相对论假设中的惯性系本身无法被定义,也无法解决引力问题。因此,爱因斯坦又创立了广义相对论,他大胆预言,时间和空间并非表面看起来那样,光线是有重量的,重力会让光线弯曲。宇宙是一个真正的四维宇宙,我们看到的只是它扭曲的一部分。

爱因斯坦提出了广义相对论,但却苦于无法证明。富有实践精神的爱丁顿提出,要组织一支考察队去进行观测日全食,并验证爱因斯坦的理论。遗憾的是,当时第一次世界大战的战火蔓延整个欧洲,英国政府不支持爱丁顿的主张。最终在爱丁顿的坚持下,并通过一些科学家好友游说,政府和爱丁顿达成约定:如果战争能在1919年5月之前结束,就允许他带着队伍去进行观测。

1918年11月11日,第一次世界大战结束,约定兑现。英国皇家天文学会为取得最佳观测效果,组织了两路观测队:一路是皇家天文学家戴森带队,去巴西的索布拉尔;一路由爱丁顿亲自带队,去西非的普林西比岛。

爱丁顿观测队在1919年4月下旬到达普林西比岛,在闷热、暴雨和蚊虫肆虐的艰苦环境下做好了准备工作。在日食那天早上,岛上风雨交加,爱丁顿沮丧到几乎要放弃。但到日食开始前天气好转。爱丁顿拍摄了多张日食照片,但仅有1张成像非常清晰。经过紧张的计算,他和团队成员根据照片得出的光线偏转值,是1.61弧秒。

巴西观测队那边艳阳高照,拍了不少照片。但最后冲洗胶片时大失所望,因为阳光太强,底片盒子晒的胶片发生了形变。他们只好做了一定的加工处理,得到的数据是1.98弧秒。爱因斯坦广义相对论的预言值是1.74弧秒,牛顿的“万有引力”理论也认为光线在强引力场会发生偏转,但牛顿认为偏转角度是0.87弧秒。由此爱丁顿宣布:通过日全食的观测数据,爱因斯坦的理论经受住了考验。

爱丁顿将爱因斯坦和相对论推向了世界。在科学的圈子里,爱丁顿一直被铭记。在爱因斯坦本人的文集以及后来不同作者撰写的各种版本的爱因斯坦传记里,他也都占有一席之地。例如由德国著名传记作家阿尔布雷希特·福尔辛撰写的《爱因斯坦传》,由美国著名导演菲利普·马丁执导的电影《爱因斯坦与爱丁顿》(2008年),爱丁顿都是其中重要角色。

值得一提的,还有纽约大学科学史教授马修·斯坦利撰写的《爱因斯坦的战争:相对论如何征服世界》,其中也给了爱丁顿相当的篇幅。马修·斯坦利拥有历史学、天文学、物理学和宗教学学位,是《今日物理学》《物理世界》和《洛杉矶书评》的撰稿人,还开设有物理学科普播客“What the If?”,他的这部爱因斯坦传,参考了众多权威资料,紧紧围绕神奇的1919年做文章,内容涵盖爱因斯坦充满传奇的一生,书中最亮眼的内容,就是爱因斯坦与爱丁顿的友谊。

爱丁顿是爱因斯坦的贵人。将他们的故事置身于时代的背景之下,就知道“贵”在哪里。从1914年到1918年,第一次世界大战肆虐,而这段时间也是爱因斯坦学术最为高产的阶段,先后出版59篇(部)成果。爱因斯坦在科学的世界里苦苦求索,战争的硝烟在国与国之间、人与人之间凿开巨大的鸿沟,有科学家试图证实爱因斯坦的想法,却被当作间谍被捕,原因是爱因斯坦的国籍和族群——他是来自德国的犹太人。爱因斯坦和他的科学同道中人,被国境线、铁丝网和U型潜艇分割在两个世界。

科学家是有国界的,也是有种族的,但科学是没有国界的。穿越了战争和民族主义的隔阂,在1919年春夏之交以及后来漫长的岁月里,包括爱丁顿在内的勇敢的科学家们用实际行动夯实了国际科学共识的一块基石。正如马修·斯坦利所言:“1919年的日食持续了很长时间,这并不是说日食本身,因为那只有短短几分钟,而是说这场日食的影响,它延续了整整一个世纪。一个世纪以来,每一代人都用爱因斯坦和日食的故事来解释科学是什么,如何发挥作用,又意味着什么。”