对爱因斯坦的一些误解

发布时间：81年06月28日

编译烨苓

〔编者注〕1981年5月12日，美国奕塞雷尔大学瑞斯尼克教授，在上海科学会堂向上海物理学界作了“对爱因斯坦的一些误解”的报告，针对一些流行的对爱因斯坦误解的说法，根据事实加以澄清。内容颇有兴味，特刊载介绍。

爱因斯坦这位伟人，人们对他颇为崇敬，但也有许多误解。纵观爱因斯坦的全部工作，深入了解他的各种观点，就能澄清这些误解。

第一种误解：人们以为爱因斯坦之所以获得诺贝尔奖金，总该是为了他创立了相对论。这似乎是理所当然的，因为作为享有盛誉的爱因斯坦，最主要的贡献就是狭义相对论和广义相对论。但由于相对论刚提出时，争议颇多，甚而受到多方面的攻击，再则理论本身又似乎难于理解。因此瑞典科学院在颁发奖金时有意避开了社会上的种种争议，而采取了微妙的措辞。在给奖书上说，爱因斯坦在理论物理方面做了许多工作，特别是光量子理论研究取得成就、预言了光电效应。爱因斯坦获取的是1921年的奖。而N. 玻尔和密立根分别获得1922年和1923年的诺贝尔奖，都是因为电子的量子理论上的贡献。而他们的工作都与爱因斯坦的光量子假说有关。这两位物理学家获奖，爱因斯坦更应获奖，正如N. 玻尔写给爱因斯坦的信中所说的：“要肯定你的工作后才可肯定我的工作”，然而，给爱因斯坦的奖发得晚了，延至1922年与给N. 玻尔同时颁发。其时，爱因斯坦在给N. 玻尔的复信中表达了对N. 玻尔谦逊精神的赞美，他写道：“你的信给了我很多快乐，特别是你注意到你获奖应在我之后，这使我与得奖同样的高兴。你这真是N. 玻尔精神呵！”尽管当局的权威人士表示且不问相对论和引力论证实以后的价值如何，对这个伟大理论未予肯定，但爱因斯坦却在参加授奖典礼而访问瑞典的不少场合一股劲儿只讲他的相对论。

第二个误解是，世界上没有几个人懂得广义相对论。当初爱因斯坦刚发表这个理论时，这种说法只能算有点儿夸大罢了。大家认为相对论很神秘，这使爱因斯坦名声大噪。美国的一个参议员说世界上只有十二个人懂广义相对论。该理论不可理解的神话起于1919年英国皇家学会的一次会议，会上甚至宣传只有三个人懂得。有人对英国著名学者爱丁顿说：“你一定是这三个人中的一个了”。爱丁顿连忙否认：“不，不！我正在想这第三个人究竟是谁呢！”皇家学会会长确认：“没有一个人能把爱因斯坦的相对论用非常清楚的语言表达出来”。这或许并不太言过其实。因为爱因斯坦用了一些数学，例如张量分析、黎曼几何等，在当时的物理学家看来，非常新鲜，难于理解。另外，也并不是所有的科学家都非常迷信相对论，有些著名的科学家如玻姆等人，则嘲笑相对论，认为它不会对物理学的发展起到什么积极的作用。这种观点对广义相对论的普及推广有影响，各所大学的大学生和研究生课程中均不设广义相对论科目。当然爱因斯坦自己认为，每一个用功的研究生都能读懂广义相对论。目今的事实果真如此。

第三个误解是，爱因斯坦的绝大部分工作，都是关于相对论的。其实并不尽然。他的第一篇论文是论述毛细现象的。第二、三、四、五篇论文全是讨论热力学统计物理的，他独立地发展了玻耳兹曼-吉布斯的统计理论。1905年得博士学位，博士论文是《分子体积的新测定法》。这一年还发表决定以后获得诺贝尔奖金的关于光量子观念的论文和关于布朗运动的论文，前者当然具有革命性意义，后者富有说服力地说明了物质的原子理论。1905年，又是狭义相对论公诸于世的一年，那篇卓越的论文便是《论运动物体的电动力学》。

1905年到1916年之间，约发表60篇文章，几乎都不是相对论的，而是关于光化学、比热、气体量子统计，磁力学效应等等课题的论文。而到1916年以后他还一直在研究光量子理论。爱因斯坦一生中共发表过350篇文章，涉及面很广，除相对论而外，包括热力学统计物理、量子论、光学、电动力学、量子统计，等等。爱因斯坦的贡献是多方面的。

第四个误解是，按照相对论的观点，每个事物都是相对的。

相对论这个名词，不是爱因斯坦提出的。其实，相对论应当称作绝对论。因为这个理论的主要之点不在于测量数值的相对效应，而在于把基本定律的相对性移去了，反倒是强调了定律的绝对性，即所谓事物运动规律不依赖于观察者的立场。称为相对论，是由于彼此作相对运动的不同观察者对事物的测量值是各不相同的，是由于“同时”是相对的。说相对论主张什么都是相对的，说相对论就是相对主义，这是对科学不是真正感兴趣、贬低科学的人讲的。这种偏见为今天某些有教养的人也接受了。对相对论的这种歪曲渲染得多了，使爱因斯坦很苦恼。于是他偶尔也会开玩笑地说：“当你坐在一个可爱的女孩子身边时，一小时像一分钟那么短；而当你坐在火炉上时，一分钟像一小时那么长。这就是相对论！”当然这仅仅是玩笑而已，并不是爱因斯坦的本意，更未揭示相对论的本质。

彼此作相对运动的一些观察者对时件的长度、时间给出不同的读数。今天的物理学又证实在不同的参考系里所测量到的粒子的动量、动能等也不一致。相对论是测量理论，它仅仅主张，运动要影响测量。相对论中有绝对的东西，例如，静止时的长度和时间就总是绝对的。实际上，这种理论比经典力学更绝对化了。经典力学并未把光学、电磁学的定律绝对化，而相对论则是把一切运动定律看作对于所有的惯性参考系都是不变的。若用一句话来表征爱因斯坦的一生工作的话，那就是他所追求的是绝对的、统一的东西，从千变万化的外部世界中寻找不变的因素。

第五个误解是，爱因斯坦仅仅是理论家，对实验和应用物理不熟悉，也不感兴趣。

其实，爱因斯坦对于自然界是一位仔细的观察者，他总是以很大的热忱和兴趣去观察周围事物。小时候看指南针，是那么的好奇，那么的出神。有几篇文章是专门研究河流和航行技术的。他爱好广泛，喜欢放风筝，还是一名高明的提琴手，有时以拉小提琴来募捐基金。爱因斯坦一生中做过许多实际工作，在专利局的那几年，他工作专注，善于从那些写得不清楚的发明书中提炼出发明思想。他搞过辐射机，还与另一个人一起研究制冷机中的某种部件，并以此申请过专利。在教学工作中，爱因斯坦一再鼓吹实验的重要性，他说物理学中主要学的就是实验，实验比一些公式更有价值。他有好几篇文章是关于实验的。平时，经常强调理论、定律一定要用实验去检验。1905年的文章就是如此。他建议光量子概念要接受一些实验的考查，后来由密立根等人所证实。而对于布朗运动的论述，也得通过实验观察去找到实例。至于相对论的一些结论，此后都陆续得到了验证。其中如广义相对论所预言的红移、行星轨道进动，双生子的时缓现象，当由天文观察、高能粒子实验证实以后，这理论一下子轰动世界，改变了某些人的怀疑态度。

第六个误解是，迈克耳孙-莫雷实验对相对论起过关键性作用。

哈佛大学的弗顿教授认为，要说迈克耳孙-莫雷实验对相对论的建立起过关键性作用，不免使人会想起通常所谓“苹果落地、比萨斜塔的落体试验，给牛顿、伽利略的理论提供了综合性基础”的说法；这是不甚恰当的。何况，爱因斯坦注意到迈克耳孙- 莫雷实验，乃是在1905年他发表狭义相对论之后。与其说这个实验，倒不如说光行差实验和其他一些光以太实验对他更起作用。对于这个实验的结果，他早就能够预料到的。因为在他看来，此结果与相对性原理并不矛盾。爱因斯坦早就认识到，经典力学中的相对性原理是合理的东西，他要将其继承和发展，他判定光学、电磁学的定律与相对性原理也是相容的。因此，爱因斯坦建立相对论，并不需要迈克耳孙-莫雷实验，相对论是一种假设性的理论；而迈克耳孙从来就没有接受过相对论，他也认为他的实验对这种理论的创造过程并没什么贡献。但是，这两位物理学家总是相互赞美的。爱因斯坦称迈克耳孙是科学上的艺术家，实验做得很美。迈克耳孙对爱因斯坦也很钦佩。尽管迈克耳孙本人不赞成相对论，但他的实验却使许多经典物理学家接受了相对论。

爱因斯坦的研究工作是独立进行的。特别是在早期，几乎是一个人做的。三十岁之前，他没有碰到过一个真正的理论物理学家。他在苏黎世工学院读书和专利局工作时，不可能接触到许多名家的著作。然而就是在那样的环境里，一位非著名专家（作者是土木工程师、高等工业学校的教师）的书，却对他的工作发生了比较深刻的影响。这本书的书名是：《电学的麦克斯韦理论引论》，其中有一节“运动导体中的电动力学”。这一节的节名与那篇关于狭义相对论的论文的题目极为相似。正如爱因斯坦的女婿所说的，一个外行人写的书落到一个外行的学生手中，竟会产生这么大的影响。

第七个误解是关于相对论与量子力学关系的，对于这个问题有三种说法：（一）爱因斯坦对量子力学没有贡献；（二）爱因斯坦反对量子力学；（三）爱因斯坦证明量子力学的哥本哈根解释是错误的，因而他的见解不正确。

爱因斯坦对量子力学的贡献很多，例如波粒二象性、E=hv都是渊源于他的光量子假说，由此出发还可研究原子光谱的精细结构。狄拉克由相对论和量子论出发得出关于电子自旋和正电子的重要结论。此外，关于对物质波的强度，光的辐射和吸收等问题的研究都离不开爱因斯坦对量子理论的贡献。爱因斯坦还发展了玻色的统计法，构成了著名的玻色- 爱因斯坦统计理论，这是量子统计中的重要组成部分。而电子波的思想后来被薛定谔高度评价。当然，如果要对哥本哈根解释予以澄清，就必须追溯到爱因斯坦与N. 玻尔的长期争论。

爱因斯坦反对的是哥本哈根对量子力学的解释，而不是量子力学本身。他赞成统计理论进入理论物理中，这种理论在理论物理发展的一段时期中，被证明是正确的。但爱因斯坦为之不满的是：在全部物理学中，都采用这种统计理论的描述；而且似乎这种理论已经到顶，我们找不到研究对象的完善描述，不需继续去探求。爱因斯坦认为这种理论只是对个别体系的系综的描述，而不是对个别体系的描述、后来的物理学家们实际上已经默然地接受了爱因斯坦的这种观点。他认为应当存在客体，客体的性状不依赖于主观的观察过程。与此相反，哥本哈根学派则认为事物存在离不开主观观察，事物现象离不开对现象的描述。例如，对于自发性衰变，原子发光现象等，他们认为不能预告各次实验的结果，对于这点，只能用互补原理去解释。爱因斯坦不同意这个学派的观点，不可预告只是说明理论是不完备的。因为是统计性理论，就不能描述个别物体的运动规律。当然爱因斯坦并不一定主张非得决定论不可，例如对布朗运动，他就用统计理论描述过。

按照爱因斯坦的观点，量子力学只是全部真理的一种很极限情况下的表现形式，不能作为新的更普遍理论的出发点，正如不能从统计力学中推导出力学来一样。他认为，只能从量子场论出发，才能发展、达到统一的理论。他希望能找到这种新的统一理论，从中可以把量子力学当作一种极限情况推导出来。正如静电学可以作为一种极限情况从麦克斯韦理论中推导出来一样。爱因斯坦在被推荐为普鲁士科学院院士时，普朗克等人在推荐书中写道：总的说来，几乎没有一个近代物理的重大问题，爱因斯坦不作出贡献。当然他有时也会迷失方向，但不能过于责备。因为在严谨的科学中，要是不引入一些新的思想，不冒一点风险，采取与传统不同的见解，是不会有什么突破的。爱因斯坦冒过险'，也曾经孤独过，早年提出光量子学说，晚年不同意哥本哈根解释时，都是如此。但总也有一些人站在他一边。如德布罗依、薛定谔、泡令等，在不同程度上也怀疑过哥本哈根学派的观点，而同情爱因斯坦。不少人则把哥派的学说当作正确的东西予以接受。而多数物理学家认为量子力学是很好的理论，没有必要去寻找新的理论以取代它。

1928年爱因斯坦写信给薛定谔说，海森堡、玻姆的哲学是一种麻醉哲学，使相信他们的人觉得无需继续努力。而他大不以为然。他确信将来的物理学会向着不同的方向发展。目前，人们对哥派的观点越来越怀疑了。爱因斯坦所开创的统一场论的研究工作得到越来越多的人的承认。这种工作推动了宇宙学、天体物理、基本粒子物理的最新发展。在纪念爱因斯坦诞生100周年的会议上狄拉克谈道：“看来量子力学不是最后形式，要作些改变。终有一天，我们会有相对论性量子力学发明出来。在新的理论中不会有许多无穷大，新理论蕴含着爱因斯坦所要求的决定论。引进决定论就要牺牲现在某些科学家的一些见解。在迄今这长距离赛跑中，爱因斯坦被证明是正确的。”

第八个误解是，爱因斯坦是原子弹之父。这是个神话，而且似乎会继续下去。这个神话说，一个天才无意中揭开了宇宙的一个秘密，使人类获得像太阳一样巨大的能量，可是这其中还包含着潜在的毁灭力量。而神话的依据是：第一，爱因斯坦发现了质能关系E=mc²。第二，他写信给罗斯福总统，建议美国制造原子弹。

首先，原子弹爆炸与E=mc²并无直接关系。爱因斯坦确实把质能公式看作相对论的最大成就，但他没有给出这个公式对技术的潜在应用。1930年前后，此公式得到验证。直到1938年才发现裂变，而至1942年，费米建造了第一个原子反应堆。但是，爱因斯坦揭示的质能关系与裂变的发现并没有什么因果联系。原子弹及原子能利用本来在实验物理学家中间已展开热烈的讨论。如果说爱因斯坦是原子弹之父，那么伽利略可称为大炮之父，或者说爱因斯坦还是“死光”之父。因为他在1916年又预言过受激辐射原理，几十年以后，激光广泛应用于各个领域，军事上并在试制激光武器（死光）。英国科学家在爱因斯坦写信之前已向当局报告了德国可能制造原子弹的情报，在美国流亡的一些科学家说服爱因斯坦以他的名义写信给罗斯福。写信之后，他再无与原子弹制造计划有任何联系，直到广岛轰炸后才知道，为此他十分震惊和不安。原子弹制造的实际负责人奥本海默否认爱因斯坦对他们的制造工作起过一点实际作用。而爱因斯坦也曾说明过他写信的本意，是为了打破德国纳粹政权垄断原子武器。他实际上是一个和平主义者，一贯反对战争。