众所周知,伟大的科学家爱因斯坦是以其最辉煌的成就——创立相对论而闻名于世的。可是,很少有人知道爱因斯坦一生中获得唯一的一次诺贝尔物理学奖并不是因为他的相对论,而是因为他的一般成就——光电效应定律。这究竟是什么原因呢?
我们查阅了历届诺贝尔物理学奖评选委员会的记录。爱因斯坦从1910到1922年的十三年中,除1911年和1915年外,每年都被提名为诺贝尔物理学奖的候选人。他正式被评为诺贝尔物理学奖的获得者是1922年。
1909年10月,著名化学家威廉 · 奥斯特瓦尔德提名爱因斯坦为1910年诺贝尔物理学奖的候选人,当时爱因斯坦才三十岁。奥斯特瓦尔德是1909年诺贝尔化学奖获得者,爱因斯坦对他非常崇敬,曾在1901年春天申请做他的助手,但奥斯特瓦尔德没有同意。九年后,奥斯特瓦尔德却成了爱因斯坦的第一个诺贝尔物理学奖提名者,也是1909年唯一的提名者。1912和1913年,奥斯特瓦尔德又连续提爱因斯坦为物理学奖的候选人。他的这三次提名,都是因为爱因斯坦的狭义相对论。奥斯特瓦尔德在推荐报告中对爱因斯坦的相对论评价很高。他说,狭义相对论是自能量原理以来,人类发现的意义最深远的一种新观念。他强调说,他和有些人的看法不一样,他认为相对论是属于物理学范畴而不是属于哲学的范畴。他把爱因斯坦的贡献和哥白尼及达尔文的成就摆在同等的地位。这三次评选尽管有奥斯特瓦尔德及其他许多著名科学家的极力推荐,但是最后评选委员会仍没有通过。
在以后的几年中,爱因斯坦似乎出现了一种停滞不前的状态,整日沉湎于广义相对论,他和苏黎世的一位数学家马塞尔 · 格罗斯曼共同研究复杂的引力定律。这不仅使别人感到迷惑不解,而且他自己有时也感到有点不期而然。
随着1917年提名的开始,爱因斯坦又渐渐重新引起人们的注意。有人提出了爱因斯坦的新的引力理论;也有人提到他在量子理论和相对论方面的成果;而苏黎世的著名科学家威斯为推荐爱因斯坦写的信是历来为他提名信件中写得最出色的。威斯的信对爱因斯坦的全部工作做出了极高的评价,认为爱因斯坦的研究代表了人类征服未知世界而作出了巨大的努力。这封信第一次详细介绍了爱因斯坦对统计力学中波尔茨曼原理的研究、狭义相对论的两条定理、对光量子假说以及对光电效应和比热的研究。评选委员会在1917年的报告中提到爱因斯坦是一位著名的理论物理学家,对他的成绩也作了高度的评价。但爱因斯坦的获奖希望随着一次实验测量中所出现的意外情况而破灭了。因为,在这次实验中没有出现爱因斯坦在广义相对论中断言过会出现的光谱红移。
1921年,以理论物理学家奥辛为首的一些科学家因光电效应推荐爱因斯坦为候选人,而以爱丁顿为首的一部分科学家则认为广义相对论是爱因斯坦最重要的贡献而提名。评选委员会决定其一个成员阿尔瓦 · 古尔斯特兰德准备一份有关相对论的报告,另一成员阿任厄尼斯准备一份有关光电效应的报告。
古尔斯特兰德是位著名的眼科教授,他从1911年到1929年一直是诺贝尔物理学奖评选委员会的委员,并在1923 ~ 1929年期间是该委员会的主席。这位眼科教授在几何光学方面有杰出贡献,一九一一年评选委员会建议他荣获物理学奖,可是他谢绝了,而接受了生理学和医学奖。他是历史上唯一的一个拒绝一项而同时接受另一项诺贝尔奖的人。可惜的是他当时没有认识到爱因斯坦相对论的真实意义,在他的报告中对相对论提出了强烈的批评。自然,爱因斯坦要因为相对论而荣获物理学奖又落空了。另外,在阿任厄尼斯写的报告中也没有助爱因斯坦一臂之力。当时,争论相当激烈,双方互不让步,结局是1921年的物理学奖没有颁发。
到了1922年,提爱因斯坦为物理学奖候选人的呼声更为强烈。许多著名科学家为他写了热情洋溢的推荐信,他们写道:“如果五十年以后的人们在获得诺贝尔奖的科学家行列中找不到爱因斯坦的名字,他们将会怎么想呢?!”评选委员会再次要求古尔斯兰德就相对论再写一份报告,而要求推荐者奥辛写一份有关光电效应的报告。那位眼科教授仍然坚持自己的主见,并对一些科学家对他前一年的那份报告所作的批评进行了反驳。奥辛则对爱因斯坦1905年光量子论文和1909年对黑体辐射中能量涨落的研究进行了出色的分析。最后,物理学奖评选委员会同意奥辛的报告,推荐爱因斯坦为1921年物理学奖获得者,并得到了瑞典皇家科学院的赞同。
为什么爱因斯坦不是因为相对论而获得诺贝尔物理学奖呢?当时瑞典皇家科学院确实受到许多科学家的强烈要求,这些推荐信件和要求绝不是竞选的结果,而是世界上主要科学家们确实认识到爱因斯坦科学成果的巨大意义。但在一些实验性的问题还没有最后澄清之前,科学院不急于因为相对论而授予爱因斯坦物理学奖也是可以理解的。不幸的是当时皇家科学院的成员中没有一个人能在早期就充分认识到相对论的真正意义。奥辛建议因光电效应授予爱因斯坦物理学奖,对于这种矛盾的压力也起了一种缓冲的作用。至于爱因斯坦的光电效应定律是否值得被授予诺贝尔物理学奖,我们说,这是毫无疑义的。
[American Scientists,1982年7~8月号]
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*原文题目为《爱因斯坦如何获得诺贝尔奖》。——译者