Janssen,“‘No Success Like Failure……’:Einstein’s
Quest for Relativity,1907—1920”,in The Cambridge
Companion to Einstein,ed.Michel Janssen and Christoph
Lehner(Cambridge:Cambridge University Press,2014),167
—227。
p.9
爱因斯坦在布拉格的最后一篇论文:“On the Teory of the
Static GAvtational Field”Annalen der Physik38(1912):
443—458;reprinted in CPAE vol.4,Doc.4,pp.107—120。
p.10
对格罗斯曼求助,这个常见的引文,是口头相传的。它出现在
路易斯·考罗斯的回忆录中,当时他是苏黎世联邦理工学院的数学
教授,“Erinnerungen-Souvenirs”,Schweizerische
Hochschulzeitung28(1955):169—173。
致索末菲的信,29 OctobeR1912,in CPAE vol.5,Doc.421,
p.505。
参见Karin Reich,Die Entwicklung des Tensorkalküls:
vom
absoluten
Differentialkalkül
zur
Relativit ? tstheorie(Basel:Birkh?user,1994)。
p.11
致劳厄的信,1911年12月22日,在CPAE vol.5,Doc.333,244
—245。
爱因斯坦的博士论文重印在John
Stachel,Einstein’s
Miraculous
Year(Princeton,
NJ:Princeton
University
Press,2005),29—43。
致贝索的信,1912年3月26日,在CPAE vol.5,Doc.377,276
—279。
p.14
数学策略和物理策略之间的相互交融已在导论中详细描述;也
可参见Michel Janssen and Jürgen Renn,“Untying the
Knot:How Einstein Found His Way Back to Field Equations
Discarded in the Zurich Notebook”,in The Genesis of
General Relativity,vol.2,839—925。
p.15
参见Karin Reich,Die Entwicklung des Tensorkalküls:
vom
absoluten
Differentialkalkül
zur
Relativit ? tstheorie(Basel:Birkh?user,1994)and Michael
J.Crowe,A History of Vector Analysis:Te Evolution of the
Idea of a Vectorial System(New York:Dover,1985)。
p.17
关于“坐标条件”和“坐标约束”之间区别的进一步讨论,参
见Michel Janssen and Jürgen Renn,“Untying the Knot”,
pp.839—925(see the note for p.14)。
p.18
在这页末尾提到的爱因斯坦和他的儿子爱德华之间的对话,是
爱因斯坦本人告诉记者的,在他访问日本期间也提到过。在许多报
纸文章和书中,这个对话都曾被引用。
p.19
4篇“十一月论文”在105[34]页。参见P.34的注释。
p.20
《相对论广义理论的形式基础》首次发表在K ? niglich
Preu ? ische
Akademie
der
Wissenschaften(Berlin).Sitzunsberichte(1914):1030—
1085。
英译本印刷在CPAE vol.6,Doc.9,pp.30—83。引用可在p.46
上找到。
关于平行移动和仿射联络的历史的进一步阅读,参见John
Stachel,“Te Story of Newstein or:Is GAvty Just Another
Pretty Force?”in The Genesis of General Relativity,
vol.4,pp.1041—1078。
p.22
1921年5月,爱因斯坦在普林斯顿进行了四次关于相对论的讲
座,这些内容已经被重述了许多次,并以《相对论的意义》为题,
被翻译成许多语言。这些内容重印在CPAE vol.7,Doc.71。这一页
上的讨论可参考pp.330—331。
爱因斯坦为这本书写的介绍,Mario
Pantaleo,
Cinquant’Anni
di
Relatività(Florence:Editrice
universitaria,1955).英文版由John Stachel翻译。
p.23
爱因斯坦和格罗斯曼的纲领理论论文重印在CPAE,
vol.1,
Doc.13。
在致洛伦兹的两封连续的信中,都提到了纲领理论缺少广义协
变性:
1913年8月14日,CPAE vol.5,Doc.467,pp.349—351;
1913年8月16日,CPAE vol.5,Doc.470,pp.352—353。
在1914年3月10日左右致贝索的信中,爱因斯坦表达了对纲领
理论完全满意,CPAE vol.5,Doc.514,pp.381—382。
p.28
对于1915年的4篇通信,参见p.34的注释。
来自巴巴拉·李的信,在Dear Professor Einstein:Albert
Einstein’s Letters to and from Children,ed.Alice
Calaprice(Amherst, NY:Prometheus Books,2002),139—
140。
p.30
爱因斯坦致爱伦弗斯特,1916年1月24日(或更晚些),CPAE
vol.8,Doc.185,pp.249—254。
这里的爱因斯坦和洛伦兹的通信是指,爱因斯坦致洛伦兹,
1916年1月17日,CPAE, vol.8,Doc.183,pp.179—181,信的开头
是“我收到了你的三封信,非常高兴你赞同……”
关于拉格朗日形式的进一步参考资料,参见Cornelius
Lanczos,The Variational Principles of Mechanics(London:
Dover,1986)。
p.31
参见Jürgen Renn and John Stachel,“Hilbert’s
Foundation of Physics:From a Teory of Everything to a
Constituent of General Relativity”,in The Genesis of
General Relativity,vol.4,pp.857—973。
p.32
《自述》,p.28—29(see the note for p.3)。
p.33
爱因斯坦,“Physics and Reality(1936)”,in Out of
My Later Years(New York:Philosophical Library,1950)。
p.34
4篇“十一月论文”重印在CPAE, vol.6:
1915年11月4日,《关于广义相对论》,Doc.21,pp.98—
106;
1915年11月11日,《关于广义相对论(补遗)》,Doc.22,
pp.108—110;
1915年11月18日,《以广义相对论解释水星近日点进动》,
Doc.24,pp.112—116;
1915年11月25日,《引力场方程》,Doc.25,pp.117—120。
爱因斯坦致汉斯·爱因斯坦,1915年11月4日,CPAE vol.8,
Doc.134,p.140。
p.35
爱因斯坦为诺特写的讣告,《已故的艾米·诺特》作为给《纽
约时报》编辑的公开信发表于1935年5月3日。
爱因斯坦致赞格尔,1915年11月26日,CPAE
vol.8,
Doc.152,pp.150—151。
11月20日,希尔伯特提交了一篇关于电磁和引力统一理论的论
文给哥廷根皇家学会,发表于1916年3月31日,题为“Die
Grundlagen der Physik(Erste Mitteilung)”k ? nigliche
Gesellschaf der Wissenschafen zu Gottingen.Mathematisch-
Physikalische Klasse.Nachrichten(1915):395—407。
p.36
参见《相对论广义理论的形式基础》(详见p.20的注释)。
进一步参考资料:Olivier Darrigol,World of Flow:A
History of Hydrodynamics from the Bernoullis to
Prandtl(New York:Oxford University Press,2005)。
p.37
爱因斯坦,《电动力学麦克斯韦场方程的新的形式解释》,普
鲁士皇家科学院大会报告,1916年2月3日;重印在CPAE, vol.6,
Doc.27,pp.132—136。
爱因斯坦致洛伦兹,1915年9月23日,CPAE vol.8,Doc.122,
pp.131—132。
p.38
1920年10月27日,应洛伦兹之邀,爱因斯坦在莱顿大学发表了
就职演讲,在那里他被任命为特聘教授。
演讲的文本《以太和相对论》重印在CPAE
vol.7,Doc.38,
pp.161—182.引用内容在181页上。
参考《自述》引文,p.33(详见p.3的注释)。
p.39
冯·劳厄,Die
Relativit ? tstheorie.Band
1:Die
spezielle
Relativit ? tstheorie(Braunschweig:
Friedr.Vieweg&Sohn,1911)。
关于历史性的讨论,参见Michel
Janssen和Matthew
Mecklenburg,“From Classical to Relativistic Mechanics:
Electromagnetic
Models
of
the
Electron”,in
Interactions:Mathematics, Physics and Philosophy,1860—
1930,ed.V.F.Hendricks et al.(Berlin:Springer,2007),
65—134。
冯·劳厄致史立克,1913年8月19日(Inv.-Nr.108/Lau-
15),Noord-Hollands Archief Haarlem(NL)。
p.40A
《哈密顿原理和广义相对论》,重印在CPAE vol.6,Doc.41,
pp.240—245。
p.41
爱因斯坦致贝索,1915年12月21日,CPAE vol.8,Doc.168,
p.163。
施瓦兹希尔德致爱因斯坦,1915年12月22日,CPAE
vol.8,
Doc.169,pp.163—164。
爱因斯坦致施瓦兹希尔德,1916年1月9日,CPAE
vol.8,
Doc.181,pp.175—177。
1916年6月29日,在普鲁士皇家科学院举行的一次公开会议
上,爱因斯坦发表了纪念施瓦兹希尔德的演讲,文本印刷在
CPAE(德文)vol.6,Doc.33,pp.358—361.在CPAE英译本中没有
重印。
p.42
爱因斯坦致黑尔,1913年10月14日,CPAE vol.5,Doc.477,
pp.356—357。
爱因斯坦致爱伦弗斯特,1914年4月2日,CPAE
vol.8,
Doc.2,pp.9—10。
爱因斯坦致施瓦兹希尔德,1916年1月9日,CPAE
vol.8,
Doc.181,pp.175—177。
进一步的参考资料:Klaus
Hentschel,The
Einstein
Tower:An Intertexture of Dynamic Construction, R
elativity Teory, and Astronomy(Palo Alto, CA:Stanford
University Press,1997)。
p.43
1913年9月23日,爱因斯坦在维也纳举行的德国自然科学家和
医生学会第85次会议上发表了演讲。演讲出版在Physikalische
Zeitschrift14(1913):1249—62.重印在CPAE vol.4,Doc.17,
pp.198—222.诺德斯特吕姆理论的引证在p.207。
p.44
其他人则认为爱因斯坦在1921年首次访问美国后才成为名人
的,参见Marshall Missner,“Why Einstein Became Famous in
America,”Social Studies of Science15:2(May 1985):267
—291。
进一步参考资料,可参见Jean Eisenstaedt,The Curious
History of Relativity:How Einstein’s Teory Was Lost and
Found Again(Princeton, NJ:Princeton University Press,
2006)。
p.45
关于水星近日点进动,参见John
Earman和Michel
Janssen,“Einstein’s Explanation of the Motion of
Mercury’s Perihelion,”in The Attraction of GAvtation,
ed.J.Earman, M.Janssen and J.D.Norton, vol.5 of Einstein
Studies(Boston:Birkh?user,1993)129—172,130,and
164n6。
p.46
爱因斯坦致哈比切特,1907年12月24日,CPAE
vol.2,
Doc.69,p.47。
p.A1
《哈密顿原理和广义相对论》,重印在CPAE vol.6,Doc.41,
pp.240—245。
p.A2
爱因斯坦致洛伦兹,1916年1月19日,CPAE vol.8,Doc.184,
pp.181—182。
爱因斯坦致外尔,1916年11月23日,CPAE vol.8,Doc.278,
pp.265—266。
p.A3
爱因斯坦致洛伦兹,1916年11月13日,CPAE
vol.8,
Doc.276,pp.263—264。
爱因斯坦致贝索,1915年12月21日,CPAE vol.8,Doc.168,
p.163。
爱因斯坦,“über
GAvtationswellen”,K ? niglich
Preu ? ische
Akademie
der
Wissenschaften(Berlin).Sitzungsberichte(1918):154—
167;重印在CPAE vol.7,Doc.1,pp.9—27。
爱因斯坦and
Nathan
Rosen,“On
GAvtational
Avs”,Journal of the Franklin Institute223(1937):43—
54。
进一步参考资料:Daniel Kennefick,TAvling at the Speed
of Thought:Einstein and the Quest for GAvtational
Avs(Princeton, NJ:Princeton University Press,2007)。
p.A4
爱因斯坦致贝索,1916年1月3日,CPAE
vol.8,Doc.178,
p.171。
《狭义和广义相对论》(普及本),vol.6,Doc.42,pp.247
—417。
p.A5
关于辐射的量子理论的论文:
“Emission and Absorption of Radiation in Quantum
Teory”,Deutsche
Physikalische
Gesellschaf,
Verhandlungen18(1916):318—323;reprinted
in
CPAE
vol.6,Doc 34。
“On the Quantum Teory of Radiation”,Physikalische
Gesellschaf Zurich, Mittelungen18(1917):47—62;also in
Physikalische Zeitschrif18(1917):121—128;reprinted in
CPAE vol.6,Doc.38。
爱因斯坦致贝索,1916年9月6日,CPAE
vol.8,Doc.254,
p.246。
附言:好戏还在后头
美满的局终?
爱因斯坦手稿的发表,结束了大约十年前开始的曲折而富含戏剧性
的智力之旅。毫无疑问,这算是一个美满的结局,因为它实现了爱因斯
坦投身于这项事业的最高目标。的确,他得到了一个广义协变的引力场
理论,该理论既在数学上优美,又在物理上合理。这似乎也满足了他的
哲学抱负,因为这个理论遵从一些探索性的理由,这些理由形成了他的
出发点,并且自学生时代以来,爱因斯坦读了马赫的著作后,就受到启
发进而思考这些论据。在新理论中,牛顿形而上学的绝对空间概念已无
立锥之地,他所声称的所有物理效应,比如惯性力,显然可以追溯到物
质的效应。
然而,1916年,当爱因斯坦对他的杰作进行最后的润色时,人们也
可以从更冷静的视角,维护他所取得的成就。他的杰作对他周围的世界
来说并不重要,那场战争正在以从未有过的残酷和鲁莽摧毁欧洲文明。
甚至连他在柏林的有名的学术同仁,也没怎么注意到这个新奇的理论及
其意义。爱因斯坦发现很难吸引天文学家来注意他的理论的明显的观测
效应,比如引力场中的光线弯曲。渐渐地,他自己痛苦地意识到,他经
过如此多的努力所阐述的理论,实际上与他最初打算完成的理论不同。
爱因斯坦最初的探索法和新理论含义之间的紧张状态,在其进一步的演
变中变得更加明显。
运筹黑板之上,决胜千万里之外
重温爱因斯坦的探索法
爱因斯坦最初试图坚持,在马赫对经典力学的批判意义上诠释新理
论。正如我们的评论所指出的,如此执着的原因是多方面的。首先,马
赫对经典力学的分析,对新理论的形成起到了重要的启发式指导作用。
马赫曾断言离心力可能是遥远恒星引起的效应,而不是牛顿绝对空间的
效应。因此,爱因斯坦自然期望最终的理论符合马赫的启示。但他也用
马赫的批评,来强调他大胆地将传统的相对论原理推广到加速运动的合
理性。事实上,对于这种非常规的步骤,几乎没有其他正当理由。在
1919年爱丁顿爵士领导的英国日食探测队,对引力场中光线偏折进行了
令人惊叹的确认之前,这种认识论的论证起到了重要作用。相较于可以
在狭义相对论框架内构建的竞争理论,这种论证突出了新理论的优势。
于是,爱因斯坦所声称的新理论符合马赫的哲学思想,弥补了最初观察
证据匮乏的缺憾。
爱因斯坦背对着墙—应归咎于远处马赫的星星吗?
斗转星移:从引力场方程到它的解
广义相对论是一个复杂而数学上精致的理论。写下引力场方程,并
未穷尽它的物理内容,爱因斯坦理论至今仍令我们惊叹不已。其进一步
的数学阐述,特别是对精确解的寻找,揭示了意想不到的新篇章。找精
确解的历程,在理论刚一完成就开始了。例如,爱因斯坦根据他最初的
探索法,来研究新理论的数学特征,他相信引力场不是由作为场方程源
的物质分布唯一确定的。他断定,解在宇宙边界上的行为也必须明确规
定。但是,在物理上如何解释这个要求呢?它如何与马赫思想的断言相
关联呢?马赫思想主张空间中物体的惯性性质完全由物质分布决定。
爱因斯坦未能找到关于马赫启发法的边界条件问题的解,后来在
1917年,他提议用一种全新的方法来解决这个问题,当时他写信给他的
朋友爱伦弗斯特,说这个方法可能会把他送进疯人院。[1]
在1917年爱因斯坦著名的《广义相对论中的宇宙学思考》中,[2]他
导出了一个满足他对宇宙构成的所有期望的解,包括通过作为引力场源
的质量分布来解释宇宙的惯性性质。这个时空描述了一个具有均匀物质
分布的空间封闭的静态宇宙。有了这个解,爱因斯坦完全避免了指定适
当的边界条件的问题,因为封闭空间没有边界。他还认为,这个模型对
应于当时已知的宇宙或多或少的现实图景。当时,我们甚至不清楚在我
们银河系之外,观察到的星系构成银河系同一类天体,而宇宙实际上延
伸到更远的地方。
现代宇宙学的出现
然而,这些结果对爱因斯坦起作用的代价是修改场方程,以使静态
时空是修改后的场方程的解。这个修改是将一个用宇宙学常数λ表征的
附加项,加到1915年场方程中。对于爱因斯坦静态宇宙的马赫哲学观
念,宇宙学常数是一个救星。然而,他最终被迫认识到这个常数没有达
到它的发明目的,他放弃了它。但是,这个附加项实际上非常合理,而
与爱因斯坦在1916年所写的相反,所得到的场方程实际上不是符合他的
要求的最一般的方程。今天,宇宙学常数在广义相对论的基础上,对解
释宇宙加速膨胀起到了重要作用[37]。[3]
关于爱因斯坦最流行的故事和神话之一是,他把他的“宇宙学
常数”想法称为他一生中最大的错误。这个故事的来源可以追溯到
乔治·伽莫夫(George Gamow)在《科学美国人》(1956)中的一
篇文章,伽莫夫回忆说,许多年前,他曾听到爱因斯坦承认这个想
法是“他一生中最大的错误”。伽莫夫又在他的自传《我的世界
线》中重复了这一说法。天体物理学家、科普书作者马里奥·利维
奥(Mario Livio)在他最近的一本书《聪明的错误》(Brilliant
Blunders)中报告说,没有证据表明爱因斯坦真的以口头或书面形
式发表了这样的声明,而这很可能是伽莫夫的杜撰。然而,这个故
事已经被广泛引用;它出现在许多书籍和文章中,并且已经成为爱
因斯坦科学传奇中被普遍接受的一部分。[4]
爱因斯坦起初倾向于不考虑新理论与天文学的关系,至少不考虑太
阳系以外的天文学。在讨论所谓广义相对论的马赫特征时,爱因斯坦的
主要反对者是荷兰天文学家德西特,他对广义相对论在德国以外广为传
播做出了很大贡献。[5]与爱因斯坦相比,德西特集中研究场方程各种解
的天文学后果。1917年,爱因斯坦用几乎是歉意的口吻写信给德西
特:“从天文学的观点来看,我所构建的只不过是一座巨大无比的空中
楼阁。但对我而言,相对论的思想是否能继续发展直至完成,或者说是
否会陷入矛盾的境地,才是重要而迫切的问题。现在我很满意,能在不
遇到矛盾的情况下完成这一想法。这问题再也不折磨我了,而先前它确
实使我坐卧不宁。” [6]
在爱因斯坦的《宇宙学思考》发表后不久,德西特证明了,即使修
正的场方程也允许一种解,其中没有物质作为引力场的来源。[7]然而,
在这个时空中运动的测试粒子确实具有不能解释为马赫“远星”效应的惯
性性质。与爱因斯坦的解相反,在德西特解中,物质密度与宇宙半径之
间没有关系。爱因斯坦和德西特的宇宙学解成为激烈辩论的主题,并构
成了主要备选方案。它们甚至激发了天文学家埃德温·哈勃(Edwin
Hubble)在20世纪20年代末对遥远星系的观察,最终竟然推翻了对静态
宇宙的信仰,这显然违背了他自己的初衷。
爱因斯坦对广义相对论中惯性的马赫解释,从强加于理论本身的要
求,逐渐转变为只适用于理论特殊解的标准。他很快认识到,在这个理
论中,仅仅通过物质的存在来解释惯性效应,不是普遍正确的。为了使
他的探索式预期精确,在1918年爱因斯坦明确地引入了他所谓的“马赫
原理” 。[8]它要求对于满足这个原理的解,引力场完全由出现在场方程
右边的,以能量—动量张量形式作为场源的物体质量决定。爱因斯坦以
这种方式把马赫的初始思想,从力学的语言转化成场论的语言。
随后,爱因斯坦开始越来越多地详细阐述广义相对论的场论解释,
但代价是不再强调他最初的探索法的力学根源。他对马赫思想的态度也
发生了相应的改变。1920年后,按照马赫对经典力学的哲学批判来解释
广义相对论的程序,在爱因斯坦的研究中不再发挥重要作用。这种兴趣
的转移主要是由于他的研究项目,重新定向到从1919年开始的引力和电
磁统一场论的方向。爱因斯坦在统一场论的研究过程中,从最初的马赫
学说认为物质将起主要作用,而空间概念是派生出来的,他已经走过了
很长的路。
尽管如此,马赫原理的问题仍然是开放的,因为它现在与爱因斯坦
的宇宙学思想密切相关。这些基本上与他同时代的人思想一致。事实
上,在1917年到1930年之间,盛行的争论主题是,哪个静态宇宙代表了
更好的现实模型?1922年亚历山大·弗里德曼[9](Alexander Friedmann)
和1927年乔治·亨利·勒梅特(Georges Henri Lema?tre)[10]提出的宇宙膨
胀问题,在很大程度上仍处于观测宇宙学的视野之外。然而,基于地球
上的天文观测最终裁定了马赫原理。
爱因斯坦很惊讶:他的“静态”宇宙竟然在膨胀!
这个裁定是随着天文学证据的积累而得出的,这些证据支持宇宙在
膨胀,决定性的贡献是哈勃在1929年发表的工作[11],他在威尔逊山天
文台工作。1931年初,爱因斯坦在加州理工学院期间,得知了这些结
果。爱因斯坦一回到柏林,立即发表了一篇关于宇宙学问题的论文,他
指出,哈勃的结果使他的静态宇宙假设站不住脚了。[12]相反,正如他
指出的,这些结果很容易通过最初场方程的动力学解来解释。因此,除
了马赫原理,这些结果也至少暂时封存了宇宙学常数的命数。1954年,
在给皮拉涅(Felix Pirani)的一封信中,爱因斯坦写道:“在我看来,根
本不应该再谈论马赫原理。在马赫原理的时代,人们认为‘可衡量的物
体’是物理上唯一真实的实体,不能由这些物体完全确定的理论,其所
有要素都是应该避开的。(我很清楚,我自己长期受到这种固定想法的
影响。)” [13]在1954年版《爱因斯坦的相对论:狭义和广义理论》(普
及本)的附录中,他回到了相对论和空间问题,以一种使非专业读者也
能够理解的方式,阐述了他的最终观点。
从施瓦兹希尔德解的困惑到黑洞
我们在这里所阐述的马赫启发法,对于伴随爱因斯坦走向广义相对
论的其他启发式要素同样有效。结果表明它们也需要重新解释和修订,
这是一个过程,标志着广义相对论的观念发展,不断进行直到今天。另
一个著名的例子,是诸如恒星那样的广义相对论中的中心引力场。早在
1915/1916年的冬天,施瓦兹希尔德就导出了广义相对论的极少数精确
解之一,描述了爱因斯坦以前用近似方法处理的情况。[14]
虽然施瓦兹希尔德关于精确解的工作,为广义相对论的三个经典检
验中的两个—水星的近日点进动和光线的弯曲—提供了理论基础,但其
物理解释的某些方面,在其构建以后的半个多世纪以来一直存在争议。
特别是,所谓的施瓦兹希尔德半径的物理意义尚不清楚。最初,它似乎
构成了当物体的质量集中在那个半径的球体内时出现的解的奇异性。
1922年,当爱因斯坦第一次面对这个问题时,他确信这个半径仅仅代表
了一个数学上的人为结果,因为这个极限在物理上永远无法达到。[15]
在1939年,他甚至发表了一个计算,他想证明大自然不会允许这种奇怪
的物理行为。[16]通过许多物理学家、数学家和天文学家在随后几年中
的共同努力,施瓦兹希尔德解的探索才与彻底理解恒星坍缩联系起来。
这项工作最终使人们认识到,我们的宇宙不仅在膨胀,而且充满了诸如
黑洞这样预示大灾变的天体。
不得越雷池一步!黑洞就在后面。
广义相对论:从低潮到高潮
广义相对论提出之后,在时间上第一次世界大战是分界线,战争一
结束,广义相对论就成为科学界国际合作的标志。爱丁顿探测队确认的
引力光线弯曲是这种合作精神的高潮。后来,致力于这个理论的努力逐
渐减少,部分原因是量子理论兴起引起的激奋。第二次世界大战使物理
学家们的注意力,进一步从追求爱因斯坦理论的深奥蕴涵中脱离出来。
这场战争还使科学界更加激进地分裂开来,摧毁了许多人的事业和生
活,他们本来可以进一步合作发展爱因斯坦理论的。在某种意义上,广
义相对论逐渐退居幕后,在很大程度上被认为与主流物理学无关,仅限
于对牛顿原本已被证实的引力理论的一些小调整做出解释。科学史学家
斯塔特(Jean Eisen staedt)将这一时期贴切地描述为“广义相对论的低
潮期” 。[17]当然,一些科学家在一些方向取得了重要的见解,但这些见
解往往很快就被遗忘了。广义相对论的真正复兴只是在战争之后才开
始,很快将被新的天文发现所加强。在复兴前夕,约翰·辛格(John
Synge)在他的1960年教科书的前言中,描述了广义相对论有点神秘的
地位:
在所有物理学家中,广义相对论学家的社会承诺最少。他是引
力理论的伟大专家,并且引力的社会意义重大,但是在建造塔、桥
梁、轮船或是飞机时,人们不咨询他,甚至宇航员也用不着他,直
到他们开始怀疑自己的信号在哪个以太中传播。在象牙塔里钻牛角
尖并不对所有人的胃口,毫无疑问,许多相对论学家期待着有一
天,政府会就重要问题征求他们的意见。但是“重要”是什么意思
呢?科学有双重目的:认识自然和征服自然,但在人类的智力生活
中,认识自然无疑才是更重要的。既然没有他的世界照样运转,那
么,就让相对论学家安然于象牙塔之中,去寻求理解爱因斯坦的理
论吧。[18]
很快,辛格所描述的田园诗般的情景发生了变化。今天,广义相对
论已经成为日常生活的一部分:如果不考虑狭义和广义相对论的效应,
卫星导航的全球GPS技术就不会起作用。20世纪60年代,潮流明确地发
生了变化,如果没有爱因斯坦的理论,就不可能理解那时所发现的类星