验证引力新理论的第三个效应,是相对论红移。也就是:邻近星体发出的光谱线与地球上相应方式(由同类分子)产生的光谱线相比,谱线移向红端,亦即向长波端移动。其原因在于,强引力作用使得发射出的光的振动频率减少了,波长就相应地增大。天文学家在天狼星伴星中,首先验证了相对论红移。天狼星伴星与白矮星相似,是一颗密度很大的星体。观测值大凡都与爱因斯坦的计算值相靠近。在同一时期内,有人还通过地球引力场中的穆斯鲍尔效应,验证了r量子频率改变这一相对性红移。观测值与理论值完全一致。
几何、数学,曾经是爱因斯坦走进科学殿堂的敲门砖,如今,在建立新的物理学大厦的艰难过程中,爱因斯坦在实验手段远远落后于自己物理学思想的情况下,就更加钟爱数学了。1915年,在一封信中,他说,“目前,我只是全心扑在引力问题上,我现在相信,依靠这里的一位友好的数学家的帮助,我将制服这些困难。但有一点是肯定的,在我整个一生中,我工作得都远不够努力,我已变得非常尊重数学,在此以前,我简单的头脑把数学中精妙的部分当作纯粹的奢侈,与这个问题相比,最初的相对论只是儿戏而已。”
爱因斯坦对数学的“尊重”和热情包含着无尽的启示。爱因斯坦在音乐中体悟到的和谐,在自然、宇宙中发现的和谐,又和数学中的和谐融为一个完满的整体。在广义相对论研究阶段,他已在很大程度上把理论物理学数学化。1930年,在《物理学中的空间、以太和场的问题》一文中,爱因斯坦对此作了详细的说明:“相对论是说明理论科学在现代发展的基本特征的一个良好的例子。初始的假说变得愈来愈抽象,离经验愈来愈远。另一方面,它更接近一切科学的伟大目标,即要从尽可能少的假说或者公理出发,通过逻辑的演绎,概括尽可能多的经验事实,同时,从公理引向经验事实或者可证实的结论的思路也就愈来愈长,愈来愈微妙。理论科学家在他探索理论时,就不得不愈来愈听从纯粹数学的、形式的考虑,因为实验家的物理经验不能把他提高到最抽象的领域中去。适用于科学幼年时代的以归纳为主的方法,正在让位给探索性的演绎法。这样一种理论结构,在它能导出那些可以同经验作比较的结论之前,需要加以非常彻底的精心推敲。在这里,所观察到的事实无疑地也还是最高的裁决者;但是,公理同它们的可证实的结论被一条很宽的鸿沟分隔开来,在没有通过极其辛勤时艰巨的思考把这两者连接起来以前,它不能作出裁决。理论家在着手这项十分艰巨的工作时,应当清醒地意识到,他的努力也许只会使他的理论注定要受到致命的打击。对于承担这种劳动的理论家,不应当吹毛求疵地说他是‘异想天开’;相反,应当允许他有权去自由发挥他的幻想,因为除此以外就没有别的道路可以达到目的。他的幻想并不是无聊的白日做梦,而是为求得逻辑上最简单的可能性及其结论的探索。为了使听众或读者更愿来注意地听取下面一连串的想法,就需要作这样的恳求;就是这条思路,它把我们从狭义相对论引导到广义相对论,从而再引导到它最近的一个分支,即统一场论。”
反对爱因斯坦广义相对论的物理学家们称此为:理论家的天堂,实验家的地狱。这种怨言虽然道出了验证广义相对论的实验难做的实情,但它实在不懂得数学的美妙之处。数学家、哲学家罗素有一段精妙的论述,倒是揭示出爱因斯坦“尊重”数学的原由。罗素说:
“数学,如果正确地看它,则具有……至高无上的美——正像雕刻的美,是一种冷而严肃的美,这种美不是投合我们天性的微弱的方面,这种美没有绘画或音乐的那些华丽的装饰,它可以纯净到崇高的地步,能够达到严格的只有最伟大的艺术才能显示的那种完美的境地。一种真实的喜悦的精神,一种精神上的亢奋,一种觉得高于人的意识——这些是至善至美的标准,能够在诗里得到,也能够在数学里得到。”显然,深信宇宙和谐的爱因斯坦以简明和谐的数学形式推论新的引力理论实在是具有一种美学上的内在必然性。1983年诺贝尔物理学奖获得者昌德拉塞卡说得更清楚:爱因斯坦是“通过定性讨论一个与对于数学的优美和简单的切实感相结合的物理世界,得到了他的场方程。”
事实正是这样。从1909年到1912年,当爱因斯坦在苏黎世和布拉格讲授理论物理学时,他就不断思考如何为新的引力理论寻找一种合适的数学语言。这时,数学家明可夫斯基关于狭义相对论形式基础的分析对爱因斯坦有很大启发。当然,最关键的一步又是他的好朋友,数学家格罗斯曼帮助解决的。爱因斯坦后来回忆道:“我头脑中带着这个问题于1912年去寻找我的老同学马尔塞耳·格罗斯曼,那时他是苏黎世工业大学的数学教授。这立即引起他的兴趣,虽然作为一个纯数学家他对物理学抱有一些怀疑的态度。他查阅了文献并且很快发现,上面所提的数学问题早已由黎曼、里奇和勒维契——维塔解决了。全部发展是同高斯的曲面理论有关的,在这理论中第一次系统地使用了广义坐标系。在格罗斯曼的热情支持下,爱因斯坦把黎曼张量运算引入了物理学,把平直空间的张量运算推广到弯曲的黎曼空间,建立了引力的度规场理论。1913年,他们在德国《数学与物理学期刊》上共同发表了《广义相对论和引力纲要》,在肯定时空度规依赖于引力场的前提下,找到了一个引力场方程。从美学上看,这个方程有着和谐、简单的美学内涵,但还缺少对称之美——不满足广义协变性要求。又经过一年多的探索,爱因斯坦终于找到了满足广义协变要求的场方程,新方程终于达到对称美的标准。
我们可以用美国数学家、数学史家、数学教育家M·克莱因的话结束这一小节:
“数学的另外一个基本作用(的确,这一点在现代特别突出),那就是提供自然现象的合理结构。数学的概念、方法和结论是物理学的基础。这些学科的成就大小取决于它们与数学结合的程度。数学已经给互不关联的事实的干枯骨架注入了生命,使其成了有联系的有机体,并且还将一系列彼此脱节的观察研究纳入科学的实体之中。”
★神秘的和谐
慕尼黑是个宗教气氛很浓厚的城市,城内有许多教堂。学校也多由教会举办。当时,居住在慕尼黑里的犹太人都把子女送到犹太学校,可居住在慕尼黑郊外的爱因斯坦距离犹太学校太远,加之学费又贵,于是,他进了一家离家近的天主教会办的小学。
爱因斯坦的父亲赫尔曼·爱因斯坦天生一个自由主义者,完全没有犹太民族虔诚的宗教感情,虽然他也得遵守犹太教规,但骨子里则以为信教不信教,信犹太教或信天主教都无所谓。
儿童的心灵太脆弱,很容易受到宗教情感的浸润。上小学后,教义课上讲的那些圣经故事、教堂里的那种庄严气氛、荡漾在空中的教堂钟声、唱诗班的深沉的歌声、喃喃的祈祷声,这一切在爱因斯坦的心里产生出一种神秘而又崇高的感情。加之音乐与宗教的天然联系,刚刚被音乐吸引住的小爱因斯坦竟同时为宗教所吸引。爱因斯坦晚年在《自述》中回忆道:“尽管我是完全没有宗教信仰的(犹太人)双亲的儿子,我还是深深地信仰宗教。”
巴伐利亚的法律规定,所有学龄儿童都必须接受宗教教育。爱因斯坦所在的学校只提供天主教教义,在家里,他又接受一位远亲讲解的犹太就教义。12岁之前,爱因斯坦有着热烈的宗教情绪,一丝不苟地遵从教义训示。他信基督教的耶稣,也信犹太教的耶和华。他对父母不守教规、不作祷告、吃猪肉非常反感,还亲自谱写了几首尊崇上帝的歌,每天上学的路上都热情地独自哼着这些歌。
小爱因斯坦心灵中的宗教情感过于单纯、纯洁。可他在学校是天主教徒,在家又是犹太教徒,两种宗教的历史冲突不可避免地伤害了小爱因斯坦。
一天,学校里的教义老师带着一只大钉子来到班上,他开始讲:
“犹太人自称是上帝的选民,可是他们用这样大的钉子,把上帝的儿子,我们的救世主钉在十字架上。”
教义老师举起那只大钉子,声音颤抖起来:
“我们的主耶稣,手和脚钉在十字架上,淌着鲜血。可是,犹太人还耻笑他说:‘如果你是上帝的儿子,你就从十字架上下来!’我们的主耶稣,痛苦地垂下头,鲜血一滴一滴往下流……”
小爱因斯坦迷惑了。既然都是上帝的儿子,为什么要相互残杀?相互憎恨?
“肮脏的犹太人,猪!”街上反犹太人的恶毒咒骂声,又在耳边响起来了。让人相互尊重、相互友爱的宗教却让人相互咒骂、相互残杀,太难解了。小爱因斯坦要的是一个和谐、善良、光照一切的上帝,讨厌一切教派间的争吵、攻击和谩骂。也许从这一刻起,爱因斯坦就获得了独特的宗教观。就像50岁时,爱因斯坦就宗教问题说:
“至于宗教派别的传统,我只能从历史上和心理学上来考查;它们对于我再没有别的意义。”
12岁时,爱因斯坦接触《力和物质》以及《自然科学通俗读本》两本书后,一下就抛弃了世俗的宗教观,他不再信仰《圣经》里的上帝,也不信来世的天堂,也不再以虔诚的祈祷去铺平通向天堂的道路。步入科学殿堂的爱因斯坦以纯洁的宗教感情迷恋起新的“上帝”——和谐的宇宙、自然规律。
在《自述》中,爱因斯坦有一段很长的回忆,清晰地讲出他宗教信仰的变化过程。他说:
“这种信仰在我12岁那年就突然中止了。由于读了通俗的科学书籍,我很快就相信,《圣经》里的故事有许多不可能是真实的。其结果就是一种真正狂热的自由思想,并且交织着这样一种印象:国家是故意用谎言来欺骗年青人的;这是一种令人目瞪口呆的印象。这种经验引起我对所有权威的怀疑,对任何社会环境里都会存在的信念完全抱一种怀疑态度,这种态度再也没有离开过我,即使在后来,由于更好地搞清楚了因果关系,它已失去了原有的尖锐性时也是如此。
我很清楚,少年时代的宗教天堂就这样失去了,这是使我自己从‘仅仅作为个人’的桎梏中,从那种被愿望、希望和原始感情所支配的生活中解放出来的第一个尝试。在我们之外有一个巨大的世界,它离开我们人类而独立存在,它在我们面前就像一个伟大而永恒的谜,然而至少部分地是我们的观察和思维所能及的。对这个世界的凝视深思,就像得到解放一样吸引着我们,而且我不久就注意到,许多我所尊敬和钦佩的人,在专心从事这项事业中,找到了内心的自由和安宁。在向我们提供的一切可能范围内,从思想上掌握这个在个人以外的世界,总是作为一个最高目标而有意无意地浮现在我的心目中。有类似想法的古今人物,以及他们已经达到的真知灼见,都是我的不可失去的朋友。通向这个天堂的道路,并不像通向天堂的道路那样舒坦和诱人;但是,它已证明是可以信赖的,而且我从来也没有为选择了这条道路而后悔过。”
爱因斯坦以科学家的眼光向世俗宗教提出了疑问和批判,又以科学家的逻辑讲述着新的“上帝”的故事。1929年4月24日,纽约犹太教堂牧师哥耳德斯坦从纽约发出一份海底电报到柏林,问爱因斯坦:“您信仰上帝吗?回电费已付。请至多用五十个字回答。”爱因斯坦在接到电报的当天,就发了回电:“我信仰斯宾诺莎的那个在存在事物的有秩序的和谐中显示出来的上帝,而不信仰那个同人类的命运和行为有牵累的上帝。”这里所说的“那个同人类命运和行动有牵累的上帝”,当然是指教会所推崇的、被千万虔诚教徒所礼拜的那个“世俗”的上帝,但什么又是斯宾诺莎的“那个在存在事物的有秩序的和谐中显示出来的上帝”呢?
斯宾诺莎是十七世纪著名的荷兰籍犹太哲学家。23岁时,由于坚持泛神论被教会放逐,长期蛰居乡间,靠磨光学玻璃片糊口,终生过着极其淡泊、孤寂的生活。斯宾诺莎把近代西方泛神论发展到了完美的阶段。他认为,上帝和大自然是同一回事:“上帝并不是站在自然秩序以外作为第一推动者的形而上学或准科学的假设。上帝就是自然秩序。”他还认为,如果我们把“上帝”与他所创造的“自然”区别开来,那么上帝就不可能是无限的和全能的,因为在“上帝”之外还存在某物,而此物具有上帝所不具有的属性,因此,这就必然限制了上帝的能力和完善性。这样的上帝他认为是难以想象的。按照马克思的解释,斯宾诺莎的上帝就是“形而上学地改了装的、脱离人的自然”。也就是在这个意义上,费尔巴哈说“斯宾诺莎是现代无神论者和唯物者的摩西”。爱因斯坦把斯宾诺莎的“对神的理智的爱”,即求得对自然界和谐的理解,奉为自己生活的最高目标。他明白地指出:“我的见解接近于斯宾诺莎的见解:‘赞美秩序与和谐的美,相信其中存在的逻辑简单性’,这种秩序与和谐我们能谦恭地而且只能是不完全地去领会。”“同深挚的感情结合在一起的对经验世界中所显示出来的高超的理性和坚定信仰,这就是我的上帝的概念。”
爱因斯坦的助手霍夫曼在一篇回忆爱因斯坦的文章中写道:“每当他判断一个科学理论,他自己的或是别人的,他都会问自己,如果他是上帝的话,是否会像那样地创造世界。这个差别乍看起来似乎很接近于神秘主义,而不接近于一般的科学思想,可是它表明爱因斯坦信仰宇宙中有一种最终的简单性和美。只有一个在宗教上和艺术上具有一种深挚信念的人,他相信美,等待去发现,才会构造出这样的理论……。”
爱因斯坦既要抛弃那全知全能的上帝,又无比眷念纯洁、深挚的宗教感情。科学理智与宗教情感的奇特混合,是爱因斯坦人格精神的奇妙外观,也是他打破旧物理学大厦的动机之一。所以,在爱因斯坦成为一代物理学大师之后,科学与宗教仍是他不断提及的话题。
1918年4月,柏林物理学会为麦克斯·普朗克举行了60岁生日庆祝会。在庆祝会上,爱因斯坦以“探索的动机”为题发表了讲话。他认为真正的科学家都是一些“相当怪癖、沉默寡言和孤独的人”,他们为什么会步入科学殿堂呢?了解爱因斯坦童年时代性格怪癖、沉默和突然一下子痴迷科学的人不得不想到,这个设问正是绝好的自我解剖。爱因斯坦说:
“首先我同意叔本华所说的,把人们引向艺术和科学的最强烈的动机之一,是要逃避日常生活中令人厌恶的粗俗和使人绝望的沉闷,是要摆脱人们自己反复无常的欲望的桎梏。一个修养有素的人总是渴望逃避个人生活而进入客观知觉和思维的世界;这种愿望好比城市里的人渴望逃避喧嚣拥挤的环境,而到高山上去享受幽静的生活,在那里,透过清寂而纯洁的空气,可以自由地眺望,陶醉于那似乎是为永恒而设计的宁静景色。
除了这种消极的动机以外,还有一种积极的动机。人们总想以最适当的方式来画出一幅简化的和易领悟的世界图象;于是他就试图用他的这种世界体系①来代替经验的世界,并来征服它。这就是画家、诗人、思辩哲学家和自然科学家所做的,他们都按自己的方式去做。各人都把世界体系及其构成作为他的感情生活的支点,以便由此找到他在个人经验的狭小范围里所不能找到的宁静和安定。”
--------
①cosmos,原意是宇宙,爱因斯坦以此词指广包一切,秩序井然的整个体系。
从这些话可以清楚地看出,超越现实、超越感官世界,是爱因斯坦所归纳的科学探索的动机,也是爱因斯坦人生道路的写照。这种动机骨子里依然包含着宗教感情。爱因斯坦并不讳言这一点,他说:
“促使人们去做这种工作的精神状态是同信仰宗教的人或谈恋爱的人的精神状态相类似的;他们每天的努力并非来自深思熟虑的意向或计划,而是直接来自激情。”
确实如此,渴望心灵的解脱,“渴望看到这种先定的和谐,是无穷的毅力和耐心的源泉”。一个12岁的孩子,一步一步登上物理学的高峰,靠的是什么?就是那团永不熄灭的圣火,那股殉道的激情。远古时代人们在愚昧中塑造出的上帝在理智跃进的光辉中注定要消隐了,但人们渴望和谐的理想和激情却是永恒的。在写于1930年的《宗教与科学》中,爱因斯坦仍在如此说:“人类所做和所想的一切都关系到要满足迫切的需要和减轻苦痛。如果人们想要了解精神活动和它的发展,就要经常记住这一点。感情和愿望是人类一切努力和创造背后的动力,不管呈现在我们面前的这种努力和创造外表上多么高超。”“我认为宇宙宗教感情是科学研究的最强有力、最高尚的动机。只有那些作了巨大努力,尤其是表现出热忱献身——要是没有这种热忱,就不能在理论科学的开辟性工作中取得成就——的人,才会理解这样一种感情的力量,唯有这种力量,才能作出那种确实是远离直接现实生活的工作。”
科学是献身者的事业,科学的理性需要坚韧的情感去支撑。爱因斯坦对宗教的解说,与他那超凡脱俗的人格一样,充满智慧,其关注的对象没有丝毫荒唐无聊的琐碎欲望,所以他才说“你很难在造诣较深的科学家中间找到一个没有自己的宗教感情的人。但是这种宗教感情同普通人的不一样”。科学家的“宗教感情所采取的形式是对自然规律的和谐所感到的狂喜的惊奇,因为这种和谐显示出这样一种高超的理性,同它相比,人类一切有系统的思想和行动都只是它的一种微不足道的反映。只要他能够从自私欲望的束缚中摆脱出来,这种感情就成了他生活和工作的指导原则。这样的感情同那种使自古以来一切宗教天才着迷的感情无疑非常相像的。”
《圣经》中有一段这样的故事:亚伯兰照看着羊群,夜晚常同牧人一起围坐在篝火旁。夜很凉;宁静的夜,发人幽思,导人遐想。亚伯兰几小时几小时地观察星辰,研究星星运行的路线,更加深刻地领悟到了世界的广袤无垠和它的宏伟、美丽与和谐。他心中感到惶悚不安:因为他对月亮神的信念愈来愈动摇了。于是,有一天,他突然有了个想法,认为只有全宇宙——太阳、月亮和星星的创造者,才是唯一的神。这神威力无穷,无所不在,但又无形无影。亚伯兰并不隐瞒他的新信仰,他公开宣讲教义了。
爱因斯坦的“宇宙宗教感”不正来于此吗?亚伯兰凝神仰望的星空宇宙,在慕尼黑的郊外,同样激起爱因斯坦类似亚伯兰的感受。不同的是:亚伯兰发现了一个统治整个宇宙的“神”,爱因斯坦发现的则是宏伟、美丽与和谐的自然规律。他们也有相同之处,即对宇宙宏伟、美丽与和谐的惊愕、敬畏。
新弗洛伊德主义代表人物弗洛姆在《精神分析与宗教》一书的第三章《宗教经验若干类型的分析》中,把人类的宗教感看成是对一种强有力的权威的皈依,人通过这种皈依和依附,才能免遭孤独感的折磨,从有涯到无涯,从有限到无限。在弗洛姆看来,上帝是人的较高自身的表象,“上帝不是统治人的力量的象征,而是人自身力量的象征。”真正宗教的神秘基础不是恐惧和顶礼膜拜的迷信,而是爱,是人自身力量的表述。
正因为如此,西方许多著名自然科学家对宇宙结构的对称性、美和秩序,才觉得那么亲切,又令人仰视。像爱因斯坦一样,这种科学家们共有的宇宙宗教感,就是人对绝对的追求和心向往之;就是人把自己的精神同宇宙永恒的精神融合在一起的企图;同时也是人对宇宙秩序井然表示一种无限的敬畏和赞叹,以及人对其自身理性力量的表述和信赖。这样的自然科学家可以开列出一个长长的名单:开普勒、牛顿、莱布尼茨、康托尔、法拉第、萨巴第、卢瑟福、康普顿、玻恩、泡利、海森伯等等。这些泛神论者在科学的立场上,在各自的科学研究中,都像爱因斯坦一样,把上帝、自然已融合为一个统一的伟大观念,即上帝——自然(Gott-Natur)。科学家们并没有向远古神秘的宗教缴械投降,相反,他们只是以宗教般的虔诚与献身精神,用理性的语言揭开了人类万世景仰的自然奥秘。当人依靠理性发现并欣赏到宇宙的完美,宗教千百年来的内在企盼就与近代以来的科学睿智并肩而立。
我们曾幼稚地误解过这些伟大的科学家,包括误解爱因斯坦。
今天,我们还会误解吗?
让我们再次听听两位理论物理学大师的发自内心的自白:
普朗克说:“在追问一个至高无上的、统摄世界的伟力的存在和本质的时候,宗教同自然科学便相会在一起了。它们各自给出的回答至少在某种程度上是可以加以比较的。正如我们所看到的,它们不仅不矛盾,而且还是协调一致的;首先,双方都承认有一种独立于人而存在的、理性的世界秩序,其次,双方都承认这种世界秩序的本质永远也不能被直接认识,而只能被间接认识,或者说只能被臆测到。为此,宗教需要用上它那独特的象征,精确自然科学则用的是以感觉为基础的测量。所以,任何东西也不能阻止我们(同时我们对一个统一的世界观的求知冲动也促使我们)把这两种无处不在起作用和神秘莫测的伟力等同起来,这两种力就是自然科学的世界秩序和宗教的上帝。”
爱因斯坦说:“这里提出的对宗教的解释,意味着科学对宗教态度的一种依存关系,在我们这个物欲主义占优势的年代,这种关系真是太容易被忽视了。固然科学的结果是同宗教的或者道德的考虑完全无关的,但是那些我们认为在科学上有伟大创造成就的人,全都浸染着真正的宗教的信念,他们相信我们这个宇宙是完美的,并且是能够使追求知识的理性努力有所感受的。如果这种信念不是一种有强烈感情的信念,如果那些寻求知识的人未曾受过斯宾诺莎的对神的理智的爱的激励,那么他们就很难会有那种不屈不挠的献身精神,而只有这种精神才能使人达到他的最高的成就。”
宗教,曾是科学的敌人,它无情迫害过哥白尼和布鲁诺。如今,科学却从宗教的愚昧中看到一种潜藏的价值。从宗教情感到科学理智,再到两者的融合,这是爱因斯坦思想发展的轨迹,也是理论物理学的发展引申出来的一个新课题。
爱因斯坦为之探索了一生,他的后继者们,也还得继续探索下去。
正文 二 米兰—苏黎世
更新时间:2007-1-12 23:50:00 本章字数:16975
二米兰—苏黎世
★逃离精神牢笼
1894年6月,爱因斯坦一家除爱因斯坦外,迁居意大利。赫尔曼先生在慕尼黑的工厂已难以维系。一个名叫加罗尼的意大利人建议把工厂搬到意大利去,爱因斯坦的叔叔雅各布对此完全赞成,并以他的热情带动了赫尔曼。留在慕尼黑的爱因斯坦借住在一位老太太家里。父亲要儿子读完高中,取得毕业文凭。有了文凭,才能进大学,获得电机工程师的资格。这是父亲为儿子谋划的人生道路。
独自一人在慕尼黑,本来就生性孤癖的爱因斯坦更是意气消沉,心神不定。他十分思念家庭,又厌恶学校的教育。慕尼黑给了他清新宁静的自然风情,给了他美妙动听的音乐,也给了他深挚的宗教情感,可路易波尔德中学的6年生活,却是他一生中最痛苦的回忆。有强烈独立个性的爱因斯坦对一切骄横权威的抵触情绪,同当时德国推行的教育制度,实在是水火不容。1936年10月15日,爱因斯坦在纽约州奥而巴尼纽约州立大学举行的“美国高等教育300周年纪念会”上,发表了题为《论教育》的长篇讲话,其中有一段话显然是针对路易波尔德中学经历而讲的,他说:“我以为,最坏的事是,主要靠恐吓、暴力和人为的权威这些办法来进行工作。这种做法摧残学生的健康的感情、诚实和自信;它制造出来的是顺从的人。这样的学校在德国和俄国成为惯例,那是没有什么可奇怪的。”
路易波尔德中学完全像一座“兵营”,这座“兵营”教给爱因斯坦什么呢?教他为今天的好分数和明天的功名利禄,拼命地往脑子里塞呀,装呀,填呀。不管有用没用,也不管你愿意不愿意。德国军国主义专横、强制、丑恶的特点在爱因斯坦中学时代,已从教育思想上体现出来。
爱因斯坦无法忍受了,他在学校与在校外完全成为两个人。
在校外,爱因斯坦虽不爱说话,可心灵是恬静自由的。他的同学在学校还在平面几何的浅水里扑腾,他却利用课余时间畅游在微积分大海里。他整日与音乐为伴,以宗教般的狂热做着理想和希望的梦。按照自己的思维,与学校教育格格不入的爱因斯坦,只能孤独地走着自己的路。
在校内,未来的物理学大师的成绩,除数学外,他几乎就没有什么好分数。老师们嫌他“生性孤癖、智力迟钝”,责备他“不守纪律、心不在焉、想入非非”;同学们大都视他为陌路人,从不来往。有一次,赫尔曼·爱因斯坦先生问学校的训导主任,自己的儿子将来应该从事什么职业,这位主任直截了当地回答:
“做什么都没关系。你的儿子将是一事无成的。”
是的,有着如此强烈个性的爱因斯坦,确实无法成为学校所期望能为帝国服务的一个优秀工具。当时的德国,军国主义思潮像洪水一样,四处泛滥。帝国的军人在大街上昂首挺Xiong,耀武扬威,军人整齐划一、以帝国为生命的信条几乎成为民族的楷模。把学生当机器,当军人,他们只能单调地去重复教科书上的教条,只能以服从为天职。学习的兴趣,求知的快乐,统统被抛弃了。有一次,爱因斯坦与父母亲一起看阅兵,士兵们排着整齐的队伍,两眼盯住一点,膝盖绷得笔直,双臂摆动成直角。鼓声咚咚,军号嘹亮,士兵们的皮靴与刀尖在阳光下闪闪发亮。围观的人群在欢呼,与爱因斯坦同龄的孩子们跟在队伍后面,学着士兵的模样,巴不得马上长大,穿上马靴,跨上骏马,像学校教的口号那样:“为德意志,为皇帝,前进!前进!”
爱因斯坦却惊呆了。这一个个庞大的方队竟如同一台机器,动作单调而整齐,所有的人都绷着脸,一个表情。没有思想,没有个人意志,人,这些活生生的人,竟可变成战争的工具。惊悸、恐惧,使爱因斯坦更加感到军国主义教育方式的可怕。
爱因斯坦成年后对此进行了猛烈的抨击:“有时,人们把学校简单地看作是一种工具,靠它来把大量的知识传授给成长中的一代。但这种看法是不正确的。知识是死的;而学校却要为活人服务。它应当发展青年人中那些有益于公共福利的品质和才能。但这并不是意味着个性应当消灭,而个人只变成像一只蜜蜂或蚂蚁那样仅仅是社会的一种工具。因为一个由没有个人独创性和个人志愿的规格统一的个人所组成的社会,将是一个没有发展可能的不幸的社会。相反地,学校的目标应当是培养有独立行动和独立思考的个人,不过他们要把为社会服务看作是自己人生的最高目的。”
爱因斯坦从自己切身体会中所作出的预见完全正确。扼杀人的个性、强求精神意志绝对统一的第三帝国在为全世界带来灾难的同时,又把德国变成了一个“不幸的社会”。1895年春天,大地回春。爱因斯坦已16岁了。根据当时的法律,男孩只有在17岁以前离开德国才可以不必回来服兵役。由于对军国主义深恶痛绝,加之独自一人呆在军营般的路易波尔德学校已忍无可忍,爱因斯坦没有同父母商量就私自决定离开德国,去意大利与父母团聚。但是,半途退学,将来拿不到文凭怎么办呢?一向忠厚、单纯的爱因斯坦,情急之中竟想出一个自以为不错的点子。他请数学老师给他开了张证明,说他数学成绩优异,早达到大学水平。又从一个熟悉的医生那里弄来一张病假证明,说他神经衰弱,需要回家静养。爱因斯坦以为有这两个证明,就可逃出这厌恶的地方。谁知,他还没提出申请,训导主任却把他叫了去,以他败坏班风,不守校纪的理由勒令退学。
爱因斯坦脸红了,不管什么原因,只要能离开这所中学,他都心甘情愿,也顾不得什么了。他只是为自己想出一个并未实施的狡猾的点子突然感到内疚,后来每提及此事,爱因斯坦都内疚不已。大概这种事情与他坦率、真诚的个性相去太远。
别了,慕尼黑!别了,德意志!爱因斯坦心里突然发觉,他没有些许离别的伤感,有的倒是一种冲出牢笼的畅快,一种打开镣铐的自由。
别了,惆怅的过去!你好,应该美好的未来!
1895年春天,爱因斯坦怀着解放的心情投入到意大利的怀抱。青山绿水,白云飘飘,牧场上慢悠悠走着的ru牛,都让爱因斯坦感到自在、清新、美丽。
当心烦意乱的父母告诉爱因斯坦,他不能在米兰上学,因为米兰的德语学校只收13岁以下的学生,爱因斯坦根本不想分担父母的忧虑,他只想尽情享受成功逃离路易波尔德中学的自由与畅快。
一个酷爱书籍的孩子现在成了游离在学校大门之外的“浪子”。他一会儿躺在草地上,静静阅读歌德和席勒的诗歌,一会儿又在米兰城里东转西游,一会儿又到博物馆去欣赏米开兰基罗的绘画和雕塑。米兰游玩腻了,爱因斯坦就独自徒步漫游,越过亚平宁山脉,来到濒临地中海的热那亚。一路上,他尽情地享受着南方的阳光和绚丽的色彩,精神自由的感觉让爱因斯坦变成了一个充满活力的皮球,充满生命的弹性。
意大利确是一个迷人的地方。古希腊、罗马的庙堂、博物馆和绘画陈列馆、宫殿和风景如画的农舍……。人们愉快好客,举止无拘无束,他们干活和闲逛,他们高兴和吵架,都同样的感情奔放和手舞足蹈。到处都可以听到音乐、歌声和生气勃勃的悦耳的谈吐。这同在德国包围着他的严肃死板、同一切按命令、规章、次序和表格行事,是多么鲜明的对比!
可是,闲散在家终究是不行的。父亲的事业每况愈下。在米兰和巴维亚开办电器工厂耗尽了全部储蓄,而未获收益。父亲预先告诉阿尔贝特,拿出钱给他将越来越困难,他应当尽快找到职业。爱因斯坦的志愿已定:数学和理论物理吸引了他。但是,如何使这种志愿同实践活动结合起来呢?父亲和叔叔坚持要他从事技师的职业。
爱因斯坦又陷入苦恼之中,耳朵里整天只响着父亲的唠叨:
“把你哲学上的胡思乱想统统扔掉!想办法学一点实实在在的东西,将来当个电机工程师吧!”
爱因斯坦不得不接受了家人的忠告,没有中学文凭很难进入大学。不过,有一个办法。越过阿尔卑斯山,在瑞士的苏黎世有一所联邦工业大学。这个大学在中欧享有很高的声誉。18岁以上的同等学力的学生也能报考,而且这所学校也是用德语进行教学。但是,当时爱因斯坦只有16岁,怎么办呢?父母亲对儿子抱有充分的信心。热爱数学的雅各布叔叔常常为一些数学题苦思冥想,几天也想不出解答的方式,可小爱因斯坦几分钟就得出了正确答案。这样的事太多了。这样聪明的孩子怎么会进不了大学之门呢?
1895年秋天,爱因斯坦登上了开往苏黎世的列车。通过母亲的关系,爱因斯坦获准参加联邦工业大学的入学考试。考试科目有政治史、文学史、德文、法文、生物学、数学、图形几何学、化学、物理学、图画,还加一篇文章。结果他落选了。那些需要记忆的课程,他都考得不好,加之没有中学文凭。好在他的数学和物理学考得十分出色,引起了学校教授和校长的关注。
著名的韦伯教授派人通知他,如果他留在苏黎世,可以破例特许他来旁听自己的物理课。校长也十分欣赏爱因斯坦非凡的数学能力和渊博的数学知识,他给爱因斯坦提出了一个善意的忠告:应当在瑞士的一所中学毕业后,过一年再来投考。校长还亲自推荐了阿劳小镇上的州立中学,这所学校无论在教学方法上还是教师的组成上都是最先进的。
爱因斯坦自己虽不想再进中学,因为慕尼黑中学生活在他心里留下了深深的阴影。但怎么办呢?继续待在家里无所事事肯定是不行的,爱因斯坦也不想再伤父母的心了。
爱因斯坦怀着懊丧的心情来到离苏黎世不远的阿劳镇上。这依山傍水的小镇,美丽如画的景色,一点也引不起他的兴致。踏进州立阿劳中学大门的爱因斯坦,心上仿佛压着一块大石头。他寄住在温特勒先生家里。温特勒先生是州立阿劳中学的教师,不仅知识渊博,而且深知教育心理学。他带着爱因斯坦在学校里到处散步参观,并让自己的妻子和七个孩子都与爱因斯坦交上了朋友。很快,爱因斯坦就在温特勒先生家里找到了温暖,抑郁的心情过去了,一个新爱因斯坦诞生了。
阿劳中学的老师教育思想开通、民主。19世纪初叶,瑞士伟大的教育学家佩斯塔洛齐曾在阿劳州附近活动过,他的民主和人道主义思想在阿劳州立中学十分盛行。他们不赞成用权威的棍棒和名利的诱饵当做教育的手段。他们主张学生自我负责,老师的责任就是向学生展示知识和科学的魅力,点燃他们好奇心的火花,激起他们的求知欲望,让他们的智力自由地发展。温特勒先生教德文和历史。他纯朴热情,学识渊博,采集鸟类标本是他的业余爱好。他常带着学生到山里去远足,采集动植物标本。让孩子们欢笑,来洗去岁月留在身上的尘翳,这是温特勒先生最大的快乐。爱因斯坦与温特勒先生朝夕相处,尊重他,热爱他,他们成了好朋友。
爱因斯坦有生以来第一次喜爱学校了。老师这样亲切,学生可以自由地提问、研究问题,第一次享受到这样的民主和自由,爱因斯坦变了:他对生活的热爱,他青春的朝气和活力迸发出来了。路易波尔德中学里那个怯生生、不多说话的少年,现在变成笑声爽朗、步伐坚定、情绪激昂的年轻人了。他浓密的黑色卷发下面,那一双棕色的大眼睛里,时常带着嘲笑的神色。早年的那种腼腆已经痕迹全无了。有一位同班同学后来还回想起爱因斯坦的那种有力而又自信的步伐,脸上的那种微带嘲讽意味的表情以及他的那种“不顾是否会冒犯别人而敢于表达自己意见的大无畏方式”。爱因斯坦式的自信在阿劳中学时的一篇短文中表现出来。这篇用不大完美的法文写的短文第一次表达出爱因斯坦日后的果断意志,标题为《我的未来计划》。
这篇珍贵的短文弥足录下:
“幸福的人对现状太满足了,所以不大会去想到未来。另一方面,青年人则爱致力于构想一些大胆的计划。而严肃认真的青年人自然想要做到使自己寻求的目标概念尽可能明确。
我若有幸考取,我就会到苏黎世的瑞士联邦工业大学去读书了。我会在那里呆上4年,学习数学和物理。我想象自己成了自然科学中这些部门的教师,我选择了自然科学的理论部分。
下面就是使我作出此项计划的理由。最重要的是,我倾向于作抽象的和数学的思考,而缺乏想象力和实际工作的能力。我的愿望也在我心中激发了这样的决心。这是很自然的事;人们总是喜欢去做自己有能力去做的事情。何况,科学职业还有某种独立性,那正是我极喜爱的。”
1896年秋天,爱因斯坦在阿劳中学顺利地以下列分数(规定最高分数为6分)拿到了中学毕业证书:德语5分、意大利语5分、历史6分、地理4分、代数6分、几何6分、图形几何学6分、物理学6分、化学5分、自然历史5分、绘画(美术)4分、绘画(技术)4分。
在阿劳的生活,更坚定了爱因斯坦不做德国人的决心。在慕尼黑的时候,他就曾经向父亲要求放弃德国国籍。一个孩子,要放弃自己祖国的国籍,这多少是不可思议的事情。现在,爱因斯坦再次恳求父亲答应他的要求。父亲性情随和,经不住儿子的一再恳求,就向当局写了申请。当局接受了申请,在付了3个马克之后,爱因斯坦便获得了一份1896年2月28日由乌尔姆地方签发的文件,正式宣布爱因斯坦不再是德国公民。10月29日,爱因斯坦考上了瑞士联邦工业大学,而且是一个无国籍的大学生。
在阿劳度过的这段时间向爱因斯坦说明,在一所不受陈规陋习束缚的、由进步的人们领导的学校里,教学将成为有趣的、吸引人的职业,它同科学活动很容易相结合。这段经历给爱因斯坦留下深刻的印象。在《自述片断》中,他写道:“1895年,在既未入学也无教师的情况下,跟我父母在米兰度过1年之后,我这个16岁的青年人从意大利来到苏黎世。我的目的是要上联邦工业大学,可是一点也不知道怎样才能达到这个目的。我是一个执意的而又有自知之明的年轻人,我的那一点零散的有关知识主要是靠自学得来的。热衷于深入理解,但很少去背诵,加之记忆力又不强,所以我觉得上大学学习决不是一件轻松的事。怀着一种根本没有把握的心情,我报名参加工程系的入学考试。这次考试可悲地显示了我过去所受的教育的残缺不全,尽管主持考试的人既有耐心又富有同情心。我认为我的失败是完全应该的。然而可以自慰的是,物理学家H·F·韦伯让人告诉我,如果我留在苏黎世,可以去听他的课。但是校长阿耳宾·赫尔措格教授却推荐我到阿劳州立中学上学,我可以在那里学习1年来补齐功课。这个学校以他的自由精神和那些毫不依赖外界权威的教师们的纯朴热情给我留下了难忘的印象;同我在一个处处使人感到受权威指导的路易波尔德中学的6年学习相对比,使我深切地感到,自由行动和自我负责的教育,比起那种依赖训练、外界权威和追求名利的教育来,是多么的优越呀。真正的民主决不是虚幻的空想。”
“人不是机器,要是周围环境不允许他襟怀坦白、畅所欲言的话,人就不会生气勃勃了!”
短暂的阿劳学习生涯,是爱因斯坦物理学研究的第一个开端。“在阿劳这一年中,我想到这样一个问题:倘使一个人以光速跟着光波跑,那么他就处在一个不随时间而改变的波场之中。但看来不会有这种事情!这是同狭义相对论有关的第一个朴素的理想实验。狭义相对论这一发现决不是逻辑思维的成就,尽管最终的结果同逻辑形式有关。”此时16岁的爱因斯坦写了第一篇物理学研究论文《关于磁场的以太状态的研究》,题目颇有点惊人,但内容却有点幼稚。这是相对论创立者独立迈出的探索第一步。
未来的物理学大师开始铸造自己的剑了。
★咖啡馆里的大学
从1896年10月到1900年8月,是爱因斯坦大学生活的4年。他就读的是苏黎世工业大学的教育系。其实,这个教育系应本称为物理—数学系,专门培养物理、数学教师。像大多数充满好奇心的大学一年级新生一样,爱因斯坦的选修课程也是五花八门,从日晷①投影、瑞士政治制度到歌德作品选读,样样都有。但他很少去听物理学和数学的主要讲课。教授物理学课的韦伯是位杰出的电工学家,但在物理学方面,他的讲授内容爱因斯坦早已熟悉。爱因斯坦宁可自己直接攻读物理学大师麦克斯韦、基尔霍夫、波尔茨曼和赫兹的著作。大学期间,爱因斯坦对数学,他曾钟爱的数学改变了看法。数学分支太多、太细,每一个细小的分支都可以消耗一个人的终生。可在物理学中,特别是在理论物理学中,很容易找到本质的东西。你只要钻进去,再钻进去,自然的奥秘就呈现在眼前了。