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第五章.2

作者:美-沃尔特·艾萨克森/译者:胡晓姣 金鑫 陈秀丹 当前章节:7937 字 更新时间:2026-6-28 12:44

几天之后,在一个朋友的安排下,齐拉和亚历山大·萨克斯(Alexander Sachs)见面讨论此事。萨克斯是一名经济学家,曾供职于雷曼兄弟,也是总统罗斯福的朋友。萨克斯比这三位理论物理学家更明白该如何处理此事,认为应该把这封信直接送往白宫,而且他愿意亲自为他们送信。

这是齐拉第一次见萨克斯,但萨克斯的大胆提议还是很有吸引力。他在信中告诉爱因斯坦:“这样做不会造成什么伤害。”爱因斯坦在回信中请齐拉回到培科尼克,以便和他一起修改那封信。当时维格纳已经出访去了加利福尼亚,所以齐拉邀请了另一位朋友爱德华·泰勒(Edward Teller)作为司机兼科学伙伴。(泰勒也是神奇的匈牙利难民团里的一名理论物理学家。)

齐拉带来了两周前他们所写的那封信的原稿,但爱因斯坦意识到现在他们要写的是一封比提醒比利时部长小心刚果铀出口更重要的信。世界上最有名的科学家准备告诉美国总统应该开始考虑制造一种威力无穷的武器。“爱因斯坦用德语口述了一封信,”齐拉回忆道,“泰勒负责笔录,我则根据这个德语版本写了要给总统的两页书信。”

根据泰勒的笔记,爱因斯坦在口述的信中不仅提到了刚果的铀问题,还解释了链式反应的可能性,暗示这将导致一种新型炸弹的出现,并催促总统着手和物理学家们建立正式联系以便开启这个项目。齐拉做好准备之后,给爱因斯坦寄了两封信,一封45行,另一封25行,日期都是1939年8月2日。“让爱因斯坦选择他比较喜欢的那封。”爱因斯坦在两封信上都签上了自己的名字,字迹小而潦草。

那封比较长的信后来送到了罗斯福手里,信的部分内容是这样的:

总统先生:

费米和西拉德两位教授把他们最近的一些研究报告送交给我,这些报告使我深信,在不久的将来,铀将成为一种极为重要的新能源。根据目前某些方面的情况来看,我们政府应该在这方面及时警觉,同时,在必要时及时采取行动。因此,我认为有责任提醒您注意以下事实以及我的建议。

大量的铀能够引起一种核链式反应。这种反应能产生极大的能量,同时也会产生大量新的像镭一样的放射性元素。现在我们几乎可以确定,在不久的将来就能实现这种反应。

这种新现象同时也提示我们,可以制造一种新型炸弹。虽然把握不大,但还是有可能制造出一种威力无比的新型炸弹。

虽然他们已经写好了信并在上面签了字,但还要考虑谁最适合把信送到罗斯福总统的手里。爱因斯坦对萨克斯不是很有把握,但他们想到了投资家伯纳德·巴鲁克(Bernard Baruch)和麻省理工学院院长卡尔·康普顿(Karl Compton)。

更令人意想不到的是,在寄回的打印好的信件里,齐拉竟然提议由查尔斯·林白(Charles Lindbergh)作为他们的中间人。林白12年前独自飞跃大西洋的事迹使他一举成名。但他们三个人都没意识到这位飞行员已在德国生活多年,并在1938年被授予德国荣誉勋章,转变为一名孤立主义者和罗斯福的反对者。

几年前,爱因斯坦在纽约见过林白一面,所以他写了一封介绍信,附在他已经签了名的两封信里,并将之一起寄回给齐拉。“我想请您帮我一个忙,就是接待我的朋友齐拉先生,并仔细考虑他将告诉你的事情。”爱因斯坦在给林白的信里写道,“对于一个科学界之外的人,由他提议这种事看似不可思议。但你一定会相信我们此刻讨论的这件事跟公众的利益密切相关。”

林白没有回信,所以齐拉在9月13日给他写了一封信提醒此事,并请求和他见一面。两天后,林白发表了一次全国电台演说,这时爱因斯坦他们才发现自己是多么愚蠢。林白的演讲在宣扬孤立主义。“这个国家的命运不需要我们参与欧洲事务。”林白在开头说道,话语里透露出他的亲德倾向,甚至从他反对犹太人拥有媒体一事可以看出他的排犹心态,“我们要问,谁拥有和影响着报纸、新闻图片和电台广播,”他继续说道,“如果人民知道了真相,那么我们的国家不大可能会参与到这场战争中。”

齐拉在写给爱因斯坦的下一封信中指出了这个事实:“林白不是我们的人。”

另一个人选是亚历山大·萨克斯,他已经收到爱因斯坦已经签了名的准备给罗斯福的正式信函。虽然这件事明显刻不容缓,但近两个月来萨克斯都没有机会送出此信。

形势的发展当时已经让这封重要信件升级为紧急信件。1939年8月末,纳粹和苏联签署了《苏德互不侵犯条约》,随后开始瓜分波兰,这件事震惊了世界,也促使英国和法国对德宣战。

9月底,齐拉去见萨克斯。他发现萨克斯还没能和总统见上面,因而感到十分吃惊。“很明显,萨克斯可能帮不了我们,”齐拉在信中告诉爱因斯坦,“维格纳和我决定再给他10天的宽限期。”萨克斯差点没能如期办成此事。10月11日周三下午,萨克斯被引进美国总统办公室,身上带着爱因斯坦的信、齐拉的备注以及他自己写的800字的总结。

总统快活地问他:“亚历克斯(亚历山大的昵称),你来做什么?”

萨克斯担心如果他仅给罗斯福留下爱因斯坦的信和其他材料,总统可能看一眼就把它们搁在一边了。他认为,唯一可靠的办法就是大声地朗读它们。于是他站在总统的办公桌前读出了他对爱因斯坦那封信的总结以及齐拉的备注。

“亚历克斯,你的目标是确保纳粹分子不把我们炸飞,是吗?”总统说道。

“正是如此。”萨克斯答道。

罗斯福马上给他的助理打电话:“着手行动。”

过了一周,爱因斯坦收到了总统的一封礼貌、正式的感谢信。“我已经召开了会议,”罗斯福写道,“准备全面调查您提议的铀元素一事的可能性。”

爱因斯坦从没有直接参与原子弹项目。J·埃德加·胡佛当时还是美国联邦调查局局长,他给最早负责这个项目的谢尔曼·迈尔将军(Sherman Miles)写了一封信,信中描述了爱因斯坦的和平主义活动,暗示爱因斯坦是一个安全隐患。但爱因斯坦还是发挥了一点作用。美国国家科学发展规划总监范内瓦·布什(Vannevar Bush),曾请求爱因斯坦帮忙解决具有相同化学特征的同位素的分离问题。对此,爱因斯坦表示乐于帮忙。他应用了有关渗透和扩散的知识,研究了气体的扩散过程,成功地把铀转化成气体并成功强制其通过过滤器。

那些收到爱因斯坦报告的科学家们都被震撼了,马上和范内瓦展开讨论。他们说,为了充分利用爱因斯坦的聪明才智,应该给他提供更多的有关如何把同位素分离和原子弹制作的其他难题相结合的信息。

但范内瓦拒绝了这个提议,因为他知道爱因斯坦没有通过,也无法通过必要的安全调查。“我很希望能把所有东西摆在他面前,完全信任他,”范内瓦写道,“但考虑到华盛顿那些已经调查过其历史的人的意见,这根本不可能。”

所以,这就是爱因斯坦的故事:他解释了制作原子弹的必要性,却被认为不应冒险告诉他此事。

最后的探索

夏洛特·海斯(Charlotte Hays)是美国邓普顿基金会(一家专门组织国际性科学与宗教对话与研究的机构)杂志的编辑,也是我在新奥尔良的一个老朋友。2009年,她邀请我给该杂志写一篇赞扬勇气和毅力的文章,我同意并决定写爱因斯坦事业中鲜为人知的一件事,即他试图建立一个将自然界各种力量纳入一个理论框架的统一场论,但是虽然做了漫长而艰辛的努力,他终未能成功。

1933年,爱因斯坦54岁,他逃出纳粹德国到达新泽西州的普林斯顿。从那时起直到晚年,爱因斯坦把他的科学精力全部投入到一项最终徒劳无功的研究上,即通过量子理论所描述的亚原子力量把地球重力和电磁力纳入统一框架的统一场理论。爱因斯坦和另一位难民物理学家利奥波德·因费尔德(Leopold Infeld)是好朋友,后者有时候会帮助他解决这个问题。大多数同事都对他的固执感到不解,但因费尔德却认为这是在过去几十年里成就了伟大的爱因斯坦的执着品质的另一个例证,并对此赞赏有加。“他多年来坚持专注于一个问题,对其进行反复思考——这就是爱因斯坦天才的特征。”

因费尔德说得对吗?坚韧或者毅力是爱因斯坦天才的特点吗?是的。当他还是孩子的时候就是如此。6岁时,爱因斯坦的父亲给了他一个罗盘,他日夜不停地拨转着这个罗盘,惊叹于罗盘指针在没有外力的作用下总会转动并指向北方。我们大多数人都会记得自己小时候也喜欢罗盘,但只有三分钟热度,随即就把注意力转向其他有趣的事物——哇!看,一只死鸟!于是对罗盘失去兴趣。和我们大多数人不一样,爱因斯坦对那个秘密、神奇的力场以及如何把电磁力和地球重力场联系起来的问题一直痴迷。即使在临终前,他也仍然潦草地写着场公式,希望推出一个统一的理论。

爱因斯坦对广义相对论的长期探索——他于1915年得出广义相对论——最能体现其坚韧品质。广义相对论或许是科学史上最完美的理论,那是爱因斯坦十年如一日孤独坚持的成果。这个理论集合了空间、时间和运动的规律,建立在一个简单却神奇的观点的基础上,即重力和加速度具有相同的效果。

探索统一场理论时,爱因斯坦并没有诸如重力和加速度一致这样的物理观点的支撑。他的动力来自困扰他的一个问题,即研究亚原子领域活动的量子理论如何演变成一个新的力学观点。该观点认为,事件是偶然发生的并受到概率的支配;自然界并非固定不变,而是具有不确定性,因而我们无法在同一瞬间同时得到一个粒子的位置和动量参数。

在爱因斯坦看来,这种说法貌似有问题。他经常说,物理学的终极目标是发现某种严格确定因果关系的规律。他无法相信事情的发生和掷骰子游戏一样都是随机而不确定的。这个看法引出了他最著名的一句话:“量子力学固然很有说服力,但内心的一个声音告诉我那并不全对。这个理论说了很多东西,但并没有带我们走进那个古老的秘密。不管如何,我确信上帝不会掷骰子。”他如此频繁地重申着那句宣言,即“上帝不会掷骰子”,于是在一次会议上,他的一位同事尼尔斯·玻尔忍不住有点恼怒地模仿他,说道:“爱因斯坦,请不要再告诉上帝他该做什么了!”

爱因斯坦希望有一个可以纳入所有自然力量的统一场理论,因为这样就能消除量子力学里貌似成立的不确定性和随机性。即便大多数物理学家都认为爱因斯坦此次探索不切实际,但在普林斯顿大学总有一两个年轻的物理学家愿意帮助他。其中一人是恩斯特·施特劳斯(Ernst Straus)。他记得自己曾经花两年时间协助爱因斯坦潜心探讨过一种方法。一天晚上,施特劳斯发现他们的方程组得出的结论明显不对。第二天,他和爱因斯坦从各个角度思考了那个问题,但结果仍然令人失望,所以他们早早就各自回了家。施特劳斯感到很沮丧,他以为爱因斯坦更会如此。可让他惊讶的是,第二天,爱因斯坦竟然前所未有地热情、兴奋,还提出了另一种他们可以尝试的方法。“这是一种全新理论的开始,但也意味着前半年的辛劳都付之东流,爱因斯坦却并未感到半点惋惜。”施特劳斯回忆道。

爱因斯坦的动力还源自他相信数学简单性是大自然杰作的特征之一。每当想出一个完美的公式,他就会欢欣雀跃地告诉施特劳斯:“这个问题如此简单,上帝不会错过它的。”

爱因斯坦从普林斯顿大学发出了很多热情洋溢的书信,告诉朋友他对量子理论学家们的征讨所取得的进步;那些量子理论学家似乎委身于随机性,并不愿相信基本事实。“我和我的年轻助手们正致力于解决一个极其有趣的问题,我希望借此打击神秘主义和随机性的现代支持者以及他们对物理学中事实概念的反感。”他在1938年写给一位老同事的信中如是说。

有时候,爱因斯坦的探索会成为新闻头条。《纽约时报》著名科学记者威廉·拉伦斯(William Laurence)在其1935年的头版文章中写道:“爱因斯坦翱翔在无人涉足的数学巅峰上空。这位宇宙阿尔卑斯山的攀登者报告自己看到了空间和物质结构的一种新模式。”1939年,拉伦斯再次在《纽约时报》上发表文章:

阿尔伯特·爱因斯坦今天透露,他历经20年对可以解释宇宙整体的机械运动规律所做的探索,从广阔无垠的宇宙中的恒星和星系到无穷小的原子的核心秘密,今天终于要到达他所希望的“知识的应许之地”了,那里可能有解开造物之谜的钥匙。

爱因斯坦年轻时的成功部分归因于他拥有一种可以嗅出潜在物理现实的直觉,他可以本能地察觉运动的相对性、光速恒定以及重力质量等于惯性质量的启示。但如今,在探索统一场理论时,引导他的似乎是大量数学方程,几乎没有什么基本的物理观点。“早期研究广义相对论时,引导爱因斯坦的是重力与加速力的等效性原理。”爱因斯坦在普林斯顿大学的同事班纳什·霍夫曼(Banesh Hoffmann)这样说道;“那么,现在有什么类似的指导原则可以帮助他建立统一场论呢?没有人知道。连爱因斯坦自己都不知道。因而这个研究就像一次在缺乏物理知识之光照耀的黑暗数学丛林里的摸索。”

一段时间过后,普林斯顿大学不再传出乐观的新闻头条和书信,爱因斯坦也公开承认自己至少在当下陷入了困境。“我不那么乐观了。”他对《纽约时报》这样说。多年来,这家报社总会定期大力宣传爱因斯坦声称的统一场论的突破,但现在它的标题已经改成了“爱因斯坦为宇宙之谜所困”。

那么,为什么爱因斯坦还在坚持呢?其他物理学家已经学会接受了分离论和二元观,即不同的重力场和电磁力场理论、粒子和场有别的观点,这让他感到很不舒服。他本能地相信,简单性和统一性是上帝杰作的印记。他就是无法接受“自然界的事物类同于一场随机游戏”的观点。

所以他继续着自己的探索。即便没能找到一个统一理论,但他仍觉得自己的努力是有意义的。“每个人都有权选择自己奋斗的方向,”他解释道,“每个人也可以从一句哲言里得到慰藉,即寻求真理比拥有真理更珍贵。”

20世纪40年代,爱因斯坦不停地试验新的数学方法,每当不得不放弃旧方法时,他总是固执地继续前进。和当代弦论学家们一样,爱因斯坦认为宇宙中可能存在五维、六维甚至更多维的空间。另一个方法涉及“二维向量场”,这使他暂时放弃了粒子只存在于时空中某一处的观点。他在生命的最后10年孜孜以求的第三种方法涉及张量计算,以此得出了16位的张量计算,他希望这能为在统一场里描述重力和电磁力提供所需的条件,但结果事与愿违。

爱因斯坦把早期的成果寄给他的老同事、著名的奥地利理论物理学家欧文·薛定谔。薛定谔比量子理论学家——比如沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli)——更欣赏爱因斯坦的这个探索。“除了你,我没把它寄给任何人,因为你是我认识的人里唯一没有戴着有色眼镜看待我们科学领域最基本问题的人。”爱因斯坦写道,“我对泡利说这件事时,他惊讶地吐出了舌头。”

“你这是在玩一个大游戏。”薛定谔回复道。但爱因斯坦很快就意识到他正在编织的这个虚无缥缈的理论,虽然从数学角度看几近完美,但似乎和物理没什么关系。“在我心里,我没以前那么有把握了,”几个月后他向薛定谔坦言,“我们已经在这上面浪费了大把时间,但结果看似来自魔鬼的祖母的礼物。”

但他仍然义无反顾。1949年,《相对论的含义》(The Meaning of Relativity)准备推出新版时,爱因斯坦把给薛定谔看的那篇论文,即《万有重力概论》(Generalization of Gravitation Theory)的最新版本加了进去,作为书的附录。《纽约时报》用一页纸复印了这篇手稿上的复杂公式,还有一篇头版文章,名为“新爱因斯坦理论提供开启宇宙之谜的万能钥匙:科学家辛勤耕耘30年,所得概念有望缩小恒星和原子的距离”。

遗憾的是,爱因斯坦很快意识到那个方法还是不对。从他提交那个章节到它被交付印刷的6个星期里,他产生了另一个想法并着手修改该章节。事实上,他总在反复地修改那个理论,年复一年,虽然挫折不断,但他仍坚定如初。

从某种程度上讲,可以说爱因斯坦的这个研究是没有成果的,他所有的毅力和决心都等于零。如果一个世纪后事实证明并不存在一个统一理论,那么爱因斯坦的探索仍是错的。但爱因斯坦从来没有后悔过自己的付出。曾经有一位同事问他为什么把时间花在——或者是浪费在——这个孤独的追求上,爱因斯坦回答道,即便找到统一理论的机会很渺茫,这个尝试也是值得的。他指出自己已经功成名就了,地位也已经稳固了,所以他可以花时间冒这个险。不过,一个年轻的理论家不该去冒这个险,因为他可能因之牺牲掉大好前程。因此,爱因斯坦说研究统一场论是他的责任。

即使在他生命的最后几年,爱因斯坦仍然坚持吃力地走到普林斯顿大学办公室去计算他的方程式,试图使之稍稍靠近那个愈来愈无望的统一场理论。在生命的最后一年,他总是带着新想法走进办公室,手中攥着他前晚涂写着各种方程式的草稿,并和他的助手柏卢丽雅·考夫曼(Bruria Kaufman)——一位来自以色列的女物理学家——一起检查这些方程式。

考夫曼会把那些方程写在黑板上,并指出其中的问题:爱因斯坦则会试着反驳。即使他们在尝试新方法时受到挫折——这是常有的事,爱因斯坦仍然很乐观。“嗯,我们学到了新东西。”不管时间怎么流逝,爱因斯坦总会这么说。

有些同事质疑他为什么如此执着于这样一个看似无望的探索。他在回信里开始为自己的固执道歉。尽管如此,他仍然拒绝放弃它。“我看起来一定很像一只永远把头埋进相对论之沙里的鸵鸟,我这样做是为了不去正视那个邪恶的量子理论。”他在给路易·德布罗意(Louis de Broglie)的信中这样说道(德布罗意是他在反对量子力学不确定性的漫长斗争中的另一名同仁)。他拒绝放弃一个根本性原则,即存在某种可以消除这种不确定性的统一理论。之前他因为相信一个潜在原则而发现了广义相对论,这使他坚信类似的办法最终可以引向一个统一场理论。“我诠释了鸵鸟策略。”他向德布罗意自嘲地说道。

对自然规律确定性的信仰不仅成为一种原则,在他步入老年后,还成为一个信条。正如他在给一个问他是否相信上帝的小女孩的回信中所说的那样:“每一个认真追求科学的人都会渐渐相信宇宙法则会呈现出一种灵魂,它比人类的灵魂更优越。面对它时,能力有限的人类会觉得自己是多么卑微。从这个意义上讲,对科学的追求会带领我们走向一种特殊的宗教情感。”

1955年的某一天,爱因斯坦正在办公室里计算另一个关于统一场理论的方程组时,突然觉得腹部一阵剧痛。长期以来他都在忍受腹部主动脉瘤的折磨,那条主动脉已经开始破裂。第二天,一群医生在他的家中会诊,提议请一名外科医生修复他的腹部主动脉——虽然这样做成功的概率很小,但爱因斯坦拒绝了。“人为地延长生命没有什么意思。”他对助手海伦·杜卡斯(Helen Dukas)说道,“我已经尽了自己的本分,现在是时候走了。我要带着尊严离开。”

爱因斯坦被送往普林斯顿医院。在那里,他最后的要求是几张草稿纸和几支铅笔,以便继续探索那个虚无缥缈的统一场理论。1955年4月18日凌晨一点多,爱因斯坦溘然长逝。在他的病榻前是12张布满涂涂改改的方程式的草稿纸。直到生命的尽头,他仍挣扎着阅读宇宙造物者的思想。他最后一次入睡之前写下的是一行符号和数字,他希望借此使他自己以及我们这些后来人能向使宇宙规律里的精神显现迈进一小步。

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