1911—1915
光与引力
在1905年提出狭义相对论之后，爱因斯坦认识到它至少在两个意义
上是不完备的。首先，规定任何物理相互作用的传播速度都不能超过光
速，这与牛顿的引力理论相冲突，后者认为引力在远距离物体之间瞬时
发生作用。其次，狭义相对论只适用于匀速运动。在接下来的十年里，
爱因斯坦既希望提出一种新的引力场理论，又试图把相对论推广到加速
运动。[502]
1907年年底，在为一家科学年鉴撰写论文时，他终于在概念上第一
次有了重大进展。我们在前面章节曾经说过，他做了一个关于自由落体
的观察者如何感觉的思想实验，由此得出了这样一个原理，即加速运动
和处于引力场之中在局域效应上是无法区分的。[503]一个人在密封舱中
感到脚被地板支撑着，他无法判断这是由于密封舱正在外层空间向上加
速，还是因为密封舱静止于引力场中。无论是哪种情形，倘若这时他从
口袋里掏出一分钱，然后松开手，这枚硬币都会以完全相同的方式落到
地板上。类似地，一个在密封舱中飘浮的人也弄不清楚，此时密封舱正
在自由下落，还是正悬浮于没有引力的外层空间。[504]
为此，爱因斯坦提出了所谓的“等效原理”，以帮助他寻找一种引力
理论和推广相对论。“我认识到，除了匀速运动的参照系，我将能够把
相对性原理拓展和推广到加速系统，”他后来解释说，“我希望在这样做
的同时能够解决引力问题。”
正因为惯性质量等于引力质量，所有惯性效应（比如对加速的反
抗）与引力效应（比如重量）之间才存在着某种等效。爱因斯坦洞察
到，它们是同一种结构的两种表现，这种结构我们现在有时称为惯性-
引力场（inertio-gravitational field）。[505]
正如爱因斯坦所指出的，这种等效的一个后果便是，引力会使光线
弯曲。我们很容易用密封舱的思想实验来说明这一点。想象此时密封舱
正在加速向上运动，一束光通过墙上的一个洞射进来。当这束光到达对
面墙壁的时候，它已经离地板近了一些，因为在这段时间里密封舱已经
向上移动了一段距离。如果画出光通过密封舱的路径，那么它将因密封
舱的向上加速而是弯曲的。等效原理说，不论密封舱是加速向上还是静
止于引力场中，这一效应都是相同的。因此，光线在通过引力场时会发
生弯曲。
在提出这一原理后的四年时间里，爱因斯坦没有再怎么管它，而是
转而思考光量子和辐射问题。然而在1911年，他对贝索说，量子问题的
困扰已经使他疲惫不堪，他要重新开始思考如何用一种引力场理论来推
广相对论。这项任务又将花费他大约四年时间，直到1915年11月的灵感
迸发而达到最高峰。
1911年6月，他寄给《物理学纪事》一篇论文一《论引力对光的传
播的影响》。在这篇论文中，他对1907年以来的思想给予了严格的表
述。“在我四年前发表的一篇论文里，我曾试图回答这样一个问题：引
力是否会影响光的传播，”他开门见山地说，“我现在发现，我以前论述
的最重要的结果之一可以在实验上加以检验。”经过一系列计算，爱因
斯坦预言了光通过太阳附近的引力场时发生的现象：“光线经过太阳附
近时将会发生0.83弧秒的偏折。”[506]
这一次，他同样是由基本原理和假设演绎出理论，然后推出某些预
言供实验家检验。和往常一样，他在文章的结尾呼吁做这样的检
验。“由于日全食期间可以看到太阳附近的恒星，因此可以对理论结果
进行观测。但愿天文学家能够着手考虑这一问题，那将是相当值得
的。” [507]
埃尔温·弗伦德里希是柏林大学天文台的一位年轻天文学家。他读
到了这篇论文，很有兴趣做这一检验。然而，实验只有在日食期间才能
做，因为那时才能观测到途经太阳附近的星光，而未来三年内不会出现
合适的日食。
于是弗伦德里希提出，可以测量木星引力场所造成的星光偏折。可
惜，对于这项任务来说，木星的质量还不够大。“要是有一颗比木星大
得多的行星该多好！”爱因斯坦那年夏末对弗伦德里希开玩笑说，“然而
大自然并不认为让我们能够轻易发现它的规律是分内之事。” [508]
光线可能会弯曲，这种理论引出了一些有趣的问题。日常经验表
明，光总是沿直线传播。木匠现在会用激光水平尺来画直线，建造房
屋。倘若光线通过变化的引力场时会发生弯曲，那么直线应当如何确定
呢？
一种解决方案是，把通过变化引力场的光线的路径类比于球面或曲
面上的线。对于球面或曲面来说，两点之间最短的线是弯曲的，比如作
为地球测地线的大弧或大圆。也许光线弯曲意味着，引力使光线通过的
空间结构发生了弯曲。被引力弯曲的空间区域中的最短路径或许迥异于
欧几里得几何学中的直线。
还有一种解决方案是，需要一种新的几何学。爱因斯坦在思考旋转
圆盘时想到了这一点。在不随同圆盘旋转的观察者看来，当圆盘旋转
时，其圆周会沿着运动方向收缩，而直径却不会发生任何收缩。于是，
圆盘的周长与直径之比不再是π，欧几里得几何学并不适用于这种情
形。
旋转运动是一种加速运动，因为边缘上的点每时每刻都在发生变
化，这意味着它的速度（包括速率和方向两个方面）在发生变化。这种
加速需要用非欧几何来描述，所以根据等效原理，引力也需要用非欧几
何来描述。[509]
不幸的是，非欧几何并非爱因斯坦的强项，这一点早在苏黎世联邦
工学院时期就已经显示出来。但幸运的是，他在苏黎世还有一位同窗老
友可以求助。
数学
1912年7月，爱因斯坦从布拉格搬回苏黎世后，最先做的事情之一
就是拜访他的朋友格罗斯曼。他在苏黎世联邦工学院逃数学课时，格罗
斯曼曾帮他记笔记。那时，爱因斯坦的两门几何课都是4.25分，而格罗
斯曼都得了满分6分。格罗斯曼的博士论文是关于非欧几何的，还发表
过相关的七篇论文。他现在是数学系主任。[510]
“格罗斯曼，你一定要帮帮我，否则我会发疯的。”爱因斯坦说。他
解释说，他需要一个数学系统来表示（甚至是帮他发现）支配引力场的
定律。“他立即产生了极大兴趣。”爱因斯坦后来这样回忆格罗斯曼当时
的反应。[511]
直到那时，爱因斯坦的科学成功一直得益于他在揭示大自然背后物
理原理方面的惊人能力。他总是让别人去寻找关于这些原理的最佳数学
表述，比如他的苏黎世同事闵可夫斯基在狭义相对论方面做的就是这种
工作。
然而到了1912年，爱因斯坦开始认识到，数学也许是发现一而不仅
仅是描述一自然定律的一种工具。数学是大自然的剧本。“广义相对论
的核心思想就是，引力源于时空弯曲，”物理学家詹姆斯·哈特尔
说，“引力就是几何。”[512]
“我正在一门心思研究引力问题，我相信，在这里一位数学家朋友
的帮助下，我能够克服所有困难，”爱因斯坦写信给物理学家索默
菲，“对于数学，我产生了极大的敬意，在此之前我一直愚蠢地认为，
数学中更为奥妙的部分纯粹是一种奢侈！” [513]
格罗斯曼开始思考这个问题。在查阅了相关文献之后，他建议爱因
斯坦关注伯恩哈特·黎曼曾经提出的非欧几何。[514]
黎曼（1826—1866）是一位少年天才，14岁时就发明了一种万年
历，后来到了世界的数学中心——德国的哥廷根大学，在高斯的指导下
进行研究。作为曲面几何的开拓者，高斯为黎曼指定了这一论文题目。
事实证明，这不仅将改变几何学的面貌，而且将使物理学发生变革。
欧氏几何可以描述平直表面，但对于弯曲表面并不适用。例如，平
面三角形的内角和等于180°。但如果在地球仪上作一个三角形，以赤道
为底，从赤道通过伦敦到达北极的经线（经度0°）为一边，从赤道通过
新奥尔良到达北极的经线（经度90°）为第三边，那么你将看到，这个
三角形的所有内角都是直角，而这在欧几里得的平直世界中显然是不可
能的。
高斯等人发展出了不同类型的几何学，以描述球面或其他曲面。黎
曼则走得更远，他提出了一种描述表面的万能方法，不论该表面的几何
如何变化，哪怕它从球面变到平面再变到双曲面，都可以运用这种方
法。他不仅探讨了二维表面的曲率，还在高斯著作的基础上，探讨了描
述三维甚至四维空间曲率的各种数学方式。
这真是一种富有挑战性的概念。我们可以设想一条曲线或一个曲
面，但很难想象弯曲的三维空间是什么样子，更不要说弯曲的四维空间
了。然而，数学家却很容易把曲率概念拓展到不同维度，至少它在数学
上是可行的。这涉及所谓的度规概念，它规定了如何计算空间中两点之
间的距离。
在只有 x坐标和 y坐标的正常平面上，任何高中生在老毕达哥拉斯的
帮助下都可以计算出两点间的距离。但在一张用来表示弯曲球面上各个
位置的平面地图（比如世界地图）上，距离在极点附近被拉长，测量变
得更加复杂。计算格陵兰岛上两点的间距不同于计算赤道附近两点的间
距。黎曼找到了确定空间中两点之间距离的数学方法，无论它如何弯曲
或扭曲。[515]
为此，他运用了张量这种数学概念。在欧氏几何中，矢量是既有大
小又有方向的量，比如速度或力，它需要用一个以上的数来描述。而在
非欧几何中，空间是弯曲的，我们需要有某种更一般的东西才能在数学
上包含更多的成分，这就是所谓的张量。
利用度规张量这种数学工具，我们能够计算出给定空间中两点之间
的距离。对于二维地图，度规张量有3个分量。对于三维空间，度规张
量有6个独立分量。而对于所谓的四维时空，度规张量则有10个独立分
量。[516]
黎曼为提出这种度规张量概念做出了贡献。它通常写作 g 有
μv
16个
分量（其中10个是独立的），可以用来定义和描述弯曲的四维时空中的
距离。[517]
黎曼张量，以及爱因斯坦和格罗斯曼从意大利数学家里奇和莱维-
契维塔的著作中了解到的其他张量的关键用处是，它们都是广义协变
的。当爱因斯坦试图推广相对论时，这对他来说是一个重要概念。它意
味着，不论时空坐标系如何变化或旋转，其各个分量的关系仍然保持不
变。换句话说，虽然编入这些张量中的信息可以因参照系的改变而发生
变化，但支配其各个分量之间关系的基本定律却不会改变。[518]
在探索广义相对论的过程中，爱因斯坦的目标是要找到描述两种互
补过程的数学方程：
1.引力场如何作用于物质，规定物质如何运动。
2.反过来，物质如何产生时空中的引力场，规定时空如何弯曲。
他认识到，引力可以定义成时空的弯曲，从而可以通过一个度规张
量来表示。为此，他将在三年多的时间里努力寻找正确的方程。[519]
数年之后，小儿子爱德华问他为什么如此著名，爱因斯坦用一个形
象的比喻来解释他的伟大发现，即引力是时空结构的弯曲。“一只瞎眼
的甲虫在弯曲的树枝表面爬行，它没有发现它爬过的路径是弯的，”他
说，“但我幸运地注意到了甲虫没有注意到的东西。” [520]
苏黎世笔记本，1912年
从1912年夏天开始，爱因斯坦试图沿着黎曼、里奇等人提供的思路
用张量来研究引力场方程。他最初的努力都记在一个便条簿中。多年
来，雷恩、诺顿、绍尔、扬森和斯塔契尔等学者已经对这一极有启发性
的“苏黎世笔记本”进行了细致入微的研究，使我们得以窥见他的思想发
展。[521]
在其中，爱因斯坦沿两个方向进行了探索。一方面是“物理方案”，
即根据物理学直觉提出要求，并由此找到正确的方程；另一方面是“数
学方案”，即运用格罗斯曼等人建议的张量分析方法，试图根据更加形
式化的数学要求导出正确的方程。
爱因斯坦的“物理方案”始于对相对性原理的推广，即试图使相对性
原理适用于正在加速运动的观察者。任何引力场方程都必须满足如下物
理要求：
·在静态弱引力场的情况下，必须转化为牛顿理论。换句话说，在
正常条件下，他的理论应该能够描述我们所熟悉的牛顿的引力和运动定
律。
·它应当维持经典物理学的定律，特别是能量和动量守恒定律。
·它应当满足等效原理，即匀加速运动的观察者的观察应当等效于
均匀引力场中的观察者的观察。
爱因斯坦的“数学方案”则试图用关于度规张量的数学知识找到一个
广义协变的引力场方程。
爱因斯坦双管齐下，一方面考察由物理要求所得出的方程，检验其
协变性：另一方面考察由美妙的数学表达式导出的方程，看它们是否满
足物理要求。“在这个笔记本中，他一直都试图从两个进路解决问题，
时而写出由牛顿极限和能量动量守恒等物理要求所预示的表达式，时而
写出由里奇和莱维-契维塔的广义协变量所预示的表达式。”诺顿
说。[522]
但令人失望的是，这两组要求并不匹配，至少爱因斯坦是这样认为
的。他无法使一种方案的结果满足另一种方案的要求。
运用数学方案，他导出了一些非常美妙的方程。在格罗斯曼建议
下，他开始使用黎曼张量以及更加适合的里奇张量。到了1912年年底，
他设计出了一个场方程，这与1915年11月底最终提出的场方程相当接
近。换句话说，他在苏黎世笔记本中提出了近乎正确的解答。[523]
但随后他放弃了这个方程，而且一放就是两年多。为什么会这样？
一个原因是，他（不太正确地）认为，这一解答在静态弱场的情况下没
有还原为牛顿定律，也不满足能量动量守恒的要求。
如果通过引入坐标条件，使方程满足其中一种要求，那么又无法满
足另一种要求的条件。[524]
结果，爱因斯坦抛弃了数学方案，这一决定后来使他追悔莫及。事
实上，最终使他大获成功的正是数学方案。从那以后，他将一直强调数
学形式主义的优点，无论在科学上还是在哲学上。[525]
《纲要》和牛顿的水桶，1913年
1913年5月，在抛弃了由数学方案导出的方程之后，爱因斯坦和格
罗斯曼又基于物理方案提出了一种概要性的理论。其方程应当能够满足
能量动量守恒的要求，并且在静态弱场的情况下能够与牛顿定律相容。
虽然这些方程的协变性似乎还不够，但爱因斯坦和格罗斯曼认为这
是他们目前所能做到的极致了。从文章的标题就可以看出其尝试性：
《广义相对论和引力理论纲要》，这就是后来所谓的《纲要》
（ Entzuurf）一文。[526]
写出《纲要》之后，爱因斯坦既深感幸福又疲惫不堪。“几个星期
以前，我终于把问题解决了，”他写信给爱尔莎说，“它大胆拓展了相对
论和引力理论。现在我必须稍事休息，否则会垮掉的。” [527]
然而没过多久，他就开始质疑这项工作。他越是反思，就越认识到
《纲要》的方程并不满足广义协变的目标。换句话说，也许并不能总是
以同一种方式将方程运用于各种加速运动。
1913年6月，他与来访的老友贝索一起研究《纲要》理论，当时他
并未建立起对该理论的信心。他们进行了深入研究，做了50多页的笔
记，分析了《纲要》如何与关于水星轨道的一些古怪事实相一致。[528]
自19世纪40年代以来，科学家们一直耿耿于怀于水星轨道的一种微
小移动得不到解释。近日点是行星橢圆轨道上距离太阳最近的点。人们
注意到，水星近日点的移动，即大约每世纪43弧秒，要比牛顿定律的预
言略大一些。起初人们以为，这是由于某颗尚未发现的行星在牵引着
它，类似于较早前海王星的发现过程。发现水星反常的那位法国人甚至
计算了这颗未知行星的可能位置，并把它命名为“火神星”。但事实上，
它并不在那里。
爱因斯坦希望新的引力场方程能够解释水星的轨道。不幸的是，经
过大量计算和修正，他和贝索得出的水星近日点运动的值是每世纪18弧
秒，这个值甚至还不到正确值的一半。由于结果不理想，爱因斯坦决定
暂不发表这些计算，但却并没有抛弃《纲要》理论，至少当时还没有。
根据《纲要》理论方程，爱因斯坦和贝索也探讨了旋转运动是否可
以看成某种相对运动。换句话说，想象一个观察者正在旋转，并体验到
惯性，这是否可能是另一种情形的相对运动，它与观察者静止、宇宙的
其余部分围绕他旋转的情形不可区分？
牛顿在其《自然哲学的数学原理》的第三卷描述了这方面最著名的
思想实验。想象一个水桶吊在一根绳子上开始旋转。起初，桶中的水几
乎静止，水面是平的，但是不久，桶壁的摩擦使水和桶一起旋转，水面
呈凹形。为什么？因为惯性使旋转的水向外推压，从而冲上桶壁。
的确如此。但如果我们怀疑一切运动都是相对的，那么我们会问：
水正相对于什么旋转呢？不是桶，因为水在和桶一起旋转时呈凹形，而
且当水桶停止后，水仍然会在里面旋转一段时间。也许水正相对于邻近
的物体旋转，比如施予引力的地球。
但是想象水桶在没有引力、没有参照点的宇宙空间中旋转，或者想
象它正在一个空荡荡的宇宙中旋转，那么是否仍然存在惯性？牛顿相信
仍然存在，因为他认为水桶正在相对于绝对空间旋转。
19世纪中叶，爱因斯坦早年崇拜的马赫批判了这种绝对空间的概
念。他认为，惯性之所以存在，是因为水正相对于宇宙中其余的物质旋
转。他说，倘若水桶静止不动，宇宙的其余部分围绕它旋转，也能观察
到同样的效应。[529]
爱因斯坦希望，广义相对论能够将所谓的“马赫原理”当成一个检验
标准。令他喜出望外的是，通过对《纲要》理论中的方程进行分析，他
的结论是，它们似乎的确预言了，不论是水桶旋转，还是水桶静止而宇
宙的其余部分围绕它旋转，效应都是一样的。
爱因斯坦大概就是这样想的。他和贝索做了一系列巧妙的计算，以
检验情况是否真的如此。爱因斯坦高兴地称，这一胜利在望的计算结
果“是正确的”。
不幸的是，他和贝索在这项工作中犯了一些错误。爱因斯坦两年后
终于发现了它们，并且认识到《纲要》实际上并不满足马赫原理。贝索
很可能提醒过他。在一份可能写于1913年8月的备忘录中，贝索说，“旋
转度规”实际上并非《纲要》中的场方程所允许的解。
但在给贝索、马赫等人的信中，爱因斯坦当时并没有理会这种怀
疑。[530]如果实验支持这种理论，“那么您在力学基础方面的卓越研究将
得到很好的证实，”爱因斯坦在《纲要》发表后写信给马赫说，“因为它
表明惯性源自物体之间的某种相互作用，恰恰符合您关于牛顿水桶实验
所做的论证。” [531]
关于《纲要》，最令爱因斯坦忧虑的是，它的数学方程并不是广义
协变的，从而无法保证自然定律对于加速运动的观察者和以恒定速度运
动的观察者是一样的。“遗憾的是，此事仍然非常棘手，导致我对这一
理论的信心不是很足，”他在回复洛伦兹的贺信时写道，“不幸引力方程
本身并不具有广义协变性。” [532]
他很快便意识到这是不可避免的。这部分是通过一个思想实验做到
的，它后来被称为“空穴论证” [533]。这个论证似乎暗示，引力场方程不
可能实现广义协变。“引力方程并不是广义协变的，这在长时间里一直
困扰着我，现已证明是不可避免的，”他给一位朋友写信说，“如果场在
数学上完全由物质所决定，那么就很容易证明，带有广义协变方程的理
论不可能存在。”[534]
在当时，很少有物理学家支持爱因斯坦的新理论，许多人甚至公开
指责它。[535]但爱因斯坦依然满心欢喜，他对朋友仓格尔说，人们至少
已经在相对性问题上“倾注了必要的精力。我喜爱争论，用费加罗的话
说‘我尊贵的伯爵敢于跳舞吗？他应该告诉我！我将为他定调’” 。[536]
在这一过程中，爱因斯坦始终试图挽救他的《纲要》。他想方设法
获取足够的协变性，以满足关于引力和加速的等效原理的大部分方
面。“我成功证明了引力方程对于任意运动的参照系仍然成立，因此关
于加速与引力场等效的假说是绝对正确的，”他1914年年初写信给仓格
尔说，“大自然只把狮子的尾巴显露给了我们。但我确信无疑，狮子是
个庞然大物，尚不能立即全部显露在我们眼前。我们见到的就像叮在狮
子身上的虱子所见到的一样。”[537]
弗伦德里希和1914年日食
爱因斯坦知道，有一种办法可以消除疑虑。他经常在论文结尾提出
一些实验建议以证实他的观点。至于广义相对论，他1911年就已经给出
了太阳引力使星光偏折的估计值。
他提出，这可以通过对星体进行摄影来测量，我们只需确定星光掠
过太阳时星体的位置与星光不被太阳偏折时所对应的星体位置是否存在
微小的偏移。但这个实验只有在日食期间星光可见时才能进行。
他的理论引发了同行们的激烈批评，他本人也有一定怀疑。因此，
当爱因斯坦听说，1914年8月21日将会发生下一次日全食时，他对此抱
以极大热情。届时需要一支远征队奔赴俄国的克里米亚观察日食。
爱因斯坦热切盼望他的理论能够在日食期间得到检验，以至于当这
支远征队面临经费不足的困境时，他甘愿亲自承担一部分费用。埃尔温
·弗伦德里希是一位年轻的柏林天文学家，他曾经读过爱因斯坦1911年
论文中对光线偏折的预言，很愿意能够牵头证明这个结论。爱因斯坦在
1912年年初写信给他说：“您对光线弯曲问题的研究如此热心，我感到
十分高兴。”1913年8月，爱因斯坦仍然在想方设法鼓动天文学家。“在
这里，理论家们已经爱莫能助，”他写道，“明年，只有你们天文学家能
够为理论物理学做出极其宝贵的贡献。”[538]
1913年8月，新婚燕尔的弗伦德里希决定在苏黎世附近山区度蜜
月，他希望能够见到爱因斯坦。这一愿望没有落空。弗伦德里希在一封
信中谈了他在蜜月期间的安排，爱因斯坦知道后便邀请他来访问。“这
真是妙极了，因为它很符合我们的计划。”弗伦德里希写信给未婚妻
说。至于后者对蜜月期间将与一位从未谋面的理论物理学家一同度过有
何反应，我们则无从知晓。
当这对新婚夫妇到达苏黎世火车站时，弗伦德里希的妻子回忆说，
头发凌乱的爱因斯坦戴着一顶大草帽，身旁站着体态臃肿的化学家哈
伯。爱因斯坦把他们带到附近的一个镇上，并在那里做了一场讲演，然
后共进午餐。毫不奇怪，他忘了带钱，还是一位助手从桌下偷偷递给他
一张100法郎的钞票，算是解了燃眉之急。弗伦德里希那天一直都在与
爱因斯坦讨论引力和光的弯曲问题，甚至在野外散步时也在聚精会神地
讨论，弗伦德里希的新婚妻子只得在一旁独自欣赏静谧的景色。[539]
在当天关于广义相对论的讲演中，爱因斯坦向听众介绍弗伦德里
希，称他“将在明年检验理论”。然而，资金是个问题。当时，普朗克等
人正试图游说爱因斯坦从苏黎世搬到柏林担任普鲁士科学院院士，爱因
斯坦则趁此机会给普朗克写信，敦促他为弗伦德里希提供资金完成这项
任务。
事实上，就在1913年12月7日，即爱因斯坦正式接受柏林的职位并
当选院士那天，他还写信给弗伦德里希提议他将自掏腰包。“如果科学
院准许，我就准备向私人筹集经费，”爱因斯坦说，“如果各种办法都失
败了，那么我将从我的少量积蓄中取出钱来支付，至少先付出第一笔
2000马克。”爱因斯坦强调，主要的事情是弗伦德里希应当继续准
备。“只管预备底片吧，不要因为钱的问题而浪费时间。” [540]
后来证明，有足够的私人捐款（主要来自克虏伯基金会）使这次远
征成为可能。“您事业上的外部困难现在或多或少得到了克服，您可以
想象，我是多么快乐。”爱因斯坦写道。他对未来的发现充满信心。“我
从每一个角度对理论做了考虑，对这个理论我充满信心。”[541]
7月19日，弗伦德里希和两位同事离开柏林前往克里米亚，在那里
又有一个阿根廷科尔多瓦天文台的小组加入进来。如果一切顺利，他们
将有2分钟时间用来拍照，以分析星光是否因太阳引力而偏折。
但事情进展并不顺利。在日食前20天，欧洲卷入了第一次世界大
战，德国向俄国宣战。弗伦德里希及其德国同事被俄军俘虏，他们的装
备也被没收。这些强大的照相机和定位设备自然无法使俄军相信，他们
仅仅是一些天文学家，打算观察星星以更好地理解宇宙的秘密。
即使他们的安全得到了保障，观测也很有可能会失败，因为日食期
间天空阴云密布。当时一个美国小组就在当地，他们也无法得到任何有
用的照片。[542]
虽然任务被迫终止，但事情还有一线希望。爱因斯坦的《纲要》方
程并不正确。根据爱因斯坦当时的理论，引力使光的偏折与牛顿光发射
理论的预言相一致。但正如爱因斯坦一年后发现的，正确的预言应当是
它的两倍。倘若1914年弗伦德里希取得了成功，爱因斯坦的理论反倒可
能被证伪了。
“我那位优秀的天文学家弗伦德里希，非但没有在俄国观测到-食，
现在倒要在那里遭受牢狱之苦，”爱因斯坦给埃伦菲斯特写信说，“我为
他感到担忧。” [543]不过，担忧是没有必要的。几周以后，这位年轻的天
文学家就在一次犯人交换中被释放。
然而，1914年8月，还有别的理由使爱因斯坦忧心忡忡。他的婚姻
刚刚破裂。伟大理论仍然需要推进。他从小就厌恶的民族主义和军国主
义正在把他的祖国拖入一场战争，他也因此成为陌生土地上的一个陌生
人。事实证明，对他来说德国是一个危险的地方。
第一次世界大战
将欧洲拖入1914年8月战争的链式反应激发了普鲁士人的爱国热
情，也沿相反方向唤起了爱因斯坦内心深处的和平主义及其不服从的本
能。他是如此温文友善，厌恶冲突，就连下棋都不喜欢。“疯狂的欧洲
现在开始了难以置信的闹剧，”他当月写信给埃伦菲斯特说，“此时人们
看得出来，人究竟属于哪一类可悲的畜生。”[544]
自从学生时代离开德国，在阿劳受到温特勒国际主义的一定影响之
后，爱因斯坦的情感已经使他倾向于和平主义、世界联邦制和社会主
义。但他一般不会公开进行活动。
第一次世界大战改变了这一切。爱因斯坦永远都没有放弃物理学，
但从此以后他将一直坚定地宣扬其政治社会理念。
战争的非理性使爱因斯坦相信，科学家实际上有一种特殊的责任来
参与公共事务。“我们这些科学家必须培养一种国际主义，”他说，“不
幸的是，甚至在科学家中间，我们也不得不在这方面失望至极。” [545]他
特别惊诧于他的三位亲密同事，即游说他到柏林的科学家——哈伯、能
斯特和普朗克，都不约而同地成了主战派。[546]
化学家哈伯是个秃顶，个子不高，衣冠楚楚。他虽然是犹太人，却
竭力使自己同化。他改变了信仰，受了洗，衣着举止都发生了改变，甚
至还戴上了一副普鲁士人的夹鼻眼镜。他担任着化学研究所所长的职
务，爱因斯坦在所里有自己的办公室。欧洲的大战爆发时，他一直在爱
因斯坦与米列娃之间进行斡旋。虽然他希望担任军官，但由于是犹太裔
学者，他不得不成为一名军士。[547]
哈伯将他的研究所进行了重组，从而为德国研制化学武器。他发现
了由氮合成氨的方法，这使德国能够大规模生产炸药。接着他转而研制
致命的氯气。氯气比空气重，可以飘入战壕，使士兵们痛苦地窒息，灼
伤他们的喉咙和肺。1915年4月，现代化学战诞生了。哈伯亲自督战，
大约5000名法国人和比利时人在伊普尔（Ypres）遭遇了噩运。（一个
不大为人注意的讽刺是，诺贝尔奖是由炸药的发明人阿尔弗雷德·诺贝
尔设立的，哈伯因氨的合成法获得了1918年诺贝尔化学奖。）
能斯特50岁左右，戴着眼镜，是哈伯的同事，偶尔也是其学术对
手。他经常在房前练习步伐和敬礼，并让妻子检查动作是否规范。然后
他驾车前往西线做志愿司机。回到柏林之后，他用催泪瓦斯以及其他可
能将敌军仁慈赶出战壕的刺激物进行了实验，但将军们还是更喜欢哈伯
正在研制的致命武器。因此能斯特在这件事情上是了力的。
甚至连可敬的普朗克也支持德国的所谓“正义之战”。正如他在学生
们参战时所说：“德国已经拔出利剑，对准那阴险背叛的策源地。[548]
爱因斯坦没有让他与三位同事的关系因战争而破裂，1915年春天，
他一直在给哈伯的儿子辅导数学。[549]但是当他们在一份捍卫德国军国
主义的请愿书上签字时，爱因斯坦感到不得不在政治上与他们划清界
限。
1914年10月发表的这份请愿书名为《告文明世界书》，后来在多位
知识界人士签名后称为《93人宣言》。它不顾事实真相，断然否认德军
曾入侵比利时，并宣称战争是必需的。“要不是因为德国军国主义，德
国文化已被从地球表面抹去，”它断言，“作为一个有教养的民族，我们
将把这场战斗进行到底，对这个民族来说，歌德、贝多芬和康德的遗产
就像家庭和土地一样神圣。“[550]
在签名的科学家当中有因光电效应而出名的保守主义分子勒纳德，
这并不奇怪。他后来成了一个狂热的反犹主义者，对爱因斯坦恨之入
骨。令人悲伤的是，哈伯、能斯特和普朗克也在上面签了名。作为公民
和科学家，他们都有一种自然的本能去附随其他人的情感。但爱因斯坦
却往往表现出一种不合作的自然倾向，这有时使他成为更伟大的科学家
和更高贵的公民。
格奥尔格·弗里德里希·尼科莱是一位冒险家和医生。他是犹太人
（原名勒温施坦），极富魅力，是爱尔莎和女儿伊尔莎的朋友。他与爱
因斯坦合作写了一篇和平主义的文章来回应。这篇《告欧洲人书》呼吁
一种超越民族主义的文化，敦促创建欧洲统一体联盟。“他们以敌对的
精神来讲话，而没有站出来为和平说话，”它在谈到《93人宣言》的签
名者时这样说，“民族主义的热情不能为这种态度开脱，这种态度同这
个世界上向来被称为文化的那种东西是不相称的。”
爱因斯坦告诉尼科莱，虽然普朗克是《告文明世界书》的93名签名
者之一，但他或许也想加入他们的反宣言，因为他“心胸开阔，心地善
良”。他还认为仓格尔也有可能签名。但是显然，两个人都不愿牵涉进
来。最后，只有两个人支持爱因斯坦和尼科莱。于是他们放弃了努力，
《告欧洲人书》当时也没有发表。[551]
爱因斯坦还成了一个带有和平主义色彩的自由组织的早期成员，这
个组织名为“新祖国同盟”，致力于尽早实现欧洲和平，并在欧洲建立一
种联邦制以避免未来的冲突。它发表了一份名为《欧洲联合国的创造》
的小册子，帮助使和平主义著作流入监狱等地。到了周一晚上，爱尔莎
有时会陪同爱因斯坦参加一些聚会，直到这个组织于1916年年初遭
禁。[552]
法国作家罗曼·罗兰是战争期间最著名的和平主义者之一，他一直
试图推进法德两国的友谊。1915年9月，爱因斯坦在日内瓦湖畔拜访了
他。罗曼·罗兰在日记中写道，法语说得很吃力的爱因斯坦“对一些最严
肃的话题进行了调侃”。
他们坐在旅馆的天台上聊天，周围花团锦簇，蜜蜂飞舞。爱因斯坦
开玩笑说，在柏林的会议上，每一位教授都会对“为什么我们德国人在
世界上遭到憎恨”而愤愤不平，然后便会“小心翼翼地避开真相”。爱因
斯坦大胆地公然宣称，他认为德国已经无可救药，希望协约国能够获
胜，“粉碎普鲁士和王朝的权力”。[553]
在接下来的一个月里，爱因斯坦与昔日的一位朋友，即哥廷根的著
名数学家保罗·赫尔茨展开了激烈的笔战。和爱因斯坦一样，赫尔茨曾
经是新祖国同盟的准会员，但是当这个组织变得有争议时，他却退出了
该团体。“这种小心谨慎的态度，或者说不坚持自己权利的态度，正是
造成整个政治困境的原因，”爱因斯坦斥责说，“您具有当权者深爱的德
意志人身上的那种勇敢精神。”
“要是您对人的理解如同对科学的理解一样细心的话，您就不至于
给我写这种侮辱人的信了。”赫尔茨回信说。这种说法很能说明问题，
而且是准确的。在理解物理方程方面，爱因斯坦的确要比处理个人事务
更胜一筹，他在致歉信中也这样承认。“正如您所言，我对人不像对科
学那样细心地去理解，因此您必须原谅我。”他写道。[554]
11月，爱因斯坦发表了一篇三页的文章，几乎到了德国言论所能允
许范围的极致（即使对一个大科学家也是如此）。在这篇名为《我对战
争的看法》的文章中，他猜想存在着“一种由生物学决定的雄性特征”，
