如果没有爱因斯坦,还会有广义相对论吗?| 专访希伯来大学前校长-资讯-知识分子

如果没有爱因斯坦,还会有广义相对论吗?| 专访希伯来大学前校长

2019/08/06
导读
我并不知道

整理和出版爱因斯坦的手稿,最大的意义就是向大众,向学界以及向普通的学生展示。我们不光要关注科学结果以及一些理论应用,同时,我们还要关注科学家在推导的这个过程当中经历了什么,才最终得到了相关的结果。

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采访&撰文 | 毛绒拖鞋

编辑 | 小赛


1915年,在狭义相对论提出10年之后,在辗转了布拉格、苏黎世两座城市之后,在经历了一战的战火和家庭的纷争之后,全身心投入工作的阿尔伯特·爱因斯坦在柏林终于将自己提出的相对论从狭义拓展成了广义。从此,人类对于物质、时空、引力的认知发生了根本性的改变。


2015年,在广义相对论提出100年之后,物理学家哈诺赫·古特弗罗因德(Hanoch Gutfreund)在爱因斯坦留下的一堆纷繁复杂的手稿中,发现了这位天才是如何一步步创造出相对论的。这些手稿记录下了在探索相对论的道路上,爱因斯坦的困惑和挑战,也记录下他的得意和惊喜,以及他与朋友和同事之间的交流。


爱因斯坦和古特弗罗因德有许多共同的特点。除了都是物理学家,他俩也都是犹太人,而将这两个身处不同时代的人联系在一起的一个重要纽带,是爱因斯坦参与创立、古特弗罗恩特曾任校长的耶路撒冷希伯来大学。


1925年,希伯来大学成立,担任校理事会成员与首任学术委员会主席的爱因斯坦对这所犹太学校抱有很高的期望。在学校的落成典礼上,爱因斯坦发表目标宣言,他写道“我们的大学将迅速发展成为一个伟大的精神中心,并引起全世界文明人类的尊重”。1955年,这位天才在普林斯顿的家中去世之后,留下了大量的手稿和信件,爱因斯坦的妻子按照丈夫的愿望,将这些珍贵的资料全部捐赠给了希伯来大学。


1966年,在这所爱因斯坦参与创办的大学里,古特弗罗因德获得了理论物理的博士学位[1]。26年之后,57岁的古特弗罗因德在1992年出任母校的第十二任校长[2],并由此开始走上研究爱因斯坦手稿的研究之路。


为了纪念爱因斯坦杰出的工作,同时也为了让普通读者能够了解爱因斯坦的发现之旅,古特弗罗因德和学者于尔根·雷恩在2015年一起出版了一本基于爱因斯坦手稿的科普图书:《相对论之路——爱因斯坦如何创建了它?它的意义何在?》。书中有大量爱因斯坦的手稿原件插图,之所以这样安排,是因为在古特弗罗恩特和雷恩看来,手稿原件有着独特的美学感染力。他们在书中写到“面对这些原件,犹如作者亲临,让我们目睹他们的工作过程”。


问世4年之后,这本书的中文版即将在今年与中国大陆的读者见面。今年是爱因斯坦诞辰140周年,而古特弗罗恩特也应邀来访中国,参加多场纪念爱因斯坦的活动。8月3日,在上海——这座爱因斯坦唯一到访过的中国内地城市——古特弗罗因德接受了“赛先生”的采访,在他的心目中,爱因斯坦最令人印象深刻的一面在于他“是一个非常独立的人”。

问=“赛先生”

答=哈诺赫·古特弗罗因德


问:您此前曾参加过爱因斯坦手稿摹本的出版工作,是什么样的原因让您关注到爱因斯坦的手稿,并对这些手稿进行了深入的研究?


答:我本人是一名物理学家,我一辈子都在教学生,然后将爱因斯坦的这些思想传授给我的学生。后来呢,我又当了希伯来大学的校长。在这个时候,我就意识到我们希伯来大学有这样的一个爱因斯坦文稿的文化宝藏,所以退休之后我觉得我就有必要花一些自己的时间,将这一文化宝藏跟世界分享,去研究爱因斯坦给我们留下的这些遗产。我们不光要跟科学家、学界去分享,同时我还希望能够跟普通大众进行分享。


问:我们如今能看到大量有关相对论的图书和资料,您认为整理出版爱因斯坦手稿的最大意义是什么?


答:现在我认为,整理和出版爱因斯坦的手稿,最大的意义就是向大众,向学界以及向普通的学生展示。我们不光要关注科学结果以及一些理论应用,同时,我们还要关注科学家在推导的这个过程当中经历了什么,才最终得到了相关的结果。而且有了这些研究,有了这种手稿的整理和出版,科学史学家才能够更好的了解这其中的过程:爱因斯坦是怎么进行推导的?他的想法又是怎么样?这个演变的这个过程是非常有意思的,而且也非常具有教育意义。所以我认为,这些才是整理和出版爱因斯坦手稿的最大意义。


问:这本书中有大量深奥专业的内容,对于受过基础物理训练的人来说仍然有一定的阅读门槛。您和雷恩先生在写作本书的时候是根据什么样的原则来平衡专业与通俗之间的矛盾的?


答:我认为在这一个过程当中,我们有这样的一个原则,就是首先我们在书中避免去展示一些很复杂的数学演算,然后第二个原则,就是我们在解释的时候一方面尽量精简,另一方面要确保事实信息的准确性,而我们平衡得怎样,恐怕还需要读者来评判。这本书虽然是为接受过教育的,并且有一定智力和好奇心的大众所写的,但同时读这本书的过程肯定也会有一些挑战。

那对于这本书的读者来说,你不一定要有相关的科学背景,但至少要对科学有一定的了解,而且如果你能够投入脑力劳动,愿意去努力理解这本书的内容,那么在读完这本书后,肯定会觉得非常有收获,能够有一种成就感。


问:在书中,您引用了约翰·辛格(John Synge)在其1960年教科书的部分前言,其中指出“科学有双重目的:认识自然和征服自然”,而且他认为认识自然是智力活动中更为重要的方面。在您看来,基础科学和应用科学之间是一种怎样的关系?我们应当如何看待那些在目前看似无用的科学研究?


答:这个问题其实很难回答,因为“征服”这个词的军事意义太明显,所以我觉得,与其征服自然不如去了解自然。现在我们人类面对着很多大问题,我们的粮食不够了,而且很多疾病也在不断地传播,环境在不断地恶化。要解决这些问题,肯定需要科学,也肯定需要技术,但仅仅依靠科学技术是不够的,我们还需要社会科学、人文、哲学、历史等等。这些学科对于解决人类面临的问题也是非常重要的。


今天,我们不仅要学会怎样利用自然资源,同时还需要思考去怎样可持续地利用资源。所以说,我们在利用科学的时候,一定要遵循以上的这些原则。而在这个问题当中,您提到有一些科学研究似乎是无用的,但我不知道什么是所谓的“无用的科学研究”,是不是是说现在还暂时没有实际应用的科学研究呢?有些研究也许现在还没有应用,但是未来可能会有应用。就比如说,广义相对论刚刚提出的时候,其实也是一个所谓的“无用的科学研究”,但是今天如果没有广义相对论,我们可能就不会开发出GPS系统。


问:您在书中引用霍尔顿的说法“除爱因斯坦之外,没有人能创造出广义相对论。”有一种观点认为,即使没有爱因斯坦,随着科学的持续发展,也会有人发现相对论,只是时间会晚一些。您怎么看待这样的说法?


答:爱因斯坦在一生中,有两个年份创造了特别多的科学成果,其中一个是1905年。这一年当中,他一共写了四篇科学论文,极大程度地改变了人类对于物理世界的理解,这四篇论文每一篇都算得上是当代物理学的支柱。爱因斯坦在1905年研究的一切问题,都是过去经典物理学没有办法解决的,也同时是过去很多科学家都在关注的问题!那一年,他才26岁,没有一个大学请他当老师,因为觉得他还不够资格,但也就是在这一年,他解决了这么多的问题,发表了这四部非常有意义的科学论著!

他所解答的这些问题,也许别的人同样能够解答出来,但也许不会像他那样一个人就解答出来,也不会像他那样在一年内就解答出来了。不过广义相对论就难说了。因为与广义相对论相关的问题,之前是没有人研究的!爱因斯坦个人有这种动力,他在1905年的时候,便觉得狭义相对论不足以解答更多问题,一定要进行拓展。所以他才研究出广义相对论,所以我并不知道,如果没有爱因斯坦的话,广义相对论会不会被别的人提出来,或者是究竟要花多少年,才会被别人提出来!


问:您在研究爱因斯坦过程中,最大的收获是什么?最令您印象深刻的是爱因斯坦的哪一面?为什么?


答:我认为我在这一过程当中最大的收获,就是使得更多的人了解到爱因斯坦和希伯来大学的渊源。希伯来大学是我个人的精神家园,同时我也希望,希伯来大学是爱因斯坦智慧结晶的最终归属地。所以,我让大家知道了希伯来大学和爱因斯坦之间的渊源,我有一种非常强烈的个人成就感,尤其是能够到世界各地策划这些展览,让更多的人对爱因斯坦的想法和理念产生兴趣。

我认为,爱因斯坦是一个非常独立的人,他愿意独立思考,有创新思维,做事方式也很独特,他不会去理会当时的一些成见,他不会在没有质疑的前提下去接受一些研究成果,我觉得这是爱因斯坦令我印象最深刻的一面!


问:在爱因斯坦之后,20世纪没再出现像他一样伟大的科学家,也没再出现像相对论这样颠覆性的工作,您如何看待这一现象?这是否意味着物理学的发展到了一个瓶颈期?


答:我并不认为现代物理学的发展到了一个瓶颈期。其实20世纪也有很多的物理学伟人,也许他们不像爱因斯坦那样贡献如此之大,但是他们仍然对物理学的进步做出了很多的贡献,而且这些人也相当有才华。的确,广义相对论构成了我们对于当今宇宙的理解,但是在爱因斯坦的论文当中,他并没有详细的说明,如何使用广义相对论来解释当今的宇宙,很多的工作都是后人根据爱因斯坦的广义相对论推导出来的,这些后人的功劳我们也应该去认可。


在爱因斯坦之前,人们只知道,宇宙当中有两种基本的力,第一个就是电磁力,第二个就是引力,然后可能对于核能也有一定的了解,但是有了爱因斯坦之后,才有了场论,才有了粒子论,才有了统一场论等。但是,很多这些理论都是靠后人根据爱因斯坦的理论推导出来的,而这个推导的过程还在不断的进行当中,所以我并不认为当前的物理学发展到了一个瓶颈期

另外,我们也并不能够说在爱因斯坦之后就没有伟大的科学家了,现在的物理学家还在解决很多有意思的问题,而且研究这些问题的人,同样也都才华横溢!
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《赛先生》微信公众号创刊于2014年7月,创始人为饶毅、鲁白、谢宇三位学者,成为国内首个由知名科学家创办并担任主编的科学传播新媒体平台,共同致力于让科学文化在中国本土扎根。
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