最美的理論

卡洛·羅韋利　文錚　陶慧慧

少年時代的愛因斯坦曾度過一年無所事事的時光。很可惜，現在很多青少年的父母經常會忘記這樣一個道理：一個沒有“浪費”過時間的人終將一事無成。那時候，愛因斯坦因為受不了德國高中的嚴苛教育而中途輟學，回到了他位于意大利帕維亞的家中。那個時候正是20世紀初，意大利工業革命剛剛開始，他的工程師父親正在波河平原上建造第一批發電站。而愛因斯坦則在閱讀康德的著作，偶爾去旁聽帕維亞大學的課程——他聽課只是為了好玩，既不注冊學籍，也不參加考試。但正是這看似兒戲的行為使他成為真正的科學家。

后來，他去了蘇黎世大學讀書，開始全身心地投入到物理學的研究中。幾年后的1905年，他向當時最負盛名的科學期刊《物理學年鑒》投寄了三篇文章，這三篇文章中的任何一篇都足以讓他獲得諾貝爾獎。其中第一篇指出了原子的存在，第二篇則奠定了量子力學的基礎——我在下一課里會細說，而在第三篇中他提出了第一個相對論，也就是我們今天所說的“狹義相對論”。這個理論說明了對每個人來說，時間的流逝速度可以不一樣——如果一對雙胞胎中的一個人以高速運動，那么兩人的年齡將不再相同。

愛因斯坦很快成為著名的科學家，收到了很多大學的聘書。即便是這樣，仍然有些事讓他心緒不寧——盡管他提出的相對論立刻獲得了一片贊譽，但它與我們對引力的了解，也就是自由落體的認知產生了矛盾。他在寫一篇總結相對論的論文時發現了這個問題，于是對偉大的物理學之父牛頓那著名的萬有引力學說提出了質疑：我們能否修正一下這個理論，讓它不再與新生的相對論水火不容？為此他陷入了深思，并花了十年時間來解決這個問題。在這十年里，他瘋狂研究，反復嘗試，不斷犯錯，陷入混沌。他發表過錯誤的論文，有過各種靈光乍現的想法，也曾誤入歧途。終于，在1915年11月，他發表了一篇論文，給出了完整的解答——這是一個全新的引力理論，他稱之為“廣義相對論”，這是他的杰作。偉大的前蘇聯物理學家列夫·朗道（Lev Landau）稱之為“最美的理論”。

世界上有許多感人至深、無與倫比的偉大作品，比如莫扎特的《安魂曲》、荷馬的《奧德賽》、西斯廷禮拜堂的穹頂畫、莎士比亞的《李爾王》……想要領悟這些作品的妙處，都要經歷一個從頭學起的過程，但最終獲得的回報將是百分之百美的享受。其實，除了美感之外，這些作品還能為我們提供一個觀察世界的全新視角。廣義相對論，這顆愛因斯坦的明珠，正是這樣一件杰作。

我還記得自己對這個理論初有心得時的激動心情。那是大學最后一年的夏天，在卡拉布里亞大區孔多弗里城的一片海灘上，我沐浴在希臘風情的地中海艷陽下。因為沒有學校課業的打擾，學生在假期里往往能更專注地學習。我當時正在研讀一本書，書頁的邊緣都被老鼠咬爛了。每當我忍受不了博洛尼亞大學那些無聊的課程時，就會跑回位于翁布里亞山區的家中。我的家不成樣子，有點嬉皮風格，我每天晚上都會用這本書堵住那些可憐小動物們的洞口。此刻，我時不時地從書頁中抬起頭來，看看面前波光粼粼的大海，我仿佛看到了愛因斯坦想象中彎曲的時空。

這簡直就像魔法一樣：宛如一位朋友在我耳邊低聲細語，告訴我一個不同凡響卻又不為人知的真相，瞬間揭開了遮蔽真實的面紗，展現出一個更簡潔、更深刻的秩序。自從得知地球是圓的，像瘋狂的陀螺一樣旋轉之后，我們就認識到事實并非如表面所見。每當我們瞥見事實新的一面時，都會激動不已，這意味著又有一層面紗要被揭開了。

（摘自《七堂極簡物理課》）