爱因斯坦的宇宙观
　　1915-1918年期间，理论物理学教授玻恩也在柏林，他同爱因斯坦过往甚密，有一段时间天天见面。他在《回忆爱因斯坦》一文中，有几段关于这个时期的重要描述：当时，已经形成了反对他、还是拥护他的派别。他既不隐瞒自己的观点，也不把自己的观点强加于人。可是，人们知道，他是一个和平主义者。他的观点明确，认为诉诸武力是毫无意义的，他也不相信有什么德意志的胜利。战争将结束时，德国某些重要人士，其中有历史学家德尔布吕克、国内经济学家布伦塔诺和爱因斯坦及其他一些人，经常举办晚会，还邀请外交部的高级官员出席。主要讨论大本营提出的势必招致美国参战的无休止的潜艇战问题。爱因斯坦说服我参加这些聚会，而我当时还是军官，理应不参加。在他们中间，我是最年轻的一个，从来缄默不言。爱因斯坦却常常讲话，他的态度是那样镇定自若，言吐又是那样的清晰感人，像是在论述物理理论问题。有时，爱因斯坦还与国外反战战士会晤，丝毫不理会德国好战分子对他施加的种种精神压力。在爱因斯坦所在的科学院中，沙文主义的狂热情绪也越来越浓厚。一批物理学家竟公开发表一封信，信中规劝人们在科学研究中不要引用英国学者的著述，并以德国科学远比英国人和法国人的肤浅理论深奥而自诩。对此，爱因斯坦不屑一顾，他仍然大声疾呼着：“战争对国际合作的发展是最可怕的障碍，尤其在于它对文化的影响。战争破坏了知识分子从事创造性工作所不可缺少的一切条件。如果他正好是年轻力壮，他的能力就会被束缚在破坏性的战争机器上，而年纪大的人也会陷进仇恨和失望的气氛之中。而且，战争导致国家贫困，导致长期的经济萧条。所以，凡是珍惜文化价值的人，就不会不成为和平主义者。”1917年秋天，对于俄国工人和农民革命的胜利，爱因斯坦表现出由衷的喜悦。他认为，这是马克思学说在一个大国里的一次成功尝试。也是在社会平等基本原则基础上建立一种新的社会制度的初次试验。几年后，他著文表达了对十月革命和俄国革命导师列宁的崇敬心意：“我崇敬列宁，因为他是一个为争取实现社会平等而献出自己一切的伟人。虽然我认为他的手段欠妥，但有一点应该肯定，像他这样的伟人是人类良心的洗革人和捍卫者。”这些言词真是绝无仅有的历史文献！当时，德国还没有任何一位大自然科学家能像爱因斯坦这样坚定而明确地崇敬列宁的高尚品德，赞扬十月革命的人道主义精神。爱因斯坦虽然赞同列宁的社会和政治目的，但对达到这一目的所采取的“手段”却持保留态度。这是欧洲知识分子中人道主义的普遍立场，也是爱因斯坦对社会变革的“天真”的疑虑。 在战争岁月里，爱因斯坦满腹愁肠，为人类的命运及未来忧心忡忡。这种情绪在他为分子布朗统计法的研究前辈斯莫卢霍夫斯基写的悼词中表露得非常清楚：“每一个了解斯莫卢霍夫斯基的人，所以喜欢他，不仅因为他是一个聪明的科学家，而且也因为他是一个高尚的、敏感的和友善待人的人。近几年来的世界灾难，使他对人们的残忍和对我们文明发展所遭受的损失感到极为痛心。命运过早地中断了他作为研究家和教育家的卓有成效的活动。但是我们将非常珍惜他的生活榜样和他的著作。”其实，爱因斯坦的这种情绪在1916年3月14日写的悼念马赫的文章中，业已流露出来：“在读马赫的著作时，人们总会舒畅地领会到作者在并不费力地写下那些精辟的、恰如其分的话语时所感受到的那种愉快。但是他的著作之所以能吸引人一再去读，不仅是因为他的美好的风格给人以理智上的满足和愉快，而且还由于当他谈到人的一般问题时，在字里行间总是闪烁着一种善良的、慈爱的和怀着希望的喜悦的精神。这种精神也保护着他，使他受不到那种今天很少有人能够避免的时代病的影响，就是说受不到民族狂热的影响。在他的通俗文章《关于飞行抛射体的现象》中，他也不能放弃在最后一段里所表达的他对于各个民族达到相互了解的衷心愿望。” 战争在继续。爱因斯坦希望真理之声传遍全球的理想破灭了，他希望把人们从极端、狭隘的民族主义中解脱出来的努力也无济于事。爱因斯坦变得前所未有地悲观起来。1917年他写信给洛伦兹，说：“每当我想起生活中的无限悲伤之事，就抑制不住我的沮丧心情。以前，物理学能解除我的苦恼，现在连物理学也无济于事了。”大战结束前一年，爱因斯坦的身体垮了。他早就有胃病，那是在苏黎世和伯尔尼的穷困生活中得的。爱因斯坦本来身体强壮，但是他的思想没有固定界限，生活没有固定规律，再加上他成年累月、不分昼夜的紧张思索，希望和绝望、激动和狂喜所带来的感情上的巨大波动，终于把身体搞垮了。两个月里，体重竟减轻了十几公斤。但是，爱因斯坦不会倒下去！人类的良知不会泯灭，相对论的理论还要发展，这些美好的愿望再次支撑起爱因斯坦巨人般的身躯。 在柏林的前几年，战争的阴云虽给爱因斯坦带来不少生活和研究上的麻烦，但他始终没有停止相对论的研究。在隆隆炮火中，爱因斯坦取得了学术研究的丰硕成果。
　　1916年初爱因斯坦在《物理年鉴》上发表了长达50页的论文《广义相对论基捶》，从此暂时结束了他从1908年以来所从事的相对论研究。这篇论文是20世纪理论物理学研究的巅峰。1905年的狭义相对论仅仅适用于不存在引力的所有物理过程，研究的是直线、匀速相对运动的参考系。广义相对论的方程与参考系的运动状态无关，也就是同样适用于作加速运动和旋转运动的参考系。在某种程度上，它是1905年狭义相对论的“推广”；此外，就像爱因斯坦所恰当比喻的那样，广义相对论这个新理论就像是相对论大厦中的第二层楼。爱因斯坦一直把广义相对论看作自己毕生最重要的科学成就。他对自己的学生、波兰物理学家说过：“要是我没有发现狭义相对论，也会有别人发现的，问题已经成熟了；但是我认为，广义相对论的情况不是这样。” 爱因斯坦说这种话，是在广义相对论发表之后20多年。爱因斯坦的自信不是没有道理的。1919年，爱因斯坦9岁的儿子爱德华问父亲：“爸爸，你到底为什么这样出名？” 爱因斯坦笑了，然后又半严肃半微笑地对儿子解释道：“你看见没有，当瞎眼的甲虫沿着球面爬行的时候，它没有发现它爬过的路径是弯的，而我有幸地发现了这一点。”爱德华听懂了比喻本身，但他不理解其中的含义。这其中的含义，只有物理学家中的精英们才体会得到。照他们看来，如果没有爱因斯坦，至今世界上也断不会出现广义相对论。当然，一个重大的科学理论，是科学发展到一定阶段后的必然产物，说它完全依赖于某个人，这是叫人难以相信的。然而，这种看法也说明了一个事实——广义相对论中包含着深刻的思想。没有大胆的革新精神和百折不挠的毅力，没有敏锐的物理直觉能力和高超的数学运算技能，是不可能建立广义相对论的。从1905年到1915年，爱因斯坦酝酿了整整10年时间——那是最富于创造力的成熟的10年——才建立起广义相对论。广义相对论的提出需要太多的才能，几乎超出一个常人毕生所能掌握的知识的无数倍。人类不得不在大多数人平庸的事实面前赞美那些伟大的天才。他们的才能实在是让人仰视。拥有这样的天才，是人类的福份。难怪1897年发现电子的英国物理学家汤姆逊说：“广义相对论是人类思想史上最伟大的成就之一。” 难怪创立相对论量子力学的英国物理学家狄拉克说：“广义相对论也许是人类曾经作出过的最伟大的科学发现。”狄拉克是物理学界最不爱说话，更不爱说恭维话的大师。所以，爱因斯坦在1917年大病之后，坦然地向朋友们说：“我死不死无关紧要。广义相对论已经问世了，这才是真正重要的。”
　　宇宙之谜
　　有人说，柏林的大学教授分两类，一类是爱因斯坦一个人，另外一类是其他所有人。有人以此来讥讽爱因斯坦。有人以此来赞誉爱因斯坦。不管怎么说，爱因斯坦即使在大科学家们中间，也显得是那么地与众不同。一般的教授，把自己的时间一分为二：一部分教书，一部分研究。他们的讲课，一章章、一节节，分得细而又细，旁征博引，内容像图书馆一样丰富。他们的科学研究，也分成一个个小问题，手下的学生都能分到一个，大家津津有味地研究，论文一篇篇发表。爱因斯坦也是既讲课又做研究。他那深刻的思想之链，一环一环展开，清晰地呈现在听讲者面前，再加上一些幽默隽永的趣谈作点缀，这使他的讲课具有一种特殊的魅力。爱因斯坦只爱讲自己所研究的问题。他不仅喜欢向同行和大学生讲课，也喜欢跟门外汉谈自己的研究工作。这些讲课和交谈，是用语言表述思想，就像磨剑一样，思想在讲课和交谈中磨锋利了。可是，要爱因斯坦完整地讲一门课，从头到尾，仔细准备，这就叫他头疼了。教科书上、手册上都有的东西，有什么可讲的呢？ 爱因斯坦不理解别人讲课的方法，就像别人不理解他的讲法一样。爱因斯坦只是固执地认为：把时间都花在背书上，这太可惜了。爱因斯坦的科学研究，也和一般的教授不同。他总是找最深最难的问题来研究，所以他顶多只能有一两个助手。爱因斯坦是个单干户，狭义相对论发表之后，本来可以接下去做许多工作，写许多论文，可是，他把这些比较容易做的工作留给别人，自己则埋头搞广义相对论。广义相对论的原理发表后，还是同样的情况，爱因斯坦又去研究更新更难的问题了。少年时代的独自沉思又一次出现。不过，现在爱因斯坦是在面对浩瀚的星空发问：根据广义相对论，宇宙应该是什么样的呢？
　　宇宙是什么样的？在人类居住的大地之外是什么？有什么？这些问题和人类的历史一样古老。从漫无稽考的远古时代起，人们就在思索这些问题。那美丽庄严的星空，那点不清数不尽的闪烁着的星星，蕴藏着多少诱人的奥秘！多少年来，宇宙是神话故事的大花园，是宗教迷信的好居所。诗人讴歌宇宙、哲学家玄谈宇宙，他们描绘了形形色色的宇宙。从牛郎织女鹊桥相会的神话宇宙，到天堂地狱、上帝造人的宗教宇宙，各式各样，应有尽有。然而，最有权利讨论宇宙的，是研究宇宙的人，是那些彻夜不眠、把望远镜指向茫茫太空的天文学家，是那些在实验桌旁，在伏案计算中度过日日夜夜的物理学家。爱因斯坦分析了无限宇宙模型的困难，根据广义相对论空时弯曲的概念，提出了自己的宇宙模型。他的论文出现在1917年的《普鲁士科学院会议报告》上，论文的题目是《根据广义相对论对宇宙所作的考查》。在这篇论文中，爱因斯坦提出了一个有限无边的静态宇宙模型。“宇宙有限”这几个字渐渐地传到了牧师、神父和拉比们的耳朵里。他们的耳朵竖起来了，而且竖得很长。“什么？宇宙有限？嗯——好极了！”他们满意地笑了。罗马教庭学院的天主教哲学家发表了长篇大论，对于爱因斯坦大加恭维。仿佛有限宇宙之外就必有一个天堂，这样，他们的上帝就有适当的住处了。关于这一类上帝在人世间的代言人，有什么话好说的呢？他们曾经把布鲁诺活活烧死，把伽利略关进监狱，只是因为他们宣传科学的真理——哥白尼的日心地动说。而当哥白尼的学说经过艰苦斗争，获得胜利之后，这些神学家们却又摇身一变，说什么哥白尼的学说并不和《圣经》矛盾，反而给上帝开天辟地、创造日月星辰提供了科学根据。对于宗教界这些荒谬的说法，爱因斯坦从来都抱着一种冷漠的态度。在一次访问英国的宴会上，爱因斯坦的邻座是坎特伯雷大主教。这位大主教摆出一副对相对论颇感兴趣的样子，恭敬地向爱因斯坦求教，希望能从相对论中找到一些对于上帝有益的根据。他呷了一口香槟酒，亲切地对爱因斯坦说：“有许多人对我说，爱因斯坦会改变我们的宗教道德观念呢！教授，关于这个问题，你有什么看法呢？” “别信他们。相对论讨论的纯粹是科学问题。与宗教毫无关系。”爱因斯坦也呷了一口香槟酒，微笑地回答说。想从相对论中寻求神秘启示的时髦人物形形色色，他们都在爱因斯坦的身边嗡嗡嘤嘤，似乎在为他、为相对论唱赞歌。但是一有机会，他们又像蚊子一样，吸他的血，去养肥他们自己。每一个伟大人物的身边总有一些这样的蚊子，从古至今，皆是如此。对唯心主义的恭维，爱因斯坦是无动于衷的，因为在他身上，自然科学家的自发的唯物主义始终是主流。遗憾的是，有些唯物主义阵营里的人，不断地攻击爱因斯坦“唯心主义”。特别是在宇宙有限这个问题上。但是说来也怪，他们提的问题和神学家同样浅薄：“在有限宇宙之外是什么？”他们给出的答案也和神学家一样武断：“上帝。”这些唯物主义者给宇宙有限论贴上了一条标签——“唯心主义”。谁说宇宙有限，谁就犯下了唯心主义的弥天大罪。也许，他们太性急了，还没有弄懂爱因斯坦的宇宙有限论是什么意思，就根据现成的公式：“宇宙无限＝唯物主义”，“宇宙有限＝唯心主义”，赶紧提笔上阵，对宇宙有限论展开了批判。其实，他们都没有弄清什么叫宇宙有限。爱因斯坦的宇宙模型有三个重要的概念。第一个概念是“静态”。爱因斯坦提出了一个所谓的“宇宙学原理”。这个原理是说：宇宙间的物质均匀分布，从宇宙的随便什么地方观看宇宙，所看到的宇宙图像都是相同的，就像站在球面上观看球面，不论站在哪一点，看到的球面都是一个模样。对于这个宇宙学原理，读者很可能反对。“宇宙间的物质分布怎么能说是均匀的呢？譬如在太阳系中，99.86%的质量集中在太阳上，这均匀吗？还有，在地球上看月亮和在月亮上看地球，难道一样吗？”亲爱的读者，你这是从小处着眼了。宇宙学是从大处着眼，研究整个宇宙结构的，它所使用的宇观尺度比太阳系大得多。小范围里的不均匀，并不妨碍大范围里的均匀。譬如地球表面，有的地方是崇山峻岭，有的地方是平野千里，各个地点的海拔高度是不均匀的。但是如果在人造地球卫星上远远地观看地球的整体结构，那么各地海拔高度的差异就微乎其微了，地球就是一个相当均匀的球，（严格地说，应该是椭球）。爱因斯坦的静态宇宙模型进一步假定：宇宙空间中的物质不但是均匀分布的，而且还是静止不动的。读者可能又要反对说：“月亮绕着地球转动，地球绕着太阳转动，宇宙间的一切物质都在运动，怎么能说是静止的呢？” 这时，你又从太阳系的小范围来考虑了。用太阳系的小尺度衡量是运动的，用宇观的大尺度衡量就是静止的了。就像站在海边观看大海，以米作为衡量的尺度，那么海水是大浪滔滔，作着激烈的运动。但是如果在人造地球卫星上观看大海，以公里或更大的距离作为衡量的尺度，那么海水就平静如镜，就是静止的了。总之，爱因斯坦认为，宇宙的总的图像就像从卫星上观看地球一样，大体上是均匀、静止不动的。你看，那些恒星不是像宝石一般镶嵌在深邃的夜空中，彼此之间的位置不是几乎从不变动吗？第二个概念是“有限”。对这个概念的反对意见最为激烈：“难道说我们的宇宙四周围着巨墙，墙上写着一行巨字：‘呔’，宇宙有限，墙外天国，人类止步！”对待这些意见，爱因斯坦的宇宙模型中还有第三个概念呢。这第三个概念就是“无边”。爱因斯坦的宇宙虽然有限，却又是无边的。圆圆浑浑，没有边界，所以也就没有什么边界内外之分。和无限宇宙一样，有限宇宙也是可以没有“之外”的。无限宇宙排除了天国和上帝之类的东西，有限宇宙也不给它们容身之地。 爱因斯坦的静态、有限、无边的宇宙模型和牛顿式的无限宇宙模型一样，都是人类认识宇宙过程中的重要里程碑。它们都是把一定数量的观测事实作了某种外推之后得到的。结论虽然可能有错误，研究的态度和方法却是科学的。事实上，爱因斯坦提出他的宇宙模型之后过了12年，天文学上有了一次重大的突破——美国天文学家哈勃发现，所有的星系，彼此之间的距离都在不断地增大。恒星不“恒”，我们看不到它们的分离运动，因为距离我们太远了。宇宙就像一个受热的肥皂泡，它在不停地膨胀。星系就像肥皂泡上的各个点，它们彼此之间的距离也在不停地增大。宇宙不是静止的，宇宙在膨胀！哈勃利用大口径望远镜作出这个重要发现后，爱因斯坦这位公认的最伟大的物理学家，非常坦然地承认自己的宇宙模型是错误的。为什么不承认呢？难道最伟大的物理学家就不犯错误了吗？为了从广义相对论中解释出他的静态、有限、无边的宇宙模型，爱因斯坦甚至修改了自己心爱的引力场方程，在方程中增加了具有斥力性质的一项，叫做宇宙项。有人把引入宇宙项这件事，称为爱因斯坦平生所犯的最大错误。
　　爱因斯坦犯了一个大错误，提出了一个错误的宇宙模型，后果却是诞生了一门新的科学——现代宇宙学。奇怪吗？不，历史上有不少这样的事情。哥白尼的日心地动说揭开了近代天文学的序幕，但是他的不朽巨著《天体运行论》中说行星（包括地球）绕着太阳作圆周运动，是不对的。行星运动的轨道应该是椭圆的。
　　研究宇宙的整体结构，以前没有适当的理论指导，从爱因斯坦开始，才有了强有力的理论做指导，那就是广义相对论。随着观测手段的不断发展和完善，更促使现代宇宙学蓬勃发展起来。在爱因斯坦提出自己的宇宙模型之后，又有别的学者提出了其他的宇宙学理论：从宇宙膨胀论到大爆炸宇宙论，从等级式宇宙论到物质反物质宇宙论，名目繁多，立论各异，众说纷纭，争论激烈。一门科学产生出各种各样的假设和理论，引起了激烈的争论，不正说明它有光辉灿烂的发展前途吗？
　　从遥远的文明开端算起，人类研究宇宙的渴望终于在爱因斯坦这儿找到了一个新的科学起点。 

