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爱因斯坦的相对与绝对

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恩福杂志编辑室
四月十八日晚上八点四十五分,普林斯顿大学两栋建筑亮起明灯,一场象征「光速不变」的灯光接力由此开始,环绕全球。这是响应联合国订二○○五年为「世界物理年」的一项活动,纪念相对论发表百周年。
爱因基坦在一九○五年──号称物理界的「奇迹之年」──所发表有关光学和相对论的四篇论文,(注1) 改变了全球的生活面貌。众所周知,结束二战的原子弹乃是应用了爱氏的「质能互换」原理。不仅如此,延伸至二十一世纪的许多科技都以他的立论为根基,就如已溶入日常生活的防盗报警器、照相机光表、全球定位系统,以及医用X光、工业的激光科技、核能发电等,莫不有赖他的贡献。无怪《时代杂志》在迈入二○○○年时,以这位科学界巨擘作封面人物,表彰他的影响力。
身为犹太裔的爱因斯坦,一八七九年三月十四日出生于德国,在达十六岁役龄之前,到意大利去和父母重聚,十七岁以后在瑞士求学、工作。声誉渐隆之后,曾在瑞士、德国一些大学任教,并作物理研究所主任。一九二一年他因光电效应而获诺贝尔奖。(注2)一九三三年希特勒任德国总理,许多犹裔科学家出走,他亦前往美国,以普林斯顿为研究处所与家园,直到一九五五年四月十八日辞世为止。
对宇宙的惊佩
除了科学,爱氏平生还酷爱音乐。他的小提琴艺甚为精湛,自幼便常陶醉于莫扎特、贝多芬的旋律中。音乐令他体悟到超凡的境界,据说,一九二九年他聆听一场音乐会之后,激动得到后台恭贺那位提琴家说:「现在我知道天上有位神!」(注3)
事实上,爱氏虽身为世界瞩目的科学家,但他的言论中并不避讳提到「神」。十九世纪与二十世纪上半叶,实证主义及逻辑实证论盛行,许多人以为真理必须透过科学实验的证明才能成立,因而藐视宗教,以为是神话,不足采信。然而,爱氏却主张,(注4) 科学与宗教为两个不同的领域,无需彼此排斥,甚至应当互相倚赖,相辅相成。科学是方法,探究现象与其原因,宗教却 提出了目标。不仅如此,宗教对科学乃是不可或缺的,它具有启发性,提供整体的认知。他的名言之一:「宗教没有科学是跛子,科学没有宗教是瞎子。」科学家在 接触到宇宙的奥秘时,对其美丽与深邃所产生的惊佩之情,对他而言,即是一种宗教情操。按此标准,他承认自己有宗教,而这样的宗教信念正是他所以能孜孜不 倦、辛勤研究的推动力。
按德国教育定规,爱氏自幼即受到犹太宗教的教导,同时他也阅读基督教的新约。十二岁之前,他对宗教甚是狂热,偶尔自编颂赞神的歌曲。然而他愈来愈走向独立思考,不喜欢学校权威式的教育,导致对宗教持批判看法。十七岁时,他正式宣布脱离犹太教团契。(注5) 不过,他对犹太-基督教的宗教传统始终给予极高的评价。他的第一任妻子为东正教徒;犹太人受纳粹迫害时,教会起而 反对,令他对基督教再予尊重;同时,他也愈发重视自己族裔的需要,多方声援复国运动,以至以色列立国之初,曾有人邀他担任第一任总理;住在普林斯顿时,他 的左邻右舍都是神学家。这些背景多少可以解释他对宗教的正面态度。
相对背后的绝对
然而,爱氏对宗教的信念,与他对物理研究的关系密不可分。他从小就对数学着迷,发现经过精密的推算,许多现象可以套入简单的程式。表面看来宇宙纷繁复杂,背后的原理却是质朴,这令他讶异,从而对宇宙的「心智」产生敬畏之情。
  他在探讨「光」的本质时,发现光是粒子,跳出了十九世纪光是「波动」的结论。他又判定,光的速度在真空中恒常不变。而且他主张,自然律在任何状况下也是绝对不变的。这是他提出的「不变原则」,成为他对自然界最根本的看法。
著名的「特殊相对论」则是打破时间绝对的概念,将其定位为第四个维度。比方,假设甲和乙代表不同的系统,且对乙系统而言,甲系统是运动的,那么在甲系统中同时发生的事(如:两道门同时打开),在乙系统看来却不会是同时的(看来开门的时间一前一后)。此外,爱氏以为,物体运动接近光速时,物体的长度显然会缩短;而当某一系统以接近光速运动时,其时间会显然变慢。然而,爱氏强调,自然律对所有自由活动的观察者而言,都是一样的。自然律的不变性,是相对论的根基。
以上论点早在一九○五年便已发表。一九一六年,爱氏又发表「广义相对论」,把宏观世界也纳入前述的简要原则。他认为引力其实是时空的扭曲,光通过引力场时,会被偏折。一九一九年,一组天文学家经由在西非对日蚀的观测,证实了他的预测,令爱氏声名大噪。
量子力学当推爱氏为开山鼻祖,然而他对后期哥本哈根学派所强调的「测不准原理」深表不满,认为「偶然」无法成为解释宇宙的最后模式。他有一句生动的断语:「神不会和宇宙掷骰子。」在最后三十年的岁月里,爱氏投注心力,想证实「统一场理论,就是用一种律来统一所有的物理现象。虽然即至去世仍未有成果,然而他以无比的热情坚信,宇宙是和谐的,也是简单的,而这就是宇宙最美之处。
一瞥创世的奥秘
圣经的创世观可由一句经文表明:「诸世界是藉神的话造成的……并不是从显然之物造出来的。」(注6) 这种「从无造有」的观点,可说是世上所有宗教、哲学中独一无二的。此外,创世记声明,神所造的头一个物质,就是「光」。(注7) 爱因斯坦推敲物理的奥秘时,无意间解明了神创造的手法,让人大开眼界。
在爱氏的观测里,无论大宇宙、小宇宙,「光」都是其最基本的背景,不变的光速则彷佛成了宇宙的屏障。
相对论所推导的「质能互换」,是依据「不变原则」而来:当物质高速前进时,不变原则便迫使它转换为巨大的能量;反之,当一股巨大的能量产生时,不变原则也迫使它转变为质量。圣经描述神的话为「权能的命令,托住万有」。(注8) 因此,当神「说,要有……,就有」,意思乃是有庞大的能量发出,转变成了物质。爱氏的发现,无疑证实了圣经的记载。
在研究的过程中,爱因斯坦发现,按照他的推算,宇宙会不断扩张,而倒推回去,也表示有一起始。但当时的科学界都以为宇宙是无始无终的,爱氏也认同,所以他甚觉困搅,于是在程式中添加了假设性的「宇宙常数」。然而,其后的天文学却观测到星球向外飞离的现象,宇宙始于「大爆炸」之说终于得到肯定。一九二九年,爱氏亲自到哈勃望远镜去观察后,不得不放弃他的看法,并承认,那是他「一生最大的败笔」。
爱氏曾说,他想了解神如何创造这个世界:「我想明白他的想法,其他都是细微末节。」(注9) 他曾说:「神不会将他的心抖在袖子边」,意思是,宇宙的奥秘无法从现象界一目了然;但同时,「神隐晦难明,却不诡异。」意思是,宇宙的道理固然难以捉摸,却是简洁可靠的。「我们(物理学家)只是努力在追寻他的踪迹」。(注10)
相逢不相识
爱因斯坦有时会开玩笑地以「老人家(the Old One)」 来称神,但他始终不承认,宇宙的设计所流露的心智是出于一有位格的神。早期他曾表示,他的神观与史宾诺莎相同,后者持泛神论,认为富有规律的万物即等于 神。后来他却又澄清,认为宇宙本身不可能是神,他所敬重的超越者在其背后。即使如此,他仍不认同圣经中那位与人沟通、介入历史的神。
有次他回覆一个孩子的问题:「科学家是否祷告?」他写道:「有个灵彰显在宇宙定律之中,这个灵大大超越人,让我们这些力量微小的人感到谦卑。如此,追求科学会导致一种宗教情操,但这与天真的宗教是不同的。」
在谈及「神」时,爱氏的内涵只限于宇宙的设计层面,而不谈宗教所涉及的道德层面,如罪恶与苦难等问题。有人揣测,爱氏不愿接受有位格的神,是因为他由物理所瞥见的神是完美的,而一位完美的神如何会造出一个充满痛苦的世界?──爱氏的一生经历一战、二战,又亲见六百万骨肉乡亲死于纳粹的摧残。
在刊于一九二九年《周六晚报》的一篇采访中,记者问爱氏,是否相信耶稣的历史性?他说:「毫无疑问!读福音书的人不能不觉得耶稣就活在眼前。……神话不会如此的活生生。」报导中又说,爱氏曾说,耶稣是位最伟大的犹太人。然而,终其一生,爱因基坦却没有接受耶稣所提供的救恩。
除了理性的原因之外,爱因斯坦拒绝接纳他所处的宗教传统,或许还另有一些因素。诸如,幼年时,他曾受到基督徒的排挤;他不喜欢当时宗教教育灌输式、扼杀独立思考的教学方式等。此外,在感情生活上,他的一生也有不少可议之处:与同窗结婚之前即已有私生女,第一次婚姻失败,第二次婚姻虽持续到末了,但亦时有绯闻。或许正是因著道德上的脆弱乏力,让爱氏有莫名的罪疚感,因而不愿面对有位格的神。
爱因斯坦的理性领悟到神创造的光辉,然而灵魂的眼睛却仍然紧闭,以致无法仰视神的圣洁,明白救恩的途径。与神相逢而不相识,何等可惜!
注:1.爱氏当年只有二十六岁,在瑞士专利局糊口。他在《物理学年鉴》上发表四篇论文:「论布朗运动」、「论光电效应」、「论运动物体的电子力学」(即特殊相对论)、「物体的惯性与它的能量有关吗?」(内含E=mc2公式) 2.爱氏一九二二年□Q一月赴日过路上海时,获知得奖消息,中国青年兴奋得将他高抬起来。 3.“Einstein and God,” in Theological and Natural Science, by Thomas Torrance, p. 21。 4. 爱氏曾在多处发表他这方面的观点,如:Ideas and Opinions, Science, Philosophy and Religion, The World as I see It等书。 5. Torrance, p.10。 6. 希伯来书十一3。 7. 创世记一3。 8. 希伯来书一3。 9. Fred Heeren, Show Me God, p. 135。 10. Torrance, p. 25。
来源: 恩福
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