愛因斯坦在牛津_風聞
返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！2019-07-16 09:42
**編譯 |**姬揚（中國科學院半導體研究所研究員）
來源：中國物理學會期刊網
1930年代早期，德國的政治環境日益動盪，而愛因斯坦三次訪問牛津，他關於科學如何運行的新想法吸引並震驚了聽眾。
牛津的科學史博物館擁有18000件藏品，最著名的卻是一塊不起眼的黑板——1931年5月16日，愛因斯坦在上面用粉筆計算了宇宙的大小、密度和年齡。博物館網站稱之為“塵世聖人的遺蹟”，一些參觀者“幾乎把它當作聖物”。
1921年，愛因斯坦第一次訪問英國時，曾短暫地來過這座城市。他和妻子埃爾莎在牛津呆了幾個小時， 在物理學家林德曼（Frederick Lindemann）的帶領下參觀了這座城市和大學。
1931年的再次訪問也歸功於林德曼。羅德基金會希望舉辦一系列的講座來紀念商人和南非政治家羅德（Cecil Rhodes），委託林德曼發出邀請。愛因斯坦幾乎不會説英語，他在1927年7月拒絕了一次邀請，部分原因是健康狀況不佳，“長期停留在外國和不熟悉的環境中……對我來説，是太大的負擔，特別是考慮到語言的困難。”
1930年，林德曼親自到柏林邀請他，愛因斯坦同意做講座，並訪問牛津大學基督教會學院（Christ Church）。1931年5月1日，愛因斯坦從柏林來到牛津。
講座、黑板和語言障礙
愛因斯坦在牛津待到5月27日，做了三場講演。第一場於5月9日在羅德堂（Rhodes House）舉行，聽眾包括教職員及其家屬和來自各個學科的500多名學生。報告用的是德語，黑板上寫着英文標題“相對論”。第二場是在5月16日，討論了相對論和膨脹的宇宙。據《泰晤士報》報道，有“兩塊黑板，事先寫滿了數學符號”。第三場是5月23日，討論的是統一場論，“試圖通過引入定向空間結構來導出引力場和電磁場”（《自然》報道）。
歷史性時刻。1931 年5 月23 日，愛因斯坦獲得牛津大學的榮譽博士學位
講座的科學內容並沒有持久的意義，更有趣的是聽眾對這種教育和社交活動的反應。據《牛津時報》（Oxford Times）報道，學院領導坐在大廳的前面，大學的年輕成員們坐在後排和走廊裏，“女人們成羣結隊地去聽愛因斯坦教授講話”。
不幸的是沒有翻譯，儘管愛因斯坦竭盡全力，但是“有多少人完全理解德語？他們是否能理解愛因斯坦教授所用的語言？有多少人可以理解複雜的相對論？”在最後一次演講裏，愛因斯坦不僅寫了方程，還畫了一張圖，“用粉筆在曲線上比劃着來解釋，並反覆地轉向聽眾和黑板”。
雖然“博學的聽眾忙着記錄方程式”，但是院長懷特（Henry Julian White）肯定很難跟得上，他坐在前排，正對着演講人。這位70多歲的聖經學者，在整個演講中睡得很香。愛因斯坦被逗樂了，也許還吸取了教訓——下次來牛津，“應該用英語做報告”。
愛因斯坦的黑板給他和大學帶來了摩擦。1931年5月16日，他在日記裏煩惱地寫道：“這堂課確實講得很好很漂亮。但是黑板被收起來了。(個人崇拜，對他人產生不利影響。很容易就能看到英國傑出學者們的嫉妒。所以我提出抗議，但被認為是虛偽。)”
愛因斯坦的牛津黑板
牛津的導師們保留了愛因斯坦在5月16日關於宇宙膨脹的兩塊黑板，但只有一塊倖存下來。
這塊黑板簡要地總結了他在1931年4月的宇宙學論文。基於弗裏德曼（Alexander Friedmann）的膨脹宇宙的相對論模型， 他把宇宙常數設為零，利用哈勃對宇宙膨脹的測量，估計了3個量：物質密度(ρ)、宇宙半徑(P)和宇宙膨脹的時間(t)。注意，“L. J.”是德語Licht Jahre 的縮寫，意思是“光年”。
然而，這裏的算術並不完全準確。愛因斯坦在使用哈勃常數時出了錯，正確的數字應該是：
這可能是愛因斯坦不贊成保留黑板的原因之一。
導師們、晚宴和打油詩
1931年5月23日，牛津大學授予愛因斯坦榮譽博士學位。伯頓（AB Poynton）用拉丁文致辭，他是一位古典學者，未來的學院院長，但對物理學一無所知。愛因斯坦在日記中指出，伯頓的講話“嚴肅但不完全準確”—— 他的評論基於翻譯，因為他不懂拉丁文。但是，當聽到“Mercurius” （水星）的時候，愛因斯坦露出了笑容：這顆行星為確認廣義相對論發揮了關鍵作用。
音樂學家登尼克（Margaret Deneke）注意到了這個反應。她不僅有音樂天賦，德語也很流利——深得愛因斯坦的喜愛。後來他們有過一次音樂三重奏。根據登尼克的日記，愛因斯坦把小提琴支在下巴下面，“全身心地投入到音樂中去”，而旁觀者“默默地抽煙，親眼目睹他們的貴賓度過快樂的夜晚”。愛因斯坦的日記更加坦率，聲稱音樂開始後，“客人們匆忙離開了房間”。
愛因斯坦與基督教會學院的關係既親切又古怪。在日記裏，他描述了晚餐——穿着外套和罩袍的導師們在大廳裏進餐。經濟學家哈羅德（Roy Harrod）回憶説，在一次會議上，愛因斯坦坐在他旁邊——在綠色桌布的掩護下，愛因斯坦在膝蓋上放了一摞紙，鉛筆不停地動，用方程式寫滿了一張又一張的紙。
愛因斯坦還在“訪客登記錄”裏寫了一首詩。儘管只是一首打油詩，但是深思熟慮、詼諧有趣。在1955年愛因斯坦去世後，這首德語詩經翻譯後刊登於《泰晤士報》。
魅力與聯繫
愛因斯坦“全身心地投入牛津科學的所有活動中，參加學術討論會並進行討論，結果證明他的訪問既令人興奮又發人深省，我相信他的訪問一定會在我們的學科發展上留下永久的印記”。林德曼在1931年6月寫道。
“加上他迷人的個性，”他繼續寫道，“愛因斯坦的善良和同情使我們所有人都喜愛他，我希望他作為羅德學者的這段時期能和這所大學發生更多的聯繫，這在各個方面都是富有成效的和有利的。”然而，1931年的牛津科學偏重於實驗方向。很少有理論家能在愛因斯坦的水平上討論物理和數學——他可能更適合劍橋大學，那裏有天文學家愛丁頓（Arthur Eddington），他領導了1919年的日食觀測行動，“ 證明”了廣義相對論。
也許，最讓牛津的人們懷念愛因斯坦的，僅僅是他的魅力。戈爾丁（William Golding，《蠅王》的作者，諾貝爾文學獎獲得者）回憶説，1931年的某天，他站在一座小橋上看着河，一個“留着鬍子，戴着帽子的人”加入了他的行列。“愛因斯坦教授當時不懂英語，而我只懂兩個德語單詞。我朝他微笑着，儘量表達英國人對他的感情和尊重。”
他們一起站了大約5分鐘。最後，“愛因斯坦教授意識到，總應該做些什麼。”他指着河裏的一條鱒魚，用德語説“魚”。“我激烈地點點頭，一瞬間就用掉了一半的德語詞彙。‘魚。是的，是的。’”默默無聞的英國大學生和世界著名的德國科學家繼續站在一起。又過了5分鐘，“愛因斯坦教授從視線中消失了，他的整個身體仍然傳達着善意和友好。”
逃離納粹德國的難民
在1931年訪問牛津後，愛因斯坦被選為基督教會學院的“研究學生”（也就是研究員），每年獲得400英鎊的獎學金，持續到1937 年。林德曼希望愛因斯坦能夠在牛津定居，但他此後只回來了兩次。
下一次訪問是從1932年4月到5月。5月5日，愛因斯坦去劍橋做了關於數學的保爾（Rouse Ball）講座，從而有機會見愛丁頓。
但是在德國，納粹和希特勒開始攫取權力。1933年3月，愛因斯坦被其祖國永久流放了——他最後一次來到牛津，這是1933年的5—6月。他在給玻恩（Max Born）的一封信裏寫道：“在德國，我成了‘邪惡的怪物’，所有的錢都被沒收了。但是我安慰自己——錢總是會很快消失的。”
1933年6月2日，在牛津自然歷史博物館舉行的公眾活動中，愛因斯坦受邀致辭，感謝盧瑟福（Ernest Rutherford）給青少年科學協會做報告。盧瑟福與愛因斯坦一樣是諾貝爾獎得主，也是這個領域的同行，還是一位男爵，不僅有很多榮譽，而且性格張揚。根據牛津大學生阿諾德（C H Arnold）的陳述，在盧瑟福旁邊，愛因斯坦似乎是一個“可憐的孤立無助的小人物”。愛因斯坦在用英語致感謝發言時，“在我看來，對於這所英國大學將要如何接受他，他還有一點懷疑。”
與世隔絕的平靜。1933年6月3日，愛因斯坦發表了一次公開演講，概述了關於理論物理學方法的全新觀點
然而，愛因斯坦剛一坐下，就響起雷鳴般的掌聲。三十多年後，阿諾德回憶説：“我一輩子都不會忘記，愛因斯坦的面容發生了巨大的變化。他的眼睛閃着光，整個臉似乎充滿了歡樂和喜悦。當他以這種方式回來時，無論納粹多麼糟糕地對待他，牛津都歡迎他和他那無可置疑的天才。”
數學、物理與現實
這種心理壓力似乎表現在愛因斯坦的科學思想和個人行為上。在6月10日的最後一次演講《關於理論物理學的方法》中，他試圖擺脱實驗物理學中固有的混亂的物理現實（包括量子力學），並代之以純粹數學的天堂（他一直追求的統一場論）。愛因斯坦的科學傳記作者派斯（Abraham Pais）表示，這次講座“也許是他思維方式最清晰、最透徹的表現”。
愛因斯坦一開始就向聽眾保證，他把古希臘視為“西方科學的搖籃”。希臘人“創造了一個邏輯系統的智力奇蹟，其斷言是如此的嚴謹，每個被證明的命題都沒有絲毫的疑問——歐幾里德幾何。”
他接着説，為了讓科學理解現實，科學家們通常認為，僅有希臘思想還不夠。“純粹的邏輯思維不能讓我們瞭解經驗世界。”“所有關於現實的知識都始於經驗，並終於經驗。”愛因斯坦正式將伽利略稱為“現代物理學之父，實際上是整個現代自然科學之父”，接着讚揚牛頓是“全面可行的理論物理體系的第一個創造者”。
接下來，愛因斯坦顯然改變了路線。他説，廣義相對論已經證明了傳統觀點是錯誤的。“因為這個理論表明，我們有可能使用基本的原則（非常不同於牛頓的原則），以更完整更滿意的方式處理全部的經驗數據。”因此，“純粹的數學結構使我們能夠發現與它們相關的概念和規律，給了我們理解自然現象的關鍵。”他的結論是：“實證當然還是數學建構為物理服務的唯一標準，但真正的創新原則存在於數學中。因此我相信，在某種意義上，純粹的思想是有能力理解真實的，正如古人夢想的那樣。”
因此，愛因斯坦向牛津的聽眾以及國際物理學界保證，數學本身就可以為理解自然提供基礎。他顯然反對自己在1921年巧妙闡述過的立場：“只要數學定律與現實有聯繫，就是不確定的；只要它們是確定的，就與現實無關。”現在他聲稱，廣義相對論的基礎是數學概念而不是物理觀測——儘管天文學家們在1919年做出了關鍵性的證實。
毫無疑問，許多理論和實驗物理學家，特別是那些在量子力學領域工作的物理學家，對如此大膽的説法感到驚訝，也無法信服。畢竟它打了物理學史的臉——物理學的歷史顯然是理論、觀察和實驗相結合的結果。但是面對廣義相對論的開創者，很少有人能質疑他的説法。
1933 年10 月，愛因斯坦離開歐洲來到普林斯頓。在美國，他遠離了納粹的迫害，可以自由地追求他的牛津宣言，在其具有獨特影響力的餘生裏，繼續發展統一場論。
本文經授權轉載自微信公眾號“中國物理學會期刊網”，編譯自Andrew Robinson. Physics World，2019，(6)：32。
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