撰文 | 劳伦斯·克劳斯(Lawrence Krauss)
翻译 |钱磊

和所有人一样,爱因斯坦也犯过错误。和大多数物理学家一样,他有时把这些错误写入论文发表出来。对于我们中的大部分人来说,误入歧途的事很容易遗忘。但对于爱因斯坦,即使是错误也是值得一提的。通过这些错误,我们可以看出爱因斯坦的思想经历了怎样的发展过程,关于宇宙的科学观念随之发生了怎样的变化。爱因斯坦的错误也为前沿发现带来了挑战。在推进人类知识的极限之时,我们很难知道写在纸上的理论是否与真实现象相符,也很难知道激进的新想法究竟是会带来更深刻的认识,还是会不了了之。
多年以来,爱因斯坦——大胆地重新了定义空间和时间的人——低估自己的发现并在事后批评自己的次数多得有点惊人。今天,宇宙学中三个蓬勃发展的领域均建立在他曾误判的想法之上:引力透镜、引力波和宇宙的加速膨胀。
引力透镜
在引力透镜的问题上,爱因斯坦的关键错误是轻视了自己的一个最重要的成果:光会在引力场中弯曲。1936年12月,爱因斯坦在《科学》杂志上发表了一篇题为《恒星通过引力场偏折光线的类透镜行为》(Lens-Like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field)的短文。这篇文章以一种现代学术论文中不可能找到的方式开头:“不久以前,R·W·曼德尔(R. W. Mandl,一位捷克工程师)拜访了我,让我把在他请求下进行的一点计算的结果发表出来。这篇短文实现了他的愿望。”
这个“一点计算”探讨了引力导致光线极端偏折的可能性。对于爱因斯坦来说,很容易就可以证明,如果天体质量足够大,且来自这个天体后方的光线与它的距离足够近,那么这些光就可以被引力强烈地扭曲,从而可以汇聚到一起,产生远方天体放大或者多重的像。这种效应与光线通过透镜时的弯折类似,故得名引力透镜。引力透镜已经发展成为了现代宇宙学中最重要的观测工具之一,因为它提供了一种得到宇宙中质量分布的方法,甚至对不可见的物质也能奏效。
然而,爱因斯坦没有意识到引力透镜效应的强度和重要性。相反,他在1936年的文章中得出结论,光线经过临近恒星时形成的多重像之间的间隔太小,实际上是分辨不出来的。毫无疑问,这可以解释为什么他文章的引言会如此自谦。严格地说,爱因斯坦的结论是对的,但是他显然没有意识到恒星不是唯一能导致光线弯曲的天体。
考虑到引力透镜对其科学声誉的重大影响,爱因斯坦的健忘就更令人惊奇了。光线被大质量天体弯曲是广义相对论的一个关键性的观测预言。在1919年,物理学家亚瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)领导的一个远征队观测了日食,确认经过太阳的星光正如爱因斯坦所预言的那样发生了弯曲。这个广义相对论得到证实的新闻出现在了世界各地报纸的头版上,英国远征队在一战末期证实德国科学家工作的戏剧性情节无疑也助长了公众的兴趣。爱因斯坦很快获得了无与伦比的科学知名度。

翻译 |钱磊

和所有人一样,爱因斯坦也犯过错误。和大多数物理学家一样,他有时把这些错误写入论文发表出来。对于我们中的大部分人来说,误入歧途的事很容易遗忘。但对于爱因斯坦,即使是错误也是值得一提的。通过这些错误,我们可以看出爱因斯坦的思想经历了怎样的发展过程,关于宇宙的科学观念随之发生了怎样的变化。爱因斯坦的错误也为前沿发现带来了挑战。在推进人类知识的极限之时,我们很难知道写在纸上的理论是否与真实现象相符,也很难知道激进的新想法究竟是会带来更深刻的认识,还是会不了了之。
多年以来,爱因斯坦——大胆地重新了定义空间和时间的人——低估自己的发现并在事后批评自己的次数多得有点惊人。今天,宇宙学中三个蓬勃发展的领域均建立在他曾误判的想法之上:引力透镜、引力波和宇宙的加速膨胀。
引力透镜
在引力透镜的问题上,爱因斯坦的关键错误是轻视了自己的一个最重要的成果:光会在引力场中弯曲。1936年12月,爱因斯坦在《科学》杂志上发表了一篇题为《恒星通过引力场偏折光线的类透镜行为》(Lens-Like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field)的短文。这篇文章以一种现代学术论文中不可能找到的方式开头:“不久以前,R·W·曼德尔(R. W. Mandl,一位捷克工程师)拜访了我,让我把在他请求下进行的一点计算的结果发表出来。这篇短文实现了他的愿望。”
这个“一点计算”探讨了引力导致光线极端偏折的可能性。对于爱因斯坦来说,很容易就可以证明,如果天体质量足够大,且来自这个天体后方的光线与它的距离足够近,那么这些光就可以被引力强烈地扭曲,从而可以汇聚到一起,产生远方天体放大或者多重的像。这种效应与光线通过透镜时的弯折类似,故得名引力透镜。引力透镜已经发展成为了现代宇宙学中最重要的观测工具之一,因为它提供了一种得到宇宙中质量分布的方法,甚至对不可见的物质也能奏效。
然而,爱因斯坦没有意识到引力透镜效应的强度和重要性。相反,他在1936年的文章中得出结论,光线经过临近恒星时形成的多重像之间的间隔太小,实际上是分辨不出来的。毫无疑问,这可以解释为什么他文章的引言会如此自谦。严格地说,爱因斯坦的结论是对的,但是他显然没有意识到恒星不是唯一能导致光线弯曲的天体。
考虑到引力透镜对其科学声誉的重大影响,爱因斯坦的健忘就更令人惊奇了。光线被大质量天体弯曲是广义相对论的一个关键性的观测预言。在1919年,物理学家亚瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)领导的一个远征队观测了日食,确认经过太阳的星光正如爱因斯坦所预言的那样发生了弯曲。这个广义相对论得到证实的新闻出现在了世界各地报纸的头版上,英国远征队在一战末期证实德国科学家工作的戏剧性情节无疑也助长了公众的兴趣。爱因斯坦很快获得了无与伦比的科学知名度。
