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爱因斯坦一生犯下的四大错误

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1920年的爱因斯坦。

谁都会犯错,即便是爱因斯坦也不例外。作为一位伟大的科学家,爱因斯坦的科学基础是非常雄厚的,他在面对新问题时展现出了非常强大的解决能力。但这并不意味着一个人会永远成功,因为人性有其固有的缺陷。爱因斯坦在其科学生涯中就犯下过四次大错。

首先,爱因斯坦在其著名的质能方程E=mc^2上就犯过错。1905年是爱因斯坦奇迹般的一年,在这一年他发表了许多著名的论文。当时有许多科学家在致于研究“静能”和大质量物体间的关联,但总是不能成功。许多人得到的质能方程是E=Nmc^2,在这里N应该是一个变量,但没人能够得到正确的数值。爱因斯坦办到了。但事实上当时爱因斯坦得到的这个方程只适用于处于完全静止状态的粒子。虽然这位科学伟人发表的狭义相对论认为物理规律和观察者的参考系无关,他本人的质能方程却不适用于运动中的粒子。换而言之,他的这个方程式是与参考系有关的。直到六年后,Max von Laue等人才找到了其中的问题。爱因斯坦在他的一生中,总共犯了七次与质能方程有关的错误。

其次,爱因斯坦在他的广义相对论中错误地给宇宙加了一个常量,以维持他先入为主的想法——宇宙是静止的。广义相对论本身非常优雅,是一个伟大的理论,改变了人类的宇宙观。在此之前,人们认为引力是瞬间在质量间发生的,而爱因斯坦告诉我们,物质和能量能使时空的曲度发生变化,与此同时它们也会受到后者的影响。宇宙中的全部质能加起来,它们的密度和压力会对宇宙产生某种影响。但爱因斯坦拒绝承认这一点。

宇宙中的全部质能加起来会导致宇宙变得不稳定,爱因斯坦实际上已经计算出了这个结果。很明显,宇宙要么会膨胀,要么会收缩。但他却给宇宙加了一个常量,来平衡宇宙可能会发生的这种变化。假如爱因斯坦不这样固执己见,他就会成为第一个预见宇宙膨胀的人。虽然宇宙确实有一个能够体现暗能量存在,使其加速膨胀的常量,但爱因斯坦的那个常量却是完全错误的,他让我们发现宇宙膨胀晚了很多年。

第三,爱因斯坦排斥宇宙的量子本性拥有不确定性。在经典物理中,所有理论的结论都是可确定的。告诉我们粒子的初始位置和初始时间,理论上我们就能够计算出宇宙中所有粒子的演化、运动过程,以及确定它们在某一时间点上的位置。但在量子力学中,我们无法得出这种量化的结果,微观尺度上的宇宙在本质上拥有难以确定的本性。

在量子力学中,我们如果通过测量,对一个粒子的位置知道得越多,我们对它的动量就知道得越少。粒子存在的时间越短,其静态能量的不确定性就越大。假如我们对其一个方向上的自旋进行测量,那么我们就会毁坏与其另两个方向自旋有关的信息。但爱因斯坦拒不接受这样的观点,他认为一切都是可确定的,他认为其中肯定隐藏着某种未被发现的变量。当前物理学中的某些争论就来源于爱因斯坦的这种错误想法,抛弃成见的难度是如此之大。

最后一个是爱因斯坦至死都在一个错误的方向上,推进大统一理论的实现。在爱因斯坦之前,在科学上追求理论的统一就已经像是一种思潮。这种思潮认为大自然中的一切都可以用少量简单定律和参数来解释,一个理论是否强大和其简化能力有关,这样的诱惑在科学中一直存在着。库仑定律、高斯定律、法拉第定律和永磁体原理可以被纳入一个简单的框架——马克斯韦电磁学说。牛顿的引力学说和爱因斯坦的广义相对论都可以解释地球和天体的运行。但爱因斯坦想要更进一步,他想要把引力和电磁力统一起来。从1920年代开始,爱因斯坦为此付出了30年的代价。

虽然实验结果证明大自然中存在着一些新的规律,爱因斯坦仍然固执地忽略了它们。弱核力、强核力和电磁力遵循着相同的量子规律,这些量子作用力都可以被归到标准模型中。但爱因斯坦从未在这方面作过尝试,甚至于从未考虑把核力纳入进来,而是一直深陷在引力和电磁力的泥潭中不能自拔,即使它们之间明显存在着关联。爱因斯坦认为新的证据不足以改变他的努力方向。

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