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前不久，一本出自加拿大科學(xué)史家Jeffrey Crelinsten的新書(shū)中譯本《愛(ài)因斯坦陪審團(tuán)：檢驗(yàn)相對(duì)論的競(jìng)賽》（Einstein’s Jury：The Race to Test Relativity）上市了。這部著作介紹了在狹義與廣義相對(duì)論的誕生初期，學(xué)術(shù)界對(duì)這一劃時(shí)代的科學(xué)理論展開(kāi)的學(xué)術(shù)爭(zhēng)論，特別是通過(guò)反復(fù)的天文觀測(cè)和物理實(shí)驗(yàn)而展開(kāi)的激烈的學(xué)術(shù)辯論。

這些討論不僅包括正當(dāng)?shù)膶W(xué)術(shù)質(zhì)疑和爭(zhēng)論，以及許多專(zhuān)家在哲學(xué)和物理上的不理解，而且伴隨著各種反相對(duì)論的攻擊。內(nèi)中不僅有學(xué)術(shù)失誤造成的誤解，更有學(xué)術(shù)道德不當(dāng)者、學(xué)術(shù)騙子、反猶主義者和法西斯分子的惡意誣陷和攻擊，其猛烈程度令人震驚。

由于反相對(duì)論者的激烈質(zhì)疑，致使諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)在授予愛(ài)因斯坦諾貝爾物理獎(jiǎng)時(shí)，未能把相對(duì)論這一人類(lèi)歷史上最重要、最輝煌的科學(xué)成就之一列在授獎(jiǎng)原因之中。

這一發(fā)生在上世紀(jì)20年代、持續(xù)了十年左右的對(duì)相對(duì)論的“審判”，在通常的科學(xué)著作、科學(xué)史資料和科普讀物中都簡(jiǎn)單帶過(guò)，沒(méi)有詳細(xì)描述。因而一般學(xué)習(xí)、研究和講授相對(duì)論的人都對(duì)此沒(méi)有深刻印象。以為有普朗克、能斯特等一流學(xué)者的支持，狹義相對(duì)論很快就被學(xué)術(shù)界接受，以為引力紅移、光線(xiàn)偏折、水星軌道近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)三大驗(yàn)證一經(jīng)完成，廣義相對(duì)論就得到了學(xué)術(shù)界的公認(rèn)，根本想不到相對(duì)論誕生之后還經(jīng)歷了如此嚴(yán)酷的“學(xué)術(shù)審判”。

當(dāng)然，事實(shí)勝于雄辯。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的結(jié)果和學(xué)術(shù)上的逐步深入理解，最終使那些參與“審判”相對(duì)論的人轉(zhuǎn)變成了相對(duì)論的“證人”和擁護(hù)者。其實(shí)，相對(duì)論在中國(guó)的傳播過(guò)程中也有過(guò)類(lèi)似的情況發(fā)生。

筆者長(zhǎng)期從事廣義相對(duì)論的研究、教學(xué)和科普宣傳，查閱過(guò)許多有關(guān)相對(duì)論的著作和史料，包括不少有關(guān)愛(ài)因斯坦的傳記和評(píng)論，但均未看到對(duì)這一歷史階段的如此詳細(xì)精彩的介紹，感覺(jué)真是大開(kāi)眼界。

本書(shū)作者能完成這樣一本著作，得益于他扎實(shí)而全面的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)，積極勤奮而實(shí)事求是的學(xué)術(shù)作風(fēng)。他具有物理、天文、科學(xué)史三個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)術(shù)背景，又在世界各地眾多科研單位、學(xué)校和圖書(shū)情報(bào)機(jī)構(gòu)廣泛收集資料，并與當(dāng)事人和知情人進(jìn)行深入交流，從而全面、正確地掌握了大量有價(jià)值的史料。

本書(shū)譯者潘濤先生長(zhǎng)期從事有關(guān)愛(ài)因斯坦和相對(duì)論的書(shū)籍的翻譯工作，曾出版過(guò)《愛(ài)因斯坦的錯(cuò)誤》等優(yōu)秀譯作，這次他又奉獻(xiàn)了《愛(ài)因斯坦陪審團(tuán) 》這本力作的中譯本 ，相信這本書(shū)一定能受到廣大讀者的歡迎。

閱讀本書(shū)有助于讀者全面了解相對(duì)論的成長(zhǎng)歷程，也有助于青年學(xué)子理解科研之路的崎嶇不平。

——趙崢 (北京師范大學(xué)物理系教授、中國(guó)引力與相對(duì)論天體物理學(xué)會(huì)前理事長(zhǎng))

撰文 | 蘇道

在有關(guān)愛(ài)因斯坦和相對(duì)論的科學(xué)史敘事中，1919年是有特別意義的年份：這一年，英國(guó)天文學(xué)家阿瑟·愛(ài)丁頓（Arthur Eddington）率領(lǐng)的遠(yuǎn)征隊(duì)在西非普林西比島成功進(jìn)行了日食觀測(cè)，驗(yàn)證了廣義相對(duì)論關(guān)于恒星的光線(xiàn)在太陽(yáng)的引力場(chǎng)中會(huì)發(fā)生偏折的預(yù)言。從此，愛(ài)因斯坦和他的廣義相對(duì)論“一舉成名天下知”。

廣義相對(duì)論徹底改變了自牛頓以來(lái)人類(lèi)在300多年間理解宇宙的方式，賦予空間、時(shí)間這些我們熟悉的概念以完全不同的內(nèi)涵。但當(dāng)我們面對(duì)這樣一場(chǎng)思想革命時(shí)，除了驚嘆愛(ài)因斯坦的創(chuàng)造性和洞察力，是否曾感到疑惑，為何哥白尼提出的日心說(shuō)經(jīng)過(guò)開(kāi)普勒、伽利略等人的不懈推動(dòng)和傳播才最終得到認(rèn)可，而愛(ài)因斯坦的理論更加艱深難懂，也超出了我們?nèi)粘５慕?jīng)驗(yàn)范圍，怎么靠愛(ài)丁頓領(lǐng)導(dǎo)的一次觀測(cè)就被完全接受了呢？

事實(shí)上，情況與我們經(jīng)常在課本或者科普讀物中讀到的內(nèi)容截然相反。在1919年的日食觀測(cè)前后的那段時(shí)間里，科學(xué)界對(duì)愛(ài)因斯坦和廣義相對(duì)論給予了高度關(guān)注，其中質(zhì)疑和反對(duì)的聲音不絕于耳，甚至在一段時(shí)期內(nèi)成為主流。廣義相對(duì)論有3項(xiàng)重要的預(yù)言，實(shí)際上全都是天文學(xué)預(yù)言：水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)新值、引力紅移和光線(xiàn)在引力場(chǎng)中的偏折。因此，不管是想證實(shí)還是證偽廣義相對(duì)論，都離不開(kāi)天文學(xué)家的工作。

這些天文學(xué)家正是加拿大科學(xué)史學(xué)家杰弗里·克雷林斯騰（Jeffrey Crelinsten）的作品《愛(ài)因斯坦陪審團(tuán)：檢驗(yàn)相對(duì)論的競(jìng)賽》（Einstein’s Jury：The Race to Test Relativity）中的主角，他們?cè)?910年到1925年間圍繞驗(yàn)證這些預(yù)言所開(kāi)展的大量研究和觀測(cè)以及隨之而來(lái)的爭(zhēng)論構(gòu)成了這本書(shū)的主要內(nèi)容。克雷林斯騰在書(shū)名中搬出了只有在法庭上才會(huì)出現(xiàn)的“陪審團(tuán)”，意在提醒我們他們之間的交鋒有多么激烈；而這本書(shū)可謂是一份內(nèi)容詳實(shí)的“科學(xué)法庭筆錄”，記錄了很多對(duì)評(píng)價(jià)這場(chǎng)競(jìng)賽而言至關(guān)重要的細(xì)節(jié)。

從19世紀(jì)中葉開(kāi)始，隨著一系列物理學(xué)方法被引入天文學(xué)研究，天文學(xué)逐漸改變了此前以天體測(cè)量和軌道計(jì)算為主的研究模式，與物理學(xué)進(jìn)行了深度融合，天體物理學(xué)就此誕生。進(jìn)入20世紀(jì)后，物理學(xué)更是成為天文學(xué)研究的支柱。如果說(shuō)愛(ài)因斯坦在1905年這個(gè)“物理學(xué)奇跡年”里發(fā)表的幾篇重要論文還都是在討論物理問(wèn)題的話(huà)，那廣義相對(duì)論這個(gè)描述宇宙和時(shí)空結(jié)構(gòu)的嶄新理論，則不可避免地進(jìn)入天文學(xué)領(lǐng)域并有可能對(duì)這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行徹底重塑，自然會(huì)引起天文學(xué)家的關(guān)注。

“愛(ài)丁頓用日食觀測(cè)驗(yàn)證了廣義相對(duì)論”只是這段歷史的一個(gè)極其簡(jiǎn)化且有誤導(dǎo)性的版本，《愛(ài)因斯坦陪審團(tuán)》則完整地還原了這段歷史，這是本書(shū)的重要價(jià)值所在。書(shū)中介紹的天文學(xué)家不僅人數(shù)眾多，而且觀點(diǎn)迥異，展示了一個(gè)關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜的科學(xué)共同體。

不過(guò)，克雷林斯騰在書(shū)中著墨甚多的德國(guó)天文學(xué)家埃爾溫·弗羅因德利希（Erwin Freundlich）卻是一個(gè)“小人物”。在廣義相對(duì)論的追隨者中，他沒(méi)有類(lèi)似開(kāi)普勒、伽利略之于日心說(shuō)那樣的地位，在功勞簿上也很難找到他的名字，但歷史的吊詭之處卻在他的身上體現(xiàn)得淋漓盡致。盡管在工作單位柏林皇家天文臺(tái)得不到支持，還受到臺(tái)長(zhǎng)的打壓，他仍盡一切努力開(kāi)展相關(guān)研究和觀測(cè)，希望為這個(gè)新理論提供強(qiáng)有力的支持。

愛(ài)因斯坦在1907年提出的等效原理是廣義相對(duì)論的雛形，他根據(jù)這個(gè)原理計(jì)算出的恒星光線(xiàn)掠過(guò)太陽(yáng)產(chǎn)生的偏折角度為0.87角秒。而在1915年建立完整的廣義相對(duì)論后，他重新進(jìn)行了計(jì)算，把這個(gè)角度修正為1.74角秒，是此前數(shù)值的2倍。

這個(gè)偏折角度的實(shí)際大小需要在發(fā)生日全食的時(shí)候才能進(jìn)行測(cè)量，因此天文學(xué)家需要等待時(shí)機(jī)。1914年，弗羅因德利希終于等來(lái)了機(jī)會(huì)，率領(lǐng)一支觀測(cè)隊(duì)前往俄國(guó)克里米亞半島觀測(cè)日全食。但此時(shí)第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，德國(guó)和俄國(guó)是交戰(zhàn)國(guó)，因此觀測(cè)隊(duì)被逮捕（后被釋放并返回德國(guó)），未能進(jìn)行計(jì)劃中的觀測(cè)。試想如果弗羅因德利希帶領(lǐng)的觀測(cè)隊(duì)沒(méi)有遭遇變故，而是在晴朗的天氣里按計(jì)劃順利完成了觀測(cè)，數(shù)據(jù)質(zhì)量也令人滿(mǎn)意，那這次觀測(cè)獲得的結(jié)果就會(huì)推翻愛(ài)因斯坦在1907年預(yù)言的數(shù)值。也就是說(shuō)，躊躇滿(mǎn)志的弗羅因德利希遭到的打擊實(shí)際上“挽救”了廣義相對(duì)論，給愛(ài)因斯坦留出了完善理論的時(shí)間。不幸的是，他也同時(shí)把名垂史冊(cè)的機(jī)會(huì)留給了愛(ài)丁頓。

在這段歷史中，愛(ài)丁頓是一個(gè)繞不開(kāi)的中心人物。他的一個(gè)故事流傳甚廣：有一個(gè)記者告訴他，自己聽(tīng)說(shuō)世界上只有三個(gè)人真正理解廣義相對(duì)論，他停頓了一下，然后說(shuō)在想第三個(gè)人是誰(shuí)。且不論這只是他開(kāi)的一個(gè)玩笑，還是他真的如此自信，他說(shuō)的都不是事實(shí)。在克雷林斯騰還原的這段歷史中，愛(ài)丁頓的形象也立體起來(lái)。其實(shí)在領(lǐng)導(dǎo)了那次著名的觀測(cè)并向世界宣告廣義相對(duì)論的勝利時(shí)，愛(ài)丁頓實(shí)際上并沒(méi)有真正理解這個(gè)理論，在此后幾年間他才逐漸完善了自己的認(rèn)識(shí)。而更重要的是，愛(ài)丁頓在處理觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，有意識(shí)地選擇了那些支持愛(ài)因斯坦預(yù)言的數(shù)據(jù)，而忽略了其他數(shù)據(jù)，這顯然不符合科學(xué)研究的規(guī)范，在當(dāng)時(shí)就被很多天文學(xué)家所詬病。1919年的日全食觀測(cè)幫助廣義相對(duì)論進(jìn)入了公眾的視野，但是結(jié)果并沒(méi)有令天文學(xué)界感到信服，也就有了此后天文學(xué)家繼續(xù)多次組織日全食觀測(cè)以檢驗(yàn)廣義相對(duì)論的故事。

20世紀(jì)初期，物理學(xué)家“四大國(guó)”同樣擁有最多的天文學(xué)家，其中最多的是美國(guó)和德國(guó)，其次是法國(guó)和英國(guó)。因此，參與這場(chǎng)驗(yàn)證廣義相對(duì)論的競(jìng)賽的天文學(xué)家也主要來(lái)自這四個(gè)國(guó)家，他們還以大西洋為界形成了歐洲和美國(guó)兩個(gè)陣營(yíng)。如果我們從克雷林斯騰在書(shū)里細(xì)致羅列出的觀測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)分析中抽離出來(lái)，從弗羅因德利希和愛(ài)丁頓這兩個(gè)德、英天文學(xué)界的代表人物出發(fā)，去探究天文學(xué)甚至整個(gè)科學(xué)在宏大時(shí)代背景下的狀態(tài)和變遷，也許能獲得更多洞見(jiàn)。

這本書(shū)聚焦的時(shí)間段既是物理學(xué)（以及天文學(xué)）發(fā)生革命性變革的時(shí)代（除了廣義相對(duì)論，量子力學(xué)在這一時(shí)期同樣迎來(lái)了蓬勃發(fā)展），也是國(guó)際局勢(shì)風(fēng)云變幻的時(shí)代。第一次世界大戰(zhàn)對(duì)歐洲產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，歐洲此時(shí)是科學(xué)的中心，科學(xué)自然也會(huì)置身于這種動(dòng)蕩之中。一場(chǎng)驗(yàn)證廣義相對(duì)論的競(jìng)賽，不僅發(fā)生在天文學(xué)界內(nèi)部，也牽扯到國(guó)家之間的和解與對(duì)立，這個(gè)基調(diào)伴隨著整本書(shū)的敘事。一個(gè)英國(guó)觀測(cè)隊(duì)在“一戰(zhàn)”結(jié)束后不久驗(yàn)證了一個(gè)德國(guó)人提出的理論，這被認(rèn)為是和平重回歐洲、甚至理性戰(zhàn)勝野蠻的一個(gè)標(biāo)志。但與此同時(shí)，《泰晤士報(bào)》在報(bào)道時(shí)，稱(chēng)愛(ài)因斯坦為“瑞士猶太人”而回避他是在德國(guó)進(jìn)行研究的事實(shí)；而德國(guó)科學(xué)界在爭(zhēng)取資金開(kāi)展相關(guān)研究時(shí)，一個(gè)重要理由就是“要由德國(guó)人來(lái)驗(yàn)證德國(guó)人的理論”，弗羅因德利希籌集資金建設(shè)用于進(jìn)行天體物理學(xué)研究的“愛(ài)因斯坦塔”就是例子。我們常說(shuō)“科學(xué)無(wú)國(guó)界，但科學(xué)家有祖國(guó)”，這段歷史為我們討論科學(xué)與科學(xué)家是否能夠超越政治、超越國(guó)界提供了很好的素材。

20世紀(jì)上半葉，世界科學(xué)中心發(fā)生了轉(zhuǎn)移，從德國(guó)轉(zhuǎn)移到美國(guó)，其中一個(gè)標(biāo)志性事件就是愛(ài)因斯坦從德國(guó)前往美國(guó)并加入普林斯頓高等研究院，同時(shí)期還有一批杰出物理學(xué)家跨越大西洋從歐洲前往美國(guó)。而在本書(shū)中我們可以看到，從20世紀(jì)初開(kāi)始，隨著美國(guó)經(jīng)濟(jì)的起飛，政府和民間對(duì)科學(xué)研究的資助力度加大，天文學(xué)領(lǐng)域內(nèi)就已經(jīng)出現(xiàn)了這種“轉(zhuǎn)移”的跡象。

一方面，天文學(xué)研究對(duì)天文臺(tái)和望遠(yuǎn)鏡有很高的的要求，而美國(guó)此時(shí)大力興建天文臺(tái)，很快就趕上并超越了歐洲，具備了發(fā)展天文學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)；另一方面，以喬治·埃勒里·海爾（George Ellery Hale）為代表的美國(guó)天文學(xué)家認(rèn)識(shí)到美國(guó)天文學(xué)界在理論方面的欠缺，用優(yōu)越的觀測(cè)條件積極延攬歐洲的知名學(xué)者加入。在這個(gè)“轉(zhuǎn)移”的大趨勢(shì)下，美國(guó)天文學(xué)界逐漸擺脫了暴發(fā)戶(hù)的形象，開(kāi)始在世界天文學(xué)界發(fā)揮舉足輕重的作用。

因此在這場(chǎng)競(jìng)賽中，美國(guó)天文學(xué)家沒(méi)有置身事外，他們先是了解了大西洋對(duì)岸的研究動(dòng)態(tài)，隨后也投身其中。除了發(fā)生在歐洲內(nèi)部的較量，在大西洋兩岸的天文學(xué)界，同樣發(fā)生著一場(chǎng)競(jìng)賽。美國(guó)天文學(xué)家此次加入“陪審團(tuán)”，多個(gè)天文臺(tái)成為研究重地，算是為在此后一個(gè)世紀(jì)里引領(lǐng)世界天文學(xué)研究開(kāi)了一個(gè)好頭。

天文學(xué)家組成的“陪審團(tuán)”在科學(xué)的法庭上裁決廣義相對(duì)論的命運(yùn)，但人類(lèi)理性最光輝的成就在一開(kāi)始并未獲得一邊倒的支持，只是在不斷的交鋒中，真理越辯越明，“審判”結(jié)果也最終得到科學(xué)界的認(rèn)可。其實(shí)，所有《愛(ài)因斯坦陪審團(tuán)》的讀者也構(gòu)成了一個(gè)特別的“陪審團(tuán)”——我們的身份更加多樣，更符合對(duì)陪審團(tuán)組成人員的要求。我們雖然可能沒(méi)有能力去檢驗(yàn)廣義相對(duì)論的真?zhèn)危瑓s能借助一份精彩的“科學(xué)法庭筆錄”，對(duì)科學(xué)的本質(zhì)、科學(xué)的發(fā)展、科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系等議題作出自己的判斷。

本文受科普中國(guó)·星空計(jì)劃項(xiàng)目扶持

出品：中國(guó)科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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