2005年8月22日 10:46 东方网-文汇报
杨振宁教授
爱因斯坦于 20 世纪 30 年代在柏林的公寓中拍摄的照片
——杨振宁教授在第二十二届国际科学史大会（北京）上的发言
爱因斯坦非常幸运：他生逢其时，物理学界正面临许多危机，而他的创造力也正处于巅峰。换句话说，他有机会改写物理学的进程，这也许是自牛顿时代以来唯一的一次机会。这样的机会是罕见的。这个机会当然对当时的科学家开放。但他们都错过了重点，因为他们坚持旧观念。爱因斯坦没有错过重点，因为他对时间和空间有更自由的视野。孤立、距离和自由视野是相互关联的特征，是所有科学、艺术和文学创作活动的必要因素。
1. 他的自由视野使他能够抓住时代的机遇
26岁爱因斯坦敢于质疑人类原始的时间观念，从而打开了微观世界新物理学的大门。
1905年通常被称为爱因斯坦的“奇迹之年”。这一年，爱因斯坦引发了人类对物理世界基本概念的三次革命（时间、空间、能量、光和物质）。一个26岁、名不见经传的专利局职员，如何能引发如此深刻的观念变革，从而打开现代科技时代的大门？当然，没有人能回答这个问题。但我们或许可以分析出他成为这一历史人物的一些必要因素。
首先，爱因斯坦极其幸运：他生逢其时，物理学界正面临诸多危机，而他的创造力正处于巅峰。换句话说，他有机会改写物理学的进程，这也许是自牛顿时代以来唯一的机会。这样的机会可遇不可求。ET贝尔的《数学精英》曾引述拉格朗日（JL，1736-1813）的话：
虽然牛顿确实是一位杰出的天才，但我们必须承认，他也是最幸运的人：人类只有一次机会来建立世界的体系。
这里，拉格朗日引用了牛顿巨著《自然哲学的数学原理》第三卷也是最后一卷的前言：
现在我来介绍一下世界体系的框架。
拉格朗日显然嫉妒牛顿的机会。但爱因斯坦对牛顿的公开评论却给我们带来了不同的感受：
幸运的牛顿，拥有一个科学的童年……他是一个实验者、一个理论家、一个机械师和一个诠释艺术家。他站在我们面前，坚强、自信、独特。
爱因斯坦有机会修改牛顿 200 多年前创立的体系。但这个机会当然也向他那个时代的科学家开放。事实上，自 1881 年迈克尔逊-莫雷的第一次实验和 1887 年的第二次实验以来，运动系统的电动力学一直是许多人研究的热门课题。令人惊讶的是，当爱因斯坦还是苏黎世的学生时，他就已经对这个课题产生了浓厚的兴趣。1899 年，他写信给未来的妻子米列娃：
我已经把赫尔姆霍兹的书还回去了，现在正在非常仔细地重读赫兹关于电传播的著作，因为我以前不理解赫尔姆霍兹对电动力学中最小作用原理的讨论。我越来越相信，今天所理解的运动物体的电动力学并不符合现实，也许有一种更简单的理解方法。
他对这种更简单的理解的探索导致他在六年后提出了狭义相对论。
很多科学家也对这个课题很感兴趣。当时最伟大的两位数学家之一庞加莱（1854-1912）也在研究同样的问题。其实，相对论这个术语的发明者并不是爱因斯坦，而是庞加莱。庞加莱在1905年发表的《新世纪物理学》演讲中说道：
根据相对论原理，无论是静止的观察者还是匀速运动的观察者，物理现象的规律都应该是相同的。所以我们无法、也不可能说清楚我们是否处于这样的运动状态。
这段话不仅介绍了相对论的概念，还展现了非凡的哲学洞察力。然而，庞加莱并没有完全理解这段话的物理意义：同一篇演讲的以下段落证明他没有掌握同时性相对论这一至关重要的革命性思想。
爱因斯坦并不是第一个写下伟大变换公式的人：
此前，洛伦兹（，HA，1853-1928）曾写过这个公式，所以当时这个公式就以洛伦兹的名字命名，现在也依然以洛伦兹的名字命名。不过，洛伦兹同样没能把握住同时性相对论的革命性思想。1915年，他写道：
我失败的主要原因在于我坚持认为只有变量t才能作为真实时间，而我的本地时间t'只能作为辅助数学量。
也就是说，洛伦兹有数学，没有物理；庞加莱有哲学，没有物理。正是26岁的爱因斯坦敢于质疑人类原有的时间观念，坚持同时性是相对的，从而打开了微观世界新物理的大门。
如今几乎所有物理学家都同意，狭义相对论的创立者是爱因斯坦。这对庞加莱和洛伦兹公平吗？为了讨论这个问题，我们先引用怀特海（AN）的话：
科学史告诉我们，非常接近真理和真正理解真理的意义是两码事。每一个重要的理论在它的发现者之前都已经被人们说过了。
洛伦兹和庞加莱都没有抓住当时的机遇。他们研究的是当时最重要的问题之一，即运动系统的电动力学。但正如洛伦兹自己后来所说，他们都错过了要点，因为他们坚持旧观念。爱因斯坦没有错过要点，因为他对空间和时间有更自由的看法。
要拥有自由视野（free），就必须能够近距离和远距离地观察同一物体。常用术语远距离视野（ ）表明在任何研究工作中保持一定距离的必要性。但是，仅有远距离视野是不够的，必须与近距离探索相结合。这种自由调整、评估和比较近距离和远距离观察结果的能力构成了自由视野。按照这个比喻，我们可以说，洛伦兹失败是因为他只有近距离视野，而庞加莱失败是因为他只有远距离视野。
中国美学家朱光潜（1897-1986）在文艺创作中，就强调“心理距离”的重要性。我认为他的理念与上述的远距离观是一致的，只是学术领域不同。在爱因斯坦最权威的科学传记《爱因斯坦是主》中，作者选择了这个词来形容爱因斯坦的性格：孤傲（），并在第三章开头引用道：
远离他人；独自一人，孤独，独自一人。（牛津英语词典）
事实上，孤独、距离和自由的视角是相互关联的特征，也是一切科学、艺术和文学创作活动的必要因素。
爱因斯坦在1905年的另一项历史性成就，是他于3月写的论文《关于光的产生和变换的令人振奋的观点》。这篇文章首次提出光是具有离散能量hv的量子。常数h是普朗克在1900年对黑体辐射进行大胆的理论研究时提出的。然而，在随后的几年里，普朗克胆怯了，开始退缩。1905年，爱因斯坦不但没有退缩，还勇敢地提出了关于光量子的“令人振奋的观点”。这个大胆的观点在当时根本得不到赞赏，从下面这句话就可以看出来：8年后，当普朗克、能斯特（WH）、鲁本斯（）、瓦尔堡（OH）提名爱因斯坦为普鲁士科学院院士时，推荐信上写道：
总之，我们可以说，现代物理学中几乎没有一个重要问题爱因斯坦没有做出重大贡献。当然，他的创新思维有时也偏离了目标，例如他的光量子假说。但我们不应该过多地批评他，因为即使在最精确的科学中，如果不冒任何风险，也不可能提出真正新颖的想法。
这份建议书写于1913年，其中被嘲笑的光量子假说，指的是爱因斯坦在1905年大胆提出的想法。然而，爱因斯坦无视这些嘲笑，继续推进他的想法。1916-1917年，他确定了光量子的动量，进而发展成为1924年划时代的康普顿效应。
光量子这一革命性思想的历史可以概括如下：
1905 年，爱因斯坦关于 E=hv 的论文
爱因斯坦 1916 年关于 P=E/c 的论文
1924年，康普顿效应
那些年，在1924年康普顿效应建立之前，爱因斯坦完全是被孤立的，因为他对光量子的深刻见解不被物理学界接受。
2. 广义相对论是他的纯粹创造
对于广义相对论，爱因斯坦并没有抓住机会，而是创造了它。这是纯粹的发明。
1905年至1924年间，爱因斯坦的研究兴趣主要集中在广义相对论上。作为一场科学革命，广义相对论在人类历史上是独一无二的。它的构思宏伟、优美、深邃，产生了令人敬畏的宇宙观，而且是由一个人独自构思和完成的，这一切都让我想起了旧约圣经中的《创世纪》（不知道爱因斯坦自己有没有想过这个比喻）。
当然，我们自然也会想到其他科学革命：牛顿的巨著、狭义相对论、量子力学。不同之处在于：牛顿的工作确实宏伟、优美且意义深远。是的。但在他之前，还有伽利略、开普勒以及更早的数学家和哲学家。他也不是唯一一个寻求引力定律的人。狭义相对论和量子力学也是影响深远的革命。但它们当时是许多人关注的热门话题，而且都不是由一个人创造的。
对于广义相对论网校头条，爱因斯坦不是抓住了什么机会，而是创造了它。他用自己深邃的眼光、宏大的设想，以及七八年孤独的奋斗，建立了一个难以想象的奇妙体系。这是纯粹的创造。
3. 他的新观点改写了基础物理学的发展进程
爱因斯坦逝世后的50年里，他的追求渗透到了理论物理基础研究的灵魂之中物理学家发展进程，这是他勇气、独立、固执和深邃眼光的永恒印证。
广义相对论代表了引力场的几何化。这自然而然地导致爱因斯坦提出了电磁场的几何化。由此产生了将所有自然力几何化的想法，即统一场论。这一发展成为他余生研究的重点。例如，在 1949-1950 年普林斯顿高等研究中心的最后一次研讨会上，他试图将电磁场 Fμν 合并为非对称度量 gμν。他的尝试与他之前在同一方向的努力一样，都没有成功。
由于缺乏成功，而且自 20 世纪 20 年代初以来，爱因斯坦几乎只专注于这项研究，而忽视了固体物理和核物理等领域的新发展，因此他经常受到批评甚至嘲笑。他对统一场论的热爱被描述为一种痴迷。这种批评的一个例子是 II Rabi (1898-1988) 在 1979 年普林斯顿爱因斯坦百年庆典上所说的话：
如果你回想一下爱因斯坦从 1903 年或 1902 年到 1917 年的工作，你会发现，他的工作极其丰富多彩，非常有创造力，非常接近物理学，非常具有洞察力；然而，在他必须学习数学，特别是各种形式的微分几何之后，他发生了变化。
他改变了想法，他关于物理学的伟大思想也随之改变。
拉比说得对吗？爱因斯坦变了吗？
答案是：爱因斯坦确实改变了。改变的证据可以在他 1933 年的斯宾塞讲座《论理论物理学的方法》中找到：
...理论物理学的公理基础不能从经验中提取，而必须自由创造...经验可以提出适当的数学概念，但它们永远不能从经验中推导出来......
但创造力的源泉是数学。所以，从某种意义上说，我认为纯粹的思考可以把握现实，就像古人所梦想的那样。
虽然您可能同意或不同意这些非常简短的论点，但您必须同意它们有力地描述了爱因斯坦 1933 年关于如何进行基础理论物理的想法，并且这些想法与他早期的想法发生了重大变化。
爱因斯坦本人很清楚这种变化。在他70岁时出版的自传中，我们读到：
... 作为一名学生，我并不明白物理学家发展进程，获得物理学基本原理的深刻知识的方法与最复杂的数学方法密切相关。直到多年独立的科学工作之后，我才逐渐明白这一点。
显然，在这篇文章中，“独立的科学工作”指的是他在 1908 年至 1915 年间为创立广义相对论而进行的长期奋斗。长期奋斗改变了他。这让他变得更好了吗？拉比说：不，他的新愿景变成了徒劳的痴迷。我们说：他的新愿景改变了基础物理学未来发展的进程。
爱因斯坦逝世后的50年里，他的追求渗透到了理论物理基础研究的灵魂之中，这是他勇气、独立、固执和深邃眼光的永恒印证。
（这是杨振宁先生于2005年7月24日在第22届国际科学史大会上的主旨演讲。演讲文为英文，中文由翁帆女士翻译，小标题由编辑添加。全文发表在《科学与文化评论》第2卷第4期。）
演讲者简介
杨振宁
1922年生于安徽合肥。1942年西南联大物理系毕业，1944年西南联大毕业，1945年赴美留学，就读于芝加哥大学，获博士学位。曾任芝加哥大学讲师、普林斯顿高等研究院研究员、纽约州立大学石溪分校物理研究所教授、所长。美国科学院院士、英国伦敦皇家学会院士、中国科学院外籍院士。与李政道合作提出弱相互作用中宇称不守恒理论，共同获得1957年诺贝尔物理学奖。提出非阿贝尔规范场论，大大推动了四种基本相互作用的研究。在粒子物理学方面做了许多开创性的工作。他现为北京清华大学及香港中文大学黄继北-陆开群讲席教授。