隨想 物理

不只是科學家——愛因斯坦與他的鎂光燈生涯

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撰文者:王亭文 譯
發文日期:2019-08-15
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  • 當你走在街上,隨意地搭訕陌生人,說出幾位物理學家的姓名,他可能不知道薛丁格是誰,又或許對普朗克一點概念都沒有,但一提到這個人,可說是無人不知、無人不曉,在物理史上,正有這麼一位家喻戶曉的巨星——亞伯.愛因斯坦 (Albert Einstein, 1879 – 1955)。
     
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    圖一、亞伯.愛因斯坦

    眾所矚目的焦點

    西元1905 年,26歲的愛因斯坦取得了博士學位,同年他也發表了關於光電效應、布朗運動、狹義相對論、質量和能量關係的四篇論文,在物理學的四個不同領域中,取得了歷史性成就。該年被後人稱為愛因斯坦「奇蹟的一年」。

    西元1915年,愛因斯坦發表了廣義相對論,他在裡面提到,重力並不是一種力,而是宇宙彎曲的副產物,這無疑顛覆了人們對於重力的概念,起初,這個理論指對學界造成迴響。然而。在西元1919年的日蝕觀測,幫助他證明了廣義相對論,自此這個理論一夕成名。

    當時的美國社會相當仇外,但他們被愛因斯坦這位直言不諱的外國科學家深深吸引著,從那時開始,愛因斯坦古怪的性格及熱情,讓他不再單單是一位物理學家,而是媒體吹捧的明星。

    在愛因斯坦提出廣義相對論三年半後,1919年5月,英國天文學家愛丁頓帶領了考察隊到西非的普林西比島去觀測日全食,目的是檢驗廣義相對論的預測。愛因斯坦認為光束在掠過太陽時,會因太陽周遭彎曲時空的影響而偏折。1919年的日全食恰好提供機會,讓愛丁頓此測量出此偏折角度,藉以證實或推翻廣義相對論。愛丁頓從日全食照片發現,光束偏折角度在誤差範圍內正好與愛因斯坦的理論預測相符,人們深信已久的古典力學就這樣子被推翻了,此消息立即成了當時全球報紙的頭版新聞,愛因斯坦開始聲名大噪。

    當時在報章的科學報導剛興起,記者們捕捉到了這位科學界的明星,如同培養偶像,大肆讚賞及宣傳愛因斯坦,但是,難道些記者都完全理解愛因斯坦的學術研究嗎?當然不可能。絕大部分的記者都沒有受過當代理論物理的教育,要理解愛因斯坦的深奧的研究,形同紙上談兵,因此這些記者透過向其他專家探聽愛因斯坦理論的重要性,含糊地描述後加以渲染,刊載在報紙上供大眾閱覽。讀者也意識到,其實他們根本看不懂愛因斯坦到底在研究什麼。他的研究被批上了一層神秘的面紗,如此的朦朧感甚至吸引了更多人,讓他的聲望水漲船高,愛因斯坦於西元1921年因為光電效應而獲得諾貝爾奬,他的名氣被推向了更高的巔峰。

    西元1933年,因受納粹德國的迫害,愛因斯坦遷居美國,並擔任普林斯頓高等學術研究院教授,雇用了許多助理,繼續進行他的研究,他致力於找尋宇宙的第五個維度,然而這項研究依舊無果,在西元1945年他放棄了這項研究。隨著量子論的發展,越來越多證據顯示,量子力學應該是正確的,媒體開始轉換風向,吹捧薛丁格的研究,但愛因斯坦依舊對量子論不屑一顧。愛因斯坦開啟了量子力學的這扇大門,但卻一生都在努力證明量子力學的錯,結果是一個都找不到。


     
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    圖二、普林斯頓高等學術研究院

    愛因斯坦的地位,在第二次世界大戰之後更提升到了無與倫比的地位,當時他與利奧.希拉得向美國總統羅斯福上書,基於擔憂德國納粹成功製造原子彈,建議開始著手研發原子彈,說服了美國政府,啟動曼哈頓計劃,並在戰爭中成功引爆,這一切都歸功於愛因斯坦所提出的質能守恆理論,原本已經相當知名的更是聲名大噪。但由於原子彈所造成的重大傷亡,也敗壞了愛因斯坦的良好名聲,美名與臭名並存,愛因斯坦成為了核能世代最重要的推手之一。

     
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    圖三、一篇1934年的報導指出愛因斯坦致力於研究核能。

    研究上的挫敗

    然而,事情總不會那麼順利,經過那「奇蹟的一年」及輝煌的數年,愛因斯坦在研究上也遇到了許多的阻礙,他奠定了現代物理學兩大支柱之一,同時卻也被自己絆倒了。

    在1920年代開始,愛因斯坦已經開始嘗試擴展廣義相對論,他認為能夠將電磁力及重力合併到一個均勻場內,當他發現愛丁頓的仿射幾何理論並不完備後,便激起了他想從事這份研究的熱忱,媒體也幫他廣告了一番,然而到了1925年末,他發現自己根本沒有辦法找到一個「沒有奇異點」的理論,因此他決定放棄這項研究。

    西元1928年,愛因斯坦被診斷出了心臟病,而被迫休息。當時他正在思考絕對平行 (Distant Parallelism) 的架構,找尋一個可以統一重力及電磁力的方法,因此當他一恢復,便立即投入工作當中。西元1929年,愛因斯坦發表了這篇論文,他甚至認為這個理論超越了他以前的研究,是有生以來對於人類最大的貢獻,當時他適逢50歲生日,僅管這篇論文依舊初步,而且缺乏實驗的佐證,依舊立即吸引了媒體的目光,並獲得了數篇來自知名期刊及報章的大篇幅報導,甚至一千本的期刊在短短三天內就銷售一空。當時量子論這門學派蓬勃發展,記者們卻還是願意為了報導愛因斯坦而鞠躬盡瘁,愛因斯坦著實是為媒體寵兒。

    包立是愛因斯坦少數的知音之一,他精準地指出愛因斯坦絕對平行理論中,無法吻合廣義相對論預測的地方,例如重力會造成光的彎曲等等。當時包立也寫信給愛因斯坦,認為這個理論不可行,他總有一天一定會放棄這項研究。包立認為,這種理論頂多吸引的到記者的眼光,不用說美國物理學家,更別提歐洲物理學家了。起出愛因斯坦認為包立的評論過於嚴厲,但是隨著研究的進行,他不得不承認自己的失敗,在1930至1940年代,他著眼於卡魯查提出的五維時空研究,而媒體也無疑報導出愛因斯坦對於研究的新方向,包立的想法無疑是正確的,在報紙上,記者對於愛因斯坦理論的缺陷絕口不提,也未提及統一場論的失敗,甚至誤導民眾,讓他們認為愛因斯坦已經成功驗證統一場論了。



     
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    圖四、愛因斯坦 (左) 與包立 (右)


    又愛又恨的記者們

    愛因斯坦於西元1955年4月18日去世,花了一生最後的30年,欲尋找一方法,可以將重力和電磁作用力結合成單一簡雅的理論,卻徒勞無功。然而,一篇紐約時報的報導指出,愛因斯坦對於統一場論的論文中,有一頁計算內容遺失,傳聞或許這張遺失的手稿含有愛因斯坦推導出的重要公式 (這頁手稿於今年初被尋獲)。

    一直以來,愛因斯坦與媒體間的關係相當複雜,媒體使得他成為眾人的焦點及推崇的明星,讓他得以到世界各地演講,推廣自己對於科學的見解,受到了許許多多的禮遇及愛戴,然而,對於注重隱私的他,又著實憎恨媒體將他的私生活暴露在陽光下。即便如此,愛因斯坦並未因此隱居,或是從此拒絕談論他的工作,他反而持續地對大眾宣揚他對於科學、哲學、宗教、政治等等的見解,漸漸地,愛因斯坦不再誇大他在統一場論當中的研究,但他將它的研究結合著史實陳述出來,因此記者仍舊不斷傳述著他對於全世界的偉大貢獻。

    在愛因斯坦以前,媒體通常喜歡報導發明家,例如法拉第、愛迪生等等,但是從自他以後,媒體轉而投入理論的報導,例如量子物理及宇宙論。再者,愛因斯坦與媒體間的關係,扭曲了媒體報導科學的模式,愛因斯坦一生發表了很多書籍與論文。除此以外,他還與很多科學家合作貢獻出許多重要結果,然而記者卻傾向於訴說個人的成就,而忽略了其他合作者所帶來的貢獻。

    媒體這樣子吹捧愛因斯坦,甚至是「造神」的行為,帶給了我們警訊,愛因斯坦無庸置疑是位天才,但是天才也會犯錯,不可能永遠正確,當我們在報導時,客觀的內文是非常重要的,如此一來讀者才能夠接收到正確的訊息。一位偉大的科學家,並不會因為他犯了什麼研究上錯誤,而掩蓋了他的鋒芒,即便我們現在都知道了愛因斯坦曾經做過這麼多失敗的研究,他對社會的貢獻依舊更深的烙印在我們的腦海裡,只要跟他有關聯的科學文章、電影,都會是熱門的選項,看來即便愛因斯坦已經逝世幾十年,他依舊是科學界最炙手可熱的媒體寵兒呢!



     


    本文感謝Physics Today (American Institute of Physics) 同意物理雙月刊進行中文翻譯並授權刊登。原文刊登並收錄於Physics Today, 2019 雜誌內 (Physics Today 72, 4, 38 (2019); (https://physicstoday.scitation.org/doi/full/10.1063/PT.3.4183);原文作者:Pual Halpern。中文編譯:王亭文,國立中清華大學天文物理所學生。

    Physics Bimonthly (The Physics Society of Taiwan) appreciates that Physics Today (American Institute of Physics) authorizes Physics Bimonthly to translate and reprint in Mandarin. The article is contributed by Pual Halpern and is published on Physics Today 72, 4, 38 (2019); https://physicstoday.scitation.org/doi/full/10.1063/PT.3.4183. The article in Mandarin is translated and edited by Tina Wang.



     
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