纪念爱因斯坦

李政道　纪念爱因斯坦

李政道　纪念爱因斯坦^[1]

因为爱因斯坦在我们小小的地球上生活过，我们这颗蓝色的地球就比宇宙其他的部分有特色、有智慧、有人的道德。

1905年爱因斯坦发表了五篇文章：3月发表了第一篇文章——“光量子”（Light Quantum）；

4月发表了第二篇“测量分子大小的新方法”（A New Method for Determining the Molecular Size），这篇文章是他的博士论文；

第三篇文章是5月发表的“布朗运动”（Brownian Motion）；

第四篇是“狭义相对论”（Special Theory of Relativity），在6月发表；

第五篇是“E=mc²”，在9月发表。

其中，第四和第五篇的德文原稿的题目分别为：Zur Elektrodynamik bewegter Körper（On the Electrodynamics of Moving Bodies）和Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig（Does the lnertia of a Body Depend Upon Its Energy Content），后来爱因斯坦将这两篇文章放在一起，总称为“狭义相对论”（Special Theory of Relativity）。

联合国教科文组织为了纪念爱因斯坦，将2005年确定为“世界物理年”。为了纪念上面列出的这几篇里程碑式的文章，并响应联合国的决定，中国科协和中国物理学会在2005年举办“世界物理年在中国”系列纪念活动。今天，能和大家一起在中国纪念爱因斯坦，我感到很荣幸。

物理学家李政道

爱因斯坦一生对中国人民怀有很深的情义。曾对日本帝国主义侵略中国的行径表示了极大的愤慨和抗议，对中国人民给予了同情和支持。当上海抗日爱国运动领袖的“七君子”被国民党逮捕受到迫害时，爱因斯坦于1937年3月发出正义声援电，电文中写道：“我们在美国对于上海‘七君子’之被捕谨表示深切关怀。”当日本侵占中国的东三省后，爱因斯坦和罗素等人于1938年1月5日在英国发表联合宣言，呼吁世界各国抵制日货。日本侵略中国后，1938年6月6日，爱因斯坦和美国罗斯福总统的长子詹姆斯·罗斯福一起，在美国发起成立援助中国委员会。爱因斯坦为在美国2000个城镇发动援华捐款做出了积极的努力。

爱因斯坦1922年两次来上海，因此，中国学者和青年对相对论有高度的兴趣和了解，中国人民对爱因斯坦也有着崇高的敬意。1922年11月15日的《民国日报》载有爱因斯坦到沪后获瑞典正式通告得诺贝尔奖的消息。

1931年爱因斯坦在美国遇见卓别林（C.Chaplin）。卓别林在一般的照片中都是有小胡子的，可是这一次相会时有小胡子的一位不是卓别林。卓别林对爱因斯坦说：我们两个都是名人，可是我们出名的原因不一样。我成名，因为随便哪一个人都知道我在做什么；可是你成名，是因为没有人知道你在做什么。当然，这是卓别林的幽默。爱因斯坦的成功是因为他了解自然界的规律，他的理论也符合整个自然界的演变。爱因斯坦对20世纪的科学有极大的影响，很可能他对21世纪的科学有同样的或更大的影响。

卓别林与爱因斯坦合影

今天我想谈一下爱因斯坦的科学成就，对新世纪人类文化可能会产生的同样的，甚至更大的影响。

从我们的天文观察已经知道，宇宙总能量的约5％是已知物质的能量（也就是我们这样的物质的能量）。另外，约25％为暗物质的能量，约70％为暗能量。

什么是暗物质？什么是暗能量？我们不知道。

地球、太阳和所有我们看得见的星云都是由电子、质子、中子构成的，其中有一些极少数的反物质：正电子、反质子，等等。可是，我们知道的这类物质在我们的宇宙中仅占了不到5％，我们宇宙中的大多数能量是暗物质和暗能量，看不见，也不知道是什么东西。

暗物质对所有我们能测量的光、电场、磁场、强作用（核力场）都不起作用。可是通过引力场我们知道有暗物质存在，而且暗物质的总能量比我们知道的这类物质的总能量要大了5倍，或5倍以上。可是对暗物质的其他性质，我们完全不知道！

暗能量的性质更是奇怪，它能产生一种负的压力。爱因斯坦在20世纪早期就曾假设过负压力（暗能量）的存在。后来，因为没有实验的支持，爱因斯坦就放弃了这个方向的研究。在裂变和聚变反应中，反应前后物质的质量有少量的差异。按照爱因斯坦的著名质能公式E=mc²，这些少量的质量差异能够转化为巨大的能量。而暗能量可以将物质质量完全转化为能量！

我们不知道暗物质是什么；我们也不知道暗能量是什么；我们更不知道如何去控制暗物质的能量和暗能量。

在20世纪初，人类知道有太阳能，但是不知道太阳能是如何产生的。年轻的爱因斯坦接受了挑战，写下了E=mc²这个著名的公式。20世纪的其他年轻物理学家玻恩、费米、狄拉克、海森伯和薛定谔等也接受了这个挑战。我们现在已经完全了解了太阳能，也就是核能的来源，并且能够加以控制。这些成就使得20世纪成为物理的世纪。

今天，我们遇到了完全相似的情况。我们这样的物质仅占整个宇宙能量的极少数，我们了解的能量也只占宇宙全部能量的极少数。暗物质和暗能量的存在向全世界年轻的物理学家提出了新的挑战。中国的年轻物理学家，你们一定要接受这个挑战，使21世纪成为物理新世纪。

最近几年，通过哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）发现，我们的宇宙不仅是在膨胀而且是在“加速地”膨胀，从膨胀的加速度可以推算出，是由于一种负压力，也就是暗能量的存在才膨胀的。而这暗能量的总量占据全宇宙能量的70％。关于这个方向，我最近也在做一些新的理论探讨。

在2004年的《物理快报》（第21卷第6期）上，我发表了一篇文章“暗能量的可能来源”（A Possible Origin of Dark Energy），这是我最近的一个有关这个专题的探讨。我在那篇文章中表述的观念是“天外有天”，天外有天的含义是，因为暗能量，我们的宇宙之外可能有很多的宇宙。

在2005年的Nuclear Physics A（第750期）上，我发表了另一篇文章，题目为“强相互作用夸克胶子等离子体和未来的物理”（The Strongly Interacting Quark-gluon Plasma and Future Physics）。最近，美国布鲁克海文国家实验室由极高能量的20万亿电子伏的金核对撞产生和发现的新的核物质，这种新的物质，我称为sQGP（强相互作用夸克胶子等离子体）。这篇文章试探和解释最近美国高能核物理的新发现和暗能量的关系。我的观念是“核天相连”，也就是说，核能也许可以和宇宙中的暗能量相变相连。

暗能量在我们的宇宙中占据了如此重要的位置，而爱因斯坦是最早提出这一观念的，所以爱因斯坦对21世纪的科学发展的影响，很可能比对20世纪的影响更大！了解暗物质和暗能量是21世纪科学的大挑战，我相信我们会胜利的。

1952年我和杨振宁合作写了两篇统计力学的文章，爱因斯坦看过之后，请他的助手考夫曼（Bruria Kaufman）来找我们询问是否可以和他讨论，我们立刻说，当然可以。我们走进他的办公室，他的桌子上就放着我们的文章，爱因斯坦说，他看了这两篇文章觉得很有意思。同时，我看到他面前的纸上写着很密的算式，他原来在重复我们的一些计算。爱因斯坦先问关于文章中所用巨正则系综（grand canonical ensemble）的基础，显然，他并不熟悉这一观念。这很出乎我的意外，因为我以为巨正则系综是为了他1925年玻色爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensation）的工作而创造的；爱因斯坦又问了我们文章中的格气（lattice gas）的细则。他的问题都着重于物理的基本概念，我的回答使他很满意。他说的英语带有相当重的德国口音，讲得很慢。我们的讨论范围十分广泛，也谈了很长时间，约一个多小时。最后，他站起来和我握手并且说：“祝你未来在物理学中获得成功（Wish you future success in physics）。”我记得他的手大、厚而温暖。对我来说，这实在是一次最难忘的经历，他的祝福使我深深感动。

“我们与爱因斯坦的讨论就在这张椅子前。三年后爱因斯坦过世了，这张照片是在他过世之后一两天照的。”——李政道

爱因斯坦于1955年4月18日逝世，今天是4月15日，再过3天就是爱因斯坦逝世的50周年。我们纪念100年前1905年爱因斯坦对物理学的贡献，我们也纪念50年前爱因斯坦的去世，我们更纪念爱因斯坦一生为人类的贡献，为科学的献身。

我们的地球在太阳系是一个不大的行星，我们的太阳在整个银河星云系四千亿颗恒星中也好像不是怎么出奇的星，我们整个银河星云系在整个宇宙中也是非常渺小的。可是，因为爱因斯坦在我们小小的地球上生活过，我们这颗蓝色的地球就比宇宙其他的部分有特色、有智慧、有人的道德。

【注释】

[1]本文选自2005年7月号《科学》杂志。作者李政道系华裔美籍物理学家，美国哥伦比亚大学教授。1926年生于中国上海，1944年至1946年先后就读浙江大学、西南联合大学。1950年获美国芝加哥大学哲学博士学位。因为弱相互作用中宇称不守恒定律的发现，他和杨振宁共获1957年诺贝尔物理学奖。他在统计力学方面作出了开创性的重大贡献。创立了中美联合招考物理研究生计划（CUSPEA）；倡导成立了博士后流动站和中国博士后基金会；还创立了中国高等科学技术中心（CCAST）等。除了在科学技术及人才培养上作出大量杰出贡献，李政道一直致力于科学与艺术的贯通，寻求真理的普遍性。本文为作者在2005年4月15日由中国科协、科技部等联合主办的世界物理年纪念大会上的讲演。