“我为什么没有发现相对论” 
 
陈克艰 

这个多少有点令人吃惊的问题，是法国数学家雅克·阿达玛一次讲演的标题，我想借来，为读美国物理学家约翰·惠勒《宇宙逍遥》一书的感想发题，因为他们恰巧讲到了同一件事情。

阿达玛的讲演是在1925年意大利那不勒斯举行的国际哲学大会上做的，其时爱因斯坦发表广义相对论已经十年。阿达玛在讲演中表达了一种深刻的失败感。所谓“失败”，意思是本来应该能“成功”的；所问“我为什么没有发现相对论”，意思是本来应该能“发现”的。广义相对论的关键，在于看出“惯性质量”与“引力质量”在概念上的区别，又从原理（即引力场与加速度场的等效性）上把二者联系起来；至于实施原理的数学工具，其实是现成的，许多数学家都能为之。阿达玛问道：“我们中谁没有机会去改正混同引力作用和离心力作用的错误呢？”谁都能，却谁都没能，所以他说：“就广义相对论来说，所有的数学家都必须承认失败。”

阿达玛的说法算不算事后诸葛亮，我不知道；但我以为，惠勒的说法更能道出事情的实质：“引力质量与惯性质量等效的原理使爱因斯坦获得了广义相对论，学生们则完全可以从书本中学到，一点儿也不必对未知的可知性怀有战斗的信念。守成与创业不可同日而语。”关于狭义相对论，惠勒说了同样意思的话。他先引伟大数学家希尔伯特的评论：“哥丁根大街上每一个中学生对四维几何的理解都比爱因斯坦强。然而是爱因斯坦，而不是数学家做出了这个工作。”惠勒接着写道：“这位业余数学家抓住了专家们无从想到的简单要点。爱因斯坦是从哪里获得了这种从无关紧要的事物中筛出本质的能力呢？”在惠勒看来，“爱因斯坦永远是一个局外人”，“因为是局外人，所以对于局内情形的理解，比任何一位局内人都要清楚”，“爱因斯坦永远有着超越所有局内人视野的视野”。这就是惠勒对“谁都能、却谁都没能”（唯独爱因斯坦能）创造相对论，这一使数学家阿达玛遗憾不已的历史现象的解释。

相对论的思想“要点”，惠勒说是“简单”的，也确实是简单的，似乎人人（至少数学家们）都唾手可得。但是，相对论不可能从发现它所需要的专业知识和技能中“演绎”出来，要想出它，有待根源性的发问和领悟。另一位美国物理学家戴森的看法与惠勒相近，他对量子力学和广义相对论作过比较，认为量子力学是由物理学发展的形势、其中的迫切问题（严重点说，“危机”）逼出来的；相对论却不是这种情况，而全然是爱因斯坦个人的天才创造，没有爱因斯坦，相对论就是再过一百年也不会出现。

可以说，世间无人比爱因斯坦担负了更艰难的工作，世间艰难的工作也无人比爱因斯坦做得更善巧。爱因斯坦却不像曾有意为之，刻意追求，他说他之发明相对论，是因为一直没有放弃儿童时代对时间和空间感到的困惑。许多人也有过同样的经历，但是成长的烦恼和快乐使他们放弃了、并自以为解决了困惑。时间和空间有什么可以多想的呢？可见，爱因斯坦是在自然而然中，切中了造物的肯綮。然而，毋庸赘言又必须赘言的是，爱因斯坦的“简单”思想，在他是有规有矩地实施了的，因此显出是彻法源底的深刻思想；如果有头脑特别解放、因而特别容易出“思想”的“妄人”引他为同道，那是爱因斯坦的不幸。

惠勒的《宇宙逍遥》讲的另一位“局外人”是玻尔。爱因斯坦独来独往，终生喜欢一个人独自思考；玻尔则是物理学家中的领袖人物，怎么能说他也在“局外”呢？有可以形迹论者，有不可以形迹论者。玻尔对量子理论的早期发展作过重大贡献，量子力学的产生和定型，一多半在他领导的研究所里，受到他的思想影响；他桃李满天下，没有谁不以曾入其门墙、聆其教言而万分自豪，惠勒就是玻尔的一位高足。从这些形迹论，玻尔当然不在局外。但是正如惠勒所说：“玻尔对身边人的强大影响，使我们相信，像耶稣、佛陀、孔子这样的人，真的活着。”玻尔是耶、佛、孔子一路的圣人，所过者化之，所存者神之，首出庶物，何“局”能限？不谓为“局外”，可乎？说玻尔也是局外人，更重要的理由在于，他对量子力学的哲学阐释，是局内人无论如何见所不及的。

许多“工作中的科学家”（working scientists）不喜欢哲学，甚至讨厌哲学，以为多余，以为无所谓，以为门面语。但玻尔提到他所从事的事业，则总说是“自然哲学”，他自觉地以继承古希腊自然哲学传统自命。也许可以说，没有一种科学理论比量子力学更迫切、更本真地要求着哲学上的理解。例如，微观客体的波粒二象性，历史上有过光的粒子说，又有光的波动说，说各不同，彼此争论，争论可以不了了之；但现在量子力学把既是波、又是粒子的矛盾表象用统一的数学方案来描述，就不容推诿地要求着一种能够从认识论上理清局面、将矛盾图像妥善安顿的哲学理解和诠释。掌握量子力学的描述方法并以之研究理论和应用上的问题，物理学家们多能娴熟从事，但著名物理学家费曼（以对量子电动力学的贡献获诺贝尔奖）却偏偏说：“没有人能懂量子力学。”我愿意把费曼此话理解为对从哲学上诠释量子力学的困难性的强调；所谓“没有人懂”，毕竟是有人懂，那就是玻尔。

玻尔的“互补哲学”，从对量子理论作为“理论”所具有的性质的探讨，揭示“理论”经由“观察”与“实在”发生关系的深奥机制，破除通常因囿于常识而显得根深蒂固的素朴“实在论”，提供了一种全新的“实在”观念。玻尔建立互补哲学的过程，伴随着与爱因斯坦的长期友好争论，爱因斯坦的质疑，每每成为玻尔深化论点、精化表述的触媒。爱因斯坦有一句名言：“这个世界最不可理解的事情是，它是可以理解的。”科学家通过构造科学理论去理解世界，这件事情一直在做；如果理解世界就是镜像般地“反映”世界，那么“理解”就没有什么难以理解之处了。爱因斯坦显然不取这种径情直遂的“反映论”。他的话极为机智，但终究是消极，他放弃了对“理解”的理解，视之为“不可理解”。这一消极放弃有其消极的后果，当他反对玻尔的互补诠释，坚持因果决定论时，似乎又有意无意地回到了镜像式的反映论。而玻尔所做的，正是以他无与伦比的哲学洞见，照亮“科学理解世界，究竟是怎么回事”这一始终处在晦暗中的问题。

作为玻尔的学生，惠勒也有意做“局外人”。本书中除了用他那特有的明快犀利的语言论述玻尔的哲学，更对玻尔的哲学作了深化和推扩。

相应于物种起源，惠勒提出“物质起源”问题，表达了物理学家的“终极关怀”。他考察和排序不同层次的物理学理论，来进入“创世”问题。在每一层次上，理论都从“对称性”原理导出，但作为理论源头的对称性原理又掩盖了下一层次；变易对称性原理意味着超越，进入深一层次，深一层次的定律和理论又复从对称性原理导出。如此则无穷递推，至于胡底？玻尔互补哲学中“观察者”的中心地位引导着惠勒去发问：理论循序递进的结构“是否最终能以某种相互依赖的封闭循环回到观察者自身”；说得更明确些：“是否宇宙必须保证能够在将要存在的时间内，在某一个地方产生出‘观察’来，它本身才能够存在？”观察决定存在，观察者成了创世者，这真是刺激性太强的“唯心论”了。但是，也可以换一种提问方式，减弱其刺激性而仍是惠勒的意思：设想一个其基本物理常数如光速、电子质量等与“我们的宇宙”大不相同的宇宙，这样的宇宙不仅没有观察者，而且根本不可能产生出观察者，不仅是没有观察到，而且是根本不可能观察到。我们可以想象这样的宇宙，但是我们能够谈论这样的宇宙之“存在”吗？须知，想象一个东西和谈论这个东西的“存在”完全是两码事。然则，“存在”与“观察”是有不可分割的联系了。惠勒对演示波粒二象性的著名实验曾作一步深化，提出“延迟选择实验”，用以演示因果决定论失效、因果时序颠倒的理念，而这一理念已在晚近宇宙学观察中找到了例证；所以，惠勒将量子力学哲学阐释中的“观察”问题推广到宇宙学，是有根据的。

惠勒这本书讲了科学一路上最深刻、最重要、最基本的哲学问题，但它不是一本哲学专著，而是不同时期、各类文章的结集，里面甚至还收了若干首小诗。这些文章大多通过谈科学家的活生生的活动和思考，来涉及有关的科学和哲学问题，既富含理性，又充满激情，有很强的感染力。

 

中文译者田松先生的译笔，一如其为文的风格，热情，坦诚，有活力，思维辨析处的达意，情感渲染处的传神，在在有“互补”的结合，惠勒先生有这样的中国知己，可以无憾矣。