美國時間8月4日,著名華人實體學家、諾貝爾實體學獎獲得者、中國科學院外籍院士李政道逝世,享年98歲。李政道長期從事實體學研究,在粒子實體理論、原子核理論和統計實體等領域做了一系列具有裡程碑意義的工作。本文為李政道在“世界實體年紀念大會”上的講話,簡要回顧了愛因斯坦的學術成就以及與愛因斯坦的交往,高度評價了愛因斯坦對人類社會發展的曆史貢獻。本期摘編這篇2005年5月發表在《科技導報》的文章,對李政道先生表以深切緬懷。
阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)生于1879年3月14日,為此,中國人民郵政在1979年發行了愛因斯坦誕辰100周年紀念郵票。
圖1 1979年,中國人民郵政發行的愛因斯坦誕辰100周年紀念郵票
1905年,愛因斯坦發表了4篇學術論文:
1
第一篇是A new method for determining the molecular size(測量分子大小的新方法),這是他的博士論文;
2
第二篇是Light quantum(光量子)(Annalen der Physick 17,132);
3
第三篇是Brownian motion(布朗運動)(Annalen der Physick 17,549);
4
第四篇是Special theory of relativity(狹義相對論)(Annalender Physick 17,891)。
圖2 為紀念愛因斯坦,聯合國教科文組織将2005年确定為“世界實體年”
為了紀念愛因斯坦,聯合國教科文組織将2005年确定為“世界實體年”。為了紀念上面列出的這幾篇裡程碑式的學術文章并響應聯合國的決定,中國科學技術協會和中國實體學會在2005年舉辦“世界實體年在中國”系列紀念活動。
今天,能和大家一起在我的故鄉——中國紀念愛因斯坦,并在“世界實體年紀念大會”上講話,我感到很榮幸。
愛因斯坦一生對中國關懷很深,他1922年曾兩次來上海。是以,中國學者和青年對相對論有高度的興趣和了解,中國人民對愛因斯坦也有崇高的尊敬。《民國日報》曾載愛因斯坦到滬後獲瑞典正式通告得諾貝爾獎的消息。首都師範大學實體系戴念祖先生在《實體》雜志最近一期發表的文章“上海、愛因斯坦及其諾貝爾獎”,對愛因斯坦兩次來上海有詳細的記錄。
1931年,愛因斯坦在美國遇見卓别林(Charles Chaplin)。卓别林在一般的相片中都是有小胡子的,可是這一次相會時有小胡子的那一位卻不是卓别林。卓别林對愛因斯坦說:我們兩個都是名人,可是我們出名的原因不一樣;我成名,因為随便哪一個人都知道我在做什麼;可是你成名,是因為沒有人知道你在做什麼。
圖3 1931年,愛因斯坦與卓别林相遇于美國
當然,這是卓别林的幽默。愛因斯坦的成功是因為他了解自然界的規律,他的理論也符合于整個自然界的演變。
2004年,中國澳門特别行政區發行了一枚郵票:怎樣的宇宙?從我們的天文觀察已經知道,我們人類能感覺到的正常物質的能量(也就是已了解部分的宇宙),隻占整個宇宙能量的5%或者更小些,其它95%的能量都不是由我們現在所知的物質構成的。
地球、太陽和所有我們看得見的星雲都是由電子、質子、中子構成的,其中有一些極少數的反物質:正電子、反質子……可是,像我們知道的這類物質在我們宇宙中僅僅占了不到5%。我們宇宙中的能量大多數是暗物質和暗能量,既看不見,也不知道是什麼東西。暗物質對所有我們能測量的光、電場、磁場、強作用(核的能力場)都不起任何作用,可是,暗物質有引力場(地心吸力就是引力場)。通過引力場我們知道有暗物質存在,而且,暗物質的總能量比我們這類物質的總能量要大了5倍,或5倍以上。可是對暗物質的其它性質,我們完全不知道!
暗能量的性質更是奇怪,它能産生一種負的壓力。愛因斯坦在20世紀早期就曾假設過負壓力這種性質的存在。後來,因為沒有實驗的支援,愛因斯坦就放棄了這一個方向。在裂變和聚變反應中,反應前後物質的品質有少量的差異。按照愛因斯坦的著名質能公式E=mc2,這些少量的品質差異能夠轉化為巨大的能量。而暗能量可以将物質品質全部消失,完全轉化為能量!
最近幾年,通過哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope),我們發現,我們的宇宙不僅是在膨脹而且是在“加速地”膨脹。從它膨脹的加速度可以推算出,它是由于一種負壓力也就是暗能量的存在才膨脹的。而這暗能量的總量占據全宇宙能量的70%。關于這一個方向,我最近也在做一些新的理論探讨。
能量在我們的宇宙中占據了如此重要的位置,是以,愛因斯坦對21世紀的科學發展的影響,很可能比對20世紀的更大!
1952年,我和楊振甯合作寫了兩篇統計力學的文章。愛因斯坦看過之後,請他的助手考夫曼(Bruria Kaufman)來找我們詢問是否可以和他讨論。我們立刻說,當然可以。我們走進他的辦公室。他的桌子上就放着我們的文章,愛因斯坦說,他看了這兩篇文章覺得很有意思。同時,我看到他面前的紙上寫得有很密的算式,他原來在重複我們的一些計算。愛因斯坦先問關于文章中所用巨正則系統(Grand Canonical Ensemble)的基礎。顯然,他并不熟悉這一概念。這很出乎我的意外。因為我以為巨正則系統是為了他1925年玻色-愛因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensation)的工作而創造的。愛因斯坦又問了我們文章中的格氣(Lattice Gas)的細則。他的問題都着重于實體的基本概念。我的回答使他很滿意。他說的英語帶有相當重的德國口音,他講得很慢。我們的讨論範圍十分廣泛,也談了很長時間,約一個多小時。最後,他站起來,和我握手并且說,Wish you future success in physics.(祝你未來在實體學中獲得成功)。我記得他的手大,厚而溫暖。對我來說,這實在是一次最難忘的經曆。他的祝福使我深深感動。我們的讨論就在這張椅子前。3年後,愛因斯坦過世了,這張照片是在他過世之後一二天時照的。
圖4 李政道和楊振甯就是在這張桌子前與愛因斯坦讨論問題的
愛因斯坦于1955年4月18日去世,今天是4月15日,再過3天就是愛因斯坦逝世的50周年日。
我們紀念100年前——1905年愛因斯坦對實體的貢獻,我們也紀念愛因斯坦一生為人類的貢獻,為科學的獻身精神。我們的地球在太陽系是一個不大的行星,而我們的太陽在整個銀河星雲系4000億顆恒星中也好像不是怎麼出奇的星,而我們整個銀河星雲系在整個宇宙中也是非常渺小的。可是,因為愛因斯坦在我們這個小小的地球上生活過,我們這顆藍色的地球就比其它宇宙的部分有特色,有智慧,有人的道德。
作者簡介:李政道,諾貝爾實體獎獲得者,中國科學院外籍院士,美國國家科學院院士,第三世界科學院院士,主要從事高能實體和粒子實體研究,美國哥倫比亞大學實體系教授、中國高等科學技術中心主任。
原文發表于《科技導報》2005年第5期,歡迎訂閱檢視。
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