愛因斯坦也會犯錯

紐約時報
愛因斯坦也會犯錯：險些撤回引力波理論
JONAH BROMWICH 2016年2月15日


Ferdinand Schmutzer/ÖNB-Bildarchiv via, Picturedesk
1921年，在維也納演講的愛因斯坦。

上周四，科學家們宣布觀測到了引力波存在的直接證據，從而證實了阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)的一個最令人難以置信的理論。這又一次印證了愛因斯坦是個天才（說得好像還需要什麼證明似的）。

不過，身為天才，這位1955年辭世的科學家也不能避免自己犯錯。他的一些最重大的失誤源於不願相信自己的理論能推導出一些結論。


Popperfoto/Getty Images
1944年，新澤西州，愛因斯坦在位於普林斯頓的家中。

Artist's rendering/Simulating eXtreme Spacetimes

亞利桑那州立大學(Arizona State University)的理論物理學家勞倫斯·M·克勞斯(Lawrence M. Krauss)給我們介紹了愛因斯坦犯下的四個不小的錯誤。

一、量子糾纏

這種物理現象意味着，相隔甚遠的物體之間可以相互影響，曾被愛因斯坦稱為「鬼魅般的超距作用」。他否認了這種可能性，拒絕相信無論離得有多遠的物體之間都可能相互影響。

「他認為鬼魅般的超距作用不會被證實，但它就是被證實了，」克勞斯博士說。「他覺得這不符合物理原理。他舉出這個例子，是為了說明為什麼量子力學很可能是錯誤的，結果它其實是正確的。」

去年10月，一群科學家公布的研究成果提供了迄今為止支持這種說法最為有力的證據。在此之前，有一系列自70年代以來的實驗表明愛因斯坦太過武斷。

「從70年代末開始就做了這些實驗，但一直都需要做些額外的假設，」其中一名科學家在去年10月份告訴時報。「現在我們證實，的確存在鬼魅般的超距作用。」

二、引力透鏡效應

在1936年，愛因斯坦在《科學》雜誌(Science)上發表了一篇文章，詳細解釋了他口中的「恆星讓通過引力場的光線發生偏差的類似透鏡的效應」。用更平白的語言來說，就是太空中的物體可以扭曲光線。

「當然了，」他隨手寫到，「沒有直接觀測到這一現象的希望。」

然而，克勞斯說：「愛因斯坦只考慮到了恆星的透鏡效應，沒有想到星系。他的確不那麼精通天文學。」

引力透視效應如今成為了讓科學家得以繪製宇宙圖譜的最有用的技術之一。

三、宇宙常數

在嘗試將相對論的基本理論運用到宇宙構造中的時候，愛因斯坦在方程中加入了代表「宇宙常數」的一項，因為他認為，為了得到靜態宇宙，需要加上這一項來代表制衡引力的一種斥力。

多年以後，科學家發現宇宙在膨脹，於是愛因斯坦摒棄了這一常數。據稱他把宇宙常數叫做「自己最大的錯誤」。（不過，近年來，有關這句話是否為誤傳的疑問浮出了水面。）

無論如何，克勞斯表示，那個年代大家公認宇宙是靜態的，愛因斯坦不應該因為試圖讓方程成立而受到批評。但他又稱，這並不意味着愛因斯坦就可以免責。

「換個角度來看，這也是一個數學錯誤，因為宇宙常數並不能得到靜態宇宙，」他說。「會得到的結論反而是宇宙在越來越快地膨脹，也就是我們現在的理解。」

「在某種程度上，假如愛因斯坦有相信的勇氣，就會意識到自己的理論成立的前提是宇宙在膨脹，而不是靜態的，那麼他就能做出這一預測，」克勞斯還表示。「我時常說，哪怕他只是預測出宇宙在膨脹，那他也會很出名。」

（現在看來，宇宙常數或許並非錯得離譜。美國航空航天局[NASA]的科學家們表示，這個概念「極大地促進了理論與實測之間的融合」。克勞斯則稱，有可能暗能量的行為恰好就符合這一概念當初代表的含義。）

四、引力波

引力波存在的直接證據如今讓愛因斯坦再次回到了新聞里，因為正是他在一個世紀前最先提出了該理論。有意思的是，在提出這一概念20年後，他改變了主意。

「愛因斯坦寫了篇論文說引力波並不存在，要收回這個理論，」克勞斯說。「結果是他犯了個數學錯誤，在他馬上就要發表（收回）文章的時候，錯誤被發現了。」

克勞斯說，這篇論文先是投給了《物理評論》(Physical Review)，然而進行評議的數學家、物理學家霍華德·P·羅伯遜(Howard P. Robertson)發現了錯誤，於是文章被雜誌拒收。

愛因斯坦對自己的文章竟被拿去評議感到憤怒，準備把它發表到另一份不出名的期刊上。不過，他自己也發現了這個錯誤，設法重寫了論文，弄準確了之後才發表。

「他想要收回我們今年剛剛實測到了的東西，」克勞斯自己笑了起來。「我覺得這真是有點詩意啊。」