老钱ZT: 爱因斯坦何“淫威”之有？

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黎日工：爱因斯坦何“淫威”之有？

发表于 2018 年 01 月 29 日 由 黎日工

爱因斯坦不但创立了相对论，改造了物理世界，还留下了许多故事，让我们看到一个幽默的人，一个性情中人，一个平常生活中人。
因为2017年的物理学诺贝尔奖授予证实引力波的实验，又有很多文章谈论爱因斯坦。近日读到程鹗文章：“捕捉引力波背后的故事（之一）：爱因斯坦的先知、失误和荒唐 ”，不但介绍了事情经过而且做了评论，可视为很多文章的一个代表。读后，我也发表一点意见。
我们主要根据程文的内容讨论。程文没有敍及的资料可参阅卢昌海：“时空的乐章——引力波百年漫谈”及刘寄星：“爱因斯坦和同行审稿制度的一次冲突”等文章。
这件事涉及到科学、人际关系及历史变迁各个方面。先谈一下物理学背景。直观上看，麦克斯威尔方程展现的电磁场变化蕴含着电磁波的存在，这提示出，广义相对论场方程展现的时空变化也应该蕴含着引力波的存在。另一方面，爱因斯坦也反过来思考，因为引力与电磁有正负作用不同，或者不存在或者没有类似光波那样的引力波。与电磁波相比，引力波极其微弱，即使有，也难以测量。因此，最好是从理论上给予解决：寻找广义相对论场方程的严格解，从此过程中考察引力波是否存在？这里有一点要注意：一旦证明引力波存在，问题画上句号。如果证明了引力波不存在，因为有一些如电磁场的物理类比，则还有一个“为什么引力波不存在”的问题，从问题深度及思考乐趣来说，这个方向似乎更吸引人。
1918年，爱因斯坦在近似条件下处理场方程求得一种以光速传播的引力波，看上去向前走了一步，但终究非一般形式场方程下引力波的严格解，还没有完全证明引力波的存在。直到1936年，五十七岁的爱因斯坦壮志不减，与年轻助手罗森合作，开始合作寻找引力波的严格解(罗森就是“EPR paradox” 和 “Einstein—Rosen bridge”中的R即Rosen，这两文都未经审稿直接刋于《物理评论》)。
结果，他们与一般的预期相反，竟然得到否定性的证明：引力波不存在。因为，在他们选择的数学框架下，在求严格解的过程中时空中出现不可能确定点之间距离关系的点称之为奇点，而且在这些奇点附近的时空是真空的，不可能存在引力波。至此，在爱因斯坦与罗森看来，引力波存在与否有了确定答案。他们将论文提交《物理评论》发表。可以想象，紧张而艰难的旅程告一段落，爱因斯坦可以松口气休息一下，准备下一个旅程。
爱因斯坦没有料到，《物理评论》回信不是像他习惯的那样，准备发表文章事宜，而是寄来匿名审稿人一叠十页的意见，指出了文章中的错误。按程文所述：
“正在湖边别墅度假的爱因斯坦看到这封信顿时火冒三丈。他大概压根就没有去看看审稿意见究竟有什么内容，就龙飞凤舞地直接用德文给杂志社写了一封简 短回信：
亲爱的先生，我们（罗森和我）给你们寄去论文是为了发表，并没有授权给你们在付印之前把稿件给专家看。我看不出有任何理由来回应你们那匿名专家的意见——反正那意见也是错的。因为出了这样的事，我准备把稿件改送其它地方发表”
就是光看程文展示的爱因斯坦筆跡也可以看到爱因斯坦“火冒三丈”。我们拿它与爱因斯坦写的其它筆跡对照(注：刘文提供的是打字机打的字，没有照片资料)，他平常写的字很有特色，甚至有专家建议用作电脑字体。看这封信写的字简直不敢相信乃出自同一人之手，与其说在写不如说在发泄情绪。就如同我们大怒之下举止失常，爱因斯坦未能免俗。
这封信是以后故事的引信，必须尽量翻译准确。虽然手写的字龙飞凤舞很难辨认，但有打字机打的样本，两相对照看就可以看清楚全部手写文字。爱因斯坦的信，更准确应该译为：
“尊敬的先生，我们（罗森和我）给你们寄去论文是为了发表，并没有授权给你们在付印之前把稿件给专家看。我没有理由来回应你们那匿名专家的意见——顺便说一下是错误的。因为出了这样的事，我宁可在其它地方发表论文”
现在可以看到，爱因斯坦尽管非常生气也没有说“反正那意见也是错的”如此高傲语气的话，写的字有情绪但说的话不霸道。而且，“顺便说一下是错误的”，也表明没有如很多文章说的那样，他对审稿意见不屑一顾，他应该看过，只是当时看不出那里面的正确而已。他发怒的原因是，“没有授权给你们在付印之前把稿件给专家看”，而你们却给专家看了。
斯人已逝，夫复何言，我们惟有看历史记载。这件事大家都与同行评议制度联系起来。这个制度是上世纪五十年代左右从美国开始流行的。爱因斯坦在德国发表论文时尚无这一制度，包括那些相对论论文在内都是投稿直接发表的。杂志不是垃圾箱，总有编辑把关，应该也有退稿或不予发表的，但爱因斯坦从没有遇到这种情况。我们可以设想，假如德国那时有现在这样的同行评议制度，爱因斯坦那些论文特别是许多并不成熟的广义相对论论文恐怕难以发表至少不能及时发表。爱因斯坦在世时诺贝尓奖不给相对论，就是证明。（编注：爱因斯坦获得1921年诺贝尔物理学奖，“因为他对理论物理的贡献，特别是对光电效应定律的发现”）
凡事都有例外，他那超时代洞察力的思想，的确需要一个特别的毫无拘束的发表机会，“审稿人”并不适合于他。我们从直到今天反相对论声音仍然不绝于耳的现象看，也可以理解，爱因斯坦不愿意把论文随便交第三者审看，是有道理的，是完全正确的。这当然是科学上极其偶然出现的状况，我们庆幸历史给了他一个那么做的机会。如果有人说，无审稿使爱因斯坦受益，那么，科学才是这一无审稿时期的最大受益者。
从1905年到1936年三十年间爱因斯坦早已养成无审稿、无第三者审稿的习惯，他也视此为他的权利。爱因斯坦1935年到美国，那时有些杂志如《物理评论》虽然已有审稿要求但可能看情况执行。上面提到“EPR paradox” 和 “Einstein—Rosen bridge”两文都未经审稿就在《物理评论》发表的，那篇“EPR paradox”很有争议，如果交量子力学家审稿，可能不会顺利发表。处理爱因斯坦与罗森论文“引力波存在吗？”的编辑是John Tate，正是处理上述两篇论文的编辑。
为什么编辑Tate这次突然把论文交给罗伯森去看呢？合理的猜测是，本身为教授的Tate成天与物理论文打交道，爱因斯坦与罗森犯的错误并不“高级”，选用了不适当的数学框架。当局者迷旁观者清，他可能已有怀疑。因此才决定请为人及学术水平均优的罗伯森审一下稿，希望给爱因斯坦一个参考，况且《物理评论》也有审稿要求，爱因斯坦看到错误后自会谅解。结果事与愿违，好心Tate碰壁遭罪。
就在Tate致信爱因斯坦后，罗伯森又写信给Tate建议，对于爱因斯坦：“如果他坚持，他的声音被听到的权利应高于任何一位审稿人的否决’”
可见罗伯森多么尊重爱因斯坦，即使论文错了，也应该维护爱因斯坦的发表权利。因此，假如爱因斯坦没有放出绝话“我宁可在其它地方发表论文”，搞成退稿僵局，错误的“引力波存在吗？”还有可能在《物理评论》上发表。从罗伯森的风格看，发表后如果爱因斯坦还不能及时醒悟，他将会用各种机会私下帮助爱因斯坦重新发文修正错误。
一个问题是，为什么爱因斯坦在一段时期中没能发现错误？在科学探索的世界中，成功好比是一维的幼苗，生长在各种维数的错误所形成的土地里，找到成功幼苗的机会非常之小，找到真假难辨的一维错误幼苗的机会非常之大。故没有不犯错误的成功科学家，且发现错误走出迷宫需要一个或短或长的过程。具体到这个引力波错误，现在看起来几乎是必然要发生在爱因斯坦身上。我们上面说过，证明了引力波存在，引力波问题画上句号，如果证明的是不存在，则引力波问题依然没有解决，因为产生了新的问题：为什么引力波不存在？作为第一个开始研究引力波并为时最长的人，爱因斯坦被这个问题吸引进去了。爱因斯坦在向玻恩通报引力波不存在这个“有趣的结果”时说：“虽然引力波被假设在第一近似条件下肯定存在，但其实不对。相对论的非线性场方程比我们现在所相信的要更复杂。”
清楚地表明他已经抛弃旧问题，正在埋头思考新问题走上新的旅程了。在这种情况下，爱因斯坦深陷其中不能自拔，即便再看一遍罗伯森的意见，处于错误惯性之下的爱因斯坦也看不见自己错在何方了。这也可以解开一个有趣的疑问，既然证明结果明明是不存在引力波，为什么论文用了一个反问句：引力波存在吗？因为，爱因斯坦已经坦然接受引力波不存在的结果，接下去准备解决——为什么“引力波看上去存在而实际上不存在”——这个问题了。
假如“引力波存在吗？”发表了，后来又被人或爱因斯坦自己发文改正(在英菲尔德转告罗伯森的信息时，爱因斯坦已经有所醒悟)，会不会给爱因斯坦的学术声望带来损害？如果考虑面子，无疑是出了一次洋相，爱因斯坦出的洋相又何止这一次，所谓面子，都是暂时的东西，好像生活中跌跌撞撞，好像水塘里涟漪波动，长远看不会影响到爱因斯坦，他的声望仍然会同今天一样。爱因斯坦的伟大之处，是在物理上凭一人之力创造出相对论特别是广义相对论。而且，如他在改正后的“论引力波”最后说——“我们原先曾错误地诠释了我们的公式结果。 我要感谢我的同事罗伯森教授友好地帮助我澄清原先的错误”——公开承认错误并感谢罗伯森的帮助，表明他决非那种为了一点面子而掩饰错误的人。
从根本上看，存在引力波是广义相对论的必然推论。即使爱因斯坦自己没有推导出引力波，也不会影响到他作为广义相对论创始人的应有学术地位。类似这种情况发生过，爱因斯坦认为黑洞不存在，但广义相对论推论它存在并得到证实，还有其它的例子。甚至发生一件令人遗憾的事，卢昌海文章提到，奥地利物理学家贝克(Guido Beck) 早在1925就发现了相同的引力波严格解，不幸被物理学界包括爱因斯坦在内忽略了(否则也不必劳驾爱因斯坦和罗森了)。对此，科学史应予记录，也不能让爱因斯坦的光芒掩盖了其他人的贡献。
这件事不免留给我们一些感想。我的感想是，人在变老，时代在更新，相互之间不合拍是难免的。不合拍，有的大是大非，多的小是小非，更多的是自然发生的事，是非莫辨或者也没必要分清是非。爱因斯坦与Tate的争执看上去是爱因斯坦拒绝“同行评议之类审稿制度”，实际上不过是他的个人老习惯发作而已。他也审过稿，如果真的拒绝“审稿制度”就把他自己也拒之门外了。再说，同行评议作为一个制度本身也不可能完美无缺，现在的预印本网页就是同行评议的一个补充，发表论文的要求比较宽松，仿佛一百多年前德国那样的环境。想象一下，这是否在召唤新的“爱因斯坦”诞生？
这事也让我们看到，科学上有如此伟大创新精神的爱因斯坦在审稿小事上却顽固坚持旧时作风，说明人要适应时代变化多不容易，值得我们每一个人警示。俗话人无完人，如果爱因斯坦是完人，投稿时言明不接受审稿，然后任由《物理评论》处置，那就天衣无缝了，也轮不到我们在此闲话。要说错误，这是他做得不周全之处。
当然，每个人可能有不同的感想。很多文章包括程文在内赞扬Tate严守规矩，这不错，但把爱因斯坦作为对立面，谴责他拒绝同行评议，则至少有求全责备之嫌了。特别，程文本是一篇好文章，不知为何最后把事情讲成为“开后门”，就失当了。开后门是偷偷摸摸小人干的事，Tate、爱因斯坦是这样的人吗？至于“没有屈服于爱因斯坦的淫威”，那更是无中生有，“荒唐”自己了。什么人淫威？独栽者淫威。暴发户淫威。爱因斯坦既不愿当总统又不想做富豪，把这些帽子套到爱因斯坦头上，难怪他要伸出长长的舌头。(2018年1月16日)

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