前言：重新审视阿尔伯特•爱因斯坦的遗产

天才。心不在焉的教授。相对论之父。蚀刻在我们心目中的阿尔伯特•爱因斯坦的形象，总是一头爆炸的头发，不穿袜子，上身是特大号的毛衣，嘴里叼个烟斗，对周围世界好像并不注意。传记作家丹尼斯•布莱恩曾这样描述他：“与埃尔维斯•普雷斯利和玛丽莲•梦露齐名的流行偶像。他那神秘莫测的形象经常出现在明信片、杂志封面、T恤衫和比真人还要大的招贴画上。好莱坞有个经济行专门经营他的形象图片，供电视广告使用。他要是见了这些可能都会生气。”
　　爱因斯坦是有史以来最伟大的科学家之一，其贡献堪与艾萨克•牛顿比肩。因此，《时代》周刊选他作世纪人物毫不奇怪。许多历史学家将他列入过去的千年里一百位最有影响力的人物之一。
　　考虑到爱因斯坦在历史上的地位，有多个原因值得我们重新审视他的一生。首先，他的理论极为深刻，其在几十年前作出的预言至今仍占据着报纸头条的位置，因此我们极有必要试图理解这些理论的本源。随着新一代仪器的出现（其中包括卫星、激光、纳米技术、超级计算机、引力波探测器等），这些在1920年代都是不可想像的，人们可以探索宇宙外围以及原子内部，爱因斯坦当年的预言不断为科学家赢得诺贝尔奖。即便是爱因斯坦餐桌上的面包渣都会为新科学开辟新的前景。例如，1993年的诺贝尔奖就授予了两位证实了引力波存在的物理学家。而引力波是爱因斯坦在1916年分析双中子星运动时所预言到的。2001年的诺贝尔物理学奖则由三位物理学家共享，他们证实了玻色-爱因斯坦凝聚的存在。这种物质在接近绝对零度时的新的状态是爱因斯坦在1924年预见到的。
　　他的其他的预言现在也正被一一证实。黑洞曾被看作是爱因斯坦的理论的一个奇怪的方面，而现在哈勃太空望远镜和甚大阵射电望远镜都已找到了黑洞。爱因斯坦环和爱因斯坦透镜现在不仅已经被发现，而且业已成为天文学家观测外太空不可见对象的关键工具。
　　即使是爱因斯坦的“错误”现在都被认为是对宇宙认识的意义深远的贡献。2001年，天文学家找到了令人信服的证据，证明“宇宙常数”这个一度被看作是爱因斯坦最大的失误，实际上包含有宇宙中最大的能量，而且它将会决定宇宙最终的命运。因此，从实验的角度来看，随着越来越多的证明累积起来，验证他当年的预言，对于爱因斯坦的遗产的认识问题，出现了“复兴”。[13]第二，物理学家正重新评价爱因斯坦的遗产，尤其是他的思维过程的价值。近年来，为他作传的传记作家不厌其详地研究了他的私人生活，以寻求其理论的本源。但是物理学家却越来越清醒地认识到，爱因斯坦的理论与其说是建立在神秘的数学之上（更不要说他的爱情生活了！），倒不如说更多的是建立在简单而优雅的物理图像之上。爱因斯坦经常评论说，某个新的理论，若不是建立在连儿童都能理解的物理图像之上，那么它极有可能毫无价值。
　　因此，本书就以这些图像，即爱因斯坦的科学想象力所带来的成果为主线，并围绕这些图像描述其思维的过程和最伟大的成就。
　　第一部叙述的是爱因斯坦第一次在十六岁时所想到的图景：如果追随一束光运动，光会是什么样子。另外，这幅图景很可能是受到他小时候读的儿童书籍的启发产生的。通过想像和光束赛跑可能发生的情形，爱因斯坦将当时最伟大的两个理论——即牛顿力学和麦克斯韦的理论——的矛盾之处分离了出来。通过思考解决这一对矛盾，他知道这两者之中必有一方是错误的。事实证明牛顿学说出了问题。从某种意义上说，整个狭义相对论（这一理论后来揭示了恒星和核能的奥秘）就蕴含在这一图景中。
　　在第二部，我们领略的是另一幅图景：爱因斯坦想像，行星就像是玻璃弹球，沿着以太阳为中心的弯曲的平面滚动。引力是时空弯曲造成的。通过将牛顿所说的万有引力替换成平滑表面的曲率，爱因斯坦使我们对引力有了全新的、革命性的认识[14]。在这一新的思维框架中，牛顿所说的“万有引力”其实是空间弯曲所造成的假象。这一简单的图景所带来的结果，包括黑洞、大爆炸，以及宇宙最终的命运。
　　第三部没有相应的图景。这一部分其实叙述的是爱因斯坦在探索统一场论中，由于缺乏图景的指引所遭受的挫折。假如有了这样的图景，爱因斯坦也许能够找到正确的路，摘取人类二千年来在探寻物质和能量的法则中的最高荣誉。到了这个阶段，爱因斯坦的直觉帮不上多少忙了，因为当时对于原子核和亚原子粒子的力，人们几乎一无所知。
　　未完成的统一场论，和他生命中最后三十年对“万物至理”的探索绝不是一个失败——虽然这一点只是最近才为世人所认识到。当年他的同时代人把这看作是愚蠢的行为。比如，物理学家兼爱因斯坦的传记作家亚伯拉罕•Pais就抱怨说：“在他生命的后三十年中，他一直勤于研究。但是假如他放下工作，钓鱼去也，其声名，即使不会比现在更高，至少也不会丝毫受损。” 换言之，如果他在1925年就离开物理学，而不是1955年，他所留下的遗产可能更伟大。