第六十二回：太陽作證相對論顛撲不破，納粹逞兇科學家流落異國
——廣義相對論的創立上回說到普朗克和能斯特專程到蘇黎世勸說愛因斯坦到柏林來工作。盛情難卻，愛因斯坦便於1914年4月走馬上任，從此在柏林渡過了十九個年頭。
愛因斯坦剛到柏林不久就遇到兩件大事，一是爆發了第一次世界大戰；二是他的妻子米列娃與他分居，帶著兩個孩子回蘇黎世去了。米列娃是他大學時的同學，俄國血統，性格倔強，她帶認為自己也是很有科學天才的，而愛因斯坦這樣把孩子和家務都壓在她身上，耽誤了她的成就，便決定分手。好不聰明的女人！其實，這樣一個世界偉人整個都是屬於你的，你與他已溶為一體，復又何求呢？縱然不能如瑪麗與居里那樣比翼齊飛，就如愛瑪與達爾文那樣紅花綠葉，也同樣會家庭幸福，有功於世，何必要單槍匹馬自闖江湖呢？青年讀者中或許從這三個科學家的家庭組合中能悟出一點道理。不過這是說書人的閒話，暫且不表。
再說1914年米列娃帶看孩子走後，第二年九月，愛因斯坦想子心切，又回蘇黎世探親一次，順便拜訪了正住在日內瓦附近的法國大作家羅曼•羅蘭。幸好這個大作家在他的日記裡為我們留下一幅愛因斯坦的素描像，而我們只顧講他的理論，卻倒忘了介紹他的外貌，現正好錄存於下：
愛因斯坦依舊是個年輕人(他當時36歲)，個子不高，長方臉，深黑的、略微夾雜著幾根灰白的頭髮，長而且密，鬈曲著聳在高高的眉毛之上，他的鼻多肉且凸，他的嘴小而唇厚。雙頰豐滿，下巴圓潤，留下一小撮剪得短短的鬍子。一口生硬的法語，不時穿插一兩句德語。他活潑、富有朝氣，喜歡笑。不時在最嚴肅的思想(交換)中，夾雜著幾句俏皮話。
……沒有任何德國人的言行能像他這樣自由自在。換一個人也許會在去年這一可怕的時期裡深受孤立的折磨，但他卻毫不如此。他大笑。他發現在戰時仍有可能撰寫自己最重要的科學著作。
羅曼•羅蘭這裡說到愛因斯坦一到德國就受“孤立的折磨”，又說他在寫重要著作，是怎麼一回事呢？
原來大戰一爆發，在“保衛祖國”的幌子下德國軍隊瘋狂地向外侵略，國內實行總動員，許多科學家也穿上軍裝。而當時最著名的學者文人聯合發表了一個為德國擴張政策辯護的宣告，說：“要不是由於德國的赫赫武功，德國文化早就蕩然無存了。”這個宣告共有93人簽名，學術界的顯要人物幾乎全包括在內，連普朗克、倫琴的名字也赫然其上，這就是歷史上有名的“93人宣言”，它使一些科學家留下了終生遺憾的汙點。
宣告起草者也找到愛因斯坦，他雖然新來乍到，卻義正辭嚴地宣佈：“我是和平主義者，我反對一切戰爭！”接著他也出面起草了一份與“93人宣言”對抗的“告歐洲人民書”，但是除他一人簽名外，其餘只有三人，都沒有什麼名氣。一時他確很孤立。
愛因斯坦就在這樣孤立的情況下寫他的科學著作，這回是一枚重量級的炸彈——廣義相對論。
問題還是從一般人認為最平常、最不注意的地方提出的。
牛頓第一定律即慣性定律告訴我們，在作勻速直線運動的慣性系中，物體在不受外力的情況下或者靜止或者作勻速直線運動，這早已是一條檢驗過無數次的真理。假如現在我們坐在一個勻速直線運動的火車上，拉緊窗簾，你感覺不出車在動，你自己坐得很穩，地板上放一個小球，也穩穩地停在那裡，就是說都保持一個靜止狀態。這時突然來一個急剎車，你向前跌了一下，球也向前滾去。你和球都沒有受到什麼外力呀，為什麼會改變這種靜止狀態呢？難道牛頓的慣性定律不適用了嗎？對，就是不適用了，牛頓這條定律只適用於勻速直線運動的慣性系，剛才火車一加速，參照系已經變成非慣性系了。這就像我們在前面講過的“黑體輻射”問題一樣，瑞利公式只適用於較長的波長、較高的溫度，反之就立即失靈，現在慣性定律一到非慣性系也就立即失靈了。那麼能不能像普朗克匯出一個兩全其美的公式那樣，也有一個既適應慣性系又適應非慣性系的辦法呢？愛因斯坦正是想到了這一點，於是他要把適用於勻速直線運動的相對論推廣到在非慣性系也能適用，這就是廣義相對原理。
狹義相對論是從人們習以為常的“同時”，即絕對時間觀上找見突破口的，廣義相對論也在一個人們司空見慣的問題上找見了突破口。比如手裡拿著一粒石子，一鬆手，石子直線下落。這可以有兩個解釋，一是地球的吸引，就是說石子有引力質量；二是石子自由落體，有慣性質量。這在牛頓定律裡分成兩條來表達，但是這兩個質量怎麼這樣一致呢？看來它們的效果是一樣的，這就是“等效原理”。
說起這個原理還有一段故事。1913年夏天愛因斯坦邀請居里夫人到瑞士來渡暑假。他們帶著兩家人的孩子高高興興地登上了阿爾卑斯山。腳下白雲繚繞，深谷千仞，孩子們高興地喊著、叫著。突然，愛因斯坦一把抓住居里夫人的手臂說道：“要是我們坐著升降機從山谷底上來，突然吊索斷了，會有什麼感覺呢？”
居里夫人先是吃了一驚，然後笑道：“我想您不會讓我們現在就來親身試驗一下吧。”
愛因斯坦笑了，孩子們也都哈哈大笑起來。這就是那個有名的“愛因斯坦升降機”實驗，雖沒有誰親身去試，但是其中的道理卻完全能想得出來。假如有一個升降機處在宇宙空間，你站在裡面就會失重，身體飄在空中。這時升降機開始以剛好等於地面重力加速度9.8米/秒^2勻速直線上升，你就會恢復重量，重新站在了地板上。換一個方法，升降機下降，降到地面時你也會恢復重量，站在地板上。前一種情況人受到慣性力，後一種情況人受到引力，只要加速系的加速度等於引力場強度(都是9.8米/秒^2)慣性力場就等於引力場，也就是說是等效的。因為人被關在升降機裡是根本區分不出是哪種力生成作用的。根據同樣道理，這個升降機裡不是坐著人，而是一枚向斜上方丟擲的勻速直線運動的石子，那麼這石子也會改變方向而成拋物線彎曲下落。如果是一條平行射入的光線，這光線也會彎曲向下。
好了，愛因斯坦那天馬行空般的思維立即又推出下一步極重要的結論。既然慣性力場和引力場是等效的，那麼我這個實驗就不必非在加速的升降機裡做不可了，在任何引力場中都會發生這種光線彎曲的現象。既然星球有引力能使周圍的光線、空間、時間彎曲，那就可以直接表述為星球的質量使周圍的時空彎曲，連“引力”這個概念也不必要了。——好個愛因斯坦，他在狹義相對論裡開除了“以太”，在廣義相對論裡又要開除“引力”，將牛頓時空觀、經典力學徹底改造了。他解釋道，地球繞太陽轉動不是什麼引力，是因為太陽巨大的質量使周圍時空彎曲，地球只能按曲線運動。同樣，開普勒給眾星制定的那些軌道也都能這樣解釋，牛頓萬有引力公式作的那些計算也都可以用這個理論去解釋。
難怪波恩稱廣義相對論是：“認識自然的人類思維最偉大的成就，哲學的深奧、物理學的洞察力和數學的技巧最驚人的結合。”
這個偉大的理論是愛因斯坦在研究完狹義相對論後又經過十年的思考於1916年最後完成並公佈的。與實驗物理學家在實驗室裡具體操作不同，愛因斯坦是做著“思維實驗”。對他來說宇宙是一個實驗室，那些星球簡直如伽利略手中的一粒石子，如法拉第手中的一塊磁鐵，他將以往別人都認為是正確的最不懷疑的結論一起拿到這個最廣大的實驗室裡一一驗證。他不用像瑪麗．居里那樣住在煙燻火繚中煉鐳，也不用像盧瑟福那樣去費力地打碎原子，他將自己關在書房裡，展開思想的翅膀，盡情地想著“愛因斯坦升降機”的運動。這正中了郭沫若先生在科學大會上的那句祝詞：“科學家也需要幻想，不要以為幻想只是文學家的事。”不過文學家所幻想的是比真實生活更離奇的情節，更完整的形象；而科學家所幻想的是比常見的現象更本質的規律，更抽象的公式。
經過這樣冥想了十年之後，有一天愛因斯坦穿著睡衣走下樓來吃早飯，但是他對著盤碗卻不動刀叉。夫人愛麗莎以為他病了，忙用手試試他的額頭，問他什麼地方不舒服。愛因斯坦拉著她的手說：“不，親愛的，我有一個奇妙的想法。”說罷，他使走到鋼琴邊彈起琴來，彈幾下，又停下來自語一句：“一個好想法，真是一個美妙的想法！”