夏日消消氣

物質(金屬態氫離子)與能量(電磁波)混為一談；光電效應忽視了磁場的變化產生電磁波。

金童希瑞

愛因斯坦最大的科學錯誤是自以為超越了牛頓，其實他提出的狹義相對論的兩條原理並沒有超越牛頓。

按照哥德爾不完備性定理，如果狹義相對論是一個完備的物理系統，那麼這個系統必然是自相矛盾的系統。狹義相對論正是如此。

狹義相對論系統的自相矛盾，就是光速不變的愛因斯坦時空悖論。

光速不變原理，源自邁克耳孫-莫雷驗證以太存在的光學實驗和麥克斯韋電磁場方程的推論；愛因斯坦以此為基礎，把光速不變上升為狹義相對論的一條公理，以此取代牛頓絕對時空觀的假設，並以洛倫茲變換取代了伽利略變換，因此，時空都會隨物質的運動相對光速而變化。

問題在於，如果光速是恆定不變的，那麼確定光速的時間與空間也必然是恆定不變的；因此，所謂的光速恆定不變暗含著時間與空間的恆定不變，這與牛頓的絕對時空觀其實是等價的命題。區別就在於，光速不變界定的絕對時空是有限的絕對時空，牛頓的絕對時空是無限的絕對時空；也就是說，狹義相對論的時空是牛頓時空的局部有限時空。

愛因斯坦的自相矛盾就在於此：他以光速不變否定牛頓的絕對時空觀時，又以光速不變肯定了牛頓的絕對時空觀。可以說，這是狹義相對論無法克服的內在矛盾。這個矛盾，可以稱之為愛因斯坦時空悖論。

也就是說，狹義相對論最終還是以牛頓的絕對時空觀為基礎的，洛倫茲變換隻是伽利略變換的特殊形式，也就是伽利略變換的曲面形式。愛因斯坦的錯誤就在於，以為伽利略變換是洛倫茲變換的特殊形式，而事實恰恰相反。因為，以洛倫茲變換為基礎的群是假定光速c恆定不變為條件的，如果假定c可以無窮大時，洛倫茲群就變成了伽利略群；因此，洛倫茲群只是伽利略群的一個子群。洛倫茲變換隻適用於速度小於光速的條件，如果物質以光速運行就意味著相對空間與光速界定的有限絕對空間的重合，相對性原理會因此失效；如果物質以超光速運行就意味著物質運動的相對空間大於光速界定的有限絕對空間，相對性原理依然因此失效；反觀伽利略變換，理論上適用於速度無窮大的條件，因此，洛倫茲變換是伽利略變換的特殊形式。

由此可以推論：洛倫茲變換隻是適用於電動力學的特殊變換形式，並不適用於牛頓力學，因此沒有普遍適用性；牛頓力學的空間度量、時間度量、質量、動量、能量不會因速度的改變而發生任何改變，因為平面不可能因速度的改變而改變為曲面，由克萊因變換群下的幾何不變性可知空間度量不會發生改變。因此，所謂的洛倫茲時空收縮效應，對平面的牛頓力學並不存在，洛倫茲收縮效應本質上是將平面問題扭曲為了曲面問題、將慣性力等同於電磁力，所以時空收縮效應本身就是通過所謂的思想實驗得出的虛假結論，必然與物理事實不相符合。

電動力學與牛頓力學的本質區別是什麼呢？可以說，牛頓力學是平面的慣性力學，而電動力學則是曲面的引力力學，因此，兩種力學兼容的幾何空間不同。牛頓力學與歐幾里德幾何是兼容的一致的，這反映在慣性定律與平行線公理是一致的；電動力學則與閔可夫斯基幾何兼容的一致的，這反映在麥克斯韋方程滿足洛倫茲變換也就是轉動變換。由於引力的作用使物質的運動為曲線運動，所以，引力作用下的質量分佈、動量分佈、能量分佈也必然是曲面分佈，這就決定了麥克斯韋電磁場方程對洛倫茲變換來說是不變的。

曲面和平面的內在矛盾，決定了電動力學與牛頓力學只能無限地近似但不可能完全等價；因此，所謂的統一場論是不可能存在的，引力與慣性力也是不可能統一在一個方程中的，愛因斯坦建立統一場論的失敗是必然的。只有在一個點上曲面與平面才是相等的，這個點也就是所謂的極限點；因此，只有相對於一個幾何極限點，洛倫茲變換與伽利略變換才完全等價，兩種力學也因此等價，所謂的等效原理正是基於這個極限點的兩種力學的等價（所謂引力質量與慣性質量相等），等效原理的本質就是場與加速度等效（g＝a）。如果離開相應的幾何極限點，引力與慣性力就有了本質不同，也就是平面與曲面的本質不同。

廣義相對論就是以等效原理為物理基礎、以黎曼幾何為數學基礎建立起來的引力理論。愛因斯坦試圖將物理定律由慣性參照系推廣到非慣性參照系時，面臨的最大難題是場與加速度的問題，如果認定場與加速度等效就意味著認定引力與慣性力等效。等效原理是由地球對質量M的重力與外力的相等，推出重力加速度（所謂重力場）與直線加速度相等，從而被認定為是普遍成立的。從上面的分析可知，只有相對一個幾何極限點來說，等效原理才是成立的；對於一個運動的質點來說，按照狹義相對論，質量是隨速度的變化而變化的，但引力質量並不同步變化，因此等效原理不成立，這應該說是所謂的相對論悖論。問題的實質是，如果脫離了相應的幾何極限點，洛倫茲變換與伽利略變換不等效，因此引力質量與慣性質量也不等效。當愛因斯坦將一個幾何極限點成立的等效原理不加限制地推廣到所有非慣性參照系時，並由點推廣到曲線和曲面時，是有問題的。如果場與加速度等效，勢必會得出引力與慣性力等效，洛倫茲變換與伽利略變換等效，曲面與平面等效；但事實是，引力與慣性力有著本質區別，曲面與平面也不可能等效。儘管廣義相對論用現代微分幾何進行了精心包裝，但內在的深刻矛盾還是無法掩蓋；愛因斯坦的引力場方程在宇宙學中的應用，就是成為所謂大爆炸學說的理論依據，併為霍金的神話創作提供素材。

可以說，牛頓的時空觀更符合真實的宇宙，而相對論的時空觀則是受曲面半徑限制的有限的宇宙空間；與真實的宇宙相比，相對論的空間只是個無窮小的曲面幾何空間；而真實的宇宙空間只能是三維的無窮大的空間，時間也只能是獨立於空間的、絕對的客觀存在。

到了今天，相對論越來越成了物理學進一步發展的障礙。破除對愛因斯坦及其相對論的迷信，也顯得越來越緊迫！

經濟相對論580

如果你相信今年3位諾貝爾物理獎得主所觀測到的結論，那愛因斯坦自認為的最大錯誤，可能又將成為他在理論物理上的另一巨大貢獻！

你知道愛因斯坦一生中所犯的最大錯誤是什麼嗎？在完成創世鉅著《廣義相對論》（General Theory of Relativity）後不久，他發現由該理論所導出的宇宙觀竟然與當時物理學家（包括他自己）所接受的不同；於是愛因斯坦人為地在他的方程式里加了一項常數，使其結果能符合當時之宇宙觀！沒想到12年後，天文學家發現當時的宇宙觀根本就是錯的！愛因斯坦非常後悔地悄悄將那常數從其筆記本上擦去，謂這是他一生中所犯的最大錯誤！可是該常數卻陰魂不散，在愛因斯坦去世後四分之一世紀，又重新登上舞臺，成了今日探討宇宙歷史的主要工具。

20世紀前的宇宙觀

宇宙的起源、歷史與結構，在16 世紀以前，一直被認為是屬於宗教與哲學的範圍；因此哥白尼（N . Copernicus, 1473~1543）只敢在去世前夕才出版地球繞日的理論書，粉碎了以地球為宇宙中心的幻想，開創了近代天文的研究。約百年後，伽利略（G. Galilei, 1564~1642）改進了望遠鏡，並將其鏡頭轉向天空， 開啟了觀測天文（observational astronomy）之門，並大力支持哥白尼之地球繞日的理論（晚年被羅馬天主教強迫收回，並被軟禁在家）。為了紀念伽利略首次使用望遠鏡進行天文觀測400 週年，國際天文學聯合會及聯合國教科文組織，共同訂西元2009 年為「全球天文年」；科月也在元月號專輯中共襄盛舉。

四百多年來──尤其是20世紀後，科學家在瞭解宇宙的性質與演化上已有非常快速的進展！有關創世紀或盤古開天闢地到底是什麼時候發生、或如何發生的問題，科學家已不再須要依靠信仰來解決，已可以用科學儀器去「看」宇宙像什麼樣子及如何演化。像這類大哲學的問題已不再是信仰的爭論，而是證據與理論的問題──正如其他科學訓練一樣。

哥白尼粉碎了地球為宇宙中心的幻想後，慢慢地，天文學家也瞭解到太陽也不可能是宇宙的中心。以人為主的宇宙觀一旦破滅，科學家再沒有任何理由認為我們所身處的地方在宇宙中佔了一個很獨特的地位；同樣地，我們所身處的時刻也沒理由是個很特殊的時刻。顯然地，宇宙永遠就是那樣地存在，它沒有開始，也不會有終結──因為如果有開始，那顯然就應有創造者，這不是太宗教了嗎？

廣義相對論

愛因斯坦在1905 年所發表的狹義相對論（Special Theory of Relativity），雖然震撼物理界，完全改變了物理學家對時間及空間的觀念；但很遺憾地不能用於牛頓的萬有引力（重力）。經過10 年的苦思與奮鬥，他終於在1915 年完成了他的廣義相對論，彌補了此一缺失。愛因斯坦完成此一理論後，立即用它來計算水星繞日的軌跡，解決了牛頓重力理論無法解釋的「為何水星繞日軌跡慢慢變化」的困惑。他更用其廣義相對論，預測了光線在經過太陽附近時，會因該處時空變形（因太陽重力的關係）而彎曲。在1919 年的日蝕裡，英國天文學家愛丁頓爵士（Sir A. Eddington）測得了星光經太陽附近後的彎曲，發現其值與愛因斯坦理論所計算出來的完全符合！瞬間，全世界報紙競登此一理論，愛因斯坦一夜之間成了全世界家喻戶曉之名字！

圖一：1919年愛丁頓到西非觀測日全食並拍攝此照片，觀測結果證實愛因斯坦廣義相對論。太陽正後方的星光行經太陽，受到太陽四周時空的影響，產生偏折現象。

讓我們還是將時間倒回到1915 年吧。愛因斯坦的廣義相對論闡釋了物體如何改變其周遭的時空幾何（geometry of spacetime）、及後者又如何反過來決定物體該如何運動。因宇宙充滿了物體，因此廣義相對論立即成為探討宇宙的工具。1916年年初（廣義相對論的最後形式是愛因斯坦於1915年11 月25 日演講時提出的），史瓦斯德（K. Schwarzschild）不但更嚴格的用此理論證明了水星軌跡的位移，並預測了「黑洞」（black hole）的存在（愛因斯坦一直不相信黑洞可能真的存在）。

愛因斯坦當然也在思考著宇宙的問題。一個充滿著星球的無限宇宙在邏輯上是有問題的：任何一點均應感受到無限大的重力、及天空不應是黑暗的〔注三〕。可是一個懸掛在「空間」的有限宇宙也是有問題的：宇宙外的「空間」又是什麼呢？左思右想，愛因斯坦於1917年2月提出了一個連他自己都認為可能被關到「瘋人院」的第三個宇宙結構：沒有邊界的有限宇宙。這確實是一個非常奇怪的想法：有限的空間怎麼會沒有邊界呢？愛因斯坦舉的例子就是生活在二度球面上的怪人：他們生活的球面是有限的，但卻沒有邊界（上下對他們來說是沒有意義的）。這種宇宙觀雖然奇怪，但是符合邏輯，在數學上也是完全可能的！但他的方程式卻說這樣的宇宙只能膨脹或收縮，這與當時大部分科學家所認為的靜態宇宙觀相沖突！沒想到推翻了深植物理學家心中達兩百多年之久的牛頓時空觀念的革命壯士，竟然在這裡屈服了：為了符合當時的想法，他在其宇宙論裡做了「少許修改」──加入了一個具有排斥力的「宇宙論常數」（cosmological constant）──來平衡萬有引力，使他的宇宙能保持靜態！

膨脹中的宇宙

1929 年，美國天文學家哈柏（E. Hubble）發表了一些有關從遙遠星群傳來之光譜的測量結果，分析其頻率顯示其光譜線很有系統地向紅色方向位移。哈柏發現此一所謂的紅色位移（red shift），其值隨星球距離之增加而加大。顯然地，遙遠星群是依一定的規則在遠離我們：距離我們越遠，後退速率越快。

這無可避免的結論是：宇宙正處於一種正在膨脹中的狀態！此一完全出乎意外的發現，改變了宇宙論這一研究的整個面貌！如果愛因斯坦在1917 年時不追隨風尚，硬是相信其相對論的結果，再次大膽地做宇宙膨脹（或縮收）的預測，其大名相信將又再次在全世界各大報章雜誌出現！可惜啊！怪不得他自嘆謂那是他一生中所犯的最大錯誤（biggest blunder）！

一個膨脹的宇宙是一個在改變的宇宙，因此應該具有生命的歷史──甚至可能有出生與死亡。事實上早在1922 年，俄國數學家佛裡曼（ A . Friedman）就已用廣義相對論去建造膨脹宇宙之各種數學模型：他當年靜靜地發表了他的研究結果，這些模型到現在還是一直被用來做為討論宇宙論的基本理論架構。這些模型的兩個重要特徵是一、膨脹率隨時間縮小；二、雖然現在我們所觀察到的星群均相互越離越遠，但它們過去一定曾經非常接近過。依現在廣為大部分科學家所接受的「標準大霹靂宇宙論」（standard cosmological Big Bang model），現在的宇宙年齡大約是140 億年。

我們雖然對140 億年前的宇宙結構細節非常不清楚，但大部分的科學家均認為宇宙是由「一個時空特異點」突然大爆炸而出現的──雖然物理學家尚不知道可用於該特異點的理論。爆炸前的宇宙是處於一個高度均勻、非常高溫、及高輻射能密度的狀態；它爆炸後快速地膨脹而冷卻，於是基本粒子、氫、氦、離子電漿、冷氣體、星群、恆星、太陽及地球相繼出現，形成我們今日所看到的宇宙。大約在大爆炸後38 萬年時，輻射能的能量因宇宙膨脹而降低到不再足以使氫原子離子化，因此成了孤魂野鬼遊蕩在太空中。此一所謂的「微波輻射背景」（microwave background radiation）果然在1964 年被發現，成為支持宇宙大霹靂論的最有力實驗證據！

圖二：如果宇宙的生命只有140 億年，而其直徑卻至少在9300 億光年以上，那相距在140億光年以上的兩個不同區域，如何能互通信息與能量而達到平衡（均勻）狀態呢？

標準大霹靂的幾個謎題

我們在前面曾提到大霹靂前的宇宙是均勻的；事實上，微波背景的數據顯示，現今的宇宙不但也是均勻，其均勻度更高達萬分之一。這均勻性當然是從大尺度來看的──正如桌面在顯微鏡下雖然凹凸不平，但在肉眼下卻是平滑一樣。可是為什麼這麼均勻呢？最簡單與合理的解釋當然是大霹靂後的瞬間即是如此。可是問題出來了：如果宇宙的生命只有140 億年，而其直徑卻至少在9300 億光年以上，那相距在140億光年以上的兩個不同區域，如何能互通信息與能量而達到平衡（均勻）狀態呢？當然，宇宙在大霹靂之初並沒有這麼大；可是前面提過，佛裡曼之宇宙模型的一個特色是膨脹速率越來越慢，因此如果現在不可能互通信息，那以前（大霹靂後不久之時）更不可能！

第二個問題是為什麼我們的宇宙，其空間幾何（geometry）是這麼的「平」（flat）呢？依廣義相對論，空間幾何的曲度（curvature）是取決於質量密度（單位體積內的質量和能量總和）；因此如果大霹靂前的質量密度正好就是造成曲度為零之空間所需之值，那大霹靂後其曲度還是會保持在零值的。問題是：如果霹靂後的質量密度為臨界值的 99.99% （誤差千分之一） , 則依大霹靂理論推算，現在的宇宙質量密度應只有臨界值的千億分之一！測量宇宙之質量密度當然不是一件簡單的工作，但所有的數據均顯示現在宇宙的質量密度誤差絕對沒有那麼大的！這意謂著大霹靂前的質量密度非常非常準確地正是造成「平」空間所須之臨界值──但怎麼那樣巧呢？

還有，到底是什麼促成了大霹靂呢？

宇宙論常數

1979 年十二月，美國基本粒子研究者古士（A. Guth）突然心血來潮，懷疑他的研究──超冷（supercooled）〔注六〕的希格斯場（Higgs field）──或許也適用於宇宙論。進一步探討的結果，他發現其超冷希格斯場所具有的能量及負壓（negative pressure）比，正與愛因斯坦強行加入其宇宙論的宇宙論常數一樣！我們前面提過此常數是愛因斯坦用來平衡重力相吸的人為常數，本來應該沒有什麼物理意義的！但從其在數學式子中所佔的位置，拉麥崔（G. Lemaitre，比利時牧師及天文學家，大霹靂論的創始者）看到了其所代表的物理意義：均勻地分佈於空間的一種奇怪能量。愛因斯坦並未提出此一能量的可能來源，但分析顯示它絕不是我們所熟悉之電子、質子或輻射能等。

在牛頓力學裡，重力的來源只是質量；愛因斯坦的狹義相對論告訴我們，能量也是一種質量，因此在廣義相對論裡，能量也會產生物質相吸的重力效應。事實上不只如此，廣義相對論裡還有第三種重力來源：壓力！更奇怪的是，如果壓力為正（類似容器內之氣體壓力），則可造成相吸的重力效應；如果為負，則可造成相斥的重力效應。後者的負內壓，正是愛因斯坦用來平衡相吸之重力，而達到靜態宇宙觀的方法！

膨脹宇宙論

古士的研究顯示，如果當初宇宙充滿了稱為膨脹子（inflation）的希格斯場〔注七〕，則在慢慢膨脹而冷卻下來時，這膨脹子可能被困在一能量不為零的非常不穩定之超冷狀態。此狀態的膨脹子因具負內壓，可以提供非常強大的排斥力〔注八〕，促成瞬間非常巨大的膨脹（「大霹靂」的原因），但因此一狀態非常不穩定，膨脹只維持了大約10^- 35 秒之久，而在這期間，宇宙膨脹率隨著時間而急速加快！此一巨大、迅速加速的膨脹不但能解釋為何現今的宇宙是如此的均勻；它甚至還告訴了我們現今所觀測到的宇宙，事實上只是整個宇宙中非常小的一部份！這又說明了為什麼現今觀測到的宇宙是平的──正如大球表面上的一個小面積看起來是平的一樣。哇！此一偶然發現一下子解決了宇宙大霹靂論的三大謎題！

在宇宙大霹靂理論裡，因為只有重力相吸的關係，認為除了大霹靂那瞬間外，宇宙的膨脹率一直都是隨時間而減緩的。古士的研究則認為大霹靂不是瞬間的，而是持續了大約10^-35 秒；不僅如此，他也認為在大霹靂的過程中，膨脹率是隨時間而急速越來越大的（圖三a），因此宇宙變得非常、非常的巨大！在大約10^-35 秒後，此一大霹靂才停止，膨脹子才放出其多餘的超冷能量，產生我們現今所看到的一般物質與能量。在此之後，宇宙的膨脹率才因重力的關係又恢復到其越來越小的正常狀態（圖三b）！天文學家稱此一改良的「標準大霹靂宇宙論」為「膨脹宇宙論」（inflationary cosmology），為現今絕大部分的科學家所接受的宇宙論。

圖三：宇宙的主要演進。（a）10-35 秒之「大霹靂」（膨脹率越來越大）；（b）「標準大霹靂」理論之大霹靂後的演進（膨脹率越來越小）；（c）加速膨脹期（大霹靂後約70 億年開始）。

不止如此，膨脹宇宙論還解決了標準大霹靂宇宙論裡的一個頭痛大問題，即前面提過之霹靂前的質量密度必須非常準確地接近一臨界值，否則今日可觀測到的宇宙之曲度便不可能為零。膨脹宇宙論不但沒有這個要求，事實上它還預測了今日的宇宙質量（包括能量在內）密度應該非常接近此一臨界值！可是各種數據顯示我們今日所觀測到的宇宙，其質量密度大概只有膨脹宇宙論所預測之值的5％而已！

早在30 年代，就有美國加州理工學院科學家朱偉基（F. Zwicky）從星群的運動中，懷疑到宇宙中尚存有其他看不到的「暗物體」（dark matter）！科學家也像世人一樣喜歡追風隨俗，一旦有人提出「暗物體」，其存在的證據便開始排山倒海的出現，只是到現在還沒有人知道它到底是什麼「東西」！據估計，這些看不見的暗物體大約可以提供臨界質量密度的25％；加上可看到5％的已知物體，顯然我們還差70％，才可解釋為何我們的宇宙空間幾何是平的問題！

宇宙中的暗物體與暗能量

1998 年美國加州大學柏克萊分校（Berkeley）的波麥特（S. Perlmutter）團隊，澳洲國家大學（Australia National University）的施密特（BP Schmidt）與美國約翰霍普金斯大學（Johns Hopkins University）的李斯（AG Riess）團隊，相繼宣佈超級新星la 型的數據顯示，在大霹靂後的70 億年，宇宙的膨脹率又再次加速了（圖三c）！此一發現再次重寫了人類對宇宙演化的看法，因此諾貝爾獎委員會決定將2011 年的物理獎頒給這3位「大膽」的科學家。但牛頓重力只有相吸的作用，因此要解釋此一加速膨脹，看來又得求助於愛因斯坦的宇宙論常數了！

不錯，波麥特及施密特思考著：在大霹靂後，宇宙靠大霹靂時的衝力（物理學上稱為慣性）而繼續膨脹，但因萬有引力的關係，膨脹速率將越來越慢；可是如果真有「愛因斯坦的宇宙論常數」，則因其排斥強度不會隨宇宙膨脹而降低（萬有引力則會因宇宙膨脹而降低），它總有一天會強過萬有引力，使宇宙的膨脹率由減速再次變成加速！這一天顯然就發生在他們所發現之大霹靂後約70 億年時！詳細分析加速資料顯示，他們所需之宇宙論常數之值所代表的質量密度正好是──信不信由你──膨脹宇宙論所在尋找的那70％！看來愛因斯坦的「宇宙論常數」是真的存在、而不是愛因斯坦所犯之最大錯誤了？！

可是如果真的存在，這現今被稱為「暗能量」（dark energy）的「愛因斯坦宇宙論常數」到底是啥「東西」呢？拭目以待吧，物理學家及天文學家正在努力地尋找此一充滿宇宙及必須具有負內壓的怪物呢：美國能源部、美國國家太空總署及美國國家科學委員會已於2005年成立「黑能量特別小組」，來負責此一工作。

如果真有暗能量存在，那是不是得改寫牛頓萬有引力及愛因斯坦相對論呢？幸運的是：由暗能量所造成的排斥力是與體積成正比的，在像太陽系這樣「小」的體積下，暗能量的效應是完全可以忽略不計的。

結論

為了符合當時的靜態宇宙觀，愛因斯坦於1917 年強行地於其廣義相對論導出之宇宙觀中加入一稱為「宇宙論常數」的人為常數。1929 年，新數據顯示宇宙不是靜態，而是在膨脹中；愛因斯坦因而後悔當初為何不相信自己的推論，稱他那人為常數為一生中所犯之最大錯誤。80年代末，「膨脹宇宙論」卻藉助了宇宙論常數，解釋了當時廣為科學家所接受之「標準大霹靂宇宙論」中的3個謎題。90 年代末期，新的發現顯示現在宇宙的膨脹速率不是隨時間減小、而是加大，宇宙論常數又再次提供瞭解釋膨脹率加快所需之排斥力的來源──雖然我們還不知道那所謂的「暗能量」是啥！當然，我們也不知道愛因斯坦在天之靈是否還認為宇宙論常數是他一生中所犯的最大錯誤？

科研小蟲

在我看來，儘管不同的人在智力水平上的差異有可能是巨大的，但這並不妨礙他們彼此間在智力性質和智力質地上的一致性。任何一種偉大而卓越的理論，如果具備了可被他人解讀的特性，就說明了這個理論的產生仍源於同一質地的廣泛人類理智機制和方式，只是因為創造者因為高度優異而發現了新的闡述角度而已。我不是科學家，對愛因斯坦最著名的相對論連一知半解都談不上，但我知道由他發明的量子理論後來被美國科學家奧本海默博士用以工程化，進而發明了原子彈，由於原子武器的絕對威力，從而改變了整個世界的軍事、政治以及經濟的格局，使整個世界基本終結了硝煙四起和群雄逐鹿的時代，使整個世界趨於和平化、同一化和穩定化，所以我認為從這個意義上講，在客觀上愛因斯坦是人類迄今為止最偉大的政治家。據說，和愛因斯坦同時代的科學哲學家玻兒曾對愛因斯坦的量子理論提出過系統詰難，愛因斯坦沒有搭理他，但從此以後便專心釣魚了。如果事實確是這樣，至少說明了愛因斯坦要麼有貴族學閥情結，要麼已理屈詞窮，這可能算是他潛在性存在的“最大的科學錯誤”了吧。

南海石57583028

愛因斯坦最大的錯誤是對量子力學的否定，其中最為著名的就是上帝是否擲骰子啦。

海森堡曾指出，要想測量粒子的位置和速度，最好是用光照到一個粒子上的方式來測量，一部分光波被此粒子散射開來，由此指明其位置。但不可能將粒子的位置確定到比光的兩個波峰之間的距離更小的程度，所以為了精確測定粒子的位置，必須用短波長的光。

但普朗克指出，不能用任意小量的光，至少要用一個光子，而這個光子會擾動粒子，並以一種不能預見的方式改變粒子的速度。

所以，這就引出了測不準原理，簡單來說，就是如果要想測定一個粒子的精確位置的話，那麼就需要用波長儘量短的波，這樣的話，對這個粒子的擾動也會越大，對它的速度測量也會越不精確；如果想要精確測量一個粒子的速度，那就要用波長較長的波，那就不能精確測定它的位置。

總結來說，你選擇以確定電子位置的實驗本身，就導致了你無法對電子的動量進行精密的測量！玻爾為首哥本哈根派認為，這一測不準原理是自然界固有的不確定性導致的！

海森堡的測不準定理很好佐證了量子力學微觀世界物質存在不確定性的結論。這也被愛因斯坦看作“上帝在擲骰子”的具體佐證。

所以他才會回擊“上帝不擲骰子”，他認為量子理論僅僅是統計學的意義，並非完整的描述客觀世界的“現實性”，愛因斯坦認為在測量之前，電子的位置與動量是存在的，只是我們現有的技術與理論的侷限性導致的測不準原理，所以測不準原來並非客觀規律本身導致的！

而在這個時候，愛因斯坦的忠實支持者薛定諤率先發起了一波反擊，然而卻無形助攻了海森堡一波，並且還完善了量子力學，精確概括了量子力學的本質，堪稱豬隊友。

愛因斯坦曾給薛定諤寫了一封信：兩個一模一樣的密閉盒子，在其中一個盒子中放入一個球，在打開任一盒子之前，按常理來說，在第一個盒子中找到球的概率應該是50% 。但愛因斯坦並不認為這是一個完備的描述，他相信在原子領域一定有一個合適的理論，可以計算出一個確切的數值。在他看來，僅僅計算出概率還遠遠不夠。

我和大家說一下，正如前面所言，愛因斯坦用找到球的概率來指代量子力學，而他按照自己創立的相對論觀點則認為可以計算出一個確切的數值。

受這封信的啟發，薛定諤把球換成了貓，在一個盒子裡有一隻貓，以及少量放射性物質。之後，有50%的概率放射性物質將會衰變並釋放出毒氣殺死這隻貓，同時有50%的概率放射性物質不會衰變而貓將活下來。

根據經典物理學，在盒子裡必將發生這兩個結果之一，而外部觀測者只有打開盒子才能知道里面的結果。但是在量子的世界裡，當盒子處於關閉狀態，整個系統則一直保持不確定性的波態，即貓生死疊加。貓到底是死是活必須在盒子打開後才能夠知道。

這裡涉及到了一個電子雙縫實驗，就是我們前面講到的的電子究竟是粒子還是波的問題，在德布羅意提出了波粒二象性之後，C . J . 戴維孫和 L . H . 革末通過實驗確認了一切物質都具有波粒二象性後。量子力學認為當人們沒有對粒子進行觀察的時候，它們是以波的形式運動，由於存在干涉，穿過雙縫後會出現一道道痕跡。一旦觀測後，它們立刻選擇成為粒子，就不會產生干涉，穿過雙縫留下痕跡。（電子屬於粒子的一種）

這項實驗本來是薛定諤用來打臉量子力學的，因為他旨在論證量子力學對微觀粒子世界超乎常理的認識和理解，這會使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規律不以人的意志為轉移，貓既活又死違背了邏輯思維。

因為根據量子力學的理論，在不打開盒子的情況下“ 此時既可以說貓是活的，又可以說貓是死的。 ”然而這含生又包含死的情形不能被用來描述現實的狀況。

可惜，薛定諤忘記了量子力學是旨在探究微觀領域，而非宏觀世界，有時候宏觀世界是無法用來解釋微觀世界的。量子力學的一箇中心原則就是粒子可以存在於疊加態中，能同時擁有兩個相反的特性，也就是我們說的波粒二象性。儘管我們在日常生活中常常面對“不是A就是B”的抉擇，而但在微觀世界中是可以接受“既是 A 又是 B”的，就好像我們經常說一個人，不能簡單判斷他是善惡一樣。

在過去的幾十年裡，物理學家成功地在實驗室中實現了多種薛定諤貓態，將物質微粒轉變為“既是 A 又是 B”的疊加態，並探測它們的性質。儘管薛定諤仍然十分倔強地表示保留意見，然而每一次測試結果都符合量子力學的理論預測。

胖福的小木屋

客觀地說，人無完人，孰能無過。在這個世界上，不可能存在不會犯錯的人。而且很多時候犯錯的過程，也是積累經驗的過程。科學史上的大神們，比如：愛因斯坦，牛頓都曾經犯過一些錯誤。而且牛頓還曾經利用自己的權威去打壓過自己的對手，比如：胡克、萊布尼茨等人。

愛因斯坦沒有像牛頓那樣是一個學霸，但是愛因斯坦也曾經犯過一些錯誤，而且他的有些錯誤還發生了神奇的反轉，今天，我們就來聊一聊，那些年，愛因斯坦犯過哪些錯誤？

黑洞和引力波

1915年，愛因斯坦提出廣義相對論時，就覺得這個方程太過複雜，一時半會沒有人可以解除出來。下面就是這個方程，是10個二階偏微分方程組，關於“場方程”簡直是一個傳奇，我們後面還會圍繞著它講述很多其他的故事。

可是沒過多久，愛因斯坦就迎來了打臉，一個還在第一次世界大戰戰場上的物理學家史瓦西就得到了一個方程的精確解。而這個方程對應的是一個沒有轉動的黑洞。

當愛因斯坦收到史瓦西的論文時，他是不太願意相信史瓦西的結果的，但是他還是幫史瓦西發表了。一直到1955年愛因斯坦去世之前，他一直都不相信史瓦西得到的黑洞解。這裡大概有兩個原因。

首先，史瓦西黑洞不會轉動，我們觀測到的天體都會轉動。

其次，當時沒有實際觀測到真實對應的天體。

後來，1964年，也就是愛因斯坦去世9年後，人類首次觀測到了恆星級的黑洞。到了今年，科學家甚至用直接成像的技術給黑洞成像。

所以，在這一點上，愛因斯坦是錯了。

在前幾年，我們發現了引力波，這也是廣義相對論的一個預言。只不過，一開始愛因斯坦也是不認同存在引力波的，他甚至寫了一篇論文論證引力波是不存在的，結果發到學術期刊後，被人打了回來，這是因為編輯把論文給了其他的科學家看。後來，愛因斯安得知了其他科學家的意見後修改了自己的論文，重新發表。要不是愛因斯坦改了自己的論文，恐怕預言引力波的功勞也就不屬於他了。

宇宙學常數

如果要說愛因斯坦犯過的錯誤當中哪個最有戲劇性，那一定是宇宙學常數了。那什麼是宇宙學常數？

這還是要從上文中的廣義相對論場方程說起。話說當年愛因斯坦看到這個方程的時候，他就有點無奈。因此，這個方程是描述宇宙的，而這個方程預示著宇宙在膨脹。當然，你現在可能覺得沒啥，因為事實就是如此。但是在愛因斯坦的時代，大多數人普遍認為宇宙是永恆不變的。意思就是說，宇宙以前是什麼樣，現在還是什麼樣，沒有開端，也沒有末日。

於是，愛因斯坦為了讓廣義相對論的場方程符合自己的觀念，就在這當中加了一個宇宙學常數，用符號Λ來表示。

可是愛因斯坦剛發表論文沒過幾年，他就迎來了一次“實力打臉”。有個叫做哈勃的天文學家，長期在觀測銀河系外的星系。他就發現大多數的星系都有紅移現象。

紅移現象說白了就是這些星系在遠離我們，後來根據遠離的特點，科學家確認了宇宙確實在膨脹。

當愛因斯坦知道了哈勃的觀測結果時，他十分震驚，相傳愛因斯坦曾說：給廣義相對論增加一個宇宙學常數是他一生中做過最後悔的事情。

有了哈勃的“實錘”，似乎這個宇宙學常數就應該從此消失在這個世界了，當時很多物理學家也是這麼認為的。

但事實真的如此麼？我們直接給出答案：故事發生了再一次反轉了

可是，到了1998年，兩個科學小組觀測到宇宙的膨脹並不是減速膨脹，而是在加速膨脹。

因此，原本的廣義相對論場方程還需要加一個常數來擬合這個加速膨脹的結果，所以，我們還得把宇宙學常數加回去。也就是說，宇宙學常數以另外一種形式復活了，只不過這個常數和愛因斯坦當初要賦予的含義是不同的，但它們其實起到了同樣的作用，就是調節宇宙膨脹的速率。因此，某種程度上是一回事。不過，這些事情都是發生在愛因斯坦死之後的事情，想必，如果他老人家知道這件事情，也會感覺到哭笑不得吧？

不過，客觀地說，這次是愛因斯坦誤打誤撞，最終竟然還“對”了，但他所要賦予這個常數的含義是錯誤的。

鍾銘聊科學

愛因斯坦曾首創一個宇宙常數。添加在愛因斯坦方程式中，使得宇宙存在一個靜態解。後來愛因斯坦本人宣稱這是他“一生中最嚴重的錯誤”， 在過去的半個世紀裡，大多數物理學家都認為這個參數是多餘的。

但其實這個不是他最大的錯誤。

無論是波爾還是海森堡，無論是維格納還是諾依曼，都得出這樣一個結論：人的意識才是波函數坍縮的原因，只有當電子的隨機選擇被“意識到了”，它才能變為現實。這是物理學的一個重大成就。

量子力學可能毀三觀啊，你的“科學”世界觀，“唯物”世界觀有沒有立刻覺得受到一萬點暴擊？ 那什麼是意識？人類的主觀意識決定了客觀物質世界？

這樣量子力學發展到這裡，正如那句名言，科學的極致是哲學。

哥本哈根派的結論讓很多人不爽，包括德布羅意，薛定諤，領軍人物就是大牛愛因斯坦，老愛有一句名言：上帝不玩骰子。老愛的後半生下定決心和量子力學的哥本哈根學派槓上了，這場爭論持續了半個世紀。雙方都是時代最頂級的科學家。從那時開始，終其一生，愛因斯坦就再也沒有對科學有新的貢獻了。

老愛和波爾的比武是這樣的畫風：老愛喜歡在上午先出招，而玻爾見招拆招，基本都能在當天晚上就破解。

老愛後來憋出了兩個大招，一個是EPR佯謬，一個是隱變量詮釋。

諾依曼是站在波爾一邊的，在他的《量子力學的數學基礎》書中，他順手做了個純數學證明，在現有量子力學適用的領域裡，是找不到隱變量的！也就是證否了隱變量理論，這樣隱變量理論從數學上被打趴下了。

要知道，此時諾依曼已經名動天下，尤其作為數學家。還記得我們之前說的諾伊曼的公式嗎？（B）馮.諾依曼所證明的任何事情都是正確的。

沒有人會對這位20世紀最偉大的數學家之一產生質疑。

德布羅意，看到馮諾依曼的證明後，心灰意冷，放棄了隱變量理論!

此後二十多年，隱變量詮釋都被"打入冷宮"。

直到50年代，老愛的超級粉絲玻姆發現了馮·諾依曼證否的一個實際反例，於是繼續高舉隱變量理論，主張迴歸經典，但還是放棄了定域性原理（a.物理實在是獨立於觀測者而客觀地存在的． B.兩粒子間傳遞訊息的速度不能超過光速，不存在超距作用）。

1965年，又一個老愛的蔥白粉，英國物理學家約翰·貝爾指出了諾依曼證明中第五公設的錯誤，並提出了大名鼎鼎的貝爾不等式，將愛因斯坦EPR佯謬中的思想實驗推進到真實可行的物理實驗，這樣，純粹哲學色彩純粹思辨變為實驗可證偽的科學理論。

這時科學界才意識到，原來馮·諾依曼也是會犯錯誤的。（不過在2010年，諾依曼也有個超級粉絲傑弗裡·布勃認為貝爾誤解了馮·諾依曼的證明，他指出證明雖然不是對所有隱變量有效，但是確實排除了一個定義明確且重要的子集。而且他認為馮·諾伊曼也意識到了這種侷限，所以沒有聲稱他的證明完全排除了所有的隱變量。）

但是，劇情還是在反轉再反轉， 雖然數學證明有個小問題，但是結論沒有問題。半個世紀過去了，人們在光子、原子、離子、超導比特、固態量子比特等許多系統中都驗證了貝爾不等式，所有的實驗都支持量子理論。實驗基本宣告了局域隱變量理論的死刑：量子非局域性是真實的。

這時科學界也意識到，老愛後半生一直在錯誤中。

朱八八

1群走錯方向的人，成就了量子力學的偉大，他們的核心是愛因斯坦

科學上的錯誤，尤其是理論物理學上的所謂錯誤，都是人類邁向偉大成功的階梯。愛因斯坦犯的這些所謂錯誤，不僅不是人類的損失，而且在科學發展史上面有不可磨滅的貢獻。

科學的本質是證偽主義，證偽的意思並不是一定要證明這個理論是錯的，而是要由這個理論推導出一個可供鑑別真偽的結論。

》第1個提出證偽的是愛因斯坦，後來，“證偽主義”由愛因斯坦的粉絲，科學哲學家卡爾波普爾發揚光大，現在已經為所有的科學家所認同。

以愛因斯坦在科學界的地位和聲望，他有一大幫粉絲和追隨者。而且他這幫粉絲和追隨者裡面人才濟濟，個個都非同凡響。

在整個科學的發展史上，他們都在和愛因斯坦犯相同的“錯誤”，拼命的要證偽量子力學主流學派~哥本哈根學派對量子力學的“哥本哈根詮釋”。

》愛因斯坦與哥本哈根學派的代表人物玻爾的爭論，推動了量子力學發展，促成人們對世界本質的深刻認知。

根據量子力學的基本理論，微觀世界的量子，在沒有被觀測的情況下，處於波函數狀態，描述量子的各個物理參數是處於不確定的狀態。一旦試圖測量其中某一個參數，那麼量子的波函數狀態就會潰縮為粒子態，描述它的波函數狀態的參數就無法被確定，這就是所謂的測不準原理。

愛因斯坦認為這種描述是不完備的，言下之意就是還有一些未知的物理參數沒有被找到，所以才會是這樣的結果。

但是玻爾等人認為，人類能夠測量和感知只是物理現象，微觀粒子的物理狀態在被記錄之前是不確定的！物理學是物理現象的科學，物理現象的規律就是物理學的規律，除此以外，這個世界再沒有其他的物理規律。

這就是所謂的量子力學的哥本哈根詮釋。

用愛因斯坦的話來說，哥本哈根詮釋意味著，如果不看月亮，月亮的位置是無法被確定的。換句話說，月亮之所以在那個位置是因為我們看它，而不是因為萬有引力定律的支配。這幾乎和所有人的常識相違背。

以玻爾等人為代表的被稱為哥本哈根學派，玻爾等人對量子力學的解釋被稱為哥本哈根詮釋。

》以愛因斯坦為核心的學術群體，包括他的學生和粉絲群，都支持愛因斯坦的觀點。

在愛因斯坦的思想被證偽之前，絕大多數普通人應該都是支持愛因斯坦的觀點。

可能，甚至連玻爾等人，都對於哥本哈根詮釋的實驗驗證心存疑慮。

驗證哥本哈根詮釋的人，全是反對哥本哈根詮釋的人。然而最後實驗的結果就是這麼顛覆！

》在愛因斯坦的粉絲群裡，除了卡爾.波普爾是個哲學家以外，艾米諾特、貝爾、慧勒等人都是了不起的科學家。而惠勒還是愛因斯坦的同事，也是大物理學家費曼的老師。

雖然波普爾沒有具體參與愛因斯坦等人的科研活動，但是他繼承了愛因斯坦對待科學的態度，發展了科學的證偽主義，使他在科學哲學史上有重要的地位。卡爾.波普爾還有一個在金融投機領域叱吒風雲的學生~索羅斯。

這裡要特別介紹一下愛因斯坦的最著名粉絲艾米.諾特，她也是愛因斯坦最欣賞的科學家。她是真正的科學女皇！她的理論指出了對稱性和守恆性之間的本質關聯：如果某一個數學結構可以在某種變換下保持形式上的不變，則必然有一個守恆的量與之對應。諾特定律闡述了對稱性和守恆性之間的本質聯繫，等於一次性的證明了能量守恆、動量守恆、電荷守恆等所有守恆性背後的原因，一旦對稱性發生破缺，物質的形態就會被改變。

除此以外，諾特定律還指出了我們獲得物理規律的一種全新方法，把某種物理法則從廣域對稱性到局域對稱性做一個變換，就可以得到一個更加強大的定律！廣義相對論是狹義相對論在引力場局部的對稱性變換；楊米爾斯理論是麥克斯韋方程的局部對稱性變換。萬物獲得質量，是因為希格斯場的對稱性破缺。假如有一天，我們被迫放棄某些物理法則，我們會先放棄量子力學法則甚至廣義相對論，最後我們還得守住諾特定律。甚至喬治索羅斯在投機市場上用的，很可能是諾特定律。

諾特也沒有直接參與愛因斯坦和玻爾的爭議，但是她的理論，卻成為了物理守恆性的基石。

約翰.斯圖爾特.貝爾，很崇拜愛因斯坦！他立志於成為一個科學家，然後考上了一家技校！然後他又考上了一家大學，經過努力，在大學裡他終於獲得了一個博士學位。從學校裡畢業以後，他從事的是加速器的設計與製造，這和他夢想當理論物理學家的初衷相去甚遠。作為愛因斯坦的狂熱粉絲，他只能用業餘時間來研究理論物理。

》1935年愛因斯坦等人提出EPR佯謬，打算證明量子糾纏是不存在的，結果證偽了自己的觀點。

然而愛因斯坦並不打算放棄，他提出了隱變量理論，認為還有未知的物理量沒有被測量到，所以才會發生量子在遠距離瞬間聯動的現象。

1964年約翰.斯圖爾特.貝爾提出了貝爾不等式，來驗證愛因斯坦的隱變量理論。

1969年慧勒提出延遲選擇實驗，打算進一步驗證哥本哈根詮釋。

現在所有的實驗結果，都證偽了愛因斯坦一方的觀點：沒有隱變量，微觀粒子在被觀測之前沒有確定的運行軌跡。

》愛因斯坦自己證明了自己的觀點錯誤，卻是人類科學的偉大進步。

民科和嚴肅科學的區別就在於：民科是不願意被證偽的，他們只想證明自己是正確的。

愛因斯坦獨立完成了經典物理學的一半，也用自己的錯誤觀點成就了量子力學的一半。

慧勒提出的延遲選擇實驗，證實了量子世界的詭異：微觀粒子的性質可以在誕生以後再進行選擇，人類的性別可以在公安局登記的時候再決定。

貝爾提出的貝爾不等式檢驗，成了現代量子通信的教父理論。

一群走錯方向的人，成就了量子力學的偉大，而這群人的總指揮正是愛因斯坦！

讓我們來記住他們：阿爾伯特·愛因斯坦、鮑里斯·波多爾斯基、納森·羅森、約翰·斯圖爾特·貝爾、約翰·阿奇博爾德·惠勒。

當人類群星閃耀之時，即使有些人走在了錯誤的方向，但是他們一樣照亮了通往真理大門的道路！

華箋流香

愛因斯坦是有史以來最偉大的物理學家之一，他的兩個最著名的理論——狹義相對論和廣義相對論——已經打敗了我們針對它們的每一個測試。如果你的假設與愛因斯坦的觀點相悖，那麼你的勝算並不大。不過他並不總是正確的。

他個人的世界觀也影響了其他偉大的科學家，就像他們影響我們所有人一樣。比較幸運的是，我們的工作並不會像他的研究那樣被人反覆審查。那麼，愛因斯坦最大的科學錯誤是什麼呢？

一個也許並不可怕的大錯誤

愛因斯坦和當時的大多數科學家都認為宇宙是靜止的。他們認為宇宙一直是這樣的，至少在大尺度上從來沒有變過。但是愛因斯坦的廣義相對論對我們的宇宙做出了至關重要的預測，即宇宙必是變化的。要麼擴張要麼收縮，你無法保持它靜止。這是一個哲學上的衝突，為了解決它，愛因斯坦給方程增加了一個額外的參數：宇宙常數。

在20年內，宇宙膨脹的證據開始出現。然後愛因斯坦決定放棄宇宙常數，稱其為“最大的錯誤”。從1998年開始，天文學家們發現宇宙在加速膨脹，在廣義相對論方程中描述它的最好方法是增加一個宇宙常數項，也就是暗能量。這和愛因斯坦的理論不同，但潛在的數學運算是一樣的。所以也許這並不是一個嚴重的錯誤。

他所說的量子力學

相對論的量子力學是我們理解世界的基石，而愛因斯坦是這個領域的共同創始人之一。但他不贊同當時許多其他科學家的觀點。他大錯特錯了。

量子力學中所公認的觀點，即哥本哈根解釋，認為世界是概率的，並且是由在測量它們之前沒有定義屬性的物理系統組成。

愛因斯坦是一個不可動搖的決定論者，他不能接受這種觀點。他通過猜測隱藏變量的存在給出了他自己的理論。在20世紀60年代，貝爾定理被提出，並經受了多次的測試，其中沒有失敗的案例。

核能源

愛因斯坦是曼哈頓計劃的成員，負責在二戰期間為美國發展核武器。他最著名的方程，E=mc2，是將物質轉化為能量的原理，例如，從原子的原子核中提取能量。然而，在第一次核試驗的十多年前，他不認為存在分裂原子的可能性。

“沒有任何跡象表明能夠獲得核能。那意味著原子將可以被隨意打碎，”1934年12月29日，愛因斯坦對《匹茲堡郵報》說。

1942年，來自芝加哥大學的意大利物理學家Enrico Fermi和他的團隊獲得了第一個能夠控制核能釋放的持續鏈式反應。這被稱為原子反應堆，是我們現在稱之為核反應堆的前身。

萬用理論

在愛因斯坦去世之前，他不知疲倦地試圖將量子力學和相對論結合成一個可以解釋宇宙中每一個物體和每個現象的單一連貫系統。不幸的是，他失敗了，最重要的是，他甚至沒有接近最終的理論成果。那不是他的錯，因為他錯過了我們現在擁有的關於宇宙的許多知識。例如，他不知道弱核和強核的存在（至少在當時的定義中不存在）。

但現如今擁有的知識並不意味著我們離萬用理論更近一步。雖然目前已經提出了一些假設，如弦理論或量子引力，但我們還沒有找到任何明確的證據。或許我們還需要更多的理論支持。

夏日消消氣

愛因斯坦最大的科學錯誤是什麼呢？

愛因斯坦犯過兩個最大的錯誤，一個是他承認的宇宙常數問題，另一個是他一起開創，但卻愛恨交加反對了一輩子的量子力學。著名的愛因斯坦研究專家亞伯拉罕·帕斯在《愛因斯坦曾住在這裡》一書中說就算1925年後，愛因斯坦改行釣魚以度過餘生，這對科學來說也沒什麼損失。下面來看偉大的愛因斯坦到底犯了多大錯，居然淪落到釣魚都沒啥影響？

關於宇宙常數

牛頓開創的經典力學時代曾經有過300多年的輝煌，無數科學家為之努力與奮鬥，拉普拉斯以此為基礎為其開啟經典天體力學，勒維耶以此計算發現了海王星，更有開爾文勳爵的大言不慚“未來的物理學只能在小數點後6位尋找存在”，普朗克導師建議他改行......但其實就像開爾文勳爵說的兩朵烏雲，第一朵烏雲出現在光的波動理論上，第二朵烏雲出現在關於能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上，前者直接導致了狹義相對論的誕生，而後者則是開啟了量子力學的大門！

而愛因斯坦犯的錯誤卻是在廣義相對論上，狹義相對論是集眾人大成，但廣相卻是愛因斯坦獨立思考的理論。1916年推出後首先就被用來解決1849年勒維耶發現的水星進動問題，完美解決！而史瓦西拿它解出了天體坍縮成黑洞的史瓦西度規，還預言了光線彎曲！

廣義相對論描繪的宇宙

但愛因斯坦將廣相應用到宇宙學上推出廣相宇宙學卻是在光線彎曲驗證之前的1917年，但他發現了一個可怕的事實，因為廣相宇宙學下的現代宇宙是動態的，但當時宇宙學的主流觀點卻是靜態的，偉大的愛因斯坦在此時退縮了，幹了一件特別不符合愛因斯坦風格的事，他在廣義相對論的引力場公式上加了個宇宙常數，以讓宇宙處在靜態模式下。

但1922年弗裡德曼通過假設各向同性得到了一個弗裡德曼方程，在這個方程中宇宙常數可以消除，從而得到了一個膨脹的宇宙，而勒梅特在5年之後獨立得到了這個結果。更喪氣的是1929年哈勃通過觀測得到了一個膨脹的宇宙！

絕版的照片+絕了的臺詞

所以愛因斯坦說，加上宇宙常數是他一輩子犯過的最大的錯，但其實這並不是，還有一個他為之奮鬥終身的錯誤。

愛因斯坦是量子力學的開創者之一，但他也反對了一輩子！

普朗克在黑體輻射上試圖統一維恩公式和瑞利-金斯公式時創立了量子這一概念，他將量子化的概念引入他拼湊出的公式中後大獲成功，這是量子第一次以不連續的方式出現在世人面前！

大約5年後的1905年3月份，愛因斯坦發表了關於光電效應的論文，從光量子的角度闡述了光量子在金屬表面轟擊出電子的過程，當然光電效應最早應該是赫茲首先發現的，可惜赫茲並沒有深究。

因此說愛因斯坦和普朗克兩人在二十世紀初為量子力學拉開了帷幕並不過分，但具有相當諷刺意味的是，這兩位偉大的量子論鼻祖在量子化這一概念上非常不徹底，仍然還抱著過去的麥克斯韋經典電磁理論和因果論不放，當然絆腳石算不上，但愛因斯坦的反對造成了物理界對量子論認知上的分裂，產生了極為深遠的影響。

• 上帝不擲骰子

量子論的戰場最初是從光子開始的，但戰線最長，涉及範圍最廣的卻是在電子的戰場上，玻爾在1913年提出了量子化並不徹底的原子模型，從此開始了玻爾和愛因斯坦之間將近半個世紀的恩恩怨怨，其中最著名的當然要算第五屆索爾維會議中，愛因斯坦和玻爾之間那個著名的爭吵“上帝不擲骰子”“愛因斯坦，你不要指揮上帝怎麼做”。

背景：海森堡的矩陣力學和薛定諤的波動方程的源頭都是經典的哈密頓函數，但矩陣力學的出發點是從粒子的運動方程，薛定諤則是從波動方程出發，不過薛定諤與泡利以及約爾當都證明了兩者在數學體系上是完全等價的！這預示著什麼，還有矩陣力學古怪的乘法交換律以及波動方程中那個代表波函數的神秘希臘字母ψ，沒有人知道是什麼！

波恩以敏銳的直覺發現了ψ的意義，它代表一種隨機，一種概率，ψ的平方代表了電子在某個地點出現的“概率”。波動方程或者說矩陣力學所能預言的只能是電子出現的概率，經典物理的因果論，決定論就此破產，物理進入了概率時代！

1927年3月海森堡發表了著名的不確定性原理，即：電子的位置和它的動量無法同時獲知。但再經典也無法描述出電子的波粒二象性，不確定性原理只是從粒子的角度去考慮了電子的行為。

因此玻爾在1927年的科莫會議上提出了互補原理：電子的波和粒子在同一時刻是互斥的，但它們在更高的層次上是統一在一起的，電子的這一兩面被納入到一個整體中（當時仍不完備），但比較可惜的是愛因斯坦和薛定諤都未能出席：

玻爾在科莫會議上以《量子公設和原子論的最近發展》的演講第一次闡述了波-粒的二象性，用互補原理詳盡地闡明我們對待原子尺度世界的態度。他強調了觀測的重要性，聲稱完全獨立和絕對的測量是不存在的。

在第五屆索爾維會議上玻爾正式提出了著名的互補原理，和波恩的概率解釋，海森堡的不確定性原理，三者共同構成了量子論中著名的“哥本哈根詮釋”核心。而愛因斯坦和玻爾的第一次正面交鋒也在這裡發生了。愛因斯坦認為ψ的幾率分佈暗示了一種超距作用，違背了相對論的信息傳遞不能超過光速的限制。愛因斯坦對因果論有著無比虔誠的信仰，他堅決不相信哥本哈根詮釋中的三個核心描述，特別是概率解釋，簡直令人不可接受。

老頭子不擲骰子，這是愛因斯坦在1926年寫給波恩的信中如是說道，老頭子是愛因斯坦對上帝的暱稱，但此時他將這句話又擲地有聲的對玻爾說道，但玻爾回敬毫不客氣：“愛因斯坦，別去指揮上帝應該怎麼做！”

愛因斯坦在反對量子論的道路上是鑑定的，他不遺餘力的提出各種思想實驗，在第六屆索爾維會議上提出了神秘光箱實驗，不過毫無懸念的被玻爾用愛因斯坦的廣義相對論所擊敗，不死心的愛因斯坦又在1935年和同事波多爾斯基和羅森一起發表論文《量子力學對物理實在的描述可能是完備的嗎？》提出了一個著名的思想實驗，一個不穩定的大粒子衰變成兩個關聯的左右自旋的小粒子，根據守恆定律，那麼在遙遠宇宙的兩端，它們將會出現超距聯繫作用，出現違背相對論原理的超光速信號傳遞。這就是著名EPR佯謬。

EPR佯謬

當然玻爾認為，在觀測之前，它們仍然處在疊加狀態，無論它們身處何處，因此在觀測時候坍縮成左旋或者右旋根本不會出現所謂的瞬間傳遞信息的可能，

貝爾不等式

不過愛因斯坦並未就此就向玻爾屈服，但當時也無法驗證，不過在1953年，英國物理學家D·玻姆同樣認為哥本哈根詮釋對物理實在的解釋是不完備的，從而提出了隱變量理論，1965年貝爾在波姆的隱變量理論上提出了著名的貝爾不等式，但從1970年代至今，貝爾不等式給出的結果大都是否定的。

貝爾不等式實驗驗證示意圖

如果各位有興趣，也可以去了解下1982年巴黎奧賽光學研究所的阿斯派克特的實驗，這個實驗徹底證明了EPR只是一個佯謬，愛因斯坦徹底失敗了。

當然愛因斯坦早已在1955年去世，不過愛因斯坦到死也未能改變他試圖將物理迴歸經典面目的努力，這也許是他一輩子的遺憾，但這是量子物理的勝利。有很多人認為愛因斯坦是量子物理最大的絆腳石，但他的老對手玻爾並不怎麼認為：愛因斯坦讓量子論更加完備！

愛因斯坦錯了嗎？大家應該各有評判！

關鍵字: 電磁波 物理 科學