文/張九慶(中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院)
電影《愛因斯坦與愛丁頓》由企業(yè)影片公司、BBC和HBO聯(lián)合制作,2008年首播。
雖然電影中的主要人物愛因斯坦家喻戶曉,主要內(nèi)容1914—1915年間愛因斯坦提出廣義相對論、1919年愛丁頓證實廣義相對論的故事也廣為人知,但就影片本身而言,與另外幾部表現(xiàn)科學(xué)家生活的影片如《美麗心靈》(以約翰·納什為原型)、《模擬游戲》(以艾倫·圖靈為原型)、《萬物理論》(以史蒂芬·霍金為原型)相比,得到的藝術(shù)評價不是特別高。電影缺乏跌宕起伏的情節(jié)和引人入勝的懸念,演員的表演也中規(guī)中矩,內(nèi)容上還有不少史實錯誤。
在我看來,單就影片藝術(shù)呈現(xiàn)科學(xué)家在科研和生活中遇到的種種沖突而言,這部影片無疑是非常成功的。這些沖突有些是日常生活中人們常見的,有的是科研工作中科學(xué)家特有的。要理解這些沖突,需要更多的背景知識。
沖突1:自然的不確定與理想的觀測條件
電影以1919年西非的普林西比島上幾個人架設(shè)觀測設(shè)備的畫面為開端,一個戴著眼鏡的、清瘦的高個子中年人——愛丁頓,吩咐大家小心安裝印有“皇家天文學(xué)會”的望遠(yuǎn)鏡,和愛丁頓一起的另一個科學(xué)家是稍胖的戴森,站在半山腰。通過滑輪,人們把設(shè)備從山下拉上山頂,進(jìn)行安裝。
電影鏡頭切換到晚上:外面下雨了,戴森急匆匆地進(jìn)到棚內(nèi),告訴愛丁頓,由于氣候潮濕、儲存不當(dāng),很多的照相版被損害,只剩下八張可用。如果明天不天晴的化,所有的照相版可能都會損壞。愛丁頓則安慰戴森,明天下午兩三點鐘天氣會變好,他們將觀測到“現(xiàn)實世界中的詩意”,證實愛因斯斯坦的理論是對的,人類對世界運(yùn)轉(zhuǎn)法則的認(rèn)識將改變,兩人將成為天文學(xué)領(lǐng)域中最幸運(yùn)的科學(xué)家。戴森祈愿道:但愿雨在那個時候能停。
大自然現(xiàn)象是科學(xué)研究中難以控制的實證對象,對于科學(xué)家需要的理想觀測而言,運(yùn)氣是否垂青是化解沖突的唯一途徑。對于某一個最佳觀測點而言,錯過一次日全食,人們就要再等幾百年。
沖突2:科學(xué)榮譽(yù)的分享
電影鏡頭切換到瑞士蘇黎世,愛因斯坦面帶微笑躺在游船里。到岸后愛因斯坦和他的兩個兒子漢斯、埃杜瓦在游船上游玩。愛因斯坦向岸上扔襪子,為兒子講解與相對速度相關(guān)的物理學(xué)知識:在船上扔襪子,船的速度加上扔的速度,就是襪子的速度;但是在從光上發(fā)射一束光呢,是光速加上船速嗎?漢斯回答是的,愛因斯坦說不對。漢斯問為什么不對,這也正是愛因斯坦暫時不能回答、正在尋求答案的問題。1914年,正是愛因斯坦提出廣義相對論的前一年。
當(dāng)愛因斯坦帶著兒子跑回家中,愛因斯坦的妻子米列娃已經(jīng)準(zhǔn)備好了餐桌。此時的愛因斯坦和米列娃已經(jīng)很難在科學(xué)中進(jìn)行溝通了。米列娃抱怨愛因斯坦寧愿和孩子們談他的科研,也不愿和妻子交流,愛因斯坦問道:還有布丁嗎?這樣的回答米列娃十分失望。她想要離開這個家,乘坐電梯下樓去了。愛因斯坦光著腳丫,從樓梯沖向樓底,攔住米列娃不讓離開,米列娃在哭聲中道出了自己的心中不滿:當(dāng)我們還是學(xué)生的時候,你說我們將一起分享這項研究,一起成為物理學(xué)家?,F(xiàn)在呢?你在說謊。愛因斯坦回答說自己沒有額外的時間和精力和別人交流自己的研究。言外之意,沒有人能懂我現(xiàn)在的研究,你當(dāng)然不會例外。
這個時候,德國一個元老級科學(xué)家馬克斯·普朗克下了火車,匆匆向愛因斯坦的家中走去。當(dāng)愛因斯坦和普朗克擁抱言歡之時,沒有和米列娃打招呼,米列娃更加難受:你已不認(rèn)識我了,甚至連我的名字都不記得了。這代表著科學(xué)界對米列娃科學(xué)貢獻(xiàn)的遺忘。
電影在后面補(bǔ)充了另一個鏡頭,表現(xiàn)了米列娃確實無法跟上愛因斯坦的步伐。當(dāng)她看到愛因斯坦寫在紙上的演算水星引力的草稿,說道:這完全改變了我們的研究方法,你現(xiàn)在用越發(fā)復(fù)雜而陌生的符號公式來表達(dá)你的理論了,你離我越來越遠(yuǎn)了。
沖突3:家庭與事業(yè)的兼顧
普朗克知道愛因斯坦在引力研究方面渴望突破,但九年來進(jìn)展甚微,柏林能夠為愛因斯坦提供比蘇黎世更好的研究幫助。普朗克代表德國科學(xué)界、代表柏林大學(xué)邀請愛因斯坦接受教授職位、普魯士科學(xué)院會員、高薪酬。愛因斯坦自負(fù)地回答說自己不需要什么幫助,在金錢、地位和榮譽(yù)面前,暫時拒絕了普朗克的邀請,原因是愛因斯坦的家在蘇黎世,他不能拋棄家庭。普朗克的回答是:要成為一個好的科學(xué)家,必須有所犧牲。
好在普朗克提前為愛因斯坦準(zhǔn)備了去柏林的火車票,這給愛因斯坦改變主意留了一手。雖然此時愛因斯坦和妻子的關(guān)系已亮起了紅燈,需要在一起進(jìn)行修補(bǔ),但愛因斯坦還是選擇了事業(yè),和家人擁抱告別,登上了去柏林的火車。但愛因斯坦答應(yīng)兒子漢斯,一旦研究結(jié)束,他將回到兒子身邊,回到家庭中。
在廣義相對論得到驗證的前夕,愛因斯坦從柏林回到瑞士的家中,不是為了與米列娃和好,而是完成對兒子的承諾,即他會把自己的研究結(jié)果講給他們聽:太空是有形狀的,充滿了曲線和凹痕。完成講述后,愛因斯坦再次離開了家,回到科學(xué)事業(yè)之中。
電影中還有一個場景是,普朗克因為兒子死在戰(zhàn)場上而悲痛不已。普朗克問愛因斯坦是否也愛自己的兒子?愛因斯坦坦陳比起愛兒子,自己更愛科學(xué),因為科學(xué)將人類帶離迷惑、愚昧和恐懼以及因人類情緒引起的后果。
事業(yè)與家庭的沖突也表現(xiàn)在愛因斯坦與艾爾莎的交往中(后面有對艾爾莎的介紹)。因為愛因斯坦喜歡獨自一人沉浸在科研中,艾爾莎自覺多余而離開了。后來愛因斯坦病了,去艾爾莎那里,艾爾莎拒絕了愛因斯坦在一起的要求。因為愛因斯坦在工作的一大段時間里,沒有去艾爾莎那里。
沖突4:戰(zhàn)爭中的愛國精神與倫理
1914年,英國和德國是第一次世界大戰(zhàn)中的交戰(zhàn)雙方。愛丁頓是英國貴格會成員,其宗教信仰是維護(hù)和平,所以他不愿上戰(zhàn)場打仗。愛國精神和信仰發(fā)生了沖突,愛丁頓悶悶不樂。天文臺的領(lǐng)導(dǎo)奧利弗·洛基爵士答應(yīng)愛丁頓不去參戰(zhàn)也可以,給他的任務(wù)是研究德國科學(xué)家愛因斯坦理論中的錯誤,以反證英國科學(xué)的偉大。
影片用了不少鏡頭來呈現(xiàn)戰(zhàn)爭時期的人性沖突。騎車回家途中,愛丁頓看到幾個英國人正在對一家德國人施暴,便上前阻止,自己被打得鼻子出血,還是把這一家人帶回了自己家保護(hù)起來。愛丁頓的人生信條是,任何一個生活在英國的人,不應(yīng)該在英國不受歡迎。因為沒有上戰(zhàn)場,接納了德國人,愛丁頓被同胞稱為叛徒、懦夫、國家的恥辱,一個中年男子把唾沫吐在愛丁頓臉上,愛丁頓只是默默地掏出手帕擦掉了唾沫,保護(hù)這家德國人逃離。
愛因斯坦面臨更大的挑戰(zhàn)。包括普朗克在內(nèi)的德國科學(xué)家,面對一籠鴿子被毒氣毒死的試驗場面,面無表情。他們知道,毒氣將應(yīng)用于戰(zhàn)場對付敵方的士兵,目的是為了盡快結(jié)束戰(zhàn)爭,保護(hù)更多的德國人。愛因斯坦痛苦地離開了試驗現(xiàn)場。普朗克告訴愛因斯坦:自己的兒子一事無成,為了報國參軍作戰(zhàn),贏得了作為德國人的自豪感。普朗克自己也為軍隊研究炮彈軌跡。
也就在這一天,一個人告訴愛因斯坦,他的德國國籍獲得凱撒皇帝的批準(zhǔn)。他拿出一份有德國赫赫有名的93位知識分子簽名的聲明書,普朗克勸說愛因斯坦也在這份聲明書上簽名。這份聲明會告知世界特別是英國,德國的知識分子將全力支持德國政府的戰(zhàn)爭行為。簽上這份聲明,意味著愛因斯坦作為第94位知識分子,得到德國知識界的最高認(rèn)可。不簽字意味著什么呢,他在德國的薪酬可能會不保。愛因斯坦依然拒絕在聲明上簽字。后來,由于強(qiáng)烈的反戰(zhàn)言論,愛因斯坦也被隔離,禁止進(jìn)入大學(xué)的科研大樓,無法獲得外界的通信,只能求助于普朗克。
愛丁頓認(rèn)為科學(xué)研究與戰(zhàn)爭無關(guān)。洛基拿出報紙上的德國93人簽名的聲明書,回答說:德國的聲明上,普朗克,科學(xué)家;倫琴,科學(xué)家;哈伯,科學(xué)家。這清楚表明,德國科學(xué)界是沒有去區(qū)別對待戰(zhàn)爭和科學(xué)的。洛基提議英國皇家天文學(xué)會將全部德籍科學(xué)家從會員中除名,且禁止英國會員與德國學(xué)者合作。因為德國人用科技?xì)⒑τ?,自己的兒子死于?zhàn)場,死于德國的毒氣。愛丁頓反對這個提議,他認(rèn)為殺害這些人的是這場毫無意義愚蠢至極的戰(zhàn)爭,而不是科學(xué),驅(qū)逐德國學(xué)者也無法換回死者的生命,追求科學(xué)真理應(yīng)該超越國界,超越仇恨、憤怒與恐懼。
沖突5:理論科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)
在影片中,愛因斯坦到柏林大學(xué)后遇到的除普朗克之外的第一個德國科學(xué)家是弗里茨·哈伯。哈伯正在研究氨氣,這種氨氣將是以后制造毒氣和炸藥的原料。在交談中,哈伯問愛因斯坦:如果沒有實際用途,研究還有什么用?這讓愛因斯坦難以直接回答。
普朗克引薦愛因斯坦與科博爾先生會面??撇栂壬菒垡蛩固孤毼坏某鲑Y人??撇枌垡蛩固拐f你遲到了,愛因斯坦用相對論闡釋了自己遲到的原因:一個運(yùn)動的物體會增加質(zhì)量,增加質(zhì)量會減小速度,一個優(yōu)秀科學(xué)家會見一個肥胖的實業(yè)家會遲到,是由理論決定的。愛因斯坦對實業(yè)家的輕視傲慢和對理論的自信,在回話中體現(xiàn)得淋漓盡致。說完話后,愛因斯坦立即起身離座了。這種行為舉止讓普朗克和科博爾都十分難堪。
科博爾認(rèn)為資助愛因斯坦的研究并不能贏取戰(zhàn)爭。普朗克從中斡旋,對科博爾說:你手中的應(yīng)用科學(xué)家已經(jīng)足夠多了。愛因斯坦是個理論家,理論家能提供的武器是推翻英國最偉大的科學(xué)家牛頓關(guān)于宇宙運(yùn)行的錯誤理論。普朗克使科博爾相信,對于正處于對抗英國的德國人來說,擁有這樣一位科學(xué)家來研究出能推翻英國科學(xué)的新理論,大概也是一種現(xiàn)實的應(yīng)用吧。
沖突6:個人情感中的男同性戀與婚外戀
電影正式開始的場面是1914年的劍橋,愛丁頓與伙伴們打網(wǎng)球。愛丁頓為一個網(wǎng)球是否出界爭執(zhí),體現(xiàn)了他的固執(zhí)與堅持個性。但讓他震驚的卻是他的好友威廉準(zhǔn)備參軍的消息。影片中,愛丁頓除了自己的妹妹溫妮之外,沒有其他女性朋友。他和威廉交往很深,兩個人經(jīng)常一起騎自行車郊游。按照他們的計劃,到1914年圣誕節(jié),兩位完成的里程數(shù)覆蓋了整個英國。但是戰(zhàn)爭將要中斷他們的計劃,威廉參軍了,要去法國戰(zhàn)場。
愛丁頓暗戀威廉,想要表達(dá)對威廉的情感,卻又說不出口。威廉卻誤以為愛丁頓想要說的因為兩個人的信仰不同,愛丁頓不愿意讓威廉參軍。威廉送給愛丁頓一只懷表作為友誼的象征。他們分手的畫面,是陰云密布的天空下,威廉推車離開。威廉離開英國的時候,愛丁頓決定到車站送行。但陰差陽錯,愛丁頓未能在火車站和威廉做面對面的告別?;疖囬_動了,愛丁頓騎著自行車拼命追趕,但終究還是未能和威廉對上一眼,說上一句話。后來,威廉死在戰(zhàn)場上了,死于德國科學(xué)家研究的毒氣。威廉送給愛丁頓的那只懷表,不斷出現(xiàn)在愛丁頓的研究和生活中。這一段愛丁頓對威廉的同性戀關(guān)系,只有愛丁頓的妹妹溫妮知道和理解。
愛因斯坦在柏林的親戚家,重逢屬于表親戚的堂姐艾爾莎。十年前愛因斯坦見過艾爾莎,那時愛因斯坦放棄了德國國籍,成了瑞士人。十年后艾爾莎已長大成人。在飯桌上的交流中,愛因斯坦認(rèn)為國籍對個人的約束,就像以太對光速一樣,一點都不重要。當(dāng)被問到以太是不是意味著什么都沒有的時候,愛因斯坦一時詞窮,艾爾莎認(rèn)為以太意味著自由。愛因斯坦贊美艾爾莎的想象力,艾爾莎和愛因斯坦彼此有了好感。艾爾莎一邊彈鋼琴一邊唱歌的場景,這讓愛因斯坦找到了他們兩人的共同語言不是物理,而是音樂。他們相愛了。
當(dāng)米列娃帶著孩子來到柏林的時候,艾爾莎和愛因斯坦的戀情被鋼琴聲中的歌聲暴露。艾爾莎為愛因斯坦帶來了舒伯特的曲譜,這激怒了正在為孩子們讀書的米列娃。米列娃只好帶著兩個孩子真正離開了愛因斯坦。艾爾莎和愛因斯坦的繼續(xù)交往已經(jīng)沒有障礙了。米列娃和愛因斯坦的離婚手續(xù)是在廣義相對論得到證實的1919年辦的,這也使得愛因斯坦和艾爾莎的婚姻關(guān)系合法化。
沖突7:理論假設(shè)與實驗驗證
愛丁頓對他的妹妹溫妮講解牛頓力學(xué)中的困境:牛頓用萬有引力解釋了太陽系星球的運(yùn)動規(guī)律,但沒有說明萬有引力的本質(zhì),在痛苦的掙扎中,牛頓只能用上帝的意志來解釋引力存在的原因。愛丁頓認(rèn)為,牛頓描述的世界非常完美,可惜為上帝保留了位置。
愛丁頓被認(rèn)為是英國第一個真正理解愛因斯坦狹義相對論理論的人:時間不是絕對的,不是處處相同的,是與速度相關(guān)的,一個物體的移動速度越快,它的時間就過得越慢。
愛丁頓在向劍橋大學(xué)天文學(xué)教授們介紹愛因斯坦理論的時候,教授們的質(zhì)詢是:他的根據(jù)何在?實驗證明了嗎?理論中有多少能被驗證?愛丁頓的回答是暫時沒有。當(dāng)愛丁頓要繼續(xù)介紹愛因斯坦理論的重點時,教授們打斷了他:如果理論不被證實,哪能還有什么重點?
對這些教授們而言,相對論如果不能直接處理那些由牛頓建立起來的宇宙運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律中的問題,特別是對地心引力未能有新的闡釋,將什么都不是。
愛丁頓在思考中,也提出了自己的困惑:愛因斯坦的理論包含著引力問題,這和牛頓的引力理論是矛盾的,兩者必有一個是對的,誰對誰錯,愛丁頓將追尋真相。
行星圍繞太陽的運(yùn)行中,其他行星運(yùn)動軌跡的觀測數(shù)據(jù)與牛頓的萬有引力定律的理論計算都十分吻合,但水星觀測數(shù)據(jù)與理論計算數(shù)據(jù)有一點被人忽視的、非常小的偏差,如何解釋這個偏差?愛丁頓私下寫信求教于愛因斯坦。
正是愛丁頓的一封信,激發(fā)了愛因斯坦關(guān)于行星運(yùn)動和宇宙理論更深入的思考,有了全新的想法。在一個人孤獨走過街上、被來往汽車濺滿泥水的晚上,愛因斯坦似乎突然獲得了靈感,完成了描述萬有引力和宇宙運(yùn)動法則的廣義相對論的論文。這篇論文在普朗克的幫助下,寄給了愛丁頓。
愛丁頓接到愛因斯坦的回信后,在戴森、溫妮面前,用桌布(代表太空)、面包(代表太陽)、蘋果(代表行星)演示了這個理論的核心概念:太空是有形狀的,太陽使得太空彎曲,行星在彎曲的曲面上圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn),光線經(jīng)過太陽時會發(fā)生彎曲。
任何理論需要證實,愛丁頓要做證實廣義相對論的第一人。愛丁頓知道1919年5月會發(fā)生日全食,而利用日全食是觀測光線是否彎曲的最好時機(jī),觀察日全食的最佳地點在西非的普林西比島。
要檢驗理論需要籌資。在籌資的聽證會上,愛丁頓和戴森對如何測量及其驗證進(jìn)行了演講說明。特別地,他們?yōu)橐粋€英國測量隊為什么去驗證德國科學(xué)家的理論的意義貼上了愛國主義的標(biāo)簽:如果觀測到了光線彎曲,驗證愛因斯坦理論的測量是英國人做的;如果測量不到光線彎曲,英國人不但證實了德國人的錯誤,也進(jìn)一步鞏固了英國科學(xué)家牛頓的理論大廈。無論怎樣,對英國都是有利的。
愛因斯坦計算水星軌道的預(yù)測結(jié)果與實際觀測的水星軌道完全吻合,成為愛因斯坦廣義相對論被接受的最關(guān)鍵一步。
沖突8:頭腦的開放與偏見
電影中,天文臺領(lǐng)導(dǎo)洛基爵士被作為一個與愛丁頓相對立的保守派形象來樹立的。除了前面質(zhì)疑愛因斯坦的理論未能經(jīng)過驗證外,洛基在聽證會上問愛丁頓,你的頭腦是開放的嗎?愛丁頓回答說:思想開放正是自己從事科學(xué)研究的原因,我自己不會、也不讓其他人對科學(xué)抱有偏見。愛丁頓反問洛基:我的思想是開放的,那么你的思想呢?洛基也只能尷尬地承認(rèn),我的頭腦也是開放的。沒有一個科學(xué)家愿意承認(rèn)自己是保守的。最后校方同意了他們?nèi)シ侵逌y量的計劃。此時英國獲勝了,戰(zhàn)爭也結(jié)束了。
快到影片結(jié)尾的部分,呼應(yīng)了序幕。下午兩點多,雨停云散,兩人拍攝了日全食的整個過程,獲得了兩張清晰圖像。愛丁頓回到劍橋大學(xué)向大家公開講述了兩張照片的對比和發(fā)現(xiàn),證實了愛因斯坦的理論。
事實上,洛基的頭腦并非是完全開放的,它無法接受愛因斯坦理論是正確的這一事實。他和幾位較年長的聽眾沒有聽完愛丁頓的演講,就憤然離席。洛基對科學(xué)的偏見可能是:我更愿意相信那些被更多事實驗證的經(jīng)典理論,不相信只有一個觀測事實驗證的所謂新理論;我更愿意相信本國最偉大科學(xué)家創(chuàng)立的理論,不相信一個來自敵對國家的科學(xué)家創(chuàng)立的理論。
柏林的報紙刊登了英國人的觀測結(jié)果,愛因斯坦受到記者的追捧,拍下了那張吐舌頭的著名照片。需要補(bǔ)充的背景事實是,當(dāng)時德國已經(jīng)興起反對德國猶太科學(xué)的浪潮,愛因斯坦的廣義相對論被德國人廣為傳播,未受到社會普通公眾的過多批判,不是因為愛因斯坦是猶太科學(xué)家,而是因為愛因斯坦是德國科學(xué)家。在德國科學(xué)家內(nèi)部,以實驗物理學(xué)家勒納德為代表的狹隘民族主義者,反對愛因斯坦的相對論,是因為愛因斯坦建立的是被猶太理論污染來的物理學(xué),不承認(rèn)愛因斯坦是德國科學(xué)界的一員。
一年后的1920年,兩個頭腦開放的人愛因斯坦和愛丁頓第一次在劍橋大學(xué)見面握手。影片到此結(jié)束。