我在广岛的原子弹灾害纪念馆中，见到一个很大的1905和1915年，爱因斯坦在“上帝神秘的作坊”里，在充满着灵感的人类历史的罕见时刻，完成了狭义相对论和广义相对论，对宇宙概念和时空观念做出了最具想象力和戏剧性的修正。无论误解与否，也无论相对论是否被庸俗化地解读，爱因斯坦的著作都走入了20世纪文化史，深刻影响了第一次世界大战后的人类精神世界。
1905，伯尔尼：“奇迹年”
1905年，爱因斯坦夫妇住在伯尔尼老市区的中心。他们在克拉姆街49号的一室一厅的公寓，位于二楼，要通过一个狭陡的梯子走上去。由于没有书房，爱因斯坦在厨房或起居室的桌子上工作。他的经济状况是低级公务员的收入，有一位妻子和一个孩子，还要赡养寡母。正是在这里，他“从日常生活的焦虑中解脱出来，产生最有创造性的工作”——他有关物理难题的思想实验。
他每天有八小时“不务正业”的时间自由支配，再加上每个星期天，可以用来连续集中思考问题。这时，游离于学术主流之外的爱因斯坦已经发表了五篇不太为人所知的物理学论文。这些论文既没有使他得到博士学位，也没有帮他获得一份教职，哪怕是在中学教书。倘若他在这时放弃理论物理学，科学界丝毫也不会有所注意。
在伯尔尼，爱因斯坦有一个自己的朋友圈子。对新技术和新思想感兴趣的一些年轻人，以“贫穷的波西米亚方式经常聚在一起”，一起读大思想家的著作，讨论他们的思想。他们吃着廉价的香肠、格鲁耶尔干酪和煮过头的鸡蛋，时常彻夜讨论。有时，爱因斯坦会拉小提琴。夏天，他们偶尔会去伯尔尼近郊爬山看日出，在星光下讨论天文学。
19世纪末20世纪初，是一个像文艺复兴时期一样天才群星璀璨的时代。技术上的新发展，比如飞机、无线电报和汽车的出现，改变了人们的空间概念和时间概念。在电影制片技术上，多重画面技术能在画面上描述不同的透视点，使得在系列画面或一个单一画面上描述随时间的变化成为可能。
在科学中，X射线的发现使得内外模糊、不透明的东西变得透明，二维和三维之间的区别变得迷离。在更为抽象的方面，数学家们思考着维度高于三维的几何学。这些思想在欧洲的报纸、杂志上和咖啡厅里被广泛地讨论着，也出现在像亨利·伯格森和亨利·庞加莱的哲学著作中。
17世纪末，牛顿奠定了经典物理学的基础。他根据伽利略等人的发现，提出了描述宇宙的力学定律，使宇宙在相当程度上被理性所统辖。无论是下落的苹果还是沿轨道运转的月球，支配它们的都是关于引力、质量、力和运动的相同定律。原因产生结果，力作用于物体，万事万物从理论上讲都可以得到解释、确定和预言。在牛顿的宇宙中，没有什么东西是不确定的，未来和过去都能一目了然。
19世纪中叶，牛顿力学与另一项重大进展结合了起来。英国实验家法拉第发现了电场与磁场的特性，即电流可以产生磁，变化的磁场也可以产生电流。当磁体在线圈附近运动，或者线圈在磁体附近运动时，线圈中就会产生电流。
接着，苏格兰物理学家麦克斯韦提出了一组电磁方程，规定了变化的电场如何产生磁场，以及变化的磁场如何产生电场。变化的电场能够产生变化的磁场，而变化的磁场又会产生变化的电场，如此无穷交替下去，便会产生电磁波。
麦克斯韦的电磁场论刚开始似乎与牛顿力学相容。麦克斯韦认为，包括可见光在内的电磁波都可以通过经典力学来解释，只需假设宇宙中充满着一些看不见的“承载光的以太”就可以了。电磁波正是通过这种“以太”的起伏振荡来传播的，就像水传播大海的波浪，空气传播声波一样。然而，到了19世纪末，经典物理学基础的裂痕开始暴露出来：科学家们无论如何努力，都无法找到这种光“以太”存在的证据。
没有任何迹象表明，默默无闻的瑞士专利局职员爱因斯坦将在1905年迎来一个“奇迹年”。从1905年3月17日始，在两个月的时间内，爱因斯坦给《物理学年刊》提交了三篇论文。他的论文所关注的正是世纪之交困扰着物理学的那些问题：宇宙是由像原子和电子这样的粒子构成的，还是像引力场或电磁场那样，是一个不间断的连续体？倘若两种描述方法都是有效的，那么当它们交叠时会发生什么？
在这三篇论文中，有爱因斯坦的光量子理论，这一理论引出了可以得到实验证实的光电效应定律；有他关于分子大小的博士论文和他关于布朗运动的论文。就在他写下这三篇论文的时候，他也一直在冥思苦想一种涉及运动物体和光速的理论。关于狭义相对论的灵感，即将降临。
就在寄出布朗运动论文之后一天左右，有关“修正时空理论”的灵感降临了。伯尔尼天气晴好的一天，爱因斯坦去拜访自己的朋友贝索。其间，爱因斯坦向贝索谈到了这个一直令他百思不得其解的困难。就在讨论过程中，爱因斯坦回忆，“我忽然想到了问题的解决办法”。第二天见到贝索时，爱因斯坦极为兴奋，顾不上问候就开门见山地说：“感谢你，我已经完全解决了这个问题。”
在这灵光闪现之后的仅仅五个星期，爱因斯坦寄出了那篇著名的论文《论动体的电动力学》。它没有引用其他文献，也没有提到他人的工作。正如爱因斯坦曾说的那样：“一个新的想法突然出现了，而且在相当程度上是凭借直觉获知的。但直觉只不过来源于早先的思想历程。”
在与贝索谈话时，是什么思想启发了他呢？爱因斯坦说：“对时间概念的分析是解决问题的关键。时间无法被绝对地定义，时间与信号速度之间存在着不可分割的联系。”更确切地说，关键在于认识到，在一个观察者看来似乎是同时的两个事件，在另一个快速运动的观察者看来却是不同时的。我们不能说哪个观察者是绝对正确的，换句话说，我们无法宣称两个事件是绝对同时的。
这一看似简单的洞见在当时非常激进，因为它意味着不存在绝对时间，任何参照系都有其自身的相对时间。曾提出量子不确定原理的伟大物理学家维尔纳·海森堡日后回忆说：“这是对物理学基础的改变，它出人意料，激进而彻底，需要由一个富有勇气和革命精神的年轻天才来完成。”
自牛顿使绝对时间的概念成为《自然哲学的数学原理》中的一个前提之后，绝对时间就一直是物理学的一个支柱。它意味着时间“实际”存在着，不依赖于对它的任何观察而自行流逝，绝对空间也是如此。但即使是牛顿，似乎也对无法直接观察到这些概念感到不满。牛顿承认“绝对时间并非知觉的对象”，他依靠神的在场来帮助他走出这个困境。“神的延续从永恒达于永恒，神的在场从无限达于无限，他构成了延续和空间。”
在1905年的瑞士专利局里，时间标准化和电缆、无线电报传输这样的问题每天都被讨论着。那一年，美国海军开始从华盛顿特区向其舰队发送时间信号。美国海军部少校爱德华·海登期待着“有一天，无线电报可能会容许一个日常国际时间信号，这个信号能在瞬间抵达每一个大洲和每一片海洋”。调节钟表、传递和接收装置标准化的问题在当时出现了。
1890年，伯尔尼建立了一个由电信号校准的钟表所组成的城市时间网络。当爱因斯坦来到伯尔尼时，许多瑞士人都在研究如何使这些钟表走得更准，并与其他城市的钟表同步。爱因斯坦在专利局的主要职责，就是对电力设备做出评估，其中包括用电信号来校准钟表的大量申请。
就在爱因斯坦与贝索进行那次重要谈话之前仅三周，有一个类似的申请被送到了专利局，它设计用电信号来校准两个带有电磁摆的钟表。这些申请都使用了以光速传播的信号。有意思的是，爱因斯坦相对论论文的整个前两部分几乎都是在讨论他最熟悉的两项实用技术。他谈到了由线圈和磁体“同等的相对运动”所产生的“等量电流”，还谈到了用“光信号”来确保“两个钟表同步”。有传记学家指出：“在专利局获得的知识与相对论的理论结果之间存在着一种确定的联系。”
1905年最终因爱因斯坦的一个简洁而优美的公式而成为“奇迹年”。《物理学纪事》在这一年的9月27日收到了他的论文：《物体的惯性依赖于它所包含的能量吗？》。它仅有三页，只包含三步。它的结论十分优雅：质量与能量是同一物体的不同表现，两者从根本上可以互换。用来描述这一关系的公式非常简洁：L=mv²。在1912年前，爱因斯坦一直用字母L表示能量，后来他才在手稿上将L划去，换成了E；他也用v表示光速，后来换成了更常用的c。
在物理圈内，人们并没有立刻认识到爱因斯坦早期论文的革命性质。从狭义相对论首次发表到其充分确立自身地位而进入教材（劳厄的《相对原则》，1911年），中间经过了六年的时间。
1915，柏林：广义相对论
1913年7月，柏林科学界的大佬马克斯·普朗克来苏黎世，在联邦工学院的爱因斯坦办公室里，说明了邀请爱因斯坦去柏林的来意。他开出的条件很诱人：爱因斯坦将被选为普鲁士科学院的新增院士，薪水相当丰厚；他将担任一个新建的物理研究所的所长，还将成为柏林洪堡大学的教授。
爱因斯坦对日耳曼的事物比较反感。少年时代，他就对普鲁士特色的阅兵式避之不及，也厌恶德国人的僵化刻板。在工业和文化的民主程度上，普鲁士和柏林都远远落后于苏黎世。他曾在信中写道，柏林人“人文素养不足”，相较于法国、英国人的言谈，颇为粗俗野蛮。
未满17岁时，爱因斯坦就中断了在慕尼黑的高中学业，申请撤销他在德国南部符腾堡的国民身份，以避免在当地服兵役。如今，他已和家人在瑞士定居了下来，工作稳定，氛围也对他的性格。而且，他已经34岁，最有创造力的时期或许已经过去（有一种公论：除了少数几个特例，理论物理学中一切真正伟大的发现都是由30岁以下的人做出的）。
他并不清楚自己是否还能像德国人所期待的那样，成为“可以获奖下蛋的母鸡”。但普朗克开出的优越条件吸引着他。在给朋友的信中，爱因斯坦写道：“我将到柏林任科学院院士而不承担任何义务，活像一尊木乃伊。”“我抵挡不住就任新职的诱惑，因为那样一来，我就可以摆脱一切责任，全身心地投入到沉思默想之中。”
不过，爱因斯坦愿意前往柏林，还有一个重要的、情感上的理由：与他的新欢、表姐爱尔莎在一起。1912年，爱因斯坦曾与她在柏林重逢，两人情投意合，成为恋人，之后一直保持着秘密通信。爱因斯坦与第一位妻子米列娃的婚姻当时已在瓦解之中。就在普朗克离开苏黎世的当晚，爱因斯坦给爱尔莎写了一封信，欢呼道：“最晚到明年春天，我将一劳永逸地来到柏林。我已经在为我们即将共度的美好时光而欢呼了！”
1914年4月，爱因斯坦搭乘火车，由莱顿经亚琛，抵达柏林。在这个大都会里，大家沉浸在一种独特的梦幻气氛中，摆荡于战争欲求与和平希望之间。爱因斯坦在柏林市中心租了一间离爱尔莎更近的房子，屋里没有什么家具，不过相当宽敞，有七间屋子，位于一幢五层新楼的第三层。他的书房里有一张木制的大写字台，上面凌乱地堆放着一沓沓论文和期刊。在这样一个僻静的住所，他随处走动，饿了就吃，困了就睡，有兴致就开始工作，像一匹孤独的狼。1914年8月，第一次世界大战爆发。
爱因斯坦一直是一个和平主义者，一战的爆发使爱因斯坦与他的亲密同事之间产生了分歧。1914年10月，德国多位知识界人士发表了《告文明世界书》，断言：“要不是因为德国军国主义，德国文化已被从地球表面抹去。作为一个有教养的民族，我们将把这场战斗进行到底。对这个民族来说，歌德、贝多芬和康德的遗产就像家庭和土地一样神圣。”爱因斯坦的不少亲密同事是主战派，他们都在请愿书上签了字。作为公民和科学家，他们都有一种自然本能去附随其他人的情感，而爱因斯坦则相信，科学家有一种特殊的责任来参与公共事务。他说：“我们这些科学家必须培养一种国际主义。”
1915年的春天和夏天，爱因斯坦一直在苦思冥想他的《纲要》理论，他开始称其为“广义理论”。6月底，他应哥廷根大学数学家希尔伯特之邀，办了六场演讲，论题是爱因斯坦在广义相对论上的进展，但当时谈的理论是重力和其他力的交互作用。对哥廷根的访问很有收获，那里聚集了很多天才人物。他兴奋地告诉朋友，“我能够说服希尔伯特相信广义相对论”，他“有惊人的能量和独立性”。也是在哥廷根演讲期间，爱因斯坦发现了他的《纲要》理论有明显的缺陷，最终在10月断然将其抛弃；而被爱因斯坦和他的理论吸引的希尔伯特，正试图自行得出正确的公式。
1915年11月，爱因斯坦开始转向在苏黎世曾使用过的数学方案来解决问题，这就是黎曼张量和里奇张量。他开始了四个星期不知疲倦的疯狂工作。在此期间，他在一大堆张量和方程里穿梭，不断进行修正。连着四个周四，他在普鲁士科学院做了四次演讲。每一周，五十多位普鲁士科学院院士都会聚集在柏林市中心的普鲁士国家图书馆大礼堂，听取同行们的成果和见解。爱因斯坦的四次演讲早就安排好了，但直到演讲开始甚至开始之后，他还在紧张地忙于修正理论。
爱因斯坦正处于历史上罕见的科学创造力集中爆发的阵痛中，他极为紧张地工作，时常忘记吃午饭，一边处理家庭内部的危机。第一次演讲是在1915年11月4日。他说，在过去四年里，他试图基于非匀速运动的相对论假设建立一门广义相对论，但现在已回到了场方程上来，但11月4日的方程还不是最终的正确结果。
第二个星期四，11月11日，爱因斯坦提交了第二篇论文。这时，他离最终答案只有一步之遥。他把论文寄给了希尔伯特，希尔伯特的回信让爱因斯坦坐立不安，因为他正准备就爱因斯坦“提出的大问题给出一种公理化的解决方案”。希尔伯特邀请爱因斯坦到哥廷根，亲自听他给出答案，还特意告知了从柏林到哥廷根的火车到达时间。爱因斯坦谢绝了第二天访问哥廷根的邀请。
终于，在11月的第三次演讲中，他宣布了他对水星近日点运动的正确计算结论。在同一场演讲中，他还利用修正后的新理论，计算了光线弯曲的幅度。那天一早，爱因斯坦收到了希尔伯特的新论文，他惊奇地发现，它竟然与他的工作非常相似。
1915年11月25日，在普鲁士科学院的第四次演讲中，爱因斯坦为题为“引力场方程”的演讲及时提出了一套方程。这使他的广义相对论达到了巅峰。最终的爱因斯坦场方程非常紧凑，等式两边共同表明了“物质告诉时空如何弯曲，弯曲的空间告诉物质如何运动”。尽管希尔伯特与爱因斯坦几乎同时导出了广义相对论的数学方程，但爱因斯坦首先发表了这些方程的最终版本，而且希尔伯特本人也心胸宽广地把荣誉和优先权归于爱因斯坦。他总是承认，爱因斯坦是相对论的唯一创造者。
1915年，36岁的爱因斯坦对宇宙概念做出了历史上最具想象力和戏剧性的修正。通过狭义相对论，爱因斯坦表明，空间和时间并不具有绝对存在性，而是构成了一种时空结构。通过广义相对论，他证明，这种时空结构不仅成了物体和事件的容器，而且也有自己的动力学，既被其中物体的运动所确定，也可以反过来确定它。
就像弹子球和保龄球滚过蹦床时，蹦床的结构会发生弯曲，而这种结构弯曲，又会规定滚过的球的路径，使弹子球朝着保龄球运动。这种弯曲的时空结构解释了引力、引力与加速的等效，以及一切形式的运动。虽然婚姻已经破裂，战争正吞噬欧洲，但爱因斯坦“最大胆的梦想已成为现实”。不过，爱因斯坦的名声还仅仅局限在学院的同事和一小批和平主义知识分子中。
就在他完成广义相对论的最后阶段，爱因斯坦在柏林发表了当时他唯一公开的反战言论。1915年10月23日，他接受歌德联合会柏林分会的邀请，畅谈战争问题。在一篇短评《我对战争的意见》里，他说，战争是人类发展的头号大敌，必须竭尽全力加以阻止。
1919年5月，德国谈判代表团在凡尔赛被迫签订媾和协议，一战结束。德国潜艇的威胁消失，海上交通重新开放。早在1916年战争期间，英国剑桥天文台台长阿瑟·斯坦利·爱丁顿就读过广义相对论的论文。他热情地支持相对论，并决定在1919年的日全食期间，率领远征队从利物浦启程，一队前往巴西北部亚马孙丛林中的索布拉，一队前往几内亚湾普林西比岛，检验相对论。
这项很有戏剧性的实验检验基于一个很容易理解的概念：引力会使光线弯曲。为了检验这一点，天文学家首先必须弄清楚星体在正常条件下的精确位置，然后等星光恰好途经太阳附近时，对比星体的视位置是否发生了移动。无疑，日全食是对比观测的重要条件。有天文学家根据牛顿的发射理论预言，应该有大约0.85弧秒的偏折，爱因斯坦的理论则预言了1.7弧秒的偏折。
最后的照片并没有立即给出明确结果。爱因斯坦在经济每况愈下的德国，在无法取暖的公寓中一边瑟瑟发抖，一边等待着英国日食观测的消息。1919年11月6日下午，英国皇家学会的著名会员们与皇家天文学会的同行聚集在皮卡迪利大街的伯林顿会馆，听取关于日食观测的报告。皇家天文学家戴森爵士展示了观测发现。他详细讲解了设备、照片和复杂的计算，最后得出结论：“经过对底片的认真研究，我郑重宣布，它们无可置疑地证实了爱因斯坦的预言。”不过，那个1919年的结果还不够清楚，有点模糊，所以信服力其实有限。今天的测试结果显示，爱因斯坦的理论已精确到仅有千分之一的误差。
1919年，大多数天文学家还都以为宇宙是我们的银河系，连同其1000亿颗左右的恒星在空荡荡的太空飘荡。那时人们还未能像今天的人这样确切认识清楚广义相对论。这并不妨碍爱因斯坦声名鹊起，一举成名。而他突然间登峰造极的显赫名声，也使他在魏玛共和国的柏林很快遭到了反犹和民粹组织的反对甚至威胁。在动荡的德国政局中，1933年10月，爱因斯坦离开柏林，前往美国的普林斯顿，并在那里终老。
盛名的悖论
1922年，爱因斯坦获得1921年诺贝尔奖的消息公布。那时，他已经是个家喻户晓的科学超级偶像。这是一个期待了很久、显得有点姗姗来迟的诺贝尔奖。自狭义相对论诞生，爱因斯坦就曾多次被提名，但一直没有在瑞典委员会通过。根据诺贝尔的遗愿，诺奖应该奖励那些“最重要的发现或发明”。
瑞典委员会感到，这两项要求相对论都不符合。委员会的报告曾说，相对论“有待于获得更多的实验数据”。当时的诺奖委员会对纯理论家很警惕。委员会的五位成员中，有三位是来自瑞典乌普萨拉大学的实验家，都因在完善实验测量技巧方面的贡献而出名，有着强烈的实验偏好。他们认为，爱因斯坦的工作是纯理论的，缺乏实验基础。最终，爱因斯坦是因“发现光电效应定律”而获诺贝尔奖，与相对论无关。
与诺贝尔奖的艰难决策过程形成强烈对比的，是爱因斯坦如日中天的公众知名度。科学圈还在为他的理论缺乏实验基础和证明而争论时，他已成为一位大众和媒体关注的超级明星和世界级偶像；20世纪二三十年代，随着广播电视的发明，“名人时代”应运而至。更为让人疑惑的是，大众理解相对论的水平和他们拥抱相对论的热情之间，存在着巨大的鸿沟。
真正理解广义相对论的人极少；对相对论的严肃讨论实际上一直局限在规模很小的物理精英圈内。1919年的那次日食观测后，《纽约时报》用了一个臆想的大标题来报道相对论：《只有12个人能够理解的理论》。与高深莫测的理论同样让人费解的是，爱因斯坦为什么会强烈地吸引公众，成为家喻户晓的名人。
在一次次备受关注的世界之旅中，爱因斯坦慢慢学会了自如回答媒体狂轰滥炸的无聊问题，学会了以廉价的笑话回答记者异常空洞的提问，并博得满堂彩。他诚实地说，他认为，连基本不关心科学的人都对自己如此感兴趣，“似乎与心理病理学有关”。
爱因斯坦对他的妻子爱尔莎说：“没有哪个活着的人配得上这种待遇。我担心我们是骗子，最后会坐牢的。”
1919年，伦敦的《时代》杂志宣言，相对论已经“颠覆了几个时代以来的确定性，它呼唤一种新的哲学，迄今为止被接受为物理学思想之公理基础的几乎所有内容都将被这种哲学一扫而空”。
渐渐地，人们开始把相对论与道德、艺术和政治上的一种“相对主义”联系起来。哲学家、作家、艺术家和其他许多科学实验室之外的学者，情不自禁地被这股科技潮流吸引，达到了令人惊讶的程度。这其实是源于一种流行的误解，它并不符合爱因斯坦的思想。
爱因斯坦的相对论恰恰源于他对绝对性的追求和对“宇宙理性”的坚信，他是一个斯宾诺莎哲学观的信仰者。对爱因斯坦来说，人们对绝对的事物不再那么信任，包括真理和道德，这都并非相对论的本意。他曾经想把相对论称为“不变性”理论——根据相对论，结合后的时空所遵循的物理定律实际上是不变的，而不是相对的。
试图将相对论应用在其他领域的企图其实都令人失望地失败了。1921年，英国政治家理查德·伯登·霍尔丹勋爵出版了一本名为《相对论的统治》的书，试图用爱因斯坦的理论来支持他个人的政治观点。他写道：“爱因斯坦关于空间时间测量的相对性原理不应孤立思考。倘若我们思考它的意义，就可以在其他自然领域和一般知识领域找到它的对应。”
霍尔丹勋爵告诉坎特伯雷大主教，相对论可能会对神学产生深刻的影响。大主教立即着手研究这一理论，但收效不大。在霍尔丹的劝说下，爱因斯坦1921年来到英国，霍尔丹为爱因斯坦举行了一场盛大的宴会，召集了英国知识界的各路精英，出席的人有文学家萧伯纳、天文学家爱丁顿、科学泰斗汤姆森、社会民主主义理论家哈罗德·拉斯基等人和坎特伯雷大主教。大主教问爱因斯坦：相对论会对宗教产生什么影响？爱因斯坦回答：“没有影响。相对论是纯科学的东西，它与宗教无关。”
爱因斯坦曾努力地去化解那些过度的兴奋和极端的关注。一位艺术史学家曾经呈递给爱因斯坦一篇名为《立体主义与相对论》的论文手稿，论述了相对论与艺术的关系。例如，在这两个领域中，“人们关注关系，允许几种观点同时存在”。
爱因斯坦清楚地知道自己太过出名。他曾告诉朋友，“盛名之下，我变得越来越愚蠢”。但他又认为，社会对他这类人的认可，在这个物欲主义的时代也是令人欣慰的。
爱因斯坦的盛名让人想到他的同事普朗克在1900年提出的量子论。1875年，普朗克关于量子理论的学位论文代表了新物理学的第一项公开突破，然而多年里，他想要让他敬仰的资深物理学家了解、回应甚至只是阅读他的著作，却徒劳无功。
普朗克的晚年自传中提到，与他的盛名相悖的是他的孤立感、被误解感和几乎近于失败的感觉；在他自己看来，他揭示的正是确定性和绝对性。在一个由现代媒体塑造的世界中，重大知识革命的通俗化概念很快就渗透到广大的公众之中，虽然很多时候，这些概念只是在存在感上而非知识上被接受。第一次世界大战晚期，“相对论”已成为欧洲娱乐餐厅里的笑话主题。
（摘自《三联生活周刊》，本刊有删节）
