第二十五回   从诺贝尔奖的评选看狭义相对论

诸位，这一回我们要了解一下诺贝尔奖的评审者们是如何看待狭义相对论的。

导游，什么是诺贝尔奖啊？

好啊，那我就先来介绍一下。

诺贝尔奖是以瑞典著名化学家、工业家、硝化甘油炸药发明人诺贝尔的部分遗产作为基金创立的。诺贝尔奖包括金质奖章、证书和奖金。

诺贝尔生于瑞典的斯德哥尔摩。他一生致力于炸药的研究，在硝化甘油的研究方面取得了重大成就。他不仅从事理论研究，而且进行工业实践。他一生共获得技术发明专利355项，并在欧美等五大洲20个国家开设了约100家公司和工厂，积累了巨额财富。

1896年12月10日，诺贝尔在意大利逝世。逝世的前一年，他留下了遗嘱。在遗嘱中他提出，将部分遗产作为基金，放于低风险的投资，以其每年的利润和利息分设物理、化学、生理或医学、文学及和平五项奖金，授予世界各国在这些领域对人类作出重大贡献的人或组织。

诺贝尔奖自1901年颁发以来，诺贝尔奖已经走过了107年，在这个人类历史上最为变化无常的世纪中，它曾经因为世界大战而暂停评审、它的颁奖准则曾经饱受争议。没有人能做到完美无缺，诺贝尔奖也不可能做到八面玲珑。但是，这并不能阻止诺贝尔奖成为全世界人民给予那些最杰出的精英们的高贵荣耀。

有六位华人获诺贝尔科学奖，他们分别是李政道、杨振宁、丁肇中、李远哲、朱棣文和崔琦。 1957年，李政道和杨振宁因“发现宇称原理的破坏”而被授予诺贝尔物理学奖。 1976年丁肇中因“发现一类新的基本粒子”而获得诺贝尔化学奖。 1986年李远哲因“发明了交叉分子束方法使详细了解化学反应的过程成为可能，为研究化学新领域—反应动力学作出贡献”而获得诺贝尔化学奖。 1997年朱棣文因“发明了用激光冷却和俘获原子的方法”荣获诺贝尔物理学奖。 1998年，崔琦与德国的霍斯特·斯托尔默和美国的罗伯特·劳克林因在量子物理学研究做出的重大贡献而获诺贝尔物理学奖。 

但是，到目前为止，还没有中国国藉的人获得 诺贝尔奖，诸位，加油啊！

好了，很多人都说狭义相对论是经过试验证实了的，真的是这样的吗？我们现在就来回顾一下狭义相对论关于诺贝尔奖的评选的真实情况，这个问题就会有答案了。

《相对论革命》一书对此有较为详细的介绍，大致是这样说的：

1922年11月10日，瑞典皇家科学院秘书奥里维留斯签署了一封给爱因斯坦的信。信的正文如下：

“我已经打电报告诉过您了，在昨天的会议上，皇家科学院决定把去年的诺贝尔物理学奖授予您。因为您在理论物理学方面的研究，尤其是您发现了光电效应定律，但是没有考虑您的相对论和引力论的价值，这要在将来得到肯定之后。”

这封信上所说的“将来”，至今尚未实现。

爱因斯坦获得诺贝尔奖的原因，不是相对论而是光电效应。但是，在人们心目中，爱因斯坦的名字却更多地是与相对论联系在一起的。那么，相对论与诺贝尔奖又是怎样一种关系呢？

事实上，从1910年到1922年爱因斯坦获得光电效应的诺贝尔奖为止的13年间。相对论共获得诺贝尔评奖委员会11次提名。只有1911年和1915年除外。

第一次提名爱因斯坦的狭义相对论应获诺贝尔奖的是物理化学家奥斯特瓦尔德。奥斯特瓦尔德对相对论的提名兴趣不是作为新运动学理论的相对性原理，而是质能转化关系式E=mc²，他认为，自从发现能量守恒与转化定律以来，相对论是最深刻最有影响的新理论。质能关系式把古典的质量守恒和能量守恒两大定律统一起来了。这一发现，显然符合奥斯特瓦尔德的唯能论哲学。

此后，1912年和1913年，质能关系式继续获得两次诺贝尔奖提名。提名人有普林辛姆和维恩。提名的理由与奥斯特瓦尔德所言相近。边续三次提名，均未获得通过。有人分析过质能关系式在这三年的提名中未获得最后通过的原因。主要是该关系式获得经验检验的证据在当时尚不够充分。首先，阴极射线和 射线的实验对质能关系式尚不具备关键性的证明力。其次，关于物质、能量、自由电子速度之间的爱因斯坦关系式的证明尚有争议。最后，索末菲的光谱线精细结构理论是在1916年以后才出现的。1919年，索末菲出版《原子与光谱线》一书，这本书被称为“原子物理学的圣经”。在索末菲的理论基础上，可以令人信服地检验爱因斯坦的质能关系。索末菲的乐谱理论与氢谱线的精细结构已为我们提供了确定电子质量的速度依赖关系的更精确的方法。依据这些方法，确认了电子质量满足相对论公式。可是，这种更精细的检验，只能检验电子质量。对电子之外的粒子质量的相对论可变性效应，因为太小而无法检验。即使是快速的α粒子，也还是太小了。

除了以上的分析外，佩斯先生认为，爱因斯坦的质能关系式在1916年以后也没有获奖，是由于人们的注意力从此转向了广义相对论所致。看来这种说法不能成立，至少不是主要的。依笔者看来，E=mc²尽管得到了电子粒子的检验，但它毕竟没有得到普遍性的检验。诸如此类，恐怕仍是它没有获得诺贝尔奖的更重要的原因。

1914年，爱因斯坦的狭义相对论、辐射理论和广义相对论的引力理论均获得诺贝尔奖提名。1916年，爱因斯坦的布朗运动、狭义相对论、广义相对论获得提名。这些提名均未被通过，诺贝尔评奖委员会还在评述报告中特别指出：“后一项工作（指广义相对论）尚未完成。”

1917年，爱因斯坦的引力理论格外引人注目。但是，在提议爱因斯坦应获诺贝尔奖的项目中，多集中于光量子假设、光电效应、统计力学、比热和狭义相对论，广义相对论也被提到了。但是，诺贝尔评奖委员会的评述报告并不支持把诺贝尔物理学奖授给相对论。报告中这样写道：“看起来无论爱因斯坦的相对论在其他方面有多少优点，它都不值得被授予诺贝尔奖。”

1918年，相对论再次被提名。提名者建议洛仑兹和爱因斯坦共同获奖。但是诺贝尔评奖委员会未予支持。

1919年，老资格的物理学家普朗克提议爱因斯坦的广义相对论应获诺贝尔奖，并称赞他“迈出了超过牛顿的第一步”。但是诺贝尔评奖委员会的述评报告建议要等待“引力红移”和“光线弯曲”能否被证实。因为，1917年圣 约翰在威尔逊山测定广义相对论预言的“红移”失败，到1919年，这一失败尚未被澄清原因，另外，科学家也指出5月29日会出现日蚀，爱丁顿就这次日蚀做出了广义相对论的现象预言，后来的观察完全支持广义相对论。但是，这一支持尚未获得其他独立的经验事实的进一步支持。

1920年，提名相对论应获诺贝尔奖的委员至少有5人。其中包括老资格的洛仑兹。洛仑兹对1919年爱丁顿的日蚀观察成果特别重视，称赞它是对广义相对论的一个“最辉煌的证实”。尼尔斯 玻尔也说，在爱因斯坦所有的成就中：“最重要的是相对论”，因为“它是物理学发展中最具有决定意义的一步。”其所以没有授奖，症结仍然是“红移”问题。评奖报告仍然认为：“相对论暂时还不具备授予诺贝尔奖的基础。”

1921年，由普朗克等三人提名爱因斯坦的光电效应，爱丁顿等七人提名广义相对论。诺贝尔评奖委员会分别起草了关于“相对论”和“光电效应”的述评报告。投票结果，两项都没有通过。

1922年，鉴于爱因斯坦的社会声望，诺贝尔评奖委员会几乎到了非授给爱因斯坦诺贝奖的地步了。法国数学家、物理学家马塞尔 路易斯 布里渊作为这一年度的评委之一，他在给诺贝尔评奖委员会的信中这样写道：

“请试想一下，如果诺贝尔获奖人的名单上没有爱因斯坦的名字，50年之后会有什么样的舆论。”

普朗克提议，爱因斯坦和玻尔分获1921年和1922年的诺贝尔物理学奖。但是，应该授给爱因斯坦的哪一项成就呢？劳厄、朗之万、诺德施特拉姆、索末菲等至少有14名委员提名“广义相对论”；奥西提名“光电效应”。但是，相对论的评述报告仍然包含了对广义相对论的疑虑。这个疑虑主要源自瑞典眼科专家、几何光学家阿尔发 古尔斯特朗的一篇论文。古尔斯特朗认为，广义相对论解释的行星近日点进动，只是数学的——它与坐标有关——不是物理学的。行星近日点的进动效应可以用二体牛顿动力学剩余效应予以解释。因此，以广义相对论的理论价值评价应该重新考虑。红移问题尚未被澄清，这里又增加了一个理论问题。这对广义相对论摘取诺贝尔奖桂冠，无异于雪上加霜，古尔斯特朗是1922年广义相对论述评报告的起草人，他还把自己的论文复制附在报告的后面散发给了评委。显然，诺贝尔评奖委员会的委员们充分考虑了古尔斯特朗的意见。因此，广义相对论的提名没有获得通过。投票的结果，爱因斯坦的光电效应被授予1921年度诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦终于获得了诺贝尔奖。但是，舆论认为，瑞典皇家科学院是迫于舆论压力和爱因斯坦的声望不得已而为之。

相对论从1910年起就一直参与诺贝尔奖的评选。但它终究未能获奖。这给科学认识论留下了许多话题。

诺贝尔奖评选委员会的评委们不懂相对论吗？相对论得到了试验证明吗？这只有天知地知你知我知。