1953年春日的一天，在阿尔伯特·爱因斯坦的信件堆中， lay a letter from an ordinary mortal, a 20-year-old high school dropout named John Moffat。两个截然不同的通信者，很难想象。莫法特是一位贫困的艺术家和自学成才的物理学家。爱因斯坦则是一位神话般的人物——世界上最著名的科学家。莫法特和他的英国父亲、丹麦母亲住在哥本哈根。爱因斯坦则在纽约普林斯顿的高等研究院。然而，两人都是局外人。在他生命的晚年，爱因斯坦越来越疏远物理学界，拒绝接受奇特但强大的量子力学理论——它认为粒子既是波，又不存在于任何特定位置，直到被观测到为止。他认为，大自然不可能如此乖张。因此，近30年来，他一直追求一个不切实际的目标：创造一个统一场论，来描述自然界的所有力，并揭示量子世界的奥秘。
这便是莫法特写信的起因。他认为自己可以给爱因斯坦一些建设性的批评。“我写信告诉他，我对他的所作所为感到不满，”莫法特回忆道。这并没有什么不寻常。许多人都给爱因斯坦写信，并非所有信件都理性。但在莫法特的情况下，意想不到的事情发生了：爱因斯坦回信了。
“亲爱的莫法特先生，”回信这样开头，“我们的处境如下。我们站在一个我们打不开的封闭盒子前，并努力去发现盒子里有什么，有什么没有。”这个封闭的盒子当然就是宇宙，而没有人比爱因斯坦更努力地去撬开盖子。然而，在他几乎所有的同事眼中，他在近20年里几乎没有对物理学做出任何重要贡献。
他们是对的吗？他是否在徒劳地追求一个终极理论而浪费了他的天赋？这是传统观点。但至少有几位物理学家现在认为，爱因斯坦远远超前于时代，提出了将挑战研究人员数十年的问题。“人们常说爱因斯坦晚年浪费了时间，”后来成为理论物理学家的莫法特说，“这当然是错误的。爱因斯坦从未浪费过他的时间。”
爱因斯坦与主流物理学的决裂发生在他职业生涯的巅峰时期。1927年，当他48岁时，世界顶尖的物理学家们聚集在布鲁塞尔的一次会议上，讨论至今仍有争议的问题：量子力学对现实有什么启示？爱因斯坦因其证明光由能量粒子组成的研究而获得了诺贝尔物理学奖——这项研究为量子力学奠定了基础。然而，他却一口否决了这个新理论。在会议上，他与伟大的丹麦物理学家尼尔斯·玻尔发生冲突，开启了一场持续到爱因斯坦1955年去世的争执。
玻尔则支持量子力学中新兴的奇特新见解。他认为，任何单个粒子——无论是电子、质子还是光子——在其被测量之前，都不会占据一个确定的位置。玻尔认为，在你观测一个粒子之前，问它在哪里是没有意义的：它没有具体的位，只以概率的模糊形式存在。
爱因斯坦对此嗤之以鼻。他坚决相信一个完全独立于人类观测而存在的宇宙。他说，量子理论的所有奇特性质都证明了该理论是有缺陷的。一个更好、更基础的理论将消除这种荒谬。“你真的认为，当我们不看月亮时，它就不存在吗？”他问道。
“他在某种程度上比任何人都看得更清楚量子力学究竟是什么样的，”英国物理学家朱利安·巴伯说，“他说，‘我不喜欢它。’”在布鲁塞尔会议之后的几年里，爱因斯坦不断攻击玻尔及其追随者。但每一次攻击，玻尔都有现成的反驳。然后，在1935年，爱因斯坦提出了他认为将是致命一击。他与普林斯顿的两位同事内森·罗森和鲍里斯·波多尔斯基一起，发现了一个似乎是量子理论基石之一——不确定性原理——中的严重不一致之处。
不确定性原理由德国物理学家维尔纳·海森堡于1927年提出，它严格限制了测量粒子位置、速度、能量和其他属性的精度。海森堡认为，观测粒子的行为本身就会干扰它。例如，如果一个物理学家测量了一个粒子的位置，他也会在这个过程中丢失关于其速度的信息。
爱因斯坦、波多尔斯基和罗森并不同意，他们提出了一个简单的思想实验来解释原因：想象一个粒子衰变成两个质量相等的较小粒子，这两个子粒子向相反方向飞去。为了保持动量守恒，两个粒子的速度必须相同。如果你测量其中一个粒子的速度或位置，你就会知道另一个粒子的速度或位置——而且你可以在不以任何方式干扰第二个粒子的前提下知道它。换句话说，第二个粒子可以随时被精确测量。
爱因斯坦和他的合作者于1935年发表了他们的思想实验，标题是“量子力学对物理实在的描述可以被认为是完整的吗？”这篇论文在很多方面是爱因斯坦的绝唱：他一生中剩下的任何著作都无法与之相提并论。如果他的批评是正确的，那么量子力学本身就是有根本缺陷的。
玻尔认为爱因斯坦的思想实验毫无意义：如果第二个粒子从未被直接测量，那么在测量第一个粒子之前或之后讨论它的属性是没有意义的。然而，尽管量子物理学最终占据了主导地位，直到1982年，法国物理学家阿兰·阿斯佩特构建了一个基于爱因斯坦思想的有效实验，玻尔的论点才得到证实。1935年，爱因斯坦确信他已经驳倒了量子力学。从那时起直到他去世的20年里，他几乎将所有精力都投入到统一场论的探索中。
起初，爱因斯坦的工作并非毫无希望。他试图将引力——他在广义相对论中成功描述的力——与电磁力统一起来，这两种力在许多方面非常相似。例如，两者的强度都与两物体之间距离的平方成反比，并且两者都具有无限的射程。爱因斯坦并非孤军一人坚信自己能解决这个问题。1919年，德国数学家西奥多·卡鲁扎，后来瑞典物理学家奥斯卡·克莱因提出了另一种联合这两种力的方法。正如爱因斯坦在他的广义相对论方程中引入了第四个维度来描述引力一样，卡鲁扎和克莱因建议需要第五个维度来纳入电磁学。
爱因斯坦花费了生命中的最后二十年时间来完善这个想法。与此同时，他试图解决他认为在他广义相对论中存在的问题。在引力极强的场合，他的理论会失效。此外，它们似乎允许形成我们现在称之为黑洞的天体——密度极高的物体，其引力甚至能捕获光。“爱因斯坦不喜欢黑洞，”莫法特说，“他推广引力理论的真正动机是看看他是否能找到他称之为‘处处正则解’的符合方程的解。”爱因斯坦希望，这样的解能完全消除黑洞。
1939年，物理学家J. 罗伯特·奥本海默利用广义相对论详细展示了黑洞是如何由坍缩的恒星形成的。然而，爱因斯坦并未因此气馁。在整个20世纪40年代，他继续徒劳地寻找一种革命性的新理论，尽管量子力学正以惊人的速度发展。“他在否认，”莫法特说，“即使是爱因斯坦也陷入了否认，因为他为此投入了太多时间——多年！”临近生命终点时，爱因斯坦意识到自己活不到完成这项工作。“我把自己锁在相当无望的科学难题中，”他写道，“尤其作为一个年迈的人，我与这里的社会格格不入。”
1953年，当莫法特第一次阅读爱因斯坦后期的著作时，他并没有像许多物理学家那样将其斥为无稽之谈。但那时莫法特并非物理学家。作为一名失业的20岁青年在哥本哈根，他利用业余时间在图书馆浏览时，对宇宙学产生了兴趣。令他惊讶的是，他发现自己可以轻松地理解科普书籍和杂志中的高等数学和物理学知识。他大约用一年时间就啃下了四年的大学课程，然后转向了专业的物理学期刊。“我拿到了一些爱因斯坦的论文，并认为他所做的事情存在一些弱点，”他说，“所以我写了两篇论文寄给了他在普林斯顿的地址。我从没想过会收到他的回音。”
莫法特发现了爱因斯坦用来描述电磁力时使用的一个数学上的错误假设。爱因斯坦承认莫法特说得有道理。在接下来的六个月里，他们交换了几封信，这激发了莫法特投身物理学事业。尽管他缺乏该领域的正式培训，莫法特知道爱因斯坦的信件可能会让他获得与其他物理学家的会面机会。于是，他联系了哥本哈根大学尼尔斯·玻尔的秘书，并提到了这些信件。玻尔欣然同意会见他。“爱因斯坦正在向我倾诉他在物理学方面的问题，”莫法特说，“玻尔想知道他在说什么。”
在接下来的两个小时的会谈中，玻尔说话的声音非常小，莫法特不得不凑近才能听清。玻尔原本希望听到他的对手态度的转变，但莫法特的信件让他失望了：爱因斯坦仍然公开怀疑量子力学。“最后，玻尔说，就他而言，阿尔伯特已经变成了一个炼金术士，”莫法特回忆道。在他寻找一个超验理论的过程中，爱因斯坦已经脱离了实干的实验世界，而是漂入了形而上学的领域。“他认为爱因斯坦在浪费时间，”莫法特说，“他还告诉我，我对爱因斯坦的观点感兴趣是在浪费时间。”
事情并没有就此结束。当地一家报纸刊登了一篇关于莫法特与爱因斯坦和玻尔的偶遇的文章，这篇文章促使英国驻哥本哈根领事馆联系了伦敦的科学与工业研究部。该部门将莫法特带到伦敦，并资助他前往都柏林高等研究院，与埃尔温·薛定谔会面。
薛定谔是一位博学多才、精通六门语言的人，他最著名的是以他名字命名的波方程——它优雅地数学地描述了量子理论的核心之谜之一——证明所有粒子也可以表现得像波。当莫法特来访两天时，这位伟大的物理学家正因严重支气管炎卧病在床。在他们的会谈中，这位伟大的物理学家透过圆形的无框眼镜审视着他的年轻访客。莫法特知道，他会毫不犹豫地将他视为骗子，并将他送回丹麦的默默无闻的生活。然而，再一次，事情进展得很顺利，直到莫法特提到了他对爱因斯坦工作的兴趣。
“他非常生气，”莫法特回忆道，“他从床上冲我大喊大叫。他说爱因斯坦是个傻瓜。我完全不知所措。”让薛定谔最生气的是，他自己在一 D decade earlier，也曾试图用一种与爱因斯坦非常相似的方法来发展一个统一的理论。他越来越怀疑统一场论是否可能实现。但无论如何，爱因斯坦的方向是错误的。
莫法特被剑桥大学数学和理论物理学研究生项目录取，这在一定程度上得益于薛定谔出人意料的强烈推荐。1958年，莫法特成为该校800年历史上第一位在未完成本科学位的情况下获得博士学位 Thus，他现在在多伦多附近的周界研究所工作——在一些世界上最优秀、最胆大的年轻物理学家中，他是一位不墨守成规的老将。如果他最初被爱因斯坦的错误所吸引，他现在已经开始相信这位老人也许走在正确的道路上。他只是出发得太早了几十年。
在20世纪30年代，当爱因斯坦开始研究统一场论时，物理学家们认为该理论只需要统一两种普遍的力：引力和电磁力。后来他们得知，还有另外两种基本力：一种是结合原子核的强力，另一种是控制放射性衰变的弱力。“爱因斯坦定义了后来成为物理学基本问题的那个问题，”法国马赛地中海大学理论物理学家卡洛·罗韦利说，“但他缺少了一个要素。”
如今，爱因斯坦曾经孤独的探索吸引着世界各地的数千名物理学家，他们大多致力于一项雄心勃勃的物理学框架，称为弦理论。尽管这项工作植根于量子力学，但它在很大程度上依赖于爱因斯坦使用的一些相同组成部分。根据弦理论，物理世界的根本构成不是点状粒子，而是微小的、一维的闭环，即弦。宇宙中的所有粒子和力都源于这些弦以不同的频率振动。但有一个问题，无疑会让爱因斯坦微笑：弦需要11个维度来振动，而这些额外的维度在数学上基本上与爱因斯坦在他自己的统一场论中使用的数学相同。
莫法特并不确定弦理论是否比爱因斯坦的观点更优越。另一方面，他认为大师晚期的方程可能仍有可取之处。在过去的十年里，他大部分时间都回到爱因斯坦去世时正在研究的那个理论——正是这个理论促成了莫法特那封改变命运的信。莫法特认为，爱因斯坦希望用它来描述统一场论中的电磁力的数学，实际上产生了一种轻微的排斥力，从而减弱了引力。如果是这样，这种力可能有助于解决天文学中一些长期存在的谜团。
例如，在距离地球两千光年之外，DI Herculis星系中有两颗年轻的蓝星每10.5天绕彼此旋转一次。它们的轨道在每次公转时都会发生微小的变化——这种现象称为进动——但当天文学家使用广义相对论来预测这种变化量时，他们的计算结果比实际情况偏差了四倍。大多数天文学家认为，一颗尚未被观测到的第三颗恒星正在干扰轨道。莫法特有不同的解释。在他对爱因斯坦晚期理论的修正版本中，两颗恒星之间的引力减弱了，刚好足以使恒星的轨道稍微减慢。根据他的新计算，预测的进动与观测结果几乎完全一致。
这一切都带有不小的历史讽刺意味。广义相对论的第一个严谨检验之一就是对水星绕太阳轨道进动的观测。在爱因斯坦之前，大多数天文学家都认为，就像DI Herculis一样，第三个天体可以让轨道符合牛顿方程。有些人甚至声称观测到了这颗神秘行星，并将其命名为“火山”。爱因斯坦的广义相对论使得第三颗行星变得不必要。
DI Herculis中的第三颗恒星会不会像“火山”一样被证明是虚幻的？如果是这样，那将是重大的新闻。莫法特声称，他的理论还将消除对暗物质和暗能量的需要——这两种尚未被探测到的现象，物理学家们曾用它们来解释星系的运动和宇宙的膨胀。莫法特说，这虽然是孤注一掷，但爱因斯坦最后的理论可能仍有其生命力。
一天，在莫法特办公室附近的一家小餐馆吃午餐时，我问他，我们是否还能看到像爱因斯坦那样的物理学家。他摇了摇头。“如果你去参观法国的沙特尔大教堂，你会意识到它花了150年才建成，而我们不知道建造它的工匠的名字。他们是匿名的。也许物理学将变得像这样。有一天，我们可能会有一个伟大的西方文明的殿堂，但可能需要200年才能建成。”莫法特说，宣称存在一个终极理论是“纯粹的傲慢”。“总有新的东西在地平线上出现，然后一切又会重新开始。”
罗马大学物理学家乔瓦尼·阿梅利诺-卡梅利亚喜欢告诉他的学生，爱因斯坦是他自己成功的第一个牺牲品。他助长了一种浪漫的观念，即一个遵循自己直觉的天才可以创造出一个完美的理论来解释所有数据。然后他自己也落入了这种观念的陷阱。“这对理论物理学来说，是一把双刃剑，”阿梅利诺-卡梅利亚说，“如果我们没有这个先例，我们就没有例子可循。而那将教人们科学是如何真正进行的。”
然而，曾经，爱因斯坦确实革命了物理学，并且在很大程度上是因为他顽固、独立、大胆的精神而取得了成功。广义相对论的提出，是对数百年来物理学的挑战。他为此付出了11年的心血——从1905年到1916年——最终被证明是极其正确的。难怪那项成就的记忆支撑着他度过了晚年。1953年，当约翰·莫法特的信件送达普林斯顿时，爱因斯坦仍在做他一贯做的事情——提出宏大的问题，并寻求宏大的答案。
那天在安大略省的午餐时，莫法特说他还有一封爱因斯坦的信要给我看。他翻了一个文件夹，拿出一份复印件，指着日期：1953年5月25日。然后他读出了那段引导了他半个多世纪的话：“每个人……如果他不想迷失在各种可能性中，就必须坚持自己的思维方式。然而，没有人确信自己走对了路，我更是如此。”
