牛顿于1687年发表了他的空间、时间和运动理论后，两个多世纪以来，大多数物理学家都是牛顿派。他们像牛顿一样相信，空间和时间是绝对的，力导致加速度，引力是一种通过真空远距离传递的力。自达尔文以来，很少有专业生物学家不是达尔文派的，如果大多数心理学家不再称自己为弗洛伊德派，也很少有人怀疑存在无意识或性欲在其中扮演重要角色。因此，当我们庆祝爱因斯坦伟大发现的100周年时，一个问题出现了：有多少专业物理学家是爱因斯坦派的？
肤浅的答案是我们都是。如今没有哪个专业物理学家怀疑量子理论和相对论理论经受住了实验检验，但“爱因斯坦派”这个词并不存在。我从未听过或读过它。我也从未遇到过“爱因斯坦学派”的任何证据。世界上确实有一群自称相对论者的人，他们的主要科学工作集中在广义相对论上。但相对论者只占理论物理学家的极少数，而且没有哪个国家他们能主导该领域的知识氛围。
听起来可能有些奇怪，爱因斯坦，这位量子理论和相对论的发现者，因此显然是现代最杰出的物理学家，却未能留下任何具有显著影响力的知识追随者。如果这个百年纪念年不只是一个空洞的神话庆典，与爱因斯坦的真实身份和信仰无关，那么就必须讲述为什么大多数物理学家追随爱因斯坦反对的方向的其他领导人。
我遇到的认识爱因斯坦的物理学家告诉我，他们觉得他的思维与当时的明星人物相比很慢。尽管他对物理学的基本数学工具足够熟练，但他在柏林和普林斯顿周围的许多其他物理学家在这方面更出色。那么，是什么造就了他的天才呢？回想起来，我相信爱因斯坦之所以能取得如此大的成就，主要是一种道德品质。他比大多数同事更关心物理学定律应该连贯一致地解释自然界的一切。因此，他对物理理论逻辑结构中的缺陷和矛盾非常敏感。
爱因斯坦发现缺陷的能力以及他坚决不妥协的态度产生了真实的反响。他的教授们不支持他寻找学术工作，他一直失业，直到在瑞士伯尔尼找到一份专利审查员的工作。问题不仅在于他翘课。他看穿了长辈们对牛顿物理学的自满接受。年轻的爱因斯坦痴迷于那些显而易见的逻辑缺陷，但只有他自己能看到。当伟大的英国物理学家瑞利勋爵说他只看到“地平线上有几朵云”尚待理解时，16岁的爱因斯坦却在思考，如果他以光速旅行，他的形象在镜子里会发生什么变化。
从一开始，爱因斯坦在科学上的唯一目标就是发现他所谓的“原理理论”。这些理论假定所有现象都必须满足的普遍规则。如果这些理论是正确的，它们就必须普遍适用。在他对物理学的研究中，他确定了两个现有的原理理论：伽利略和牛顿提出的运动定律以及热力学定律。第一个基本原理是匀速运动的相对性，即无法检测到你自身不变运动的速度。爱因斯坦发现狭义相对论，是十年思考如何调和运动相对性与詹姆斯·克拉克·麦克斯韦描述光传播的电磁理论的结果。
当他思考电磁学时，爱因斯坦将热力学作为他早期工作的重点。他从追随奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼开始，玻尔兹曼认为热力学定律可以通过将统计学应用于原子运动来推导。这种观点在当时并不受欢迎，因为许多有影响力的教授不相信物质是由原子组成的。他们反而认为物质是连续的。爱因斯坦的工作导致他在1905年证明了布朗运动——浸泡在液体中的花粉粒或其他微小物体不停歇的、抽搐的运动——为原子存在提供了证据。
与此同时，爱因斯坦将玻尔兹曼的热力学方法应用于电动力学。这导致他发现了光子，一种离散的电磁能量包，并认识到这种能量包必须既是波又是粒子。尽管爱因斯坦因此是量子现象的发现者，但他最终成为了量子力学的主要反对者。据他自己说，他花在思考量子理论上的时间远多于相对论。但他从未找到一个令他满意的量子物理理论。
现在只有少数物理学家认为爱因斯坦拒绝量子理论作为我们科学描述自然的基础是正确的。没有任何理论在解释大量实验数据方面比它更成功。除了引力和宇宙学之外，它几乎是我们理解所有物理学的基础。
爱因斯坦愿意承认量子力学解释了亚原子世界的记录行为，但他坚信它有两个缺陷。首先，它未能对单个过程的结果给出精确的预测。相反，它只提供统计预测。要验证这些预测，必须进行多次实验，并将由此产生的结果分布与预测进行比较。其次，量子理论未能提供一个与我们作为观察者的角色无关的客观世界图景。量子理论的公式对应于我们在准备实验和测量其结果时的行为。爱因斯坦对此提出异议，因为他坚信物理学应该提供一幅“自然本身”的图景。
1930年以后，几乎所有爱因斯坦的同事都确信革命已经结束，物理学即将完成。爱因斯坦几乎是唯一一个持这种立场的人，他认为量子只是通往真正事物的垫脚石，他为此穷尽一生。
量子力学并不是唯一困扰爱因斯坦的理论。很少有人意识到他对自己的相对论理论有多么不满意。狭义相对论源于爱因斯坦的洞察力，即电磁学定律不能依赖于相对运动，因此光速必须始终相同，无论光源或观察者如何移动。该理论的后果包括能量和质量是等价的（现在传奇般的`E = mc2`关系），以及时间和距离是相对的，而不是绝对的。狭义相对论是十年思想斗争的结果，然而在发表后不到两年，爱因斯坦就确信它是错误的。他拒绝了自己的理论，甚至在大多数物理学家接受它之前，原因只有他自己在乎。在接下来的十年里，当物理学界的其他人慢慢吸收狭义相对论时，爱因斯坦却走上了一条孤独的道路，远离了它。
为什么？主要原因是，他想将相对性扩展到包括所有观察者，而他的狭义相对论只假定有限类别的观察者——那些不加速的观察者——之间存在等效性。第二个原因是他关注纳入引力，利用他所谓的等效原理，该原理假定只要观察者只观察其周围的现象，他们就永远无法区分引力效应与加速效应。通过这一原理，他将引力问题与将相对性扩展到所有观察者的问题联系起来。
爱因斯坦是唯一一个担心这两个问题的人。与此同时，其他物理学家提出了将引力现象直接纳入狭义相对论的方法。这是合理的做法，因为他们直接建立在爱因斯坦所发明的新理论的成功之上。他们也成功地使该理论保持一致。此外，他们对狭义相对论的扩展与所有已完成的实验都吻合。那么爱因斯坦为什么拒绝它呢？他的理由是，他的同事们的方法——将引力的描述融入狭义相对论，而不是创造一个全新的理论——与他的等效原理不符。他很快就明白，有一个关键实验可以区分其他物理学家的渐进方法和他自己的激进方法。这就是测量太阳引力对光线的弯曲，这是等效原理预测的一种效应。一个理性的人可能会等待实验结果，事实上，1919年就出现了检验该理论的机会。那时，爱因斯坦已经发明了他的第二个相对论，他称之为广义相对论。实验似乎证实了新理论的预测。结果公布在全球报纸的头版，使爱因斯坦成为第一位媒体明星科学家。
广义相对论是爱因斯坦发现中最为激进和最具挑战性的——以至于我相信大多数物理学家，甚至是理论物理学家，都尚未完全将其融入他们的思维。事实证明，像黑洞、引力波、膨胀宇宙和大爆炸这些引人注目的内容，都是广义相对论中相对容易的部分。该理论远不止于此：它要求我们彻底改变对空间和时间的看法。
所有以前的理论都认为空间和时间具有固定的结构，正是这种结构通过为每个物体提供位置和为每个事件提供时间，产生了世界上事物的属性。在从亚里士多德到牛顿再到爱因斯坦和狭义相对论的转变中，这种结构发生了变化，但每种情况下的结构都是绝对的。我们和我们所观察到的一切都生活在一个固定的时空中，它具有固定不变的属性。这是我们扮演角色的舞台，但我们所做或能做的一切都不会影响空间和时间本身的结构。
广义相对论并非是在这些结构上进行添加。它甚至也不是用一系列可能的新结构来替代这些结构。它完全拒绝了空间和时间是固定的这一观点。相反，在广义相对论中，空间和时间的性质是动态演化的，并与它们所包含的一切相互作用。此外，空间和时间的本质现在只是世界历史上发生的事件之间的一组关系。事实证明，只需谈论两种关系就足够了：事件之间因果关系（它们展开的顺序）以及在给定时间间隔内（用标准时钟测量）包含多少事件（它们相互展开的速度）。
因此，在广义相对论中，没有固定的框架，没有世界在其上展开的舞台。只有一个不断演变的关系网络，构成了空间、时间和物质的历史。所有以前的理论都将空间和时间描述为事物发生在其上的固定背景。广义相对论的含义是，根本没有背景。
这一点既微妙又难以捉摸。我很幸运在萨布拉曼扬·钱德拉塞卡这位伟大的天体物理学家的晚年认识了他。我们称他为钱德拉，他在1930年证明相对论意味着质量超过一定限度的恒星会坍缩成我们现在所说的黑洞。很久以后，他写了一本优美的书，描述了描述黑洞的广义相对论方程的不同解。当我认识他时，钱德拉告诉我他对爱因斯坦的深切愤怒，这让我感到震惊。钱德拉很沮丧，因为爱因斯坦在发明广义相对论后，放弃了这部杰作，留给其他人去努力解决。
我现在相信钱德拉部分地误解了这一点，而且他绝不是唯一一个。广义相对论最深层的含义不是宇宙可能膨胀或存在黑洞。这样想就等于相信广义相对论只是从亚里士多德到牛顿再到狭义相对论发展过程中的又一步。钱德拉，在他对理论解的兴趣中，我担心，就像许多其他人一样——摘取一朵美丽的鲜花却错过了鲜花是如何形成的这种美。
钱德拉说得对，尽管广义相对论取得了巨大的成功，爱因斯坦并没有长时间地沉浸其中。对爱因斯坦来说，量子物理学是本质的奥秘，任何不属于解决这个问题的部分都不能真正是基本的。因为广义相对论不能解释量子理论，所以它也必须是临时性的。它只能是爱因斯坦目标的一步，即找到一种量子现象理论，它能与所有实验相符，并满足他对清晰性和完整性的要求。
爱因斯坦曾一度认为，这样的理论可能源于广义相对论的扩展。因此，他进入了科学生命的最后阶段，即寻找统一场理论。他寻求广义相对论的扩展，以纳入电磁学，从而将引力占主导地位的宏观世界与量子物理学的微观世界结合起来。他尝试了各种方法，例如增加新的时空维度或稍微放宽广义相对论的数学结构。讽刺的是，其中一些策略奏效了，但它们仍然一无所获。因为事实证明，统一理论比比皆是。有许多方法可以推广广义相对论以纳入电磁学定律。正如最近所做的那样，进一步扩展该理论以纳入核力，从而拥有所有力的统一理论，也并非难事。
事实上，这种统一理论的数量还在不断增加。最近基于弦理论结果的估计表明，存在超过10100个不同的统一场理论解。因此，追求统一场理论是否会带来理解自然的真正进展，现在和爱因斯坦时代一样不清楚。
理解这个故事的一种方式是说理论物理学终于追上了爱因斯坦。当他在普林斯顿研究统一场理论的那些年里受到排斥时，他工作的普林斯顿高等研究院现在却充满了寻找统一场理论新变体的理论家。这确实是爱因斯坦的一种平反，因为今天许多弦理论家所做的实际上是在玩爱因斯坦和他的少数同事发明的各种统一理论。
这个图景的问题在于，到爱因斯坦生命的尽头，他已经一定程度上放弃了对统一场理论的探索。他未能找到一个能满足对他来说最重要的事情的版本，即以一种既不涉及测量也不涉及统计的方式解释量子现象。在他生命的最后几年，他正在走向更激进的方向。他提议放弃空间和时间是连续的观念。公平地说，虽然物质由原子组成的想法至少可以追溯到希腊人，但在爱因斯坦之前，很少有人质疑空间和时间的平滑性和连续性。他对一位朋友沃尔特·达伦巴赫写道：“在我看来，问题是如何在不借助连续体的情况下，对非连续体做出陈述；后者应作为一种补充性结构从理论中排除，因为它不符合问题的本质，也不对应于任何‘真实’的东西。”
然而，爱因斯坦在这一新方向上没有取得任何进展。他抱怨说“我们仍然缺乏数学结构，不幸的是。”他给另一位朋友H. S. 约阿希姆写道：“从这样一个图式中推导出类似时空准秩序的东西会特别困难。我无法想象这种物理学的公理框架会是什么样子，我不喜欢人们用晦涩的说法来谈论它。但我完全认为发展会走向那里。”
那么爱因斯坦的真正遗产是什么？我们中间有人是他的追随者吗？在这个百年纪念年，将会有许多人声称继承了他的衣钵。这包括相对论社群，但他们中的大多数人很少超越理论本身。相反，他们通过在计算机上寻找解或寻找引力波来研究它。也有少数物理学家追随爱因斯坦，拒绝量子理论并寻找替代方案。爱因斯坦会很高兴一些科学家同意他的观点，但他很可能会批评该领域的大部分工作都忽略了统一问题。
一些弦理论家会声称自己是爱因斯坦派，爱因斯坦当然会赞同他们对物理学统一的探索。但布莱恩·格林在他最近的著作《宇宙的织锦》中是这样描述该领域现状的：“即使在今天，在它最初阐述三十多年后，大多数弦理论实践者仍然认为我们没有一个对基本问题——什么是弦理论？——的全面回答。大多数研究人员认为，我们目前对弦理论的表述仍然缺乏我们在其他重大进展核心中发现的那种核心原理。”
爱因斯坦的一生都在寻找原理理论。很难想象，在经过30多年的深入研究之后，没有人能提出任何核心原理的理论，他还能保持兴趣。
在这方面，他可能对那些更接近相对论核心原理的量子引力方法更满意。例如，圈量子引力保留了他的发现，即空间和时间没有固定的背景，它也为爱因斯坦如何超越连续体的问题提供了答案。但是爱因斯坦会发现所有量子引力方法，包括弦理论和圈量子引力，将量子力学视为基础是不可接受的。爱因斯坦从未动摇过他对量子力学的拒绝。他提出统一场理论的动机不是为了扩展量子力学的领域；而是为了寻找量子力学的替代方案。任何接受量子力学为既定事实的研究计划都不能被认为是爱因斯坦遗产的一部分。
我认为清醒的评估是，到目前为止，我们这些从事理论物理学的人几乎都未能不负爱因斯坦的遗产。他对连贯的原理理论的要求是毫不妥协的。它尚未实现——无论是通过量子理论，还是通过狭义或广义相对论，也无论通过此后发明的任何东西。爱因斯坦的道德清晰度，他坚持认为我们应该接受一种能完全连贯地解释个体现象的理论，除非我们拒绝几乎所有当代理论物理学都不足够，否则我们无法效仿。
那么，追随爱因斯坦的道路可能吗？要做到这一点，你不能是一个怪人；你必须是一个训练有素的物理学家，熟悉当前的理论并了解它们的局限性。你必须在自己的工作中坚持绝对的清晰度，而不是追随任何时尚或流行方向。考虑到学术职位竞争的压力，追随爱因斯坦的道路意味着冒着他所付出的代价：尽管才华横溢、理论物理技艺精湛，却仍面临失业。
在我整个理论物理学职业生涯中，我只认识少数几个同事，他们才真正称得上是追随爱因斯坦的道路。他们像爱因斯坦一样，被对清晰理解的道德需求所驱动。在他们所做的一切中，这少数人不断努力发明一种新的原理理论，这种理论能够满足连贯性和一致性的最严格要求，而不顾时尚或专业后果。大多数人都为他们的独立付出了代价，他们的职业道路比那些追随大教授研究议程的同样有才华的科学家要艰难得多。
让我们坦率地承认，我们大多数人既没有勇气也没有耐心去模仿爱因斯坦。我们应该通过反思我们是否能做些什么来确保在未来，那些少数真正追随爱因斯坦道路，像他一样毫不妥协地对待科学的人，能减少失业的风险，就像他职业生涯初期所经历的那样，并减少他晚年所承受的边缘化风险，以此来纪念爱因斯坦。如果我们能做到这一点，如果我们能让那些少数追随他的人的道路变得更容易，我们或许能促成一场连爱因斯坦都未能实现的科学革命。
