阿尔伯特·爱因斯坦犯错了。不是一次，不是两次，而是无数次。他犯过微妙的失误，也犯过明显的错误，他的疏忽十分显眼。错误渗透到他思维的每一个方面。他错了宇宙，错了它的构成，错了原子的运作。然而，爱因斯坦的错误却极具说服力和启发性，其中一些甚至对现代物理学的进步至关重要。“大多数科学家都会不惜一切代价想犯爱因斯坦的一个错误，”纽约州立大学石溪分校的理论物理学家弗雷德·戈德哈伯说。
但它们仍然是错误。1911年，爱因斯坦预测了太阳的引力将如何弯曲附近星光的角度，结果错了一半。他为了解释宇宙为何静止不动（而事实并非如此）而修改了广义相对论的方程。从20世纪20年代中期开始，他以惊人的速度炮制出错误的统一场论。“美国物理学家沃尔夫冈·泡利抱怨说，爱因斯坦“顽强的精力平均每年能让我们得到一个理论”，而“每个理论通常被作者认为是‘最终的解决方案’”。而且，尽管其他物理学家都在致力于描述原子内部的随机活动，爱因斯坦却从未允许上帝可能会玩骰子来决定宇宙的命运。
爱因斯坦的失误揭示了他独特思维背后隐藏着非凡的见解。爱因斯坦的错误有时会被他的一些绝妙想法所掩盖。尽管如此，他的错误仍然值得审视，不仅仅是为了幸灾乐祸。“通往这些定律没有逻辑路径；只有直觉……才能到达它们，”爱因斯坦说。然而，回过头来看，他的发现似乎非常有逻辑。只有他的错误才能保留他直觉所依赖的怀疑、怪癖和偏见。如果他的胜利描述了宇宙如何运作，那么他的错误则描述了他如何运作。
1916年，爱因斯坦发现了自己认为是他新广义相对论理论中的一个“故障”。他的方程表明，宇宙中的物质应该在运动——要么膨胀，要么收缩。但在当时，宇宙似乎是静止的典型代表。20世纪初已知的所有数据、事实和现象都表明，银河系就是宇宙本身，而它的恒星运动缓慢，即使有运动的话。爱因斯坦在前一年向普鲁士科学院提交了广义相对论的最终版本，他不愿意撤回。于是他引入了一个“修补因子”，称为lambda（Λ），它在数学上可以使宇宙保持静止。这个术语暗示空间本身具有能量，这种能量可以抵抗引力引起的收缩或空间拉伸引起的膨胀。
爱因斯坦说，Lambda“并非由我们对引力的实际认识所证实”。但他坚持不变天空的理想，直到1929年，美国天文学家埃德温·哈勃发现宇宙正在膨胀。
爱因斯坦后来称lambda是他最大的失误。但更令人尴尬的是——事后看来——他未能预见宇宙的膨胀。普林斯顿大学名誉物理学教授詹姆斯·皮布尔斯说，他本应质疑一个静止宇宙的可能性：“一个静止的宇宙在物理上并不自洽。太阳不可能永远燃烧。他没有意识到这一点，我一直觉得这很令人震惊。”
爱因斯坦最大的失误
Gμv – λg = - κ (Tμv – 1/2gμvT)
宇宙学常数：Lambda (Λ)
1917年，爱因斯坦发表了一个描述膨胀宇宙的方程。但他插入了一个名为lambda (Λ)（黄色标出）的修补因子，以便方程能描述一个静止的宇宙。1929年，埃德温·哈勃发现宇宙实际上正在膨胀。
爱因斯坦的一些同行在他自己的方程中发现了这一点。当荷兰天文学家威廉·德西特指出，广义相对论的一种解释看起来非常像一个膨胀的宇宙时，爱因斯坦试图寻找他推理中的一个缺陷。俄国数学家亚历山大·弗里德曼证明，广义相对论明确预设了一个运动中的宇宙；爱因斯坦的回应是发表了一篇短文，声称该分析是完全错误的。在他随后的第二篇论文中，他承认该模型在数学上是正确的，但认为它在物理上是荒谬的。
为什么爱因斯坦如此执着于一个静止的宇宙？他坚持己见的部分原因可能是疲劳。他刚刚完成了长达十年的智力马拉松的最后冲刺，而他早期的突破——例如狭义相对论或光量子发现——在他看来就像是一次短跑。广义相对论是第一个，也是迄今为止唯一一个能够将空间、时间、质量、能量、运动和光统一起来，对宇宙的性质和命运进行宏大叙事的理论。其建立耗费了爱因斯坦如此多的精力，以至于他literally病倒了——在1917年冬春之际，他因胃痛而晕倒，体重减轻了50多磅。
“你必须记住，是他开始了这场游戏。他做了所有的繁重工作，”戈德哈伯说。“他说，‘我们来建立一个宇宙模型。’当时没有人拥有开始这项工作的工具。不能指望他能把所有事情都做对。”
爱因斯坦从未质疑过长期以来关于静态宇宙的证据，即使新的观测结果已经开始暗示宇宙在膨胀。当德西特向他展示亚利桑那州洛厄尔天文台的数据，显示遥远的星云正在向各个方向加速远离时，爱因斯坦却犹豫了：好吧，那可以说是“准静止”的，他说。爱因斯坦既是美学家，也是科学家，他似乎有一个根本性的审美原因来偏好一个稳定的宇宙。虽然他从未完全阐述过，但这种对美的追求一次又一次地体现在他对物理定律、数学以及自然运作方式的独特理解中。他优先考虑的是他称之为“思想的自由创造”，它们超然于事实和现象之外。德国数学家费利克斯·克莱因指责爱因斯坦“受到模糊的物理哲学冲动的支配”进行工作。
这些冲动将他的想象力从常识和普通洞察力推向了激进和根本性的真理。但他有时却拒绝接受他想法的大胆含义——尤其是当这些含义是由别人提出的。广义相对论引发了大量的二手分析，爱因斯坦似乎很恼火看到其他理论家利用他伟大成就的丝线，编织出令人纠结的困境。他常常不赞成同事们根据他的方程提出的主张。“在我的个人经历中，我很少能比在这场理论的联系中更好地了解人性的阴暗面，”他写给一位朋友。
当一位同事胆敢利用广义相对论——一种描述柔韧时空的几何学——来预测一个空间、时间和相对论定律都不复存在的宇宙现象时，爱因斯坦表示反对。这种现象现在被称为黑洞。
德国天体物理学家卡尔·施瓦西在一战早期在东线服役，计算火炮弹道的弹道轨迹。他利用业余时间，用新的广义相对论度量来检验古老的宇宙学问题。一项练习考虑了如果一颗恒星被极度压缩成一个无限小的体积会发生什么。施瓦西的结果表明，在某个临界密度下，恒星的引力会变得如此强大，以至于它会在某个特定半径内吞噬一切——物质、光，甚至空间和时间。施瓦西因此在黑洞被观测到或理解的几十年钱就开发出了数学描述。
爱因斯坦从未认真对待过这个想法。“他认为它们是人为的，是对方程的粗糙应用，”皮布尔斯说。在数学上，黑洞是一个所谓的“奇点”——一个空间和时间扭曲得如此厉害，以至于广义相对论的方程产生无穷大而不是有理数作为解。对爱因斯坦来说，无穷大根本不是答案——它是一种失败。他可以相信引力波和其他广义相对论的不太可能的预测，因为数学支持它们。黑洞则违背了数学。他称施瓦西的结果是“一场真正的灾难”。
广义相对论是爱因斯坦最喜欢的“自由创造”。他相信它能够描述宇宙中每一个物体的行为。因此，他有些似是而非地声称，任何他的方程失效的实例都不可能真正代表自然。“爱因斯坦不认为[施瓦西的]解对应于任何真实的东西，”麻省理工学院的理论物理学家弗兰克·威尔切克说。
威尔切克说，爱因斯坦只需转换一个视角，就能调和这个明显的奇点与他的哲学信仰。然而，最了解相对论的人却未能从不同的角度看待施瓦西的解。对于被困在黑洞内的观察者来说，广义相对论的定律仍然适用。事实上，所有的物理定律似乎都像往常一样运作。“我们现在可能就处于一个黑洞中而不知道，”威尔切克说。
这是一个值得爱因斯坦提出的想法。
“我们能拥有的最美好的体验是神秘，”爱因斯坦曾写道。然而，当他的思考揭示了物理世界中最臭名昭著的悖论之一时，他最终却回避了它。这个谜团与光的本质有关。本世纪初进行的实验表明，照射在金属板上的光会产生电子流，这些电子的速度或能量与光的亮度无关，始终相同。爱因斯坦解释了所谓的“光电效应”，他断言，光虽然已知以连续波的形式流动，但也可以被看作是离散的粒子，即量子，在喷溅前进。他认为，这些粒子中的每一个——给定波长的每一束光量子——都携带相同的能量，因此会以相同的能量冲击将一个电子击出。就这样，爱因斯坦发现了光子。他为此后悔。
波粒二象性已经足够令人不安了。但当丹麦物理学家尼尔斯·玻尔提出，为了解释观测结果，原子中的电子也必须表现出量子的行为时，爱因斯坦进行了一个让他更加困扰的概念飞跃。在思考物质与光之间的量子相互作用时，爱因斯坦发现他既无法计算光子自发从原子中发出的时间，也无法计算其方向。这些发射从根本上是随机的。机会似乎是量子世界中不可避免的一个要素。
事实上，量子理论表明，亚原子层面充满了随机事件。没有办法逐个预测因果关系。物理学家所能做的最好的事情就是计算概率，这些概率在一个大量事件中要么成立，要么不成立。对爱因斯坦来说，统计概率甚至比奇点的无穷大更不可接受。他说，一个无法预测个体事件的物理学根本不是物理学。充其量，它不过是猜测。而且它肯定不符合现实，而现实，就像宇宙一样，爱因斯坦更愿意将其视为稳定、有序且细节清晰可知的。显然，他认为只有当神秘事物提供解决的希望时，它们才是美丽的。
“他会选择玩骰子决定世界，”爱因斯坦在谈到上帝时写道，“我一刻也不能相信。”玻尔据说回答道：“别再告诉上帝该做什么了。”但爱因斯坦的审美观使他背离了量子理论。
新一代的物理学家们争相拥抱它。在20世纪20年代，量子力学风靡一时，并取得了突飞猛进的发展，这在很大程度上要归功于爱因斯坦试图否定它的不懈努力。在1927年和1930年著名的索尔维会议上，爱因斯坦用思想实验向他的朋友、量子力学的主要支持者玻尔提出了挑战，这些思想实验旨在揭示该理论的逻辑矛盾。起初，玻尔会感到沮丧，但他总能找到一个回答来回应爱因斯坦的批评。到了20世纪30年代，量子力学在智力上变得坚不可摧。今天，绝大多数物理学家相信，亚原子领域在某种意义上确实是不可知的。
爱因斯坦最终放松了他的警惕，但他从未接受量子力学为真理。“量子理论越成功，它看起来就越愚蠢，”他说。它的波粒二象性冒犯了他的审美观；它不可约的随机性削弱了他的科学能力；它在年轻一代中流行，可能还触发了一个年迈偶像非常人性化的排斥心理。
“他在1905年至1915年间主宰了基础物理学，做出了一系列非凡的见解，”威尔切克说。“然后他又主宰了十年。对于他这样地位的科学家来说，与年轻的毛头小子竞争并不是一个很有吸引力的前景。”
爱因斯坦似乎同意。“真正的新东西只在年轻时才能发现，”他曾说过。“年长后，经验更丰富，名气更大，也更愚蠢。”
在他生命的最后几十年里，爱因斯坦选择远离量子爱好者的喧嚣。他追随着广义相对论的数学，希望找到一个能够包含引力定律和亚原子粒子定律的理论。他说，他会通过其美学或不证自明的正确性来识别这个统一理论。他从未接近找到它，但他从未怀疑过有人会找到。“我无法以逻辑理由来支持这种信念，”他说。“我唯一的见证是我小指的刺痛。”
有些人可能会认为他最后的徒劳追求也是一个错误。但这是一个其他物理学家非常乐意模仿的错误。万有理论，这个统一所有自然力的更深层真理，将宇宙学和量子理论联系起来，仍然是物理学最重要的探索。没有人能够完全模仿爱因斯坦的独特方法，但在他的努力被否定之前，审视他自称最大的错误——Lambda——的最终命运或许会给我们带来启发。
Lambda，也就是宇宙学常数，最近派上了用场。在过去的十年里，天文学家发现膨胀的宇宙还在加速——膨胀得越来越快。如果广义相对论包含一个项，就像宇宙学常数一样，为真空空间赋予一种未知的力，就可以在数学上表示这种令人费解的情况。“利用宇宙学常数如今已是当代宇宙学中一个悠久而重要的方面，”弗雷德·戈德哈伯说。
也许有一天，爱因斯坦的所有错误都会显得同样具有先见之明。
