摘要：复旦大学物理学系施郁教授在《爱因斯坦的奇葩诺奖》一文中阐述了爱因斯坦与诺贝尔物理学奖的有关情况，重点介绍了爱因斯坦与诺贝尔物理学奖提名的相关内容。以精益求精的精神，主要就该文中所存在的若干史实错漏做出澄清，辨析时力求严密而精准。
关键词：爱因斯坦；引力波；黑洞；诺贝尔奖（诺奖）；诺贝尔物理学奖（诺物奖）；物理学奖诺贝尔委员会（物诺委）
Identification and analysis of the mistakes in the article Strange Nobel Prize
of Einstein Along with the discussion with Professor SHI Yu
Zhu Anyuan
（Marketing & Sales Center，Beijing AriTime Intelligent Control Co.，Ltd.，Beijing 100070，China）
Abstract：Professor SHI Yu of the Department of Physics at Fudan University elaborated on the history of Albert Einstein and Nobel Prize in Physics in the article Strange Nobel Prize of Einstein，in which it emphasized on Einstein and the nominations of Nobel Prize in Physics.In pursuit of perfection，this article mainly tries to clarify the historical mistakes in the abovementioned article precisely and accurately.
Key words：Albert Einstein；gravitational wave；black hole；Nobel prize；Nobel prize in physics；Nobel committee for physics
2017年第6期《科學文化评论》刊载了施郁教授《爱因斯坦的奇葩诺奖》一文，[1]笔者经仔细认真研读后，发现文中存在不少错漏，特撰专文指出并与施郁教授商榷。
1 引力波理论的起源和发展
P111“次年（1916年），他（爱因斯坦）本人预言了引力波，而施瓦西（Karl Schwarzschild）预言了黑洞。”这样描述不足以全面反映引力波理论的起源和发展，特详述并澄清如下：1893年英国自学成才型科学家赫维赛德（Oliver Heaviside，18501925）基于引力和电磁力都是平方反比律以及电磁波的物理特性而类比推断出可能存在引力波。[2～3]1905年法国数学家和理论物理学家庞加莱（Jules Hei Poincaré，18541912）在将洛伦兹变换推广到万有引力的情况下，首先引入术语“引力波”（文献[4]P1507法文onde gravifique，现作onde gravitationnelle，英文gravitational wave）并指明其传播速度为光速。1915年11月25日（星期四），爱因斯坦（1921PH*）在普鲁士皇家科学院（柏林）做题为《引力场方程》[5]的报告，标志着广义相对论（引力理论）的正式诞生。1916年6月22日（星期四），爱因斯坦又在普鲁士皇家科学院做题为《引力场方程的近似积分》[6]的报告，这是广义相对论框架下关于引力波波动方程的最早论述，他还试图计算因辐射引力波而损失的能量，但在繁复的推导计算中出现错误，正确结果发表在1918年（文献[7]中“1月31日发表”的描述是错误的，实为编辑部收稿日期）《关于引力波》一文中，[8]得到了在弱场线性近似（即忽略2阶以上的小量[9]）条件下引力场方程的平面引力波近似解，文中推导出著名的平面引力波辐射的4极矩公式（其实仍有一个1/2因子的小错，1922年被英国科学家爱丁顿所纠正[10]），即引力辐射源的能量减少率与质量4极矩3阶变化率的关系式。[11]虽然将广义相对论引力场与麦克斯韦电磁场类比可导出对引力波的预言，据此就简单地认为1916年或1918年爱因斯坦预言了引力波的存在甚或是提出了引力波理论，笔者认为这些说法恐不妥当，不甚科学，有待商榷。因为上述20世纪早期对引力波的探索研究都属于先驱性的近似研究，况且此后爱因斯坦本人对是否存在引力波产生过多次怀疑和动摇。
在爱因斯坦提出广义相对论以后的一段较长时间内，关于引力波是一种真实的物理现象，还是一种只出现在理论计算中的数学形式，一直存在着截然相反的不同意见。为了论证引力波不仅仅是弱场近似的结果，1936年爱因斯坦及其助手向引力波严格解析解（简称严格解、精确解）的研究发起冲击，最初他们向美国《物理学评论》期刊投稿的文题是不怀好意的《引力波存在吗？》（Do Gravitational Waves Exist？，1936年6月1日编辑部收到），该文错误地推导出平面引力波不存在，继而又错误地推断引力波不存在（即便平面引力波的严格解真的不存在，也不能等同于引力波就不存在），对引力波的存在持完全否定的态度。由此而引出一桩科坛佳话，幸好匿名审稿人严格把关，期刊主编坚持原则，爱因斯坦才从最初拒不认错的傲慢无理态度，逐渐转变立场并意识到自己的严重错误，最后重新组稿（1936年11月13日爱因斯坦急匆匆地致信《富兰克林学会杂志》编辑部，表示论文需作颠覆性修改），终于正确地推导出引力场方程的柱面引力波严格解，后称爱因斯坦罗森度规（Einstein–Rosen metric），从而正式确认了引力波的存在，避免了爱因斯坦做为“引力波先驱”的难堪，维护了伟大科学巨匠的学术声誉，相关论文《论引力波》（基于原稿及修改稿，编辑部的收稿时间均不详）于1937年初改发于《富兰克林学会杂志》。[12]1936年11月爱因斯坦事先已安排好一场在普林斯顿的公开讲座，报告主题就是介绍引力波不存在，可是就在报告的前一天，他突然意识到自己犯了大错，一时却又没能找到解决方案，临时取消讲座也来不及了，顿时陷入窘境。鉴此爱因斯坦只好坦然地既来之，则安之，干脆转而介绍起自己论证中的错误，在报告结束时他表示“如果你们问我引力波到底有没有，我必须回答说我不知道。但这是一个高度有趣的问题。”（If you ask me whether there are gravitational waves or not，I must answer that I do not know.But it is a highly interesting problem.）综上所述，笔者认为，按照科学共同体的惯例，从严格意义上来说，似乎1937年才是爱因斯坦真正提出引力波理论的开端，这样表述应更符合情理些。2005年时业已查明，那位匿名审稿人是普林斯顿大学数学家和物理学家霍华德·罗伯逊（Howard Percy "Bob" Robertson，19031961）教授，[13～15]他是相对论宇宙学中著名的弗里德曼勒梅特罗伯逊沃尔克度规，即FLRW度规（Friedmann–Lematre–Robertson–Walker metric）的创立者之一。[16～22]爱因斯坦本人在《论引力波》文尾特意“感谢同事罗伯逊教授在澄清原始错误方面的友好协助”（I wish to thank my colleague Professor Robertson for his friendly assistance in the clarification of the original error），但他至死都不知道霍华德·罗伯逊教授就是其最初提交的原始论文《引力波存在吗？》的审稿人。尽管爱因斯坦在论文中已扬弃“引力波不存在”的错误结论，但此后他对引力波的疑虑却依然以相对隐晦的方式表现出来，比如说他曾认真考虑过引力波不造成能量损失的可能性。1959年科学家们运用类比法论证得出广义相对论允许平面引力波（电磁波是平面波，引力波和电磁波都是只具有2个独立偏振方向的横波，球对称的引力波并不存在）存在，解决了遗留问题。[23～25]需要指出，如今被称作爱因斯坦罗森度规的引力波严格解其实早在1925年就曾被奥地利理论物理学家贝克（Guido Beck，19031988，1943年起移居阿根廷并稍后入籍）所发现，[26]可惜不幸被学界忽略了。电磁波没有单极辐射，但有偶极辐射（dipole radiation）。引力波既没有单极辐射，也没有偶极发射，只有4极或更高极辐射。