愛因斯坦思維特點對藝術促進科研的啟示

　　 摘 要：為迎接第六次科技革命，就要在璀璨的科學星空中追尋科學大師的成才之路和思維方法，走科學與藝術結合之路，促進科學與文化的大繁榮。
　　 關鍵詞：愛因斯坦；直觀；演繹
　　
　　 古代科學是直觀的經驗科學（以中國為代表）、近代科學是歸納演繹雙向互動（以近代西方為代表）。愛因斯坦首先一針見血地批判了經驗科學的弊端，他認為，經驗科學的發展過程就是不斷歸納的過程：人們根據小范圍內的觀察，提出經驗定律或經驗公式，以為這樣就能探究出普遍規律，其實這是不夠的，這不能使理論獲得重大的進展。那么應該怎樣做呢？應該“由經驗材料作為引導”，“提出一種思想體系，它一般是在邏輯上從少數幾個所謂公理的基本假定建立起來的”。簡單說，就是先有一些經驗材料作為引導，提出假定。我國古代經驗科學世界領先，但就像大海的波浪永遠不能抵達彼岸一樣，不能使科學理論獲得重大的進展，致使近代落后。究其原因，是由于不能在經驗原型的啟發引導下形成科學理論體系。中國人在世界上非常聰明，中國古代直覺思維創造了世界科學技術的全面基礎和偉大奇跡，包括二進制。但我們缺少演繹思維，這是造成近代悲劇的重要原因。
　　 接著，愛因斯坦又批判了近代西方歸納演繹的傳統思維。愛因斯坦思維方法是愛因斯坦認識世界和進行科學創造的思想工具，其中起主導性質的思維方法是直覺和演繹思維方法。所謂直覺和演繹思維方法又稱探索性的演繹法，是指愛因斯坦在科學探索中從直接經驗出發，把創造直覺與演繹邏輯結合起來形成思維方法理論結構進行科學創造的思維方法。它的內容是以“直覺和演繹”思維方法為核心，包括思想實驗方法、目標思維方法、雙向思維方法、直覺思維方法、假說思維方法、數學方法、分析和綜合思維方法等構成的思維方法體系。
　　 愛因斯坦以直覺力洞察出事物的本質，直接提出“時間相對性原理”和“光速不變原理”等假說，首先打破了牛頓低速運動的機械思維。假定人乘坐接近光速的“愛因斯坦火車”，于是出現“鐘慢”“尺短”的情景。他運用目標思維方法，引導人們在未來中尋找追求的目標，進行了“追光”思想實驗和“升降機”思想實驗；運用雙向思維方法，針對課題從不同的理論思維方面進行雙向交流，通過提高自主創新能力去揭示事物本質和規律，創立了狹義相對論和廣義相對論。
　　 在談到藝術對科學思維的啟示和開拓時，錢學森說：藝術里所包含的詩情畫意和對人生的深刻理解，可豐富對世界的認識，開闊思路，增強對科學新知的認識和探究。“正因為我受到這些藝術方面的熏陶，所以我才能夠避免死心眼，避免機械唯物論，想問題能夠更寬一點、活一點。”
　　 一、直覺——演繹思維的路線
　　 對直覺——演繹思維路線，愛因斯坦作出如下解釋。
　　 （1）運用已知的直接經驗創立假說或者公理，由它們推導出一定的結論。在19世紀和20世紀之交，科學上有兩個關鍵性的發現，一個是邁克耳孫和莫雷在1887年做的光速實驗，另一個是普朗克在1900年發現的黑體輻射公式。前者是愛因斯坦狹義相對論的實驗依據，后者為量子力學奠定了基礎。
　　 （2）假說或公理是以直接經驗為基礎的。但是，在假說或公理同直接經驗之間不存在任何必然的邏輯聯系，只有一個不是必然的直覺的聯系。愛因斯坦是坐在馬車上偶發靈感泛起狹義相對論的假說的。
　　 （3）由假說通過邏輯推導出個別的結論。結論可以假設是正確的。日全食期間的觀測曾經孕育了現代物理學上最大的發現——光彎曲現象。1919年5月29日日全食期間，英國科學家愛丁頓率觀測隊在非洲西海岸附近觀測并計算出星光彎曲度，從而證明了愛因斯坦相對論中“光線在引力場中要彎曲”的假說。
　　 （4）結論可以與假說或公理聯系起來，用事實驗證。這一步驟實際上也是屬于超邏輯的（直覺的）。因為假說或公理中出現的概念同直接經驗之間不存在必然的邏輯聯系。但是結論同假說或公理之間的聯系實際上比經驗同假說的聯系要不確定得多，松弛得多。而如果這種對應不能可靠無誤地建立起來，（雖然在邏輯上它是無法理解的），那么，邏輯機器對于“理解真理”將是毫無價值的。這一切的中心問題，就是思維領域同感官的直接經驗之間的永恒存在的聯系。
　　 如上四點，直覺——演繹思維方法路線概括地說是直接經驗——一般原理（公理體系或假說）——推論——事實驗證。上述愛因斯坦對直覺——演繹思維方法的闡釋，描繪出了創造性思維機理。由此，愛因斯坦又言簡意賅地闡明：“一般地可以這樣說，從特殊到一般的道路是直覺的，而從一般到特殊的道路則是邏輯的。”
　　 二、直覺——演繹思維的特點
　　 愛因斯坦直覺——演繹思維方法具有以下特點：
　　 （1）從直接經驗到一般原理是直覺道路——非邏輯性。1946年，67歲時的愛因斯坦在《自述》中闡述感受經驗與概念、命題和理論之間的關系時，認為兩者“純粹是直覺的聯系，并不具有邏輯的本性”。他又說：“物理學家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律，由此世界體系就能用單純的演繹法建立起來。要通向這些定律，并沒有邏輯的道路；只有通向那種以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺，才能得到這些定律。”從愛因斯坦思維方法結構及其深刻論述中可知，從直接經驗到一般原理不是邏輯道路的，而是“直覺道路”的，或者說是非邏輯思維道路的。
　　 （2）從一般原理到導出推論之間是演繹推理——邏輯性。從愛因斯坦的思維方法結構可知，雖然從直接經驗（特殊）上升到公理體系（一般）是直覺道路，但是從公理體系（一般）到導出推論（特殊）是邏輯道路。
　　 （3）直覺道路與演繹邏輯道路、非邏輯與邏輯之間的統一性。從直覺和演繹思維方法理論結構中可知，從直接經驗到一般原理（公理體系或假說）的道路是直覺的，而從一般原理到導出推論的道路是演繹的。就是說，直覺道路與演繹邏輯道路的統一，形成創造的直覺——演繹思維方法結構，引起思維方法質的飛躍。
　　 （4）直覺驗證性。從愛因斯坦直覺——演繹的思維結構可知，從演繹邏輯到事實驗證中間，即從導出推論到事實驗證中間，需要經歷“直覺驗證”的道路。
　　 愛因斯坦直覺——演繹思維與牛頓、達爾文等歸納——演繹的純邏輯思維方法結構相比較，是根本不同的。可以當之無愧地說，愛因斯坦創造了思維發展史的新的里程碑。
　　 三、愛因斯坦直觀——演繹思維的啟示
　　 從愛因斯坦的直觀——演繹思維方法得到如下啟示。
　　 （1）科學與藝術同源。愛因斯坦曾說過：科學家可借藝術之瓦，攻科學之堅；藝術家可借科學之梯，攀藝術之峰。現代科學與藝術正攜起手來，尋找對世界的感受，不但是抽象的，而且是具體的，是“具體的抽象”和“抽象的具體”。李政道說，科學和藝術都源于人類活動最高尚的部分，都追求著深刻性、普遍性、永恒和富有意義。李政道認為，藝術和科學的共同基礎是人類的創造力，它們追求的目標都是真理的普遍性。藝術用創新的手法去喚起每個人的意識或潛意識中深藏著的情感。科學對自然界的現象進行新的準確的抽象，這種抽象通常被稱為自然定律。定律的闡述越簡單、應用越廣泛，科學就越深刻。盡管自然現象不依賴于科學家而存在，但對自然現象的抽象和總結是一種人為的，并屬于人類智慧的結晶，這和藝術家的創造是一樣的。在科學中，人們研究物質的結構，知道所有物質都是由分子、原子構成，原子又都由原子核和電子構成，原子核又由質子、中子組成，質子、中子又由夸克組成等等。人們認識了物質的基本結構，進而去認識世界和宇宙。科學技術的應用形式會不斷發生新的變化，但其科學原理并不隨這些應用而改變，這就是科學的普遍性。正是有了相對論和量子力學，20世紀的科技發展，如核能、原子物理、分子束、激光、X射線技術、半導體、超導體、超級計算機等等，才得以存在。因此，科學原理應用越廣泛，在人們社會生活中的表現形式也越多樣化。
　　 科學家追求的普遍性，是人類對自然現象的抽象和總結，適用于所有的自然現象。它的真理性植根于科學家以外的外部世界，科學家和整個人類只是這個外部世界的一個組成部分。藝術家追求的普遍真理性也是外在的，植根于整個人類，沒有時間和空間的界限。盡管科學的普遍性和藝術的普遍性并不完全相同，但它們之間有著很強的關聯……對藝術的美學鑒賞和對科學觀念的理解都需要智慧，隨后的感受升華與情感又是分不開的。沒有情感的因素和促進，我們的智慧能夠開創新的道路嗎？而沒有智慧的情感能夠達到完美的意境嗎？所以，科學和藝術是不可分的，兩者都在尋求真理的普遍性。普遍性一定植根于自然，而對自然的探索則是人類創造性的最崇高的表現。
　　 （2）科技與藝術同功。真與美是偶生的。愛因斯坦1901年發表第一篇科學論文時認為，追求統一性是一種“壯麗的感覺”。他最后40年致力于“統一場論”，也是因為“那該是最美的了”。閱讀富有創意的論文所獲得的喜悅，與聆聽美妙音樂和觀賞稀世名畫時得到的喜悅是相似的。隨著知識文明偉大時代的到來，科學美將給人以全新的、高級的幸福感。
　　 福樓拜說，科學和藝術在山腳下分手，在山頂上會合。顯然，自然科學不是藝術，藝術也不是自然科學，但無可非議，藝術和自然科學都屬于科學的范疇，只是屬于不同的門類罷了，一個屬于自然科學，一個屬于人文科學。知識文明時代提出科學的人文化和新人文科學的大科學觀，藝術和科學將攜手前行，一個偉大的文化和科學大繁榮的時代即將到來！
　　
　　參考文獻：
　　[1]彭建伯.談談愛因斯坦的思維方法[N].攀枝花學