愛因斯坦業績的教育意義

摘 要：今年是偉大的科學家、思想家愛因斯坦完成廣義相對論整整100周年。這個物理學史，乃至世界科學史上偉大的革命性成果之所以產生的重要原因之一，就是愛因斯坦的思想境界與方法。了解愛因斯坦的思想境界與方法，對于當今的教育實踐與研究無疑具有重要意義。要而言之，愛因斯坦的思想境界與方法的主要內容有：志趣：以尋求真理，造福人類為己任，為自己前行的動力；博學：視野開闊，胸襟博大，奠定獲得研究碩果的堅實基礎；辨析、簡化與提煉：愛因斯坦研究方法的精髓所在。

關鍵詞：廣義相對論100周年；愛因斯坦；思想和方法；教育意義

中圖分類號：G40-055 文獻標識碼：A 文章編號：1009-010X（2015）15-0005-04

今年是偉大的科學家、思想家愛因斯坦完成廣義相對論整整100周年。

1915年末，愛因斯坦在柏林普魯士科學院發表研究成果，其核心內容就是用引力場方程描述處于時空中的物質是如何影響其周圍的時空幾何。在科學史研究領域，多以此為廣義相對論誕生的標志，并將廣義相對論的誕生譽為世界物理學史上的偉大革命。廣義相對論對物理學的影響非常深遠，其引發了諸多理論和實驗的研究成果。其中一部分是從廣義相對論的定律中直接導出的，而有些則從廣義相對論發表至今經過長久的研究才逐漸變得明朗。這個物理學史，乃至世界科學史上偉大的革命性成果之所以產生的重要原因之一，就是愛因斯坦的思想境界與方法。了解愛因斯坦的思想境界與方法，對于當今的教育實踐與研究無疑具有重要意義。

今對愛因斯坦的思想境界與方法，略說如次，期冀對后學者有所啟迪。

一、志趣：以尋求真理，造福人類為己任，為自己前行的動力

愛因斯坦說：“我不能設想真正的科學家會沒有這樣深摯的信仰。這情況可以用這樣一個形象來比喻：科學沒有宗教就像瘸子，宗教沒有科學就像瞎子?！薄翱茖W是個美妙的東西——如果無需靠它維生的話?！薄叭酥挥蝎I身于社會，才能找出那實際上是短暫而有風險的生命的意義?！薄耙粋€人的價值，在于他貢獻了什么，而不在于他能得到什么?！薄安灰噲D去做一個成功的人，要努力成為一個有價值的人。”“只有利他的生活才是值得過的生活。”

愛因斯坦自幼接受宗教教育，受時代和各種主客觀條件的局限，“上帝”等種種意識始終在愛因斯坦的思想中占據著崇高的位置（盡管他也有自己極具理性的選擇，如他曾明確表示“我信仰斯賓諾莎的上帝，他以宇宙的秩序與和諧來示現，而不是那個會干涉人類命運和行為的上帝”）。但正如馬克思所指出的那樣，“宗教授予我們所有人向往的理想。它為全人類犧牲了自己。誰敢否認這一點？若我們選擇的職業，能讓我們把自己最好的給予人類，我們就不會在其重壓下蹣跚行走，因為這是獻給萬物的。”①愛因斯坦正是在長期的學習過程中形成了自己高尚的志趣。1914年4月，愛因斯坦接受德國科學界的邀請，遷居到柏林。8月，即爆發了第一次世界大戰。他所居的德國是戰爭的發源地，他生活的周圍充塞著戰爭的鼓吹者。但愛因斯坦堅決地表明了自己的反戰態度。9月，愛因斯坦參與發起反戰團體“新祖國同盟”，在這個組織被宣布為非法、成員大批遭受逮捕和迫害而轉入地下的情況下，愛因斯坦仍堅決參加這個組織的秘密活動。10月，德國的科學界和文化界的頭面人物與軍國主義分子沆瀣一氣，發表所謂“文明世界的宣言”，為德國發動的侵略戰爭辯護，鼓吹德國高于一切，全世界都應該接受“真正德國精神”。在“宣言”上簽名的多達93人，都是當時德國有聲望的科學家、藝術家和牧師等。當征求愛因斯坦簽名時，他斷然拒絕了，而同時他卻毅然在反戰的《告歐洲人書》上簽上自己的名字。②1952年11月9日，愛因斯坦的老朋友、以色列首任總統魏茨曼逝世。同胞們推舉愛因斯坦為以色列共和國總統候選人。愛因斯坦為同胞們的熱情深受感動，但他在報上發表聲明，正式謝絕出任以色列總統。在愛因斯坦看來，“當總統可不是一件容易的事。”他一再強調：“方程式對我更重要，因為政治只看眼前，而方程式是永恒的?！雹?/p>

上述事例都充分體現了愛因斯坦的高尚志趣：以尋求真理，造福人類為己任，為自己前行的動力。

二、博學：視野開闊，胸襟博大，奠定獲得研究碩果的堅實基礎

愛因斯坦說：“我每天提醒自己一百遍，我的生活，不管內在或是外在，都是以他人（包括活著的和逝去的）努力的成果為基礎。所以我必須盡力奉獻自己，希望能以同等的貢獻，來回報長久以來從他人身上所獲得的一切?！?/p>

愛因斯坦早年的學校學習生活并不愉快。他功課屬平常。由于他性格內向，舉止緩慢，不愛同人交往，老師和同學都不喜歡他。教他希臘文和拉丁文的老師對他更是厭惡，曾經公開罵他：“愛因斯坦，你長大后肯定不會成器?！倍乙驗榕滤谡n堂上會影響其他學生，竟想把他趕出校門。④但這些遭遇并不能阻擋愛因斯坦自己堅定地走上博學善思的成長之路。10歲時，他在醫科大學生塔爾梅引導下，讀通俗科學讀物和哲學著作。12歲時，他自學歐幾里得幾何，并開始懷疑歐幾里得的假定。13歲時，他開始讀康德的著作?！谡軐W和科學（尤其是物理學方面）的廣博學識和深入思考，成為他日后獲得豐碩研究成果的堅實基礎。在談到研究心得的時候，愛因斯坦指出：“在我看來，現在有許多人—甚至包括科學家—似乎都只是見樹不見林。關于歷史與哲學背景的知識，可以提供給那些大部分正受到當代偏頗觀念所左右的科學家們一種不隨波逐流的獨立性。依我來看，這正是一個工匠或專家，與一個真正的真理追尋者之間最大的區別。”

是的。學習，研究，到底是為了什么？在喧囂擾攘的現實世界中怎樣把握自己、豐富自己和提升自己？早在兩千多年前中國的偉大教育家荀況就已指出：“積土成山，風雨興焉；積水成淵，蛟龍生焉；積善成德，而神明自得，圣心備焉。故不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海。騏驥一躍，不能十步；駑馬十駕，功在不舍。鍥而舍之，朽木不折；鍥而不舍，金石可鏤?！睈垡蛩固沟难哉労蛯嵺`，以其獨特的個性化的方式，充分印證了荀子的論斷，也為我們學業的修習、事業的開展提供了頗具啟示意義的例證。

三、辨析、簡化與提煉：愛因斯坦研究方法的精髓所在

愛因斯坦有許多簡短而有力的名言。如：“一個從未犯錯的人是因為他不曾嘗試新鮮事物。”“真理就是在經驗面前站得住腳的東西?！薄翱茖W的全部不過就是日常思考的提煉。”“原子能的釋放并沒有創造新的問題?！薄罢嬲袃r值的是直覺。在探索的道路上智力無甚用處。”“人生就像騎單車。想保持平衡就得往前走?！薄霸诨靵y之中發現簡單。”“只有大膽的臆測，而不是事實的積累，才能引領我們往前邁進?！薄皠撔虏皇怯蛇壿嬎季S帶來的，盡管最后的產物有賴于一個符合邏輯的結構?！薄皼]有僥幸這回事，最偶然的意外，似乎也都是事有必然的?！薄跋胂窳Ρ戎R更重要。因為知識是有限的，而想像力是無限的，它包含了一切，推動著進步，是人類進化的源泉?！薄爱斘覀兊闹R之圓擴大之時，我們所面臨的未知的圓周也一樣。”“任何一個有智力的笨蛋都可以把事情搞得更大，更復雜，也更激烈。往相反的方向前進則需要天份，以及很大的勇氣。”“一個人最高的本領就是適應客觀世界的能力?！薄叭绻悴荒芎唵握f清楚，就是你沒有完全明白?！薄叭绻鸄代表一個人的成功，那么A等于x加y加z。勤奮工作是x；y是玩耍，而z是把嘴閉上?！薄?/p>

所有這些言簡意賅、深入淺出的箴言，都是愛因斯坦在生活實踐中和科學研究的過程中，對紛繁復雜的現象經過艱辛的去粗取精，去偽存真，由此及彼，由表及里的辨析、簡化和提煉中得出來的真知灼見。而他許多重大成果的取得，歸根結底就是他將辨析、簡化和提煉的方法進行到底的卓越過程。且說他建立廣義相對論的大致過程——

1905年，愛因斯坦發表了關于狹義相對論的第一篇文章（即《論動體的電動力學》）后，并沒有立即引起很大的反響。但是德國物理學的權威人士普朗克注意到了他的文章，認為愛因斯坦的工作可以與哥白尼相媲美，正是由于普朗克的推動，相對論很快成為人們研究和討論的課題，愛因斯坦也受到了學術界的注意。此后，愛因斯坦就對研究對象繁雜的表象進行辨析和簡化，將注意力集中到兩個使他不安的問題上，即引力問題和非慣性系問題。對于引力問題，狹義相對論對于力學、熱力學和電動力學的物理規律是正確的，但是它不能解釋引力問題。牛頓的引力理論是超距的，兩個物體之間的引力作用在瞬間傳遞，即以無窮大的速度傳遞，這與狹義相對論依據的場的觀點和極限的光速沖突。對于非慣性系問題，狹義相對論與以前的物理學規律一樣，都只適用于慣性系。但事實上卻很難找到真正的慣性系。從邏輯上說，一切自然規律不應該局限于慣性系，必須考慮非慣性系。狹義相對論很難解釋所謂的雙生子佯謬（“佯謬”也就是“悖論”），用日常生活中的話語來描述，就是——有一對孿生兄弟，哥在宇宙飛船上以接近光速的速度做宇宙航行，根據相對論效應，高速運動的時鐘變慢，等哥哥回來，弟弟已經變得很老了，因為地球上已經經歷了幾十年。而按照相對性原理，飛船相對于地球高速運動，地球相對于飛船也高速運動，弟弟看哥哥變年輕了，哥哥看弟弟也應該年輕了。這個問題簡直沒法在狹義相對論中予以回答。也就是說，狹義相對論只處理勻速直線運動，而對于上述哥哥要回來必須經過一個變速運動過程，則無法處理。正在人們忙于理解狹義相對論時，愛因斯坦則以其“在混亂中發現簡單”的獨特努力，集中精力于“日常思考的提煉”，正在接近完成廣義相對論。

1907年，愛因斯坦撰寫了關于狹義相對論的長篇文章《關于相對性原理和由此得出的結論》，在這篇文章中愛因斯坦第一次正式提煉出等效原理。此后，愛因斯坦關于等效原理的思想又不斷進行提煉和發展。他以慣性質量和引力質量成正比的自然規律做為等效原理的根據，提出在無限小的體積中均勻的引力場完全可以代替加速運動的參照系。愛因斯坦進而提煉出封閉箱的說法：在一個封閉箱中的觀察者，不管用什么方法也無法確定他究竟是靜止于一個引力場中，還是處在沒有引力場卻在做加速運動的空間中，這是解釋等效原理最常用的說法，而慣性質量與引力質量相等是等效原理一個自然的推論。

1915年11月，愛因斯坦先后向普魯士科學院提交了四篇論文。在這四篇論文中，他提煉出新的看法，證明了水星近日點的進動，并給出了正確的引力場方程。至此，廣義相對論的基本問題都解決了，廣義相對論誕生了。1916年，愛因斯坦完成了長篇論文《廣義相對論的基礎》，在這篇文章中，愛因斯坦首先將以前適用于慣性系的相對論稱為狹義相對論，將只對于慣性系物理規律同樣成立的原理稱為狹義相對論原理，并進一步表述了廣義相對論原理：物理學的定律必須對于無論哪種方式運動著的參照系都成立。

愛因斯坦的廣義相對論認為，由于有物質的存在，空間和時間會發生彎曲，而引力場實際上是一個彎曲的時空。愛因斯坦用太陽引力使空間彎曲的理論，很好地解釋了水星近日點運動中一直無法解釋的43秒。廣義相對論的第二大預言是引力紅移，即在強引力場中光譜向紅端移動，20世紀20年代，天文學家在天文觀測中證實了這一點。廣義相對論的第三大預言是引力場使光線偏轉，最靠近地球的大引力場是太陽引力場，愛因斯坦預言，遙遠的星光如果掠過太陽表面將會發生1.7秒的偏轉。1919年，在英國天文學家愛丁頓的鼓動下，英國派出了兩支遠征隊分赴兩地觀察日全食，經過認真的研究得出最后的結論是：星光在太陽附近的確發生了1.7秒的偏轉。英國皇家學會和皇家天文學會正式宣讀了觀測報告，確認廣義相對論的結論是正確的。會上，著名物理學家、皇家學會會長湯姆孫說：“這是自從牛頓時代以來所取得的關于萬有引力理論的最重大的成果”，“愛因斯坦的相對論是人類思想最偉大的成果之一”。

上述科學史上所記載的歷史事實充分表明，愛因斯坦取得成果的過程，還有廣義相對論不斷被證實的過程，都是充滿了對于紛繁復雜的研究對象進行辨析、簡化和提煉的過程。

對于相對論，愛因斯坦曾詼諧地解說道：“把你的手放在滾熱的爐子上一分鐘，感覺起來像一小時。坐在一個漂亮姑娘身邊整整一小時，感覺起來像一分鐘。這就是相對論?！边@樣的解說，沒有玄妙的演繹，沒有繃緊的神經，沒有繁難的演算，沒有生硬的說教。有的只是生活中的浪漫和溫情，依然是經過對生活現象的觀察領悟后經過辨析、簡化和提煉而得出的真知灼見。

愛因斯坦還說：“為了懲罰我蔑視權威，命運也將我變成了一個權威。”這其實也是一種極具相對論精神的思想告白。是的，愛因斯坦生前不要虛榮，死后更不要哀榮。他留下遺囑，要求不發訃告，不舉行葬禮。他把自己的腦供給醫學研究，身體火葬焚化，骨灰秘密地撒在不讓人知道的河里，不要有墳墓也不想立碑。在把他的遺體送到火葬場火化的時候，隨行的只有他最親近的12個人，而其他人對于火化的時間和地點都不知道。愛因斯坦在去世之前， 把他在普林斯頓默謝雨街112號的房子留給跟他工作了幾十年的秘書杜卡斯小姐，并且強調：“不許把這房子變成博物館?！彼幌Ｍ涯x雨街變成一個朝圣地。他一生不崇拜偶像，也不希望以后的人把他當作偶像來崇拜。

然而，在廣義相對論誕生整整100年后的今天，我們還要提到愛因斯坦，提到他的思想和方法。這當然不是把他當偶像來膜拜，而確實是因為他的志趣，他的學習成長之路，他的研究方法，對于當今的教育實踐與研究的開展，對于教育事業的改革和發展的深入進行仍然具有重要的意義。

參考文獻：

[1]愛因斯坦文集[M].北京：商務印書館，1976，1977，1979.

注 釋：

①馬克思：《青年在選擇職業時的考慮》.載《馬克思恩格斯全集》第一卷

②據新華網2002-09-13 18：03：03：愛因斯坦×檔案曝光：FBI一直把他當間諜

③④據光明網2004-05-13：愛因斯坦：最偉大科學家的風格