愛因斯坦科學精神再析

摘要：從愛因斯坦物理學及其發展演變，認識愛因斯坦物理學思想及其特征，從對愛因斯坦理論發現模式的反思、創新精神的哲學反思、思維方式的反思，探討其所代表的物理文化，多角度、多元素地認識愛因斯坦物理學理論。

關鍵詞：愛因斯坦;科學理論;科學活動;科學精神

愛因斯坦對物理學的貢獻眾人皆知，不僅對分子運動理論、量子理論發展做出貢獻，還創建了狹義相對論和創建廣義相對論，并開辟了現代宇宙學的研究途徑，引領了統一場論研究的方向。從物理學內部講這是一次物理學革命，從物理學外部講，他的物理學思想、物理哲學思想影響了社會的方方面面。

一、統一性是愛因斯坦相對論的核心觀念

統一性是愛因斯坦貫穿物理學始終的科學信念，在統一性信念的指導下，愛因斯坦提出了時間、空間、物質三者邏輯相關、不可分割的狹義相對論。

首先，統一性是愛因斯坦建立狹義相對論的指導思想。愛因斯坦在迪昂、馬赫等物理學家、科學哲學家的影響下形成的統一性思想，即世界的本質是統一性的。在狹義相對論之后，愛因斯坦用他獨特的慧眼，發現狹義相對論中慣性質量和引力質量的不統一性，為此他獨創性地把黎曼幾何用在兩者的統一性研究中，最終，又一次實現了他的世界統一性信念---實現了慣性質量和引力質量的統一，建構了物理學上的廣義相對論，進一步揭示了四維時空同物質的統一關系，揭示了時間與空間不僅與物質相關，而且受物質的分布影響，如引力場中光線彎典理論。在廣義相對論中達到的和諧與統一，進一步證明了時間、空間與物質甚至與引力的統一性關系，成為愛因斯坦的場論研究基礎。

統一性是愛因斯坦科學研究的核心指導思想，他慣常用批判的眼光來審視物理學中已經確立的理論，總能透過現象看到本質，洞悉到舊理論的不和諧性、矛盾性，堅持并創建新的理論的統一性，為新理論、新時空觀的誕生做出了重要的貢獻。

二、光量子假說形成其豐富的量子化信念

量子化思想是現代物理思想基礎，光量子假說一經提出，便對物理學的發展起到了“革命”性的貢獻，為現代物理學發展立下汗馬功勞。

量子化信念的本質特征就是光的能量在空間的不連續分布。就是說，光在傳播中是以一份份的能量子形式傳播出去，而不再是已形成慣式的連續性傳播。愛因斯坦認為“從點光源發射出來的光線的能量在傳播中不是連續地分布在越來越大的空間體積中，而是由個數有限的、集中于空間某些點的能量子所組成，這些能量子能夠運動，但不能再分割，只能整個地被吸收或產生出來。”

量子化信念的內涵是具有統一性的客觀實在，特殊之處在于它對各種形式的光的產生和轉化現象都適用，光的不連續性不僅是在發射與吸收時，在傳播中也是不連續，這是光量子假說中的統一性思想。這使得愛因斯坦在光學中，能夠提出光的波粒二象性，既光具有粒子性又具有波動性，從而使人們對光的認識有了質的變化。

愛因斯坦光量子假說形成的量子化信念在產生與實踐過程中，不斷改變著人們的認識觀念。如愛因斯坦把其假說用在原子結構討論上時，遇到許多反對的意見，甚至為此還遭遇了與玻爾在量子化原子結構認識中的爭論，但這個爭論一經實驗事實的驗證，物理學界對原子結構的認識發生了觀念上的根本變化。

當然，量子化信念還為物質二象性的觀點奠定了基礎。驗證了能的守恒定律在微觀領域的正確性。愛因斯坦這些革命性貢獻的取得，一方面來自于他的量子化思想，一方面來自他堅持真理的高尚品格以及非凡的洞察力和獨立思考的能力。

三、統一場論體現了愛因斯坦邏輯簡單的物理學信念

統一場論是愛因斯坦提出的重要的物理學假說，是指電磁場與引力場統一的理論設想，是相對論發展的第三個階段，前兩個階段是研究物質統一的理論，第三個階段是研究作用統一的理論，從而構成世界統一的整體圖景。

從物理學意義上講，他之所以提出電磁場與引力場統一，是物理學發展的必須。牛頓力學統一了天上、地下的各種力學現象，改變了經典物理學傳統，改變了人類的認識觀念。愛因斯坦的狹義相對論化解了牛頓力學與電磁學的矛盾，統一了牛頓力學與電磁學理論，提出了新的時空觀。在廣義相對論中他又進一步提出了引力場與時空的統一，進一步證明了其物質世界的統一性信念，在這些得到實驗證明之后，又力圖把電磁場與引場統一起來，體現了物理學發展的趨勢，使人類對世界的認識發生了一次從宏觀到微觀的飛躍。

從認識論意義上講，愛因斯坦統一場論是理論體系邏輯簡單性的表現。簡單性從廣義上講是科學家決定取舍一個概念、原理，定律乃至一個理論的重要標準之一，也是評價一個理論好壞的美學標準。分析愛因斯坦的統一場論，從最初的電磁場力與引力的統一，到后來的場的統一，都表現出這樣一種對物理學的認識：“一切概念和一切相互關系，都歸結為盡可能少的一些邏輯上獨立。”在他的信念中，自然界存在一個獨立的客觀世界，“簡單性是客觀事實”，科學的目標就是追求“要從盡可能少的假說或者公理出發，通過邏輯與演繹，概括盡可能多的經驗事實。”

愛因斯坦的統一場論盡管最終沒有實現，但并非一無是處，還是有其合理性因素的，他從時空形式方面探討場的統一，對于今天的統一場論的研究，就具有重要的啟示，引發了把物理學幾何化的熱潮，為后人的場論研究提供了研究方向，為現代物理學前沿中的量子統一場論、規范場論的研究提供了基礎。

四、歷久彌新的現實啟發

愛因斯坦之所以被認為是20世紀最偉大的物理學家，主要在于他讓人們以全新方式理解物質世界，理解物質世界的統一性，還讓人們在認識自然、感知自然中有了思維方式上、哲學思想層面上的和理論發現模式上的創新性的認識。

對于社會公眾而言，對愛因斯坦理論的認識雖是一種并不熟悉的，大多是來自于非專業學習的間接經驗，盡管不理解他的相對論，可人人皆知，給人們帶來了不一樣的認識。其中愛的物理文化思想有利于影響和改變公眾的以邏輯推理為主的、在經典物理學影響下形成的單向式思想模式，同時正在有意識的改變著社會公眾的個人情感同科學知識相分離、旨趣特長與知性內容相分化的狀況，如科學不再是對自然規律的“鏡式”反映，而是具有主觀性、可錯性、不完備性的。

由于愛因斯坦在理論發現的過程中，強調審美直覺、懷疑批判、激情想像力、好奇興趣、科學與哲學的匯合等創造性思維在科學中的作用，這就使得社會公眾在認識與學習物理學的過程中，不僅要關注邏輯的思維方法，也關注非邏輯思維方法及其兩者的自然整合，而且非邏輯因素如直覺、想象、頓悟、靈感，甚至心理因素、美學因素正式進入科學研究的視野，是對世界求真求美的高度統一。美國科學哲學家庫恩指出，科學研究的收斂式思維與發散式思維之間的相互牽引力。為科學進步所必需，稱之為“必要張力”。

在現實生活中，不僅要加強理論學習，同時還要培養對科學的興趣和愛好、獨立的人格、對“為什么”的好奇心和思考的快樂，才能像愛因斯坦一樣，發現問題、解決問題。

愛因斯坦的科學文化思想改變了現有的科學教育觀，使知識教育走向向文化教育。以往的科學教育觀關注的是科學知識及科學知識的理性、客觀性、真理性、確定性、簡單性成分，而文化教育觀不僅關注科學知識中的各個環節，如科學概念、規律、公式、科學實驗，同進也關注科學過程、科學精神、思維、發展模式、歷史及其科學家的行為習慣等文化現象，科學教育在當下的學校教育中也有了現實意義。

參考文獻：

[1]（美）施塔赫爾主編.范岱年，許良英譯.愛因斯坦奇跡年改變物理學面貌的五篇論文[M].上海：上海科技教育出版社，2007.

[2][3]李秀果.創新、推理、統一―愛因斯坦哲學思想的精髓[J].長春光學精密機械學院學報，1979.（02）.

[4]（美）庫恩著.紀樹生等譯.必要的張力--科學的傳統和變革論文選[M].福州：福建人民出版社，1981.11.

[5]李小兵.維特根斯坦與愛因斯坦：做人與做哲學家之間[J].北京社會科學，1989，（01）.

作者簡介：岳玉榮（1964-），遼寧，女，江蘇師大連云港分校連云港師范高等專科學校，教授，主要從事科學教育哲學研究。