像愛因斯坦一樣思考

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愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的重大貢獻(xiàn)，主要是創(chuàng)立相對(duì)論、提出光量子假說成功解釋光電效應(yīng)等等，重塑了大眾對(duì)自然界的理解。?愛因斯坦能取得如此巨大的成就，主要得益于他獨(dú)特的思維方式。如果愛因斯坦只是循規(guī)蹈矩，不敢質(zhì)疑既往的科學(xué)理論，則根本無法提出諸多革命性的觀點(diǎn)。

愛因斯坦的思維方式有何獨(dú)特之處？本刊就這個(gè)問題，采訪了蘭州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授羅洪剛。

問：《視野》雜志本期的主題是愛因斯坦，他可謂舉世聞名，但公眾對(duì)他的了解事實(shí)上并不深，有時(shí)甚至存在諸多誤解。羅教授，您是何時(shí)接觸到愛因斯坦及其理論的？愛因斯坦在您心目中是一個(gè)怎樣的人？您認(rèn)為大家對(duì)愛因斯坦的誤解主要在哪些方面？

答：愛因斯坦作為家喻戶曉的科學(xué)家，我應(yīng)該很早就有所耳聞，但具體何時(shí)何地開始的，不記得了。印象非常深的是，在1992年上半年，我與一位同學(xué)一道去段一士先生家中咨詢上研究生事宜，看到段先生家中客廳墻壁上掛著一幅愛因斯坦的巨幅全身像（現(xiàn)在掛在蘭大格致樓一樓的一間討論室），崇敬之情油然而生。愛因斯坦遙不可及，但我較為熟悉段一士先生，段先生家中這幅全身像，將愛因斯坦在我腦子里的印象加深了不少。之后，只要涉及到愛因斯坦相關(guān)的素材，就會(huì)多關(guān)注一些。愛因斯坦在蘭州大學(xué)師生中有較多的影響，是與段一士先生早年從事相對(duì)論中能量-動(dòng)量張量協(xié)變理論的研究離不開的。在我所認(rèn)識(shí)的蘭州大學(xué)理論物理專業(yè)學(xué)生中，不乏有對(duì)愛因斯坦崇敬甚至到膜拜程度的同學(xué)。舉個(gè)例子，如有人發(fā)表有損愛因斯坦在他個(gè)人心目中形象的言論，他是要生氣的。

對(duì)我而言，我還是更關(guān)注愛因斯坦的科學(xué)成就。在我心目中，愛因斯坦一開始是像神一樣的存在。本科畢業(yè)后，我?guī)煆臈羁讘c老師，學(xué)習(xí)了一些微分幾何和幾何量子化方面的知識(shí)，后來在博士研究生階段轉(zhuǎn)向凝聚態(tài)物理方面的研究，沒有過多關(guān)注相對(duì)論方面的工作，對(duì)愛因斯坦的印象也就停留在了本科畢業(yè)后的那個(gè)階段了。后來做了學(xué)院院長，從院長的角度推動(dòng)學(xué)院教育教學(xué)改革，回頭重新梳理物理學(xué)的發(fā)展，特別是最近幾年有更多的時(shí)間了解物理學(xué)在十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初發(fā)生的革命性變化，對(duì)愛因斯坦在其中扮演的重要角色有進(jìn)一步的了解和理解后，我不再把愛因斯坦看作一個(gè)“神”，而是一個(gè)活生生的偉大科學(xué)家。他通過他的科學(xué)論文與論著、在各種場合的發(fā)言、與同行和朋友的通信以及個(gè)人的自述中，展現(xiàn)出一個(gè)活生生的愛因斯坦：他是如何成長的、他是如何思考的以及他在思考什么。正如愛因斯坦1946年在他寫的一篇自述短文中所強(qiáng)調(diào)的：“像我這種類型的人，不在于我做過什么或取得過什么成績，而在于我在思考什么問題以及我是如何思考的。”在這一點(diǎn)上，我覺得愛因斯坦是可以學(xué)習(xí)的，而且在某種程度上，是可以學(xué)得來的。

每個(gè)人對(duì)愛因斯坦或多或少有不一樣的感覺，這里面我覺得不能談?wù)`解或不誤解什么的，而是說我們對(duì)愛因斯坦本人提供的素材理解和把握到什么程度。有的人人云亦云，而有的人愿意通過第一手素材來了解而已。

問：愛因斯坦的狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論是20世紀(jì)物理學(xué)最重要的發(fā)現(xiàn)之一，這些理論不僅改變了我們對(duì)質(zhì)量、能量、空間和時(shí)間的理解，而且對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)和天文學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。您是怎么理解愛因斯坦的相對(duì)論的，能簡要地分享一下嗎？

答：愛因斯坦本人有關(guān)于狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的科學(xué)論文和科普作品，也有很多關(guān)于這方面的資料供閱讀。坦率地講，我的理解非常粗淺，也只是皮毛而已。所以，我不去談相對(duì)論的細(xì)節(jié)，但我想提醒一下，相對(duì)論和量子力學(xué)這兩大現(xiàn)代物理學(xué)的支柱理論還沒有在一個(gè)統(tǒng)一的框架下得到充分理解（盡管有不少理論企圖完成這樣的目標(biāo)）。相對(duì)論是關(guān)于時(shí)空的理論，時(shí)空自身不只是舞臺(tái)，還是演員的一部分；而在量子力學(xué)中，時(shí)空仍然扮演舞臺(tái)角色。時(shí)空如何量子化，也是理論物理學(xué)家孜孜追求的研究課題之一。

問：您不止一次提到并倡導(dǎo)學(xué)生“像愛因斯坦一樣思考”，請和我們談?wù)剱垡蛩固故降乃季S方式，他的思維方式有哪些獨(dú)特之處？

答：這個(gè)我倒愿意多談一點(diǎn)。正如前面所說，愛因斯坦在我的心目中，已經(jīng)從一個(gè)“神”轉(zhuǎn)變成一個(gè)活生生的人，一個(gè)有特點(diǎn)、有相當(dāng)高度的偉大科學(xué)家。這個(gè)轉(zhuǎn)變是通過閱讀愛因斯坦的科學(xué)論文和科普作品、他在各種場合的發(fā)言和通信以及他自己的自述獲得的。記得我很早就買過《愛因斯坦文集》（商務(wù)印書館出版），但當(dāng)時(shí)讀不懂。一來年輕，積累不夠；二來也沒有認(rèn)真讀；第三，說實(shí)在話，那時(shí)也沒有人建議或引導(dǎo)，說要花點(diǎn)時(shí)間，認(rèn)認(rèn)真真讀一讀這些素材，比如愛因斯坦和英菲爾德（波蘭物理學(xué)家）在1938年合著出版的《物理學(xué)的進(jìn)化》，全書沒有一個(gè)數(shù)學(xué)公式，但將物理學(xué)的發(fā)展寫得像偵探故事一樣，娓娓道來，讀上十遍八遍，還擔(dān)心你對(duì)物理學(xué)沒有感覺？！

正因?yàn)槿绱耍医陙矸e極提倡“像愛因斯坦一樣思考”。為什么講這個(gè)？是因?yàn)閻垡蛩固乖?946年寫了一個(gè)《自述》，在這個(gè)《自述》中，愛因斯坦明確地定義了什么是“思考”。他說，首先你得有一個(gè)感官印象（通過閱讀、體驗(yàn)、交流等方式在頭腦中形成的對(duì)某一事物的直觀的物理圖像），這還不是思考；第二，由一個(gè)感官印象聯(lián)想到另一個(gè)感官印象，這仍然不是思考；第三，這許多的感官印象都出現(xiàn)在腦海中，在這個(gè)過程中，腦海中冒出來的某個(gè)東西，能夠?qū)⑦@些感官印象聯(lián)系起來，這個(gè)先前沒有但冒出來的東西才是思考的結(jié)果，這個(gè)才是思考。通過語言、概念等將冒出來的東西表述出來，就是創(chuàng)造。我想，這是我所見到的最明確，而且是可以學(xué)習(xí)培養(yǎng)的對(duì)思考的描述。現(xiàn)實(shí)情況是，我們離愛因斯坦定義的思考還有很遠(yuǎn)的距離，甚至第一步都沒有完成。

我還愿意提一點(diǎn)，仍然在《自述》中，愛因斯坦提到，他的成長過程的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)在于，他放棄了短暫的和眼前的，而是從概念上、思想上把握事物。這句話太有啟發(fā)意義了。從概念上、思想上把握事物，就是抓住事物的本質(zhì)和關(guān)鍵，這不就是物理學(xué)所追求的東西嗎？！

這時(shí)我想起了我們的先賢——孔子，他所倡導(dǎo)的“一以貫之”的思想。孔子問子貢說，你們問我任何問題，我都能回答，你們是不是認(rèn)為我把這些東西都記住了？子貢回答，那當(dāng)然，要不然你怎么知道那么多！孔子回答道，不是這樣的，我是“一以貫之”，我理解了一個(gè)概念或掌握了一種方法，我就應(yīng)用這個(gè)概念或方法到很多事物上而已。所以，我也強(qiáng)調(diào)，孔子的“一以貫之”非常值得體會(huì)和學(xué)習(xí)。

問：結(jié)合中國目前的教育現(xiàn)狀，您認(rèn)為青少年在學(xué)習(xí)和生活中該如何借鑒愛因斯坦式的思維方式？

答：中國目前的教育現(xiàn)狀，迫于歷史的慣性和現(xiàn)實(shí)的競爭，應(yīng)試教育痕跡過重了。這種教育現(xiàn)狀，對(duì)工程是有利的，對(duì)技術(shù)談不上有太大的幫助，但對(duì)科學(xué)絕對(duì)是有害的。多讀書，讀好書，多體驗(yàn)，多交流。你得有圖像，有很多圖像，才能在眾多的圖像中衍生出新的圖像和概念，這才是創(chuàng)造。

問：在今天，我們說起物理，尤其是理論物理，感覺離日常生活很遙遠(yuǎn)。您認(rèn)為理論物理在哪些方面改變了您的世界觀，甚至人生觀與價(jià)值觀？

答：我本科進(jìn)入蘭州大學(xué)，是按照理論物理專業(yè)方向進(jìn)來的。現(xiàn)在不是這樣的了，大多按一級(jí)學(xué)科劃分，就是按數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等進(jìn)入一個(gè)專業(yè)學(xué)習(xí)，部分高校更是按理科、工科等劃分，學(xué)習(xí)一段時(shí)間后，再選擇專業(yè)門類。說起理論物理，我經(jīng)常聽到的是，哇，很高深。所以，您提到，感覺離日常生活很遙遠(yuǎn)。實(shí)際上，不是這樣的。我們覺得遙遠(yuǎn)，是因?yàn)槲覀儧]有這么多人問為什么，特別是關(guān)于自然界，就是我們的物質(zhì)世界。如果你把問為什么作為你的習(xí)慣了，特別是你自己問你自己，你就來到理論物理的門口了。你再回答了幾個(gè)你好奇的問題，你可能就是“理論物理學(xué)家”了。當(dāng)然，實(shí)際情況遠(yuǎn)比我說的困難得多，但學(xué)會(huì)問為什么，一定使你更容易變成一個(gè)真正的理論物理學(xué)家。而且，學(xué)會(huì)問為什么，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，你可以把很多事情做得更好。記得幾年前，我寫過一篇短文，“用研究的態(tài)度對(duì)待生活學(xué)習(xí)”，說的就是這個(gè)事情。我擔(dān)任過物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的院長，我是把院長這個(gè)職位當(dāng)作一個(gè)課題來研究的，很自然，這個(gè)研究富有成效。

問：今年是蘭州大學(xué)建校115周年，您能不能和我們談?wù)劷鼛资晏m州大學(xué)在物理學(xué)科方面取得的重要成就？在蘭大求學(xué)期間，您對(duì)哪些老師印象深刻？他們對(duì)您的學(xué)習(xí)、生活產(chǎn)生了怎樣的影響？

答：很好的問題，這也是我感謝蘭州大學(xué)很好的機(jī)會(huì)。首先祝賀蘭州大學(xué)跨過了115個(gè)春秋，篳路藍(lán)縷，一路輝煌！很感謝蘭州大學(xué)為我提供了求學(xué)、工作和發(fā)展的平臺(tái)！我在蘭州大學(xué)求學(xué)期間，從1988年入學(xué)，到1999年獲得博士學(xué)位，歷經(jīng)十年有余，所有擔(dān)任過我課程，特別是物理學(xué)專業(yè)課程的老師，我都記得他們當(dāng)年的音容笑貌。比如，《力學(xué)》課程的張之珪老師，說話鏗鏘有力；《熱學(xué)》課程的高崇伊老師，耐心細(xì)致，娓娓道來；《原子物理》課程的周尚文老師，板書細(xì)致，不過，濃濃的甘肅口音，一個(gè)月后才慢慢聽清楚他說的話，很納悶，居然沒有影響課程的學(xué)習(xí)；《力學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的李重森老師，要求嚴(yán)格，有一個(gè)實(shí)驗(yàn)，所有學(xué)生的成績都在80分以下，一個(gè)同學(xué)就好奇地問了，李老師，為啥都是80分以下，李老師回答，我做這個(gè)實(shí)驗(yàn)這么多年，也就能得80分，你們做一次還想超過我？《電磁學(xué)》課程的曾維揚(yáng)老師，上課下課都樂呵呵，很是喜氣，盡管這門課程我的期末考試成績并不喜氣，69分，是我專業(yè)課考得最差的一門課。不說了，他們都在腦子里，以后慢慢說。還有后來的研究生導(dǎo)師，還有輔導(dǎo)員老師和系里辦公室老師和領(lǐng)導(dǎo)，比如單綱書記，一個(gè)周六下午單書記召集新生座談時(shí)，蘭州附近發(fā)生了地震，燈晃得厲害，我們都跳起來了，但單書記穩(wěn)如泰山，說這個(gè)樓抗八級(jí)地震，不要驚慌；輔導(dǎo)員老師牟克雄，后來去了中國科學(xué)院理論物理研究所工作，亦師亦友，對(duì)我的成長幫助極大！

問：《視野》雜志的主要讀者群體是中學(xué)生，您認(rèn)為除了高考之外，中學(xué)生還應(yīng)該注重哪些方面的提升？請您給他們一些建議。

答：我自己的中學(xué)生階段有些遙遠(yuǎn)了，而且這三十多年變化非常之大，所以做不到設(shè)身處地為現(xiàn)在的中學(xué)生朋友提建議。但有那么幾點(diǎn)，我想是可以有幫助的。第一，要有個(gè)人愿景，不管你何時(shí)何地以及你處在什么環(huán)境，這個(gè)愿景是你每天起床、做事、生活的原初動(dòng)力；第二，積極向上，保持努力，努力是一種習(xí)慣，而不是為了擺脫困境而一時(shí)采取的手段；第三，努力提升認(rèn)知能力，恰當(dāng)而正確的選擇，往往比周而復(fù)始地勞作要有效得多，可供選擇的越多，表明你的能力越強(qiáng)，反之，你的能力越強(qiáng)，你的選擇余地就越大。