論愛因斯坦的思維方式

論愛因斯坦的思維方式

　　愛因斯坦的思維方式

　　內(nèi)容提要：愛因斯坦作為一位偉大的科學(xué)家，一生為人類做出了重大的科學(xué)貢獻(xiàn)，改變了人類對宇宙的認(rèn)識方式。研究其思維方式有助于從整體上把握愛因斯坦的科學(xué)觀。作者從美學(xué)思維、直覺思維、辯證思維、邏輯簡單性四方面分析了愛因斯坦的科學(xué)思維方式。

　　偉大的物理學(xué)家阿爾伯特·愛因斯坦一生有許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)，特別是他的相對論，揭示了空間--時間的辯證關(guān)系，加深了人們對物質(zhì)和運(yùn)動的認(rèn)識，無論是在科學(xué)上，還是在哲學(xué)上，都具有重要的歷史意義。愛因斯坦科學(xué)上的成就，在很大程度上依賴于他的獨(dú)特思維方式?？傆^其思維方式，大體表現(xiàn)出美學(xué)思維、直覺思維、辯證思維以及邏輯簡單性原則等四個特點(diǎn)。

　　一、美學(xué)思維是愛因斯坦科學(xué)發(fā)現(xiàn)的內(nèi)在動力。愛因斯坦認(rèn)為，科學(xué)的目的就是追求宇宙的和諧。這種美學(xué)思維方式體現(xiàn)了愛因斯坦的唯物主義自然觀。他一方面承認(rèn)科學(xué)內(nèi)容具有客觀性--美的規(guī)律。認(rèn)為自然界存在于人的意識之外，同時，也強(qiáng)調(diào)人在其意識的支配下通過科學(xué)來發(fā)現(xiàn)和揭示大自然的奧秘和美的規(guī)律，并按美的規(guī)律改造自然，造福于人類。愛因斯坦從事的科學(xué)研究的目的也正在于此。

　　1931年初，他忠告加利福尼亞理工學(xué)院的學(xué)生：“如果你們想使你們一生的工作有益于人類，那么，你們只懂得應(yīng)用科學(xué)本來是不夠的，關(guān)心人們本身，應(yīng)當(dāng)始終成為一切技術(shù)上奮斗的主要目標(biāo);關(guān)心怎樣組織人們勞動和產(chǎn)品分配這樣一些尚未解決的重大問題，用以保證我們科學(xué)思想的成果會造福于人類，而不致成為禍害。”[①]正是這種追求宇宙的和諧美，造福于人類的科學(xué)目的，成為愛因斯坦科學(xué)發(fā)現(xiàn)的內(nèi)在動力，使他的一生都在科學(xué)事業(yè)上為這種目標(biāo)不懈地努力追求著，體現(xiàn)了愛因斯坦的人生觀和價(jià)值觀。

　　愛因斯坦把人們從事科學(xué)研究的目的分為三類。而愛因斯坦本人在其科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程中，則把三者有機(jī)地結(jié)合起來，從而構(gòu)成了他獨(dú)特和美學(xué)思維方式，促進(jìn)了科學(xué)事業(yè)的發(fā)展。

　　第一，科學(xué)的目的是為了追求精神生活的滿足。人類愛好科學(xué)，因?yàn)榭茖W(xué)研究能給人一種超乎常人智力之上的快樂。所以，把科研看成是一種特殊的愉悅。愛因斯坦在把自己和一生獻(xiàn)給偉大的科學(xué)事業(yè)的同時，在科學(xué)研究的過程中也得到了充分的滿足。他把科學(xué)研究本身看作是一生中最大樂趣。在愛因斯坦的著作中，曾多次推崇德國啟蒙運(yùn)動者、詩人和思想家萊辛所說的話，認(rèn)為尋求真理的努力所付出的代價(jià)，總是比不擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)地占有它要高昂得多。因?yàn)?，在愛因斯坦看來，在我們之外，有一個巨大的世界，它離開我們?nèi)祟惗?dú)立存在，它在我們面前就象一個偉大而永恒的謎，然而至少部分地是我們的觀察和思維所能認(rèn)識的。對這個世界的凝視深思，就像得到解放一樣吸引著我們。“而且我不久就注意到，許多我所尊敬和欽佩的人，在專心從事這項(xiàng)事業(yè)中，找到了內(nèi)心的自由和安寧。在向我們提供的一切可能范圍里，從思想上掌握這個在個人以外的世界，總是作為一個最高目標(biāo)而有意無意地浮現(xiàn)在我們的心目中。”[②]愛因斯坦把這種科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程稱作通向天堂的道路，雖然它并不像通向宗教天堂的道路那樣舒坦和誘人，但愛因斯坦說，他從來也沒有為選擇這條道路而后悔過。他在科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程中，獲得了充分地滿足，找到了一種精神寄托。

　　第二，科學(xué)的目的是為了追求物質(zhì)生活的滿足。人類的進(jìn)步，社會的發(fā)展，在一定意義上說，是受制于人的需求能力的，而衣、食、住、行等物質(zhì)需求則是人類最基本的需求?？茖W(xué)的目的，就是要在客觀上不斷提高人們的物質(zhì)文化生活水平。愛因斯坦的相對論及量子論的發(fā)現(xiàn)本身就為人類物質(zhì)生活的提高創(chuàng)造了條件。

　　第三，科學(xué)的目的是用一種審美的觀點(diǎn)來探索世界，用科學(xué)家的好奇心來征服未來。愛因斯坦認(rèn)為，科學(xué)家一心一意相信普遍的因果關(guān)系。在他看來，未來同過去一樣，它的每一細(xì)節(jié)都是必然的和確定的?？茖W(xué)家總是對自然規(guī)律的和諧感到一種狂喜的驚奇，因?yàn)檫@種和諧顯示出一種高超的理性，同它相比，人類一切有系統(tǒng)的思想和行動都只是它的一種微不足道的反映。

　　自然界有它固有的美。愛因斯坦美學(xué)思維方式的實(shí)質(zhì)就在于，既然自然界是和諧的，那么反映自然界的科學(xué)理論也應(yīng)該是和諧的;既然自然界是美的，追求自然界的科學(xué)理論也應(yīng)該是美的。

　　二、直覺思維是愛因斯坦科學(xué)發(fā)現(xiàn)的基本途徑。直覺思維是直接領(lǐng)悟的思維。是人腦對于突然出現(xiàn)在面前的新事物、新現(xiàn)象、新問題及其關(guān)系的一種迅速識別，敏銳而深入的洞察，直接的本質(zhì)理解和綜合的整體判斷。愛因斯坦對科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的直覺思維問題作了大量的論述。他提出了科學(xué)的發(fā)展主要是通過思維自由創(chuàng)造概念的途徑實(shí)現(xiàn)的命題。1918年，愛因斯坦在柏林物理學(xué)會舉辦和麥克斯·普朗克六十歲生日慶祝會上的發(fā)言中談到，物理學(xué)家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律，而“要通向這些定律，并沒有邏輯的道路，只有通過那種以對經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺，才能得到這些定律。”[③]他認(rèn)為，感覺經(jīng)驗(yàn)對于物理學(xué)理論基礎(chǔ)的關(guān)系“只能直覺地去領(lǐng)悟。”[④]

　　愛因斯坦賦予直覺以特別重大的意義。他重視和強(qiáng)調(diào)直覺思維在科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中的作用并非偶然。

　　首先，他是針對科學(xué)研究和科學(xué)發(fā)展中的傳統(tǒng)思維方式提出來的。當(dāng)時培根重視歸納，輕視演繹的思維方式在哲學(xué)領(lǐng)域占有重要地位。愛因斯坦認(rèn)為，科學(xué)不僅是在自然界中發(fā)現(xiàn)的，而且應(yīng)該是自由創(chuàng)造概念，然后再回到實(shí)踐中加以驗(yàn)證。愛因斯坦強(qiáng)調(diào)理論必須以經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，他所說的直覺的依據(jù)就是對經(jīng)驗(yàn)的“共鳴”，但直覺的依據(jù)又不單是從經(jīng)驗(yàn)中歸納出來的，而要經(jīng)過“理智的構(gòu)造”、“自由發(fā)明”才能得到，因此，它是一種“創(chuàng)造性的行為”，是“構(gòu)造性的嘗試”。所以，愛因斯坦明確指出“科學(xué)不是一本定律匯編，也不是一本把各種互不相關(guān)的論據(jù)集合在一起的總目錄，它是用來自由地發(fā)明觀念和概念的人類智力的創(chuàng)造物。”[⑤]這是直覺思維的第一步，也是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的前提。

　　其次，針對牛頓輕視假說的思想提出的。牛頓認(rèn)為，不做假說是任何健全的自然科學(xué)家的基礎(chǔ)。這個思想到19世紀(jì)末仍被人們所推崇。這種狹隘的經(jīng)驗(yàn)主義歷來認(rèn)為，試驗(yàn)中沒有的東西，理性中也不會有。愛因斯坦在批駁這種思維方式的同時，提出科學(xué)需要假說，這種假說在一定意義上是指一種直覺的判斷力，它往往來源于一種信念。1906年，當(dāng)愛因斯坦的狹義相對論剛剛問世的時候，《物理學(xué)記事》上發(fā)表了德國物理學(xué)家考夫曼關(guān)于他的實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果“與洛倫茲--愛因斯坦的基本假說不相符”的論文，然而，愛因斯坦當(dāng)時承認(rèn)考夫曼提供的事實(shí)，但并不放棄自己的假說，因?yàn)橹庇X告訴他自己經(jīng)過十年沉思而得出的結(jié)論是和諧的、符合世界和統(tǒng)一性。十年之后，法國物理學(xué)家居耶和拉旺揭示了考夫曼的實(shí)驗(yàn)裝置是有毛病的。

　　第三，愛因斯坦思維自由創(chuàng)造概念的命題，是針對科學(xué)認(rèn)識中的唯心主義先驗(yàn)論提出的。愛因斯坦認(rèn)為，科學(xué)的概念、理論不是先天就有的，而是后天才有的，是人們的思維自由創(chuàng)造出來的。愛因斯坦認(rèn)為，科學(xué)就是歷史悠久的努力，要大膽想象、大膽創(chuàng)造，科學(xué)往往就是這樣一種企圖，通過構(gòu)思的過程，后驗(yàn)地重建存在。根據(jù)已有的知識，構(gòu)思世界的聯(lián)系，得出新的概念，建立新的假說，然后，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

　　愛因斯坦的直覺思維包括三層含義：

　　一是通過直接經(jīng)驗(yàn)構(gòu)思理論體系，包括基本概念和基本假說，從特殊上升到一般不是通過歸納的道路實(shí)現(xiàn)的，而是通過直覺思維的形式實(shí)現(xiàn)的。二是從理論體系到基本結(jié)論是通過邏輯演繹的道路實(shí)現(xiàn)的。三是思維自由創(chuàng)造概念是人的思維本性所決定的。人主要有三個思維特點(diǎn)，即思維的自覺能動性、知識和經(jīng)驗(yàn)的儲備以及人的思維具有差異性。不同的人有不同的思維方式，其見解，深度及概念和理論表達(dá)均不相同，因此，要借鑒先進(jìn)的思維頭腦推動社會的進(jìn)步。

　　顯然，愛因斯坦提出直覺思維這個命題是唯物主義的命題，不僅因?yàn)檫@個命題是以直接經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，也因?yàn)檫@個命題的形式是一種自覺地思維形式。愛因斯坦這個命題同列寧在《哲學(xué)筆記》中提出的“概念是人腦的最高產(chǎn)物”這一命題是基本一致的。

　　直覺思維也是愛因斯坦評價(jià)其他科學(xué)家才能的一個標(biāo)準(zhǔn)。他認(rèn)為，哥白尼、法國化學(xué)史家梅耶松、居里夫人、玻爾、朗之萬等著名科學(xué)家的偉大發(fā)現(xiàn)都在很大程度上得益于他們的直覺思維。

　　三、辯證思維是愛因斯坦科學(xué)發(fā)現(xiàn)的主要方法。愛因斯坦是具有辯證是思想的科學(xué)家。沒有辯證思維，就不會有相對論和量子論的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。狹義相對論關(guān)于時間和空間的觀點(diǎn)，廣義相對論中關(guān)于時空與場的觀點(diǎn)，量子論中關(guān)于能量與質(zhì)量的觀點(diǎn)，都體現(xiàn)了愛因斯坦的辯證思維方式。愛因斯坦的辯證思維方式主要體現(xiàn)在如下三個方面：

　　第一，愛因斯坦承認(rèn)世界是有序的、和諧的、統(tǒng)一的整體。1931年，當(dāng)愛因斯坦論及科學(xué)時指出：“相信世界在本質(zhì)上是有秩序的和可認(rèn)識的這一信念，是一切科學(xué)工作的基礎(chǔ)。”[⑥]愛因斯坦不僅承認(rèn)世界的有序性、和諧性與統(tǒng)一性，而且，對此深信不疑，甚至把這種信念建筑在宗教感情上，他說：“我的宗教感情就是對我們的軟弱的理性所能達(dá)到的不大一部分實(shí)在中占優(yōu)勢的那種秩序懷著尊敬的贊賞心情。”[⑦]

　　愛因斯坦認(rèn)為，世界是有序的，有規(guī)律可循的。1952年3月，他在寫給M·索洛文的信中談到，人類世界的可理解性是一個奇跡，或者是一個永恒的神秘。先驗(yàn)地，我們好象可以很自然地認(rèn)為世界是完全紊亂的，人的思維完全無法掌握。“但是理論的完成暗示了客觀世界的高度規(guī)律性。這是人們不可能先驗(yàn)地預(yù)先設(shè)想的。”[⑧]

　　第二，愛因斯坦承認(rèn)自然界中存在著對立統(tǒng)一的關(guān)系。他在科學(xué)研究中，一方面能夠從統(tǒng)一中看出對立，能夠在對立中追求統(tǒng)一。愛因斯坦在狹義相對論中關(guān)于時間和空間的理論對于這個問題具有典型意義。因?yàn)樵谔接憰r空觀這個問題時，他采取的方法是把時間與空間聯(lián)系起來看作一個整體，即認(rèn)識到了二者的絕對與相對的對立統(tǒng)一關(guān)系。愛因斯坦仔細(xì)地考察了時間與空間的關(guān)系，他發(fā)現(xiàn)：“兩個事件間，沒有空間的絕對關(guān)系，也沒有時間的絕對實(shí)質(zhì)，便是有空間與時間絕對關(guān)系。”[⑨]在愛因斯坦看來，對于兩個事件，在不同的慣性系看來，它們的空間關(guān)系是相對的，它們的時間關(guān)系也是相對的，只有從空間與時間的聯(lián)系去考察，才有絕對的意義。正是在這個基礎(chǔ)上，愛因斯坦把時空與場聯(lián)系在一起，建立了他的廣義相對論。

　　第三，愛因斯坦承認(rèn)自然界和科學(xué)理論的可變性。他認(rèn)為，由于自然界是不斷發(fā)展變化的，所以，反映自然界本質(zhì)規(guī)律的科學(xué)理記和概念也不可能是永恒正確的。1950年，愛因斯坦在國際外科醫(yī)學(xué)院講話時曾提出，由于自然界的不斷變化，當(dāng)時，物理學(xué)像天體力學(xué)的小妹妹一樣隨之發(fā)展，而生物學(xué)則又是像物理學(xué)的小妹妹一樣隨之發(fā)展。這種自然科學(xué)的發(fā)展觀反映了愛因斯坦的科學(xué)觀。

　　四、邏輯簡單性原則是愛因斯坦科學(xué)發(fā)現(xiàn)的理論依據(jù)。愛因斯坦對邏輯簡單性原則曾作過科學(xué)解釋。他認(rèn)為，我們所謂的邏輯簡單性，并不是指學(xué)生在領(lǐng)會這種體系時困難最少，而是指這個體系所包含的彼此獨(dú)立的公理、假設(shè)或概念最少。愛因斯坦提出了四條原則：

　　第一，理論體系所包含的公理、假設(shè)、概念基本結(jié)構(gòu)等邏輯元素最少，邏輯元素越多，包含的真理性則越少。

　　第二，理論體系所包含的假設(shè)、公理、概念等基本關(guān)系必須彼此獨(dú)立，不能互為因果關(guān)系或互為前提。亦即是不用定義的概念和不用證明的命題減少到最低限度。

　　第三，理論體系的邏輯前提必須歸真，正確地運(yùn)用邏輯規(guī)則。做為一種理論體系，假設(shè)、公理及概念，在形式邏輯上必須具有不矛盾性，這是檢驗(yàn)一種理論是否可靠的重要要求和必須遵守的標(biāo)準(zhǔn)。

　　第四，理論體系所包含的假設(shè)、公理、概念之間的基本關(guān)系，在邏輯上要保持前后一致。

　　愛因斯坦提出并遵循的邏輯簡單性原則具有重要的理論價(jià)值。首先，邏輯簡單性原則是評價(jià)理論的一個重要方法。從邏輯觀點(diǎn)來看，如果一種理論并不是從那些等價(jià)的和以類似方式構(gòu)造起來的理論中任意選出的，那么，我們就給予這種理論以較高的評價(jià);其次，邏輯簡單性原則有助于人們對理論的選擇。它是用來選擇或然性最大的知識理論體系的輔助性啟發(fā)手段;再次，邏輯簡單性原則構(gòu)成了理論體系和科學(xué)結(jié)構(gòu)上所追求的目的。要解決真正地反映客觀實(shí)在這一課題，就應(yīng)當(dāng)用最合理、最簡單、最清楚的方式進(jìn)行思維，并從許多同樣有價(jià)值的理論中選擇一個更簡單、更明確、更經(jīng)濟(jì)地達(dá)到這一目的的理論，構(gòu)成理論體系和科學(xué)結(jié)構(gòu)。從而使理論體系和科學(xué)研究本身盡可能地達(dá)到“內(nèi)在完備性”要求，力求少走彎路。

　　總之，愛因斯坦科學(xué)發(fā)現(xiàn)的思維方式，充分地證明了他的哲學(xué)傾向和他的科學(xué)態(tài)度一樣，是嚴(yán)謹(jǐn)而深刻并富有創(chuàng)造力的。