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家，一生為人類做出了重大的科學貢獻，改變了人類對宇宙的認識方式。研究其思維方式有助于從整體上把握愛因斯坦的科學觀。作者從美學思維、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思維方式。

　　偉大的物理學家阿爾伯特·愛因斯坦一生有許多科學發(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)和運動的認識，無論是在科學上，還是在哲學上，都具有重要的歷史意義。愛因斯坦科學上的成就，在很大程度上依賴于他的獨特思維方式。總觀其思維方式，大體表現(xiàn)出美學思維、直覺思維、辯證思維以及邏輯簡單性原則等四個特點。

　　一、美學思維是愛因斯坦科學發(fā)現(xiàn)的內(nèi)在動力。愛因斯坦認為，科學的目的就是追求宇宙的和諧。這種美學思維方式體現(xiàn)了愛因斯坦的唯物主義自然觀。他一方面承認科學內(nèi)容具有客觀性--美的規(guī)律。認為自然界存在于人的意識之外，同時，也強調(diào)人在其意識的支配下通過科學來發(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研究的目的也正在于此。

　　1931年初，他忠告加利福尼亞理工學院的學生：“如果你們想使你們一生的工作有益于人類，那么，你們只懂得應用科學本來是不夠的，關(guān)心人們本身，應當始終成為一切技術(shù)上奮斗的主要目標;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，造福于人類的科學目的，成為愛因斯坦科學發(fā)現(xiàn)的內(nèi)在動力，使他的一生都在科學事業(yè)上為這種目標不懈地努力追求著，體現(xiàn)了愛因斯坦的人生觀和價值觀。

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

　　第一，科學的目的是為了追求精神生活的滿足。人類愛好科學，因為科學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給偉大的科學事業(yè)的同時，在科學研究的過程中也得到了充分的滿足。他把科學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動者、詩人和思想家萊辛所說的話，認為尋求真理的努力所付出的代價，總是比不擔風險地占有它要高昂得多。因為，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毩⒋嬖?，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，科學的目的是為了追求物質(zhì)生活的滿足。人類的進步，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。科學的目的，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，科學的目的是用一種審美的觀點來探索世界，用科學家的好奇心來征服未來。愛因斯坦認為，科學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，它的每一細節(jié)都是必然的和確定的?？茖W家總是對自然規(guī)律的和諧感到一種狂喜的驚奇，因為這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。愛因斯坦美學思維方式的實質(zhì)就在于，既然自然界是和諧的，那么反映自然界的科學理論也應該是和諧的;既然自然界是美的，追求自然界的科學理論也應該是美的。

　　二、直覺思維是愛因斯坦科學發(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。他提出了科學的發(fā)展主要是通過思維自由創(chuàng)造概念的途徑實現(xiàn)的命題。1918年，愛因斯坦在柏林物理學會舉辦和麥克斯·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)驗的共鳴的理解為依據(jù)的直覺，才能得到這些定律。”[③]他認為，感覺經(jīng)驗對于物理學理論基礎(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。他重視和強調(diào)直覺思維在科學發(fā)現(xiàn)過程中的作用并非偶然。

　　首先，他是針對科學研究和科學發(fā)展中的傳統(tǒng)思維方式提出來的。當時培根重視歸納，輕視演繹的思維方式在哲學領(lǐng)域占有重要地位。愛因斯坦認為，科學不僅是在自然界中發(fā)現(xiàn)的，而且應該是自由創(chuàng)造概念，然后再回到實踐中加以驗證。愛因斯坦強調(diào)理論必須以經(jīng)驗為依據(jù)，他所說的直覺的依據(jù)就是對經(jīng)驗的“共鳴”，但直覺的依據(jù)又不單是從經(jīng)驗中歸納出來的，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。牛頓認為，不做假說是任何健全的自然科學家的基礎(chǔ)。這個思想到19世紀末仍被人們所推崇。這種狹隘的經(jīng)驗主義歷來認為，試驗中沒有的東西，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，當愛因斯坦的狹義相對論剛剛問世的時候，《物理學記事》上發(fā)表了德國物理學家考夫曼關(guān)于他的實驗測量結(jié)果“與洛倫茲--愛因斯坦的基本假說不相符”的論文，然而，愛因斯坦當時承認考夫曼提供的事實，但并不放棄自己的假說，因為直覺告訴他自己經(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，法國物理學家居耶和拉旺揭示了考夫曼的實驗裝置是有毛病的。

　　第三，愛因斯坦思維自由創(chuàng)造概念的命題，是針對科學認識中的唯心主義先驗論提出的。愛因斯坦認為，科學的概念、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。愛因斯坦認為，科學就是歷史悠久的努力，要大膽想象、大膽創(chuàng)造，科學往往就是這樣一種企圖，通過構(gòu)思的過程，后驗地重建存在。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)過實驗加以驗證。

　　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現(xiàn)的，而是通過直覺思維的形式實現(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，即思維的自覺能動性、知識和經(jīng)驗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均不相同，因此，要借鑒先進的思維頭腦推動社會的進步。

　　顯然，愛因斯坦提出直覺思維這個命題是唯物主義的命題，不僅因為這個命題是以直接經(jīng)驗為基礎(chǔ)的，也因為這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其他科學家才能的一個標準。他認為，哥白尼、法國化學史家梅耶松、居里夫人、玻爾、朗之萬等著名科學家的偉大發(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發(fā)現(xiàn)的主要方法。愛因斯坦是具有辯證是思想的科學家。沒有辯證思維，就不會有相對論和量子論的科學發(fā)現(xiàn)。狹義相對論關(guān)于時間和空間的觀點，廣義相對論中關(guān)于時空與場的觀點，量子論中關(guān)于能量與質(zhì)量的觀點，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，愛因斯坦承認世界是有序的、和諧的、統(tǒng)一的整體。1931年，當愛因斯坦論及科學時指出：“相信世界在本質(zhì)上是有秩序的和可認識的這一信念，是一切科學工作的基礎(chǔ)。”[⑥]愛因斯坦不僅承認世界的有序性、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到的不大一部分實在中占優(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。先驗地，我們好象可以很自然地認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地預先設(shè)想的。”[⑧]

　　第二，愛因斯坦承認自然界中存在著對立統(tǒng)一的關(guān)系。他在科學研究中，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。因為在探討時空觀這個問題時，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，愛因斯坦承認自然界和科學理論的可變性。他認為，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)學院講話時曾提出，由于自然界的不斷變化，當時，物理學像天體力學的小妹妹一樣隨之發(fā)展，而生物學則又是像物理學的小妹妹一樣隨之發(fā)展。這種自然科學的發(fā)展觀反映了愛因斯坦的科學觀。

　　四、邏輯簡單性原則是愛因斯坦科學發(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解釋。他認為，我們所謂的邏輯簡單性，并不是指學生在領(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，這是檢驗一種理論是否可靠的重要要求和必須遵守的標準。

　　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值。首先，邏輯簡單性原則是評價理論的一個重要方法。從邏輯觀點來看，如果一種理論并不是從那些等價的和以類似方式構(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;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結(jié)構(gòu)上所追求的目的。要解決真正地反映客觀實在這一課題，就應當用最合理、最簡單、最清楚的方式進行思維，并從許多同樣有價值的理論中選擇一個更簡單、更明確、更經(jīng)濟地達到這一目的的理論，構(gòu)成理論體系和科學結(jié)構(gòu)。從而使理論體系和科學研究本身盡可能地達到“內(nèi)在完備性”要求，力求少走彎路。

　　總之，愛因斯坦科學發(fā)現(xiàn)的思維方式，充分地證明了他的哲學傾向和他的科學態(tài)度一樣，是嚴謹而深刻并富有創(chuàng)造力的。