爱因斯坦的创新思维及其启示

丁瑜

（常熟市社科联，江苏常熟 215500）

爱因斯坦的创新思维及其启示

丁瑜

（常熟市社科联，江苏常熟 215500）

爱因斯坦倡导了一整套崭新的理论创造的思维方法：创设对立面思考，是他创新思维的主要手段；遵循美学规律思维，是他惯用于创造过程的基本技巧；运用直觉和灵感，是他创造思维的动力侧面；由假设走向演绎，是他的思维所采取的独特路线；叛逆传统、破除定式，是他进行理论创造的信念支柱。分析探讨爱因斯坦的思维方法，对于创新思维和创造活动具有重要的启发意义和操作价值。

爱因斯坦；创新思维；启示

爱因斯坦之所以能够取得奇迹般的成就，与他在思维方法上的创新造诣是分不开。爱因斯坦认为，理论思维的本质就是自由的创造。

创新之源：对立思考

爱因斯坦创新思维最重要的手段，就是善于运用对立面去把握事物，也善于发现事物的对立面，使矛盾在极端对立的背景上进一步显现出来，以便在此基础上建立具有更高统摄水平的统一的新理论。这种“从对立求统一”的思维方法，在爱因斯坦许多思考实例中，特别是在“思想实验”中可随处找见。比如，在路基上看来是同时的两道闪电，在一定方位的“爱因斯坦列车”上看来又不可能是同时的；一个光线从光源到达等距的两点，在相对于光源静止的参照系看来是同时的，而在运动的参照系看来却有早有迟；等等。为何同一事件既同时又不同时？这种对立的思考就导致了“同时性的相对性”原理建立。爱因斯坦的“思想实验”中所思考的对象，大多是关于对立面的问题：一个观察者能在同一刻既处于运动状态，又处于静止状态；一束光线既是波动又是粒子的运动……。这些现象的对立面在思考者头脑中同时作用，就引起两种理论假设或原理的相互比较、诘难、修正、平衡的思维过程，最终使它们在更高水平上融合统一起来。

这种致力涵盖两极的思维方法，我们也能在历史上找到它的雏型。我国古代孔子，就提倡过一种“叩其两端而竭”的思维术，在康德那里，则有著名的“二律背反”。爱因斯坦的对立思考法有其更新颖、更高超的特征，这里试以爱因斯坦思维过程一例分析之：

考查一道在不同参照系（静止的参照系F及运动的参照系F′）中光线的运动速度。

据光速不变原理：光总是以一定速度C在空间传播。（1）

据迈克尔孙实验：从一给定光源发出的光信号之行进速率与光源本身的运动完全无关。（2）

这样，原理1和2之间的联结就与传统力学定律合成一自相矛盾的体系：在F′（如车子相对于F以速度q[q＜C]运动的条件下，我们现在考察一个在车子F′中的光源，它在F′中的运动方向上发射出一道光线。那么根据（1），发射光相对于F的速度光源好象静止在F中一样，都等于C；但据（2），由一个在F′中的光源发射出的光相对于F′的速度C′，同光源和车子好象都是静止在F中一样，这意味着C′＝C。同一道光线相对于F和F′具同一速度。另一方面，从传统力学的基本定律，却得出C′＝C－q。若q≠O，这显然同C′=C发生矛盾。

如何解决这个矛盾，爱因斯坦创立了一个新奇而深刻的假设：不仅在力学中，而且在电动力学和光学中也不存在“绝对静止”的概念；在物理世界中，或许根本没有特殊的参照系。于是，他借助洛伦兹变换对问题作了崭新、根本性的探讨，建立了狭义相对论。

对照上例，我们可以将对立思考方法的要旨归纳如次：（1）“对立面”是人为创设的（有时对立的情形在现实生活中并不存在，但可以在“思想实验”中将这种对立的极端构思出来，并有意识地加强其程度）。（2）不仅看到对立的两端的存在，而且从对立的背面纵深看到它们深刻的统一性。（3）分析这种对立的创新思维过程，在其心理历程上有着四个时序连续的步骤：“树敌”—“破阵”—包摄—建构。①“树敌”：即给予限制性条件，以造成一种极例置于原理论的适用范围之外。②“破阵”：从原理论的对立面出发，与之相互比较、质疑、诘难；因为“对立面”是以违背原来的理论规范、违反原理论的预期的姿态出现的，于是就暴露了它的“置信区间”，从而打破旧理论的阵线。③包摄：当相互对立的公设充分对立矛盾，又都充分为经验所支持而不可否弃任何一个时，于是出路就在于把二者结合起来，要求提出新假设、修改原理论，以把新事实包容进去。④建构：在明确的理论目标和包摄融合的前提下，建构一个更为普遍适用的新理论。

科学理论有着某些共通的性质，除了物理学，在其他学科（比如化学，以至社会科学）的理论建设中，一种新理论从原理论中脱颖而出，又在更高层次上统摄着原来理论的情形，也是经常的和多见的。邓小平理论中关于社会主义本质、关于“一国两制”等问题的创新思考，与爱因斯坦对立统一的创新思维真有异曲同工之妙！

启示一：学会从对立面把握事物和现象，当论证一件事物的优点或可能产生的良好结果时，一定不要忘记从它的反面——缺陷、可能引起的负面影响等因素重新考虑，最好把对立发挥到极致，反复进行诘难、质询，最后找出协调、折衷、辩证统一的方法解决之。

对称和谐：美学思考

事实表证，在科学领域与艺术领域里，客观地存在着许多共通性。有人曾揭示，哥德尔的数学，与埃舍尔的刻画、巴赫的音乐之间有着奇妙的相似性。美学的规律或要求，可以武装科学研究工作，这里丝毫不存在什么神秘或造作，恰恰相反，它是人们认识世界的一条有效途径。

爱因斯坦致力于追求符合“逻辑—美学标准”的思维方法。首先，他崇尚简单。他主张理论的“逻辑简单性”。他对牛顿理论的简单性倍加赞赏，他自己的理论也充分展示了逻辑简洁的美学色彩，如质能互换公式E=mc2，即能量等于质量乘以速度的平方，它以极其简约精美的形式，把无数事物的质能互换运动整理为一件简单协调的艺术品，既给人以深刻的知识，又给人以美的享受。同样，狭义相对论也是如此，它并没有增加多少新的概念，但它大大简化了定律的推导和理论的结构，尤其是大大减少了构成理论基础的“彼此独立的假设”的数目，结果使物理世界更加统一、简单，更为有秩序。爱因斯坦有一个思想，即认为和谐统一的宇宙必定是简单的，因而科学上要用尽可能少的假设去囊括尽可能多的事实。实践也证明，只有逻辑简单再简单的理论，才是统一的、精深的、富有生命力的规律。爱因斯坦所追求的统一、简单，实际上是理论思维上高度的抽象、概括和重组。其次，他崇尚对称、和谐、平衡。比如在上面提到的光速问题上，在传统的经典观念看来，真空中光速不变假设与相对性原理不相融合，爱因斯坦在这里充分发挥了符合美学规律的协调思考的优势，一方面，他确认相对性原理受经验事实支持；另一方面，又必须承认光在真空中传播速度为一恒量。于是他使二者协调起来，结果得到了有关物理事件的空间坐标在量值上的变换定律，即洛伦兹变换。而广义相对论的建立，在很大程度上也是这种对称、和谐的思维意向在狭义相对论基础上的引伸、扩展而已。

和谐、协调、对称、平衡这些美学的原则，对于科学思考来说，同样是行之有效、不可或缺的技巧和规则。我们应该善于使自己的思考及其成果尽可能符合事物内在的理性的美，善于揭示事物固有的和谐的关系、对称的结构、有序的运动、简洁而又绝妙的变化规律。

启示二：学点美学知识，掌握最常见的美学法则，把对称、匀衡、六一八法、黄金分割等美学要求自然地运用于思维过程。

非逻辑引渡：直觉与灵感

直觉与灵感属于认识中非逻辑的动力侧面。这些因素给予思维创造以巨大的、积极能动的影响。在爱因斯坦的创造性思维中，善于利用直觉和灵感的力量是其鲜明特征。爱因斯坦认为，逻辑思维固然重要，但它不是万能的，在逻辑方法不到起作用的地方，直觉或许能解决问题。在回忆狭义相对论的创立过程时，他这样来描绘直觉思维的作用：“在我看来，洛伦兹关于静态以太的基本假定是不能完全令人信服的，因为它所得出的对于迈克尔孙—莫雷实验的解释，我觉得是不自然的。直接引导我提出狭义相对论的，是由于我深信：物体在磁场中运动所感生的电动力，不过是一种电场罢了。但是我也受到斐索实验结果以及光行差现象的指引”。[1]566在这里，直觉起了逻辑思维环节中的引渡作用；不相信一个结论或深信另一个结论，往往是凭借直觉而不是基于逻辑。因为，在理论的创造性探索上，逻辑思维在常规情况下是无能为力的，它受到理论性力量严格的管束，新颖的、独创的见解往往被窒息、钳制了，这就得依靠直觉思维的指引。直觉思维的特点是：整体的、跳跃的、猜测的，既以知识经验背景为依据又能创造地剪裁知识经验，是一种直接而迅速的会悟。产生直觉最典型的条件是：对问题进行了一段时间专注的研究，伴之以对解决方法的渴望；此时放下工作或转向其他活动，继而一个想法突然戏剧性地来临，过去许多思想材料、概念之间的复杂通路顿时接通，给人以茅塞顿开之感。

爱因斯坦承认：“我相信直觉和灵感。”灵感与直觉是一对孪生子。如果说直觉是对问题的一种顿悟，那么灵感就是伴随直觉而来的解决问题方法和途径的构思。灵感与直觉往往在心理过程上发生连续。直觉的不可靠性有赖于灵感去消除；直觉的可靠性又通过灵感而发挥特别作用。爱因斯坦的一段话可帮助我们了解灵感的产生并戏剧性地闪现的心理过程：“就象电场是电磁感应产生的那样，引力场也只是相对的存在。因此，对于从屋顶上自由落下的一个观察者来说，在其降落期间是没有引力场的，至少在最靠近他的周围是不会有的。如果这个观察者又从他身上放下任何一些物体，那么这些物体相对于观察者来说，仍然是在静止的状态，或者在匀速运动的状态。而这与物体的化学的和物理的性质无关。因此，这个观测者可认为他的状态是‘静止’的。”[2]显然，正是这种灵感的力量直接导致了爱因斯坦在理论创建上的关键性突破。灵感对于科学探索非常重要，它表现出思维更多的灵活性和敏捷性，更多的创造力、判断力和洞察力，也需要更多的知识经验作为它的背景。

爱因斯坦在他的思维中渗透着大量的直觉和灵感的成分，这是他调动和运用非逻辑心理因素的生动表证。科学史大量史实表明，善于培养自己运用直觉和灵感的心理习惯，善于利用这种心理能量，是获得成功的重要条件之一。从创造性思维的要求看，非逻辑的、非理智的、非必然的与逻辑的、理性的、必然的心理能力是相得益彰、互为补偿的，也是相互依赖、互为条件、交织一体的。如何运用直觉和灵感于思考过程，应该成为创造性思维训练的一项基本要求。

启示三：在工作实践和生活过程中随时留心灵感、顿悟等心理现象的闪现，把握转瞬即逝的意念精华，并善于使它成为解决工作问题的钥匙；同时，也应着意在我们的思维中凝集合度的直觉和灵感的成分。

反行其道：从探索到演绎

这涉及到爱因斯坦所采取的思维路线。他认为，新理论从创立到被验证，在创立者思想上经由一条“探索―演绎”的道路。在谈到这条道路的实质时，爱因斯坦说：“从特殊到一般的道路是直觉的，而从一般到特殊的道路则是逻辑的、必然的。”[1]491爱因斯坦自己走过的科学理论创新道路就是这条思维路线的最好说明，例如，他凭直觉大胆地探索，提出了广义相对论的科学假设，据此他预言了三个重要的效应：（1）水星轨道近日点的进动；(2）光线在引力场中偏转；(3）光谱线引力红移。这些理论预言在以后都为事实所验证，但它们经由的恰恰不是逻辑的归纳道路，而是通过非逻辑的、直觉的探索性理论思维获得的。爱因斯坦总是致力去践证他的宣言。为了验证光量子思想，他引用包括光电效应在内的三个经验事实，在逻辑演绎上证明了它的必然性。

爱因斯坦说：“要走向理论的建立，当然不存在什么逻辑的道路，只能通过构造性的尝试去摸索”[1]566。这种思维倾向也是崇尚直觉和灵感的思想背景之一。应该说，这种观点有其合理性。事实上，过分依赖逻辑必然性，在理论创造中有时几乎是不可能的。许多人不知道：常常自以为以逻辑推理为根据的许多观点实际上只不过是合理化了的成见或主观动机而已。而且，有相当部分的科学思维并无足够、可靠的知识作为有效逻辑推理的依据，结果我们常常被迫对直接证据十分不足的问题凭借直觉探索采取行动。但是，在这个问题上，爱因斯坦走上了一个大可不必的极端，即完全否定了通过归纳法建立理论的道路。这就未免失之偏颇，不足为我们所取。爱因斯坦有一个观点，即“理论决定观察”，这带有较大的偏爱性和片面性。我们认为，观察从而归纳与理论预见一样，也是理论创建的通道。不仅“理论决定观察”，观察也决定理论。因此，排斥理论创造道路的多样性，恰恰也不是科学、全面的态度。

启示四：思想的水平决定于思维的路线，要善于找到最适合于解决当前问题和最适合于自己个性风格的思维路线。

怀疑批判：叛逆传统、破除定式

科学史家库恩曾指出，传统的规范、业已确立的观念，具有十分顽固的能量，它们是难以打破的权威，支配着科学阵地的气氛，禁锢、限制着新思想的诞生。从心理学的角度看，传统的观念、既定的理论，是一种强烈执着的“定势”力量，它驱使人们舍异求同，将新事物或反常现象纳入过去沿用的惰性体系中去；它对科学创造活动提供着不良的消极心理倾向；且这些传统观念历时愈久，支配面愈广，其消极作用也就愈大。因此，科学理论的创造首先需要怀疑传统、摆脱束缚、抛弃陈规的胆略和勇气，这种“于反常处走惊雷”的叛逆精神，是创造思维“活的灵魂”。

可以说，爱因斯坦是这种叛逆精神的典型，他在全部理论思维中的创造性，正是叛逆传统的思维风格的写照。在当时，不破除牛顿时空的迷信，相对论就不会创立；不冲破惠更斯的光波说，“光量子”概念也无由建立。而就在当时，牛顿的辉煌成就足以令人顶礼膜拜，惠更斯波动说已经在理论世界统治了上百年。对于传统经典来说，爱因斯坦真正称得上“具有新精神的叛逆者”。

爱因斯坦说：“为了科学，就必须反反复复地批判这些（指传统——引者）基本概念，以免我们会不自觉地受到它们的支配。”[1]586事实证明，服从陈规只能窒息科学进步。如果没有这种敢于摆脱传统理论的怀疑、批判、叛逆的思维风格，爱因斯坦就难以跃上一个新的科学境界。由此可得到一种启发，即我们应该如何看待知识和创造的关系问题。过去的观点是：知识是思维的财富，是创造的工具；为了完成创造，必须多多益善地积累知识。但爱因斯坦的创新实践却表明，知识是创造的工具，但也是创造的包袱，在创新思维过程中，障碍往往来自“已知”，尤其是来自权威、经典的“已知”。要创造创新，必须首先以批判的态度对待已有知识，敢于冲破它的束缚和限制。

启示五：永远不要迷信权威，永远不要崇尚教条，思想的独立性和批判性金子般高贵；创新的秘诀就是解放思想，创新的可能性也正在于解放思想。

爱因斯坦倡导了一套崭新的思维创新的方法，是科学创造和理论创造的宝贵财富。当今时代，解放思想、创造创新已成为中国社会的一种共识。但如何创新、充分发挥人们的创造潜质，如何培养国人创新的能力和习惯，却依然亟须我们深入研究，以及自觉地加以推动和贯彻。相信爱因斯坦的创新思维能给予我们以技术性的启迪。写作此文之意图也正在于倡导对创新方法的学习、研讨和推介。

[1]许良英，范岱年，编译.爱因斯坦文集：第1卷[M].北京：商务印书馆，1976.

[2]舒炜光.爱因斯坦问答[M].沈阳：辽宁人民出版社，1983：106.

Albert Einstein’s Creative Thinking and Its Enlightenment

DING Yu
(Philosophy and Social Science Federation of Changshu,Changshu 215500,China)

Einstein advocates a set of brand-new thinking methods about theoretical creation:create opposite thinking,which is a major means of creative thinking;follow the aesthetic law,which is a basic skill used in creative process;apply intuition and inspiration,which constitutes the dynamic profile of creative thinking;from hypothesis to deduction,which is a unique route adopted in his thinking;rebel against tradition and explode formulary,which becomes the spiritual prop of theoretical creation.This essay tries to analyze Einstein’s creative thinking methods as well as to seek its enlightenment.

Einstein;creative thinking;enlightenment

B804.4

A

1008-2794（2009）03-0020-04

2008-09-05

丁瑜（1956—），男，江苏常熟人，常熟市社科联副主席，副教授。