爱因斯坦科学精神再析

摘要：从爱因斯坦物理学及其发展演变，认识爱因斯坦物理学思想及其特征，从对爱因斯坦理论发现模式的反思、创新精神的哲学反思、思维方式的反思，探讨其所代表的物理文化，多角度、多元素地认识爱因斯坦物理学理论。

关键词：爱因斯坦;科学理论;科学活动;科学精神

爱因斯坦对物理学的贡献众人皆知，不仅对分子运动理论、量子理论发展做出贡献，還创建了狭义相对论和创建广义相对论，并开辟了现代宇宙学的研究途径，引领了统一场论研究的方向。从物理学内部讲这是一次物理学革命，从物理学外部讲，他的物理学思想、物理哲学思想影响了社会的方方面面。

一、统一性是爱因斯坦相对论的核心观念

统一性是爱因斯坦贯穿物理学始终的科学信念，在统一性信念的指导下，爱因斯坦提出了时间、空间、物质三者逻辑相关、不可分割的狭义相对论。

首先，统一性是爱因斯坦建立狭义相对论的指导思想。爱因斯坦在迪昂、马赫等物理学家、科学哲学家的影响下形成的统一性思想，即世界的本质是统一性的。在狭义相对论之后，爱因斯坦用他独特的慧眼，发现狭义相对论中惯性质量和引力质量的不统一性，为此他独创性地把黎曼几何用在两者的统一性研究中，最终，又一次实现了他的世界统一性信念---实现了惯性质量和引力质量的统一，建构了物理学上的广义相对论，进一步揭示了四维时空同物质的统一关系，揭示了时间与空间不仅与物质相关，而且受物质的分布影响，如引力场中光线弯典理论。在广义相对论中达到的和谐与统一，进一步证明了时间、空间与物质甚至与引力的统一性关系，成为爱因斯坦的场论研究基础。

统一性是爱因斯坦科学研究的核心指导思想，他惯常用批判的眼光来审视物理学中已经确立的理论，总能透过现象看到本质，洞悉到旧理论的不和谐性、矛盾性，坚持并创建新的理论的统一性，为新理论、新时空观的诞生做出了重要的贡献。

二、光量子假说形成其丰富的量子化信念

量子化思想是现代物理思想基础，光量子假说一经提出，便对物理学的发展起到了“革命”性的贡献，为现代物理学发展立下汗马功劳。

量子化信念的本质特征就是光的能量在空间的不连续分布。就是说，光在传播中是以一份份的能量子形式传播出去，而不再是已形成惯式的连续性传播。爱因斯坦认为“从点光源发射出来的光线的能量在传播中不是连续地分布在越来越大的空间体积中，而是由个数有限的、集中于空间某些点的能量子所组成，这些能量子能够运动，但不能再分割，只能整个地被吸收或产生出来。”

量子化信念的内涵是具有统一性的客观实在，特殊之处在于它对各种形式的光的产生和转化现象都适用，光的不连续性不仅是在发射与吸收时，在传播中也是不连续，这是光量子假说中的统一性思想。这使得爱因斯坦在光学中，能够提出光的波粒二象性，既光具有粒子性又具有波动性，从而使人们对光的认识有了质的变化。

爱因斯坦光量子假说形成的量子化信念在产生与实践过程中，不断改变着人们的认识观念。如爱因斯坦把其假说用在原子结构讨论上时，遇到许多反对的意见，甚至为此还遭遇了与玻尔在量子化原子结构认识中的争论，但这个争论一经实验事实的验证，物理学界对原子结构的认识发生了观念上的根本变化。

当然，量子化信念还为物质二象性的观点奠定了基础。验证了能的守恒定律在微观领域的正确性。爱因斯坦这些革命性贡献的取得，一方面来自于他的量子化思想，一方面来自他坚持真理的高尚品格以及非凡的洞察力和独立思考的能力。

三、统一场论体现了爱因斯坦逻辑简单的物理学信念

统一场论是爱因斯坦提出的重要的物理学假说，是指电磁场与引力场统一的理论设想，是相对论发展的第三个阶段，前两个阶段是研究物质统一的理论，第三个阶段是研究作用统一的理论，从而构成世界统一的整体图景。

从物理学意义上讲，他之所以提出电磁场与引力场统一，是物理学发展的必须。牛顿力学统一了天上、地下的各种力学现象，改变了经典物理学传统，改变了人类的认识观念。爱因斯坦的狭义相对论化解了牛顿力学与电磁学的矛盾，统一了牛顿力学与电磁学理论，提出了新的时空观。在广义相对论中他又进一步提出了引力场与时空的统一，进一步证明了其物质世界的统一性信念，在这些得到实验证明之后，又力图把电磁场与引场统一起来，体现了物理学发展的趋势，使人类对世界的认识发生了一次从宏观到微观的飞跃。

从认识论意义上讲，爱因斯坦统一场论是理论体系逻辑简单性的表现。简单性从广义上讲是科学家决定取舍一个概念、原理，定律乃至一个理论的重要标准之一，也是评价一个理论好坏的美学标准。分析爱因斯坦的统一场论，从最初的电磁场力与引力的统一，到后来的场的统一，都表现出这样一种对物理学的认识：“一切概念和一切相互关系，都归结为尽可能少的一些逻辑上独立。”在他的信念中，自然界存在一个独立的客观世界，“简单性是客观事实”，科学的目标就是追求“要从尽可能少的假说或者公理出发，通过逻辑与演绎，概括尽可能多的经验事实。”

爱因斯坦的统一场论尽管最终没有实现，但并非一无是处，还是有其合理性因素的，他从时空形式方面探讨场的统一，对于今天的统一场论的研究，就具有重要的启示，引发了把物理学几何化的热潮，为后人的场论研究提供了研究方向，为现代物理学前沿中的量子统一场论、规范场论的研究提供了基础。

四、历久弥新的现实启发

爱因斯坦之所以被认为是20世纪最伟大的物理学家，主要在于他让人们以全新方式理解物质世界，理解物质世界的统一性，还让人们在认识自然、感知自然中有了思维方式上、哲学思想层面上的和理论发现模式上的创新性的认识。

对于社会公众而言，对爱因斯坦理论的认识虽是一种并不熟悉的，大多是来自于非专业学习的间接经验，尽管不理解他的相对论，可人人皆知，给人们带来了不一样的认识。其中爱的物理文化思想有利于影响和改变公众的以逻辑推理为主的、在经典物理学影响下形成的单向式思想模式，同时正在有意识的改变着社会公众的个人情感同科学知识相分离、旨趣特长与知性内容相分化的状况，如科学不再是对自然规律的“镜式”反映，而是具有主观性、可错性、不完备性的。

由于爱因斯坦在理论发现的过程中，强调审美直觉、怀疑批判、激情想像力、好奇兴趣、科学与哲学的汇合等创造性思维在科学中的作用，这就使得社会公众在认识与学习物理学的过程中，不仅要关注逻辑的思维方法，也关注非逻辑思维方法及其两者的自然整合，而且非逻辑因素如直觉、想象、顿悟、灵感，甚至心理因素、美学因素正式进入科学研究的视野，是对世界求真求美的高度统一。美国科学哲学家库恩指出，科学研究的收敛式思维与发散式思维之间的相互牵引力。为科学进步所必需，称之为“必要张力”。

在现实生活中，不仅要加强理论学习，同时还要培养对科学的兴趣和爱好、独立的人格、对“为什么”的好奇心和思考的快乐，才能像爱因斯坦一样，发现问题、解决问题。

爱因斯坦的科学文化思想改变了现有的科学教育观，使知识教育走向向文化教育。以往的科学教育观关注的是科学知识及科学知识的理性、客观性、真理性、确定性、简单性成分，而文化教育观不仅关注科学知识中的各个环节，如科学概念、规律、公式、科学实验，同进也关注科学过程、科学精神、思维、发展模式、历史及其科学家的行为习惯等文化现象，科学教育在当下的学校教育中也有了现实意义。

参考文献：

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作者简介：岳玉荣（1964-），辽宁，女，江苏师大连云港分校连云港师范高等专科学校，教授，主要从事科学教育哲学研究。