爱因斯坦科学思想的当代启示

岳玉荣

（连云港师范高等专科学校质量监督处，江苏连云港 222006）

中国正在由科技大国向科技强国转型，关键核心技术的突破是我们国家科技发展面临的重大课题。习近平总书记强调，“实践反复告诉我们，关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。只有把关键核心技术掌握在自己手中，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全”[1]。有学者提出，核心技术突破的关键在于原始性创新、基础研究的长期积累、人才的培养尤其是领军人才的培养等[2]。基于此，深入研究爱因斯坦的精神境界与科学思想就有着特别的现实意义。

一、爱因斯坦科学思想的基本内容

近现代科学发端于西方，其思想源头来自古希腊哲学。在希腊自然哲学各种本原论中，无论是泰勒斯的水本原论还是德谟克利特的原子论，都在寻找自然界多样性背后的统一性。求“多中之一”是科学发展的重要动力，无论是人工合成尿素还是电磁场理论、能量守恒定律，都是这一动力催生的科技成果。爱因斯坦的相对论、质能方程、光量子假说，及至终其一生未完成的统一场理论，将这一自然科学的传统精神发展到了一个新高度。

（一）统一性：爱因斯坦相对论的核心观念

统一性是爱因斯坦在其物理学中贯穿始终的科学信念。在统一性信念的指导下，爱因斯坦提出了时间、空间、物质三者密不可分的狭义相对论。爱因斯坦的统一性思想方法论是在马赫等物理学家、科学哲学家的影响下形成的，旨在揭示世界本质是统一的。在这一思想的指导下，爱因斯坦创立了狭义相对论，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，“揭示了作为物质存在形式的空间和时间在本质上的统一性，深刻揭露了力学运动和电磁运动在运动学上的统一性，而且还进一步揭示了物质和运动的统一性”[3]2。狭义相对论的提出，标志着物理学的一次伟大综合。统一性还是爱因斯坦使用的一种科学研究方法，他惯常用统一性这把“剃刀”审视已经确立的理论观点和研究结果，甚至对已经广泛得到科学家公认的理论进行怀疑、猜测、批判，力求探寻世界的本质，洞悉不和谐性、矛盾性，坚持并创建新的理论统一性，为新理论、新时空观的诞生做出了重要的贡献。

（二）基于光量子假说形成的量子化信念

量子化思想是现代物理思想的基础。爱因斯坦的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。量子化信念的内涵是具有统一性的客观实在，其特殊之处在于它对各种光的产生和转化现象都适用。光的不连续性不仅存在于光的发射与吸收过程中，而且存在于光的传播过程中，这是光量子假说中的统一性思想的具体表现。基于光量子假说，爱因斯坦的光学理论提出了光的波粒二象性（光具有粒子性又具有波动性）的观点，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，不断改变着人们对光的认知。爱因斯坦把光量子假说用在原子结构研究时，遭到了许多物理学家的反对，甚至与玻尔在量子化原子结构认识方面产生了争论。但是，实验验证了爱因斯坦理论的正确性，引发了物理学界对原子结构认识观念的根本变化。

（三）统一场论：爱因斯坦逻辑简单的物理学信念

统一场论是关于电磁场与引力场统一的理论设想，这是爱因斯坦重要的物理学假说。统一场论是爱因斯坦相对论发展的第三个阶段，前两个阶段是研究物质统一性的理论，而这一阶段是研究作用统一性的理论。三个阶段构成了爱因斯坦关于世界统一的整体图景。从物理学意义上看，爱因斯坦之所以提出电磁场与引力场统一的设想，是因为物理学理论发展的推动。牛顿力学统摄了各种力学现象，改变了经典物理学的传统，也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，使新的时空观横空出世。在广义相对论中，爱因斯坦进一步提出了引力场与时空的统一，用来证明他关于物质世界统一性的信念。爱因斯坦力图把电磁场与引力场统一起来，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。

二、爱因斯坦科学思想的巨大影响

爱因斯坦一次又一次地改变了人认识世界的方式。他的物理学思想蕴含着特殊的思维方式，其重要性不亚于他的科学成就，甚至有学者认为这种思想方法的影响是更为本原性的[4]。

（一）引发了人类认识自然方式的变革

“科学思想是关于科学本质的认识，是世界图景的思想。一个时期的科学思想代表了人类知性生活的最高成就。一个科学家的科学思想代表了他的科学研究理性自觉的程度和水平。”[5]爱因斯坦的科学思想在实践中具体为探索性演绎法、准美学思想、形象思维法、逻辑简单性原则等。

探索性演绎法是以前提为基础进行科学推理的逻辑方法。有些公理或原理不是经验归纳的，也不是自明的，而是在少数实验事实的启示下经过自由思维的创造而得出的。这个创造需要一定的知识背景，即少数实验事实。例如，光速不变原理就是探索性演绎的结果。爱因斯坦对归纳主义的认识论进行了挑战，改变了人们常用的从感性认识到理性认识、由经验归纳到事实验证的思维方式，从而将思维的自由创造带入科学研究并发挥了重要作用。

爱因斯坦的形象思维方法具有高度的概括性，它以表象为材料，通过想象、类比、联想、猜想、直觉、顿悟等心理活动，以及综合、分析等方法，不经知觉就概括出自然背后隐藏的客观规律。爱因斯坦在创立相对论中提出的思想实验的说法，就充分体现了他以想象为主导方式的形象思维的作用。在爱因斯坦看来，“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素”[6]284。在爱因斯坦的自由创造活动中，想象和思维没有普适的规律可循，都是“他在科学认识活动中所获得的关于‘实在’的感觉经验的许多单个形象，以不同的方式进行排列组合所形成的许多图像中的一个蕴含着对象本质和规律的形象系统”[7]。这对社会公众的科学认知产生了冲击，因为在公众看来科学意味着确定性和规律性，“无规可循”的科学是难以想象的。

实践表明，爱因斯坦不仅善于想象和开展自由创造，更善于发现已有的特殊理论之间的矛盾所在。他常常表现出敢于批判、敢于突破、敢于超越的精神，用美学的、假设的、猜测的直觉手段去揭示事物本质，在特殊理论之间架起桥梁，实现认识上的飞跃。爱因斯坦说：“理论越向前发展，以下情况就越清楚：从经验事实中是不能归纳出基本规律来的（比如，引力场方程或量子力学中薛定愕方程）。一般地可以这样说：从特殊到一般的道路是直觉性的，而从一般到特殊的道路是逻辑性的。”[8]

（二）促使人类重新审视科学

爱因斯坦宇宙宗教的科学信念，是指他坚信宇宙最终的统一性、客观世界的可知性、宇宙中普遍的因果性，以及自然本身及其逻辑形式的简单性。这些科学信念引领他开展理论创造，并使他深信自然界是有规律的，“相信真理是离开人类而存在的，我们这种自然观是不能得到解释或证明的。但是，这是谁也不能缺少的一种信仰”[9]。同时，爱因斯坦深信自然规律是可以认知的，“要是不相信我们的理论构造能掌握实在，要是不相信我们世界的内在和谐，那就不可能有科学。这种信念是并且永远是一切科学活动的根本前提”[9]。

爱因斯坦的科学信念来源于他的宇宙宗教情感，有人认为这是他科学信念和内心自由的依据，也是其科学原创性的价值之源[10]，“宇宙宗教不仅仅是爱因斯坦从事科学研究的前提条件和献身科学的动力，而且也是爱因斯坦的一种独特的思维方式”[11]。爱因斯坦曾说过，宇宙宗教感情是科学研究的最强有力、最高尚的动机，只有那些做了巨大努力，尤其是表现出热忱献身精神（要是没有这种热忱，就不能在理论科学的开辟性工作中取得成就）的人，才会理解这样一种感情的力量，唯有这种力量，才能做好那些确实是远离直接现实生活的工作[6]282。

可见，爱因斯坦关于世界合理性和可知性的科学思想，“是对宇宙和谐与秩序的根本性信赖，也是对自然本质及规律的理解与反省，它生发出具体的原则和方法，指导科学的创造和理论建构。科学信念建立在宗教感情的基础上，并为其所加强和支撑，指导和推动着爱因斯坦的科学探索活动，成为激发他直觉和灵感的创造性力量”[12]27。他的理论创立过程使人意识到，科学基本概念和基本原理的得出过程是思维自由创造的过程，非逻辑的直觉方法在其中具有重要意义。

（三）使得科学与人文统一成为可能

爱因斯坦的科学研究有深厚的哲学理论基础，因此有学者把他称为“20 世纪最伟大的哲学家”之一。爱因斯坦的哲学理论基础不是说他有哲学爱好或哲学理论特长，而是指他的哲学素养。爱因斯坦的科学研究实践印证了他敏锐的哲学感受和睿智的哲学思维，反映了他受到哲学家斯宾诺莎、马赫、康德等人的影响。爱因斯坦继承了马赫批判、怀疑的经验主义方法，继承了康德的超验的实在论，由此形成的哲学素养使他在科学研究中把科学方法与人文方法结合在一起，建立了新的物理学理论。在相对论的创立过程中，他将思辨方法与经验归纳法结合在一起，即承认经验是知识的源泉，同时也强调思辨可以把握实在，二者缺一不可。“任何一种经验方法都有其思辨概念和思辨体系；而且任何一种思辨思维，它的概念经过比较仔细的考察之后，都会显露出它们所由产生的经验材料。……只有最大胆的思辨才有可能把经验材料之间的空隙弥补起来。”[6]585显然，爱因斯坦打破了理论只能通过归纳来建立的观念，打通了科学方法与人文方法之间的联系。科学与人文作为两种文化主体曾经在很长的一段时间内存在冲突和抵牾，然而爱因斯坦通过科学实践将两种文化有机结合起来，实现了科学思想的创新。

三、爱因斯坦科学思想的重要启示

（一）批判性思维是科技创新的核心要素

“批判性”的英文为“critical”，这个词源自希腊文“kritikos”，是指辨别力、洞察力、判断力，引申义有敏锐、精明的意思。批判性思维是指“对于某种事物、现象和主张发现问题所在，同时根据自身的思考逻辑地作出主张的思考”[13]。从这一定义来看，批判的目的在于发现问题与矛盾，从而提出新的主张与建议，正如科学哲学家波普尔所说，“科学的精神就是批判，不断推翻旧有理论，不断做出新发现”[14]56。也就是说，要想在科学研究中有新发现，必须对原有理论进行科学批判。因此，批判是科学创新中必不可少的能力与手段。爱因斯坦是创立现代物理学的领军人才，具有批判性、怀疑性精神，是20 世纪的杰出代表。对当时已被科学家公认的牛顿理论的怀疑与批判突破了传统知识的拘囿，创立了新的物理学理论。当下，我国正处于科技创新的关键时期，核心技术要有所突破，人才尤其是领军人才是关键。“领军人才分为两种：领军企业家和领军科学家。领军企业家的战略理念可以决定企业的经营理念和经营模式，领军科学家能在多种技术路径以及研发无人区决定技术走向。因而领军人才是否具备高超的批判性思维，决定着突破的成败。”[2]

（二）交叉学科研究是原创性思维的源泉

交叉学科是指不同学科领域之间经过相互渗透、交叉、融合而催生的新兴学科。20 世纪以来，科学与技术迅速交叉、融合，相互依存、相互促进，产生了越来越多的新兴学科。学科的交叉并不限于自然科学与自然科学之间，或人文科学与人文科学之间，从近代科学上的重大发现来看，自然科学与人文科学也存在交叉和渗透的现象。

紧随现代科学技术发展的步伐，我国在“十四五”期间提出了科技自立自强的战略。科技自立自强的关键在于加强原创性科学研究，实现关键核心技术的突破，这关乎我国能否如期进入创新型国家前列，以及能否成为世界科技强国。对此，许多学者提出了建设性的意见。郝凤霞、张春美认为，“从科学发展史可以发现，每一次学科交叉都会给人类带来新的技术机遇，不同学科的交叉和互动成为趋势。因为在交叉领域更容易发现新问题”[15]。胡旭博，原长弘提出了关键核心技术的7 个主要突破因素，其中之一就是国际科技合作与开放创新[2]。

（三）坚定的科学信念是科技创新的动力

信念是人们在一定的认识基础上，对某种思想理论、学说和理想所持的坚定不移的观念和真诚信服与坚决执行的态度。科学信念是以对事物发展规律的正确认识为基础，在实践中不断受到检验、完善，具有不可抗拒力量的一种观念和态度[16]239。新时期，我们要想建设科技强国，就必须以对科学技术发展规律的正确认识为基础，以谋求人类福祉为目标，树立一种在实践中不断接受检验、不断走向完善的科学技术观念和态度，突破对中国经济高质量发展具有重大战略价值的核心技术[17]。科学家是科技创新的主体，科技创新离不开科学家的信念。爱因斯坦就是在他的科学信念引领下创立了现代物理学理论。他的科学信念不是一般的科学态度与观念，而是在宇宙宗教感情基础上建立起来的科学信仰。这种信仰使他勇于向权威挑战，勇于怀疑、批判，最终成为他创造完美理论的力量源泉。