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是什麼造就了“愛因斯坦奇蹟年”?
送交者: 上帝god 2004年02月17日14:28:34 於 [教育學術] 發送悄悄話

是什麼造就了“愛因斯坦奇蹟年”?

在被稱之為“愛因斯坦奇蹟年”的1905年,從3月17日始,在6到8周的時間內,愛因斯坦給《物理學紀事》提交了3篇論文,寫了1篇博士論文,並且還發表了10篇書評。這些論文徹底改變了物理學的面貌,成為劃時代的文獻。

更讓人驚訝的是,愛因斯坦當時的處境非常之差。儘管愛因斯坦在瑞士聯邦專利局的職位早在1904年9月14日就成為終生的,但這並不是提升,薪水也只有3,900瑞士法郎。他要養家糊口,還要贍養多病的母親。妻子絮絮叨叨,小孩還不懂事。這一切絲毫沒有讓愛因斯坦氣餒,相反,他對自己的處境還比較樂觀。用他的好友索羅文的話來說,“充滿快樂的貧窮是件多麼美好的事情”!

每周六天、每天八小時“無聊的”(unsinnig)上班時間可以“自由支配”,再加上每個星期天,這些就是愛因斯坦可以連續集中思考的唯一時間。但是愛因斯坦展示出了一種了不起的讓自己遠離“僅僅是個人”東西的能力。

“勤奮的智力工作和考察上帝的性質,將會是引導我經受生活中所有煩惱的天使,……每個人為自己創造了一片小天地。”他“從日常生活的焦慮中解脫出來”,產生了最有創造性的工作。

僅靠勤奮工作、擺脫世俗纏繞,愛因斯坦就能做出革命性的貢獻嗎?他的貢獻完全是獨創的嗎?如果放在今天,他的論文能否發表?

首先,作為一位物理學家,愛因斯坦是一個反實證主義者。他完全同意龐加萊的看法:如果收集資料就能得出科學理論,那就像是說把石頭堆起來就是房子。在他看來,“整個科學不過是對日常思維的一種精練。科家們如果不去批判性地考察一個更加困難得多的問題,即分析日常思維的本質問題,他就不能開展研究”。

對於愛因斯坦來說,創造性思維本質上是非語言的,它是以視覺形象出現的,而文字“只是在第二階段經過艱苦收尋得到的”。

愛因斯坦對空間和時間的研究從根本上並不是數學的。在他1905年發現相對論和光的一種新的表達法中,美學概念起着重要的作用。美學概念也是1907年愛因斯坦把相對論理論擴展包括引力在內的理論的一個手段,其中“直觀”(Anschauung)起着很重要的作用。“直觀”可被理解為“直覺”(Intuition),或從用感官看到的現象中抽象出來的“視覺形象”(sichtbare Vorstellung)。這在康德的哲學中扮演着重要的角色。在康德看來,“直觀”是視覺形象的最高形式。瑞士著名教育學家裴斯泰洛齊(Pestalozzi)曾指出:“‘直觀’的基本知識是如何正確地判斷所有事物形成的根本手段和唯一正確的手段。”

愛因斯坦補習功課的阿勞中學正是按照裴斯泰洛齊的如下信念建立的:“概念思考是建立在‘直觀’之上的。”在這所學校里,沒有強迫的知識灌輸。相反,強調的是獨立思考,而且“學生不是把教師看成權威人物,而是學者,一個具有獨特人格的人”。

愛因斯坦後來在科學上的成就很大程度上得益於在阿勞時所受的對視覺的理解,對“直觀”的強調,而不是對記憶和死記硬背的強調。

簡而言之,愛因斯坦的整個研究是想把自然界裡表面上看起來分離的領域統一起來。當小範圍的現象與大範圍的現象之間的一種聯繫即將來臨時,愛因斯坦表達了他的喜悅:“認識到用直接觀察看來是完全分開的現象聯合體之間的統一,是一種奇妙的感覺。”

無疑,愛因斯坦的成就是劃時代的,但他自己非常清楚自己的歷史地位。他強調,儘管他取得了表面上看來革命性的進步,但實際上他只是擴展了過去的大師們的工作。在愛因斯坦的理論中,我們可以看到洛倫茲、馬赫、休謨、康德和龐加萊的遺產,但愛因斯坦的巨大的綜合和在此基礎上的獨創還是革命性的。

按今天的所謂“學術規範”,愛因斯坦的這幾篇劃時代的論文肯定不能發表。以本書中的第三篇論文“論動體的電動力學”為例,它在今天看來就是一篇典型的不合“學術規範”的論文。乍一看,這篇論文與那個時代的其它科學論文沒有什麼兩樣,但是第一印象往往有很強的欺騙性。無論從風格,還是內容上,這篇論文都堪稱大膽。今天不會有任何重要的物理學雜誌會發表它,因為它除了在論文最後對“我的朋友和同事貝索的熱誠幫助”表示感謝外,完全沒有提到任何參考文獻。愛因斯坦發表在《物理學年刊》第17卷上另外兩篇論文至少還有一兩個參考文獻,但這篇一個也沒有。

如果你是一本很有聲望的物理學刊的編委,收到了一篇無論在風格還是形式上都與正統不同的論文,其標題與文中所討論的絕大部分內容沒什麼關係,沒有任何文獻引文,而且宣稱某些公認的看法是“多餘的”。你還敢發表這種不合“學術規範”的論文嗎?

這篇著名論文的前半部分主要討論被人們認為理所當然的某些物理概念的性質。它只討論一個可用洛倫茲的電磁理論恰當地加以解釋的實驗,一個甚至不被認為是非常重要的實驗。論文作者大膽宣稱:電磁理論的核心本身“發光的以太”將是“多餘的。”

即使在1905年的讀者看來,這篇論文也有點反其道而行之的味道。文章結束處得出了某些關於電子的結論,而在當時討論電子的論文中,結論通常是置於文章之首的。

它的開場白是完全讓人意料不到的:“大家知道,麥克斯韋電動力學——像現在通常為人們所理解的那樣——應用到運動的物體上時,就要引起一些不對稱,而這種不對稱似乎不是現象所固有的。”

這與光量子論文的開場白驚人地相似。在那篇文章里,愛因斯坦談到了電磁理論在輻射的連續性(波)及其不連續性(粒子)之間所存在的“巨大的形式上的差別”。在兩種情況下,他都指出了某些事情是人為的,多餘的,因而也是不美的。

這種大膽的結論能被接受,與當時雜誌的編輯方針有很大的關係。

《物理學年刊》的編輯方針與現在不同,讓這幾篇劃時代的文獻得以傳世。當時的做法是這樣的:任何一位作者首次提交的稿件,將由雜誌編輯或由編委會中的某位成員仔細進行審查,合格之後才能發表。但隨後提交的論文在發表時就無需再找人提意見。由於愛因斯坦在此之前已在《物理學年刊》上發表了5篇論文,他的論文在收到之後就應發表。他以前發表的論文在編輯看來實在是太好了,以致於邀請他為他們的書評期刊寫文章。這與我國目前大部分報刊的做法頗有點相似。

應該指出,1905年並沒有耗盡愛因斯坦的創造性。他在1909年離開專利局後,並沒有停止他的創造性活動,但再也不會出現1905年式的集中爆發了。

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