阿尔伯特·爱因斯坦,这个在19世纪末20世纪初轰动物理界的科学巨擘,他的一生给人类留下了十分珍贵的科学遗产:狭义相对论、布朗运动理论、光量子理论、质能关系式、广义相对论等。其成就至今令我们受益无穷。然而后人在看待爱因斯坦的一生时,似乎关注最多的只是他的论文与头衔 ,其中最为关键的是他如何保持自己一生都在不断的创新、有所发现却被大众所忽略。那么,这位科学巨擘的成功科学之路,到底会给我们带来哪些启发和思考呢?

5月15日19:30,中国科学院研究生院博士生导师李醒民教授做客第185期孔目湖讲坛,给我校师生带来了一场题为“爱因斯坦的成功之道”的精彩演讲。李醒民从爱因斯坦的主要经历以及其取得科研成就的方法诠释了科学天才的人生。
成长中的爱因斯坦
李醒民说,我们对平常司空见惯的现象毫无惊奇。而爱因斯坦自幼就具有强烈的好奇心和惊奇感。在他四、五岁时,父亲给他看一只罗盘。他看到指针总是指向南北,可是却没有任何直接作用加于它。这一现象使他大为惊奇。12岁时,爱因斯坦经历了另一种性质的惊奇。当时,他得到一本欧几里得的平面几何小册子。书中的许多断言,比如三角形的三条高交于一点,其本身并不是显而易见的,但却能可靠地加以证明,容不得人们有半点怀疑。这种明晰性和可靠性给爱因斯坦造成了一种难以形容的印象,在纯粹思维中竟能达到如此毋庸置疑的精确程度,这的确是足以让人惊讶。
爱因斯坦的自学能力很强。19世纪末20世纪初的欧洲教育还是相当保守和传统的。不仅专业之间互无联系,而且学校在自由学习方面没有氛围。爱因斯坦12岁就开始阅读自然科学书籍,这对他震动很大,继而开始怀疑宗教。中学的爱因斯坦就开始学习微积分,以致同学都跟不上他。通过了解这些,我们不难发现,爱因斯坦把自然科学作为人生的追求目标,而且将其一生都奉献给了科学。大学时光让爱因斯坦获益匪浅。在苏黎世联邦工业大学,他常常一个人跑到实验室做实验,而且也时常逃课,以致他的数学老师骂他是“懒狗”。在后来发表的相对论中,爱因斯坦独立完成了物理部分,但数学部分,他不得不以求助于他的好友马塞尔·格罗斯曼。
受益终生的“奥林比亚科学院”与哲学
在1902至1905年间,由于种种原因,爱因斯坦处于失业状态,他便和挚友哈比希特和索洛文成立了一个科学和哲学学习小组。为了显示与“学院派”的不同,他们给这个学习小组起名为“奥林比亚科学院”。他们利用业余时间,兴致极浓、劲头十足地谈了皮尔逊的《科学的规范》、休谟的《人性论》、马赫的《力学史评》、斯宾诺莎的《伦理学》、彭加勒的《科学与假设》以及其他科学哲学著作。在这里的学习、交流、讨论以及由此产生的思想碰撞,催生了爱因斯坦的大量科学思想。“奥林比亚学院”解散后不久,爱因斯坦的相对论便问世了。
李醒民指出,在科学的重大变革时期,哲学思想是少不了的。爱因斯坦从历史上的哲学大师和哲人科学家那里,尤其是从批判学派马赫、彭加勒、迪昂、奥斯特瓦尔�F、皮尔逊等人的著作里汲取了丰厚的哲学营养,这也是他日后的成就超过那些物理大师的主要原因。科学泰斗彭加勒和洛伦兹的电子论和电子动力学,虽然包罗万象、富丽堂皇,但它们毕竟还是经典物理学的宏伟建筑。默默无闻的爱因斯坦却独辟蹊径,出奇制胜,后来居上。这一切不得不归功于哲学。哲学是全部科学研究之母,特别是在科学革命时期,当科学家为科学谋求一个立足的新基础时,哲学的启迪作用就显得尤为重要了。在这个过程中,只有那些拥有必要的科学知识储备,又善于博采哲学百家之长的富有哲学素养的科学家才能抓住科学的脉搏。

爱因斯坦与他的五个科学方法
每个科学家在进行科学研究的时候都有自己独特的方法,而爱因斯坦一生的辉煌成就,与他的五个科学方法密不可分:探索性的演绎法、逻辑简单性原则、形象思维法、等效原理和准美性原则。
欧几里得的平面几何曾让少年的爱因斯坦如痴如狂,这也让他从中体会到了探索性演绎法带给他的乐趣。脑海中有了推想并跨过思想的鸿沟通过实验来证明它的存在性,不断地探索、不断地实验证明,公理才能显现出来。科学中的逻辑简单性原则也是有它的客观基础的,爱因斯坦相信自然规律的简单性具有一种客观的特征。他说:“逻辑上简单的东西,当然不一定就是物理上真实的东西。但是,物理上真实的东西—定是逻辑上简单的东西。”
形象思维也很重要。想象是科学中的重要因素,这一方法在相对论中应用广泛:相对论认为,光速在所有惯性参考系中不变,它是物体运动的最大速度。由于相对论效应,运动物体的长度会变短,运动物体的时间膨胀。但由于日常生活中所遇到的问题,运动速度都是很低的(与光速相比),看不出相对论效应。其次,等效原理与准美性原则也被普遍应。著名的质能转换公式E=mc2体现了等效原理。简单就是美,虽然各种各样的理论出发点都不一样,但是越是经典的公理,越能反映出其准美性原则。
(摄影/詹前裕)