论爱因斯坦的思维方式
爱因斯坦的思维方式
内容提要：爱因斯坦作为一位伟大的科学家，一生为人类做出了重大的科学贡献，改变了人类对宇宙的认识方式。研究其思维方式有助于从整体上把握爱因斯坦的科学观。作者从美学思维、直觉思维、辩证思维、逻辑简单性四方面分析了爱因斯坦的科学思维方式。
伟大的物理学家阿尔伯特·爱因斯坦一生有许多科学发现，特别是他的相对论，揭示了空间--时间的辩证关系，加深了人们对物质和运动的认识，无论是在科学上，还是在哲学上，都具有重要的历史意义。爱因斯坦科学上的成就，在很大程度上依赖于他的独特思维方式。总观其思维方式，大体表现出美学思维、直觉思维、辩证思维以及逻辑简单性原则等四个特点。
一、美学思维是爱因斯坦科学发现的内在动力。爱因斯坦认为，科学的目的就是追求宇宙的和谐。这种美学思维方式体现了爱因斯坦的唯物主义自然观。他一方面承认科学内容具有客观性--美的规律。认为自然界存在于人的意识之外，同时，也强调人在其意识的支配下通过科学来发现和揭示大自然的奥秘和美的规律，并按美的规律改造自然，造福于人类。爱因斯坦从事的科学研究的目的也正在于此。
1931年初，他忠告加利福尼亚理工学院的学生：“如果你们想使你们一生的工作有益于人类，那么，你们只懂得应用科学本来是不够的，关心人们本身，应当始终成为一切技术上奋斗的主要目标;关心怎样组织人们劳动和产品分配这样一些尚未解决的重大问题，用以保证我们科学思想的成果会造福于人类，而不致成为祸害。”[①]正是这种追求宇宙的和谐美，造福于人类的科学目的，成为爱因斯坦科学发现的内在动力，使他的一生都在科学事业上为这种目标不懈地努力追求着，体现了爱因斯坦的人生观和价值观。
爱因斯坦把人们从事科学研究的目的分为三类。而爱因斯坦本人在其科学发现的过程中，则把三者有机地结合起来，从而构成了他独特和美学思维方式，促进了科学事业的发展。
第一，科学的目的是为了追求精神生活的满足。人类爱好科学，因为科学研究能给人一种超乎常人智力之上的快乐。所以，把科研看成是一种特殊的愉悦。爱因斯坦在把自己和一生献给伟大的科学事业的同时，在科学研究的过程中也得到了充分的满足。他把科学研究本身看作是一生中最大乐趣。在爱因斯坦的著作中，曾多次推崇德国启蒙运动者、诗人和思想家莱辛所说的话，认为寻求真理的努力所付出的代价，总是比不担风险地占有它要高昂得多。因为，在爱因斯坦看来，在我们之外，有一个巨大的世界，它离开我们人类而独立存在，它在我们面前就象一个伟大而永恒的谜，然而至少部分地是我们的观察和思维所能认识的。对这个世界的凝视深思，就像得到解放一样吸引着我们。“而且我不久就注意到，许多我所尊敬和钦佩的人，在专心从事这项事业中，找到了内心的自由和安宁。在向我们提供的一切可能范围里，从思想上掌握这个在个人以外的世界，总是作为一个最高目标而有意无意地浮现在我们的心目中。”[②]爱因斯坦把这种科学发现的过程称作通向天堂的道路，虽然它并不像通向宗教天堂的道路那样舒坦和诱人，但爱因斯坦说，他从来也没有为选择这条道路而后悔过。他在科学发现的过程中，获得了充分地满足，找到了一种精神寄托。
第二，科学的目的是为了追求物质生活的满足。人类的进步，社会的发展，在一定意义上说，是受制于人的需求能力的，而衣、食、住、行等物质需求则是人类最基本的需求。科学的目的，就是要在客观上不断提高人们的物质文化生活水平。爱因斯坦的相对论及量子论的发现本身就为人类物质生活的提高创造了条件。
第三，科学的目的是用一种审美的观点来探索世界，用科学家的好奇心来征服未来。爱因斯坦认为，科学家一心一意相信普遍的因果关系。在他看来，未来同过去一样，它的每一细节都是必然的和确定的。科学家总是对自然规律的和谐感到一种狂喜的惊奇，因为这种和谐显示出一种高超的理性，同它相比，人类一切有系统的思想和行动都只是它的一种微不足道的反映。
自然界有它固有的美。爱因斯坦美学思维方式的实质就在于，既然自然界是和谐的，那么反映自然界的科学理论也应该是和谐的;既然自然界是美的，追求自然界的科学理论也应该是美的。
二、直觉思维是爱因斯坦科学发现的基本途径。直觉思维是直接领悟的思维。是人脑对于突然出现在面前的新事物、新现象、新问题及其关系的一种迅速识别，敏锐而深入的洞察，直接的本质理解和综合的整体判断。爱因斯坦对科学发现中的直觉思维问题作了大量的论述。他提出了科学的发展主要是通过思维自由创造概念的途径实现的命题。1918年，爱因斯坦在柏林物理学会举办和麦克斯·普朗克六十岁生日庆祝会上的发言中谈到，物理学家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律，而“要通向这些定律，并没有逻辑的道路，只有通过那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些定律。”[③]他认为，感觉经验对于物理学理论基础的关系“只能直觉地去领悟。”[④]
爱因斯坦赋予直觉以特别重大的意义。他重视和强调直觉思维在科学发现过程中的作用并非偶然。
首先，他是针对科学研究和科学发展中的传统思维方式提出来的。当时培根重视归纳，轻视演绎的思维方式在哲学领域占有重要地位。爱因斯坦认为，科学不仅是在自然界中发现的，而且应该是自由创造概念，然后再回到实践中加以验证。爱因斯坦强调理论必须以经验为依据，他所说的直觉的依据就是对经验的“共鸣”，但直觉的依据又不单是从经验中归纳出来的，而要经过“理智的构造”、“自由发明”才能得到，因此，它是一种“创造性的行为”，是“构造性的尝试”。所以，爱因斯坦明确指出“科学不是一本定律汇编，也不是一本把各种互不相关的论据集合在一起的总目录，它是用来自由地发明观念和概念的人类智力的创造物。”[⑤]这是直觉思维的第一步，也是科学发现的前提。
其次，针对牛顿轻视假说的思想提出的。牛顿认为，不做假说是任何健全的自然科学家的基础。这个思想到19世纪末仍被人们所推崇。这种狭隘的经验主义历来认为，试验中没有的东西，理性中也不会有。爱因斯坦在批驳这种思维方式的同时，提出科学需要假说，这种假说在一定意义上是指一种直觉的判断力，它往往来源于一种信念。1906年，当爱因斯坦的狭义相对论刚刚问世的时候，《物理学记事》上发表了德国物理学家考夫曼关于他的实验测量结果“与洛伦兹--爱因斯坦的基本假说不相符”的论文，然而，爱因斯坦当时承认考夫曼提供的事实，但并不放弃自己的假说，因为直觉告诉他自己经过十年沉思而得出的结论是和谐的、符合世界和统一性。十年之后，法国物理学家居耶和拉旺揭示了考夫曼的实验装置是有毛病的。
第三，爱因斯坦思维自由创造概念的命题，是针对科学认识中的唯心主义先验论提出的。爱因斯坦认为，科学的概念、理论不是先天就有的，而是后天才有的，是人们的思维自由创造出来的。爱因斯坦认为，科学就是历史悠久的努力，要大胆想象、大胆创造，科学往往就是这样一种企图，通过构思的过程，后验地重建存在。根据已有的知识，构思世界的联系，得出新的概念，建立新的假说，然后，经过实验加以验证。
爱因斯坦的直觉思维包括三层含义：
一是通过直接经验构思理论体系，包括基本概念和基本假说，从特殊上升到一般不是通过归纳的道路实现的，而是通过直觉思维的形式实现的。二是从理论体系到基本结论是通过逻辑演绎的道路实现的。三是思维自由创造概念是人的思维本性所决定的。人主要有三个思维特点，即思维的自觉能动性、知识和经验的储备以及人的思维具有差异性。不同的人有不同的思维方式，其见解，深度及概念和理论表达均不相同，因此，要借鉴先进的思维头脑推动社会的进步。
显然，爱因斯坦提出直觉思维这个命题是唯物主义的命题，不仅因为这个命题是以直接经验为基础的，也因为这个命题的形式是一种自觉地思维形式。爱因斯坦这个命题同列宁在《哲学笔记》中提出的“概念是人脑的最高产物”这一命题是基本一致的。
直觉思维也是爱因斯坦评价其他科学家才能的一个标准。他认为，哥白尼、法国化学史家梅耶松、居里夫人、玻尔、朗之万等著名科学家的伟大发现都在很大程度上得益于他们的直觉思维。
三、辩证思维是爱因斯坦科学发现的主要方法。爱因斯坦是具有辩证是思想的科学家。没有辩证思维，就不会有相对论和量子论的科学发现。狭义相对论关于时间和空间的观点，广义相对论中关于时空与场的观点，量子论中关于能量与质量的观点，都体现了爱因斯坦的辩证思维方式。爱因斯坦的辩证思维方式主要体现在如下三个方面：
第一，爱因斯坦承认世界是有序的、和谐的、统一的整体。1931年，当爱因斯坦论及科学时指出：“相信世界在本质上是有秩序的和可认识的这一信念，是一切科学工作的基础。”[⑥]爱因斯坦不仅承认世界的有序性、和谐性与统一性，而且，对此深信不疑，甚至把这种信念建筑在宗教感情上，他说：“我的宗教感情就是对我们的软弱的理性所能达到的不大一部分实在中占优势的那种秩序怀着尊敬的赞赏心情。”[⑦]
爱因斯坦认为，世界是有序的，有规律可循的。1952年3月，他在写给M·索洛文的信中谈到，人类世界的可理解性是一个奇迹，或者是一个永恒的神秘。先验地，我们好象可以很自然地认为世界是完全紊乱的，人的思维完全无法掌握。“但是理论的完成暗示了客观世界的高度规律性。这是人们不可能先验地预先设想的。”[⑧]
第二，爱因斯坦承认自然界中存在着对立统一的关系。他在科学研究中，一方面能够从统一中看出对立，能够在对立中追求统一。爱因斯坦在狭义相对论中关于时间和空间的理论对于这个问题具有典型意义。因为在探讨时空观这个问题时，他采取的方法是把时间与空间联系起来看作一个整体，即认识到了二者的绝对与相对的对立统一关系。爱因斯坦仔细地考察了时间与空间的关系，他发现：“两个事件间，没有空间的绝对关系，也没有时间的绝对实质，便是有空间与时间绝对关系。”[⑨]在爱因斯坦看来，对于两个事件，在不同的惯性系看来，它们的空间关系是相对的，它们的时间关系也是相对的，只有从空间与时间的联系去考察，才有绝对的意义。正是在这个基础上，爱因斯坦把时空与场联系在一起，建立了他的广义相对论。
第三，爱因斯坦承认自然界和科学理论的可变性。他认为，由于自然界是不断发展变化的，所以，反映自然界本质规律的科学理记和概念也不可能是永恒正确的。1950年，爱因斯坦在国际外科医学院讲话时曾提出，由于自然界的不断变化，当时，物理学像天体力学的小妹妹一样随之发展，而生物学则又是像物理学的小妹妹一样随之发展。这种自然科学的发展观反映了爱因斯坦的科学观。
四、逻辑简单性原则是爱因斯坦科学发现的理论依据。爱因斯坦对逻辑简单性原则曾作过科学解释。他认为，我们所谓的逻辑简单性，并不是指学生在领会这种体系时困难最少，而是指这个体系所包含的彼此独立的公理、假设或概念最少。爱因斯坦提出了四条原则：
第一，理论体系所包含的公理、假设、概念基本结构等逻辑元素最少，逻辑元素越多，包含的真理性则越少。
第二，理论体系所包含的假设、公理、概念等基本关系必须彼此独立，不能互为因果关系或互为前提。亦即是不用定义的概念和不用证明的命题减少到最低限度。
第三，理论体系的逻辑前提必须归真，正确地运用逻辑规则。做为一种理论体系，假设、公理及概念，在形式逻辑上必须具有不矛盾性，这是检验一种理论是否可靠的重要要求和必须遵守的标准。
第四，理论体系所包含的假设、公理、概念之间的基本关系，在逻辑上要保持前后一致。
爱因斯坦提出并遵循的逻辑简单性原则具有重要的理论价值。首先，逻辑简单性原则是评价理论的一个重要方法。从逻辑观点来看，如果一种理论并不是从那些等价的和以类似方式构造起来的理论中任意选出的，那么，我们就给予这种理论以较高的评价;其次，逻辑简单性原则有助于人们对理论的选择。它是用来选择或然性最大的知识理论体系的辅助性启发手段;再次，逻辑简单性原则构成了理论体系和科学结构上所追求的目的。要解决真正地反映客观实在这一课题，就应当用最合理、最简单、最清楚的方式进行思维，并从许多同样有价值的理论中选择一个更简单、更明确、更经济地达到这一目的的理论，构成理论体系和科学结构。从而使理论体系和科学研究本身尽可能地达到“内在完备性”要求，力求少走弯路。
总之，爱因斯坦科学发现的思维方式，充分地证明了他的哲学倾向和他的科学态度一样，是严谨而深刻并富有创造力的。