愛因斯坦的思維模式

2020-12-04 小孫的小瓶子

舊世界大廈的崩潰愛因斯坦在總結自己的學術活動時,對物理學的情況做校 了如下描述,這也正是他少年時代碰到的那種情景:

「當時,在各個細節問題上, 雖然成果纍纍,但在原則問題上僵化的教條仍居於統治地位: 假若真有所謂「開始」的話,那麼一開始是上帝創造了牛頓運動定律及其必不可少的質量和力。這就是一切; 其餘一切,都可以用演繹法根據是 適當的數學方法推演出來。」當時,普遍認為大自然是一座龐大的鐘表,製造出來後,「一上發條」,馬上就會按其內在規律走動起來。同時,嚴格的自然規律預先就決定了每個物質粒子在每一時刻的命運。在那些年代,幾乎所有的物理學家都把古典力學看作是全部物理學、乃至所有其它自然科學的牢固的和最終的基礎。這種觀點從伽利略、笛卡兒和牛頓時代開始,長期被人們所接受,被證明是正確的,而且得到了極大的發展,因而主宰一切。

1870年左右,這種自然觀達到了它的頂峰,而後逐漸開始走下坡路。八十和九十年代的種種發現,使機械自然觀陷於難以克服的困境和矛盾之中。首先是麥克斯韋場方程和赫茲的研究成果,嚴重動搖了把力學看作是物理學思想最終基礎的信念; 不過,這兩位研究家仍然沒有擺脫自覺的物理思想,堅持認為牛頓力學是物理學的可靠基礎。 馬赫是一位奧地利物理學家、哲學家和物理學史學家。愛因斯坦說,他的功勞在於「衝擊了這種教條式的信念」。1871年,馬赫在布拉格科學院的報告中講到,不必以機械自然觀認識自然現象,它甚至還妨鼻了對自現,認識。1883年,馬赫在《發展的力學,歷史的批判》一對於這種在當時是大膽而新顆的想法作了詳盡論述。

兒乎同時,恩格斯在《自然辯證法》片斷中,談到了機城自然觀的局限性。恩格斯有力地批駁了自然科學家們把一切都歸咎為機械運動的「狂癖」。然而這位辯證唯物主義哲學創造人之一的思想也還只是停留在早期階段,對於十九世紀自然科學研究的實際發展還沒有產生影響。恩格斯的《反杜林論》中也有相似論點,不過也未引起自然科學家的重視。甚至連馬赫提出在學術上對古典力學批判,最初也沒有反響。直到七十年代末,大多數物理學家仍然確信自然科學應以機械論作為基礎,這是正確的,不可改變的。直到九十年代中葉,從倫琴發現了「X一射線」開始,機械自然觀在一系列驚人的重大發現的衝擊下便土崩瓦解了。被法國物理學家龐加菜稱作「彷徨階段」的時期開始了,隨即發生了「物理學的危機」。列寧在《唯物主義和經驗批判主義》一書中,對其表現和實質進行了深刻的闡述和分析。

宣布機械物理學業已結束的自然科學成果中,除了倫彩射線的發現,首先應該指出的是放射性和電子的發現。這些發現都是18年1900年期間,當時愛因斯進還正在來學。1900年晚秋,普朗克M.Planck) 發現熱輻射具有原子狀的量子精構四。這個發現動據了舊世界大廈的地基。

在蘇黎士上大學

愛因斯坦對自然科學的興趣甚於數學,他認為作為一個物理學家只要懂得一些數學就夠了。在求學期間,愛因斯坦經常無故曠課,數學家閔可夫斯基對他的印象不好。但是,恰好是這位他在蘇黎士的老師,以後完成了狹義相對論的完整數學形式。

可是在學習期間,愛因斯坦還是把時間充分利用在學習上,主要用於自學,對他說來,自學比聽課和記筆記更適宜於獨立思考科學問題。正如他後來記述的那樣,他以「虔誠的狂熱」拜讀了基爾霍夫、亥姆霍茲、赫茲和玻爾茨曼以及洛倫茲、麥克斯韋@的主要著作。愛因斯坦自己也承認,馬赫的《方學史》給他留下了深刻而持久的印象。他對這本書評價很高,直到晚年還稱它為一本「革命著作」

1900年夏天,愛因斯坦通過了物理學教師的考試,雖然沒有一門最突出,但所有科目,他都得到較好的分數。考試後整整一年,他根本不打算思考任何學術問題。這種不管重要與否強制灌輸知識的做法,使他厭倦、裹足不前,所以考試後他對思考什麼學術問題都感到膩煩。

去伯爾尼的路上

二十一歲那年,愛因斯坦希望踏上理論物理的科學徵途,但起初未能如願以償。由於這位物理教師幾乎兩年沒有固定職業,可以說是他一生中優慮重重的歲月。經常住在米蘭的父親家裡, 指望在那兒謀求到職業,可也落空了。有一次,甚至將要去蘇黎士高等工業學院任助教了,最後一瞬間又接到拒函。遞給奧斯瓦爾德謀求在菜比錫的物理化學研究所作助手的申請仍然杳無音訊。即便能在溫特胡爾一所學校為數學教員代幾周課,愛因斯坦也感到由衷的喜悅。後來,他在一所寄宿學校為將在瑞士學習的外國人講授了一段時間的數學和物理課。在朋友的幫助下,最後總算被伯爾尼「聯邦精神財富局」僱為技術員。不久,他被獲準加入瑞士國籍。

起初,愛因斯坦是「三級技術員」,即助理鑑定員。主要是為遞交的專利申請書準備鑑定意見和草擬專利文書。從1902年7 月到1909年10月,愛因斯坦在這所他稱之為「世俗寺院」的專利局裡工作了七年。他認為,一生中這段時間最幸福、最豐產,因為用不著為生活操心,而且為了勝任「專利奴僕」的工作,迫使他自已從多方面思考物理技術問題。同時,在本職允許的範圍內,愛因斯坦有充裕的時間推敲學術問題。在伯爾尼任職半年後,愛因斯坦和比他大四歲的米列娃結婚。米列娃是塞爾維亞人,是愛因斯坦在蘇黎士大學時的同學,當時也取得物理教師資格。

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