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第2章 愛因斯坦自述(2)

在上一世紀(jì)所有的物理學(xué)家眼中,經(jīng)典力學(xué)是全部物理學(xué),甚至全部自然科學(xué)最牢固的基礎(chǔ)。我們對此也不必驚奇。當(dāng)時(shí),麥克斯韋電磁理論已逐漸取得了全面勝利,很多物理學(xué)家還孜孜不倦工作著,想把它也歸為力學(xué)方面。甚至包括麥克斯韋和H.揚(yáng)茲本人,他們都在不自覺地維護(hù)著他們認(rèn)為的物理學(xué)基礎(chǔ)--經(jīng)典力學(xué)?,F(xiàn)在,我們公道地說,其實(shí)他們正是動搖“力學(xué)作為一切物理學(xué)的基礎(chǔ)”的人。恩斯特·馬赫寫了一本《力學(xué)史》,他對這種教條式的信念提出了反對意見,作為一個(gè)學(xué)生,我被他的內(nèi)容吸引了。我認(rèn)為,正是馬赫堅(jiān)不可摧的懷疑態(tài)度和獨(dú)立性才鑄就了他的偉大。然而,馬赫沒有將一些思想正確闡明,特別是關(guān)于科學(xué)思想中本質(zhì)上是構(gòu)造和思辨的問題。他反而指責(zé)理論,比如指責(zé)原子運(yùn)動論就犯了這樣的錯(cuò)誤。

下面我想先談一般的物理理論觀點(diǎn),因?yàn)槿藗兛梢岳眠@些觀點(diǎn)去批判各種物理理論。理論應(yīng)當(dāng)與經(jīng)驗(yàn)事實(shí)相符合,這是第一。事實(shí)上,做到這點(diǎn)非常難,盡管它初看起來很明顯。為了堅(jiān)持一種普遍接受的理論基礎(chǔ),人們總是想辦法加進(jìn)一些補(bǔ)充或假設(shè),從而使理論與事實(shí)相符合。但不管怎樣,用現(xiàn)有的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來證實(shí)理論基礎(chǔ)是第一個(gè)觀點(diǎn)所涉及的內(nèi)容。

除此之外,還要注意理論本身的前提問題,這是第二。它涉及的“自然性”或者“邏輯簡單性”,人們通??梢院唵味卣J(rèn)為是前提(基本概念及其基礎(chǔ)之間的關(guān)系)。在挑選和評價(jià)各種理論時(shí),這個(gè)觀點(diǎn)的作用很大,但具體怎樣表達(dá),確實(shí)存在難度。與其說要尋找一種邏輯上獨(dú)立的前提問題,不如說是一種權(quán)衡兩種不能比較的問題。其次,那種最嚴(yán)格限制理論體系的理論是比較優(yōu)越的理論。在這里,我只談這些理論,把它們的對象歸為一切物理現(xiàn)象的總和,所以理論的“范圍”,我就不再說了……

我上面講的也許讓人有點(diǎn)不明白,不過我也不想請求原諒。在這里,我還必須承認(rèn),我還沒有找到更合適的定義來表達(dá)上面的意思,也許我根本就缺乏這個(gè)能力。我也明白,如果非要尋找更明確的闡述方法,這還是有可能的。不管怎樣,在判斷理論的“內(nèi)在的完備”時(shí),“預(yù)言家”們之間往往存在一致意見。

(略去批判作為物理學(xué)基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué))

夠了,夠了。請?jiān)徫野?,牛頓。我們會永遠(yuǎn)記住您所發(fā)現(xiàn)的道路,在您那個(gè)時(shí)代,您確實(shí)是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人。您所創(chuàng)造的概念,不管什么時(shí)候仍然對我們研究物理學(xué)起著很重要的指導(dǎo)作用。然而現(xiàn)在,我們必須用另外一些與直接經(jīng)驗(yàn)相去甚遠(yuǎn)的概念取代您的這些概念,因?yàn)椴贿@樣,物理學(xué)就沒辦法繼續(xù)進(jìn)步。

“這難道算是訃告嗎?”因?yàn)檫@樣的文章令讀者驚奇,很容易產(chǎn)生這樣的疑問。

我的答案:本質(zhì)上,是的。

因?yàn)?,對我這種人,他所想的是什么和他是怎樣想的才是一生中主要的東西,而那些他所做的或者經(jīng)受的事情,是他不關(guān)心的。因此,這些我認(rèn)為在我的一生中起重要作用的思想構(gòu)成了這個(gè)訃告的主要內(nèi)容。一種越簡單的理論前提,越能囊括更大的應(yīng)用范圍,也越能涉及更多的事物種類,而越這樣,給人的印象越深。古典熱力學(xué)給了我深刻的印象。我敢保證,這個(gè)理論是唯一具有普遍內(nèi)容的物理理論,在它的基本概念所涉及的范圍內(nèi)是絕不會被推翻的,這一點(diǎn)請喜歡懷疑的人特別注意。

在我的學(xué)生時(shí)代,麥克斯韋理論是最使我著迷的課題。這個(gè)理論之所以能夠成為革命的理論,就在于它從超距作用力過渡到以場作為基本變量。將光學(xué)歸到電磁理論范圍內(nèi),連同光速與絕對電磁單位制的關(guān)系,以及折射率與介電常數(shù)的關(guān)系,反射系數(shù)與金屬體的傳導(dǎo)率之間的定性關(guān)系,都是一種啟示。在這里,除了轉(zhuǎn)變?yōu)閳稣摚ㄋ梦⒎址匠虂肀硎净径桑┩?,麥克斯韋只用了唯一一個(gè)假設(shè)性的步驟:在真空和電介質(zhì)中引進(jìn)了位移電流及其磁效應(yīng),這完全是一種革新,由微分方程的形式性質(zhì)規(guī)定其內(nèi)容。同伽利略和牛頓一樣,法拉第與麥克斯韋,也是前者靠直覺抓住了事物的聯(lián)系,后者用公式嚴(yán)格地將這些聯(lián)系準(zhǔn)確地表述了出來,并將它們定量地應(yīng)用了。在這里,我還要說的是,我們應(yīng)該特別注意這兩對之間的內(nèi)在相似性。

1955年的自述(片段)

1895年,我16歲,跟著父母來到了蘇黎世。此前一年是在意大利米蘭度過的,那時(shí)我沒有上學(xué),也沒有老師。我想上蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué),不過,我不知道怎樣做才能到這個(gè)學(xué)校讀書。我的那一點(diǎn)知識主要是靠自學(xué)得來的,很零散。對于這一點(diǎn),我有自知之明。我也很固執(zhí),既然我決定想上這所學(xué)校,就不會放棄。我覺得考上大學(xué)絕不是一件輕松的事。我讀書很少背誦,加上記憶力又不強(qiáng),對所有問題,只是喜歡深入理解。我報(bào)名參加了這所大學(xué)的工程系入學(xué)考試,但我一點(diǎn)把握也沒有。我過去所受的教育殘缺不全,在這次考試中,全部暴露出來。我沒有考上,這也是正常的。不過,有件事還是值得高興的,通過這次考試,物理學(xué)家H.F.韋伯認(rèn)識了我,他說,如果我不離開這里,可以去聽他的課。但是,校長阿耳賓·赫爾措格教授卻向我提議,去阿勞州立中學(xué)上學(xué)。在那里,我可以用一年的時(shí)間,來補(bǔ)習(xí)以前漏學(xué)的課程。阿勞州立中學(xué)給我留下了難忘的印象,學(xué)校崇尚自由精神,教師們淳樸熱情,不會為外界的權(quán)威而動搖。而德國的中學(xué)則不同,那里一直受權(quán)威指導(dǎo),沒有自己的個(gè)性。和在德國中學(xué)的六年學(xué)習(xí)相比,我感到這里的教育是自由和自我約束的。這里優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境讓我想到,虛幻的空想絕不是真正的民主。

在阿勞學(xué)習(xí)期間,我有時(shí)候會想(曾思考過)這樣一個(gè)問題:假如一個(gè)人的奔跑速度可以達(dá)到光的速度,那么他所處的場就不會隨著時(shí)間的變化而發(fā)生改變了。顯然,這種事不可能發(fā)生。不過,同狹義相對論有關(guān)的樸素的理想實(shí)驗(yàn),這是第一個(gè)。雖然狹義相對論的這一發(fā)現(xiàn),最終的結(jié)果同邏輯形式有關(guān),但它絕不是邏輯思維的成就。

1896年-1900年,我在蘇黎世工業(yè)大學(xué)的師范系學(xué)習(xí)。我現(xiàn)在已經(jīng)是一個(gè)有中等成績的學(xué)生了,對此我很滿足。但我那時(shí)還不是一個(gè)好學(xué)生,我做不到好學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn):要遵守秩序,老師講課時(shí)要做筆記,然后自覺地做作業(yè);人們所教給你的那些東西,你要不惜一切代價(jià)學(xué)好;必須有能力去很輕快地理解所學(xué)習(xí)的東西。可惜的是,我發(fā)現(xiàn)上述的這些條件自己一個(gè)也做不到,為此我老有一種負(fù)疚感。在這個(gè)自由自在的學(xué)習(xí)環(huán)境里,我以極大的興趣去聽某些課,我依然還不是一個(gè)好學(xué)生,只能讓自己多學(xué)一些感興趣的東西,與此同時(shí),我不感興趣的很多課程也都漏掉了。在家里,我以極大的熱情學(xué)習(xí)理論物理學(xué),這樣做平衡(平靜)了我的內(nèi)心,減輕了我的負(fù)疚感。我依然保持著原有的習(xí)慣:廣泛地自學(xué)。

這個(gè)時(shí)候,有一位叫米列娃·馬里奇的塞爾維亞女同學(xué)和我一起學(xué)習(xí),她就是我后來的妻子。

在H.F.韋伯教授的物理實(shí)驗(yàn)室里,我熱情而又努力地工作著。我也很喜歡蓋塞教授的微分幾何,他的講授是教學(xué)藝術(shù)的真正杰作,這對我后來建立廣義相對論有很大的幫助。不過,那時(shí)的我對高等數(shù)學(xué)沒有多大的興趣。我錯(cuò)誤地認(rèn)為,高等數(shù)學(xué)這一門課有這么多的分支學(xué)科,在任何一個(gè)分支中,想研究出一些成就來都會用盡一生的時(shí)光。我還無知地以為,只要清楚地掌握數(shù)學(xué)基本概念以備應(yīng)用,對于一個(gè)物理學(xué)家來說就足夠了;而像高等數(shù)學(xué)和其他一些學(xué)科,對于物理學(xué)家來說,即使不知道也沒有多大關(guān)系。后來,數(shù)學(xué)才能的不足在我以后的研究中慢慢顯露出來,我才發(fā)現(xiàn)自己犯了一個(gè)不該犯的錯(cuò)誤。

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