爱因斯坦的自然观和思想方法

爱 因斯坦 在相 对论 、 分 子统 计力 学 （ 布 朗运 动与 实 在 的分 子 、 阿伏伽 德 罗 常数 的
实 验测 定 法 ） 、 早 期 量子 论 （ 光 量 子假 说 、 光 电效 应理 论 、 辐 射 理论 、 量 子 统 计理 论 ） 、
宇 宙学 （ 相对 论宇 宙模 型 、 引力 波 ） 等领 域都 取得 了突 出贡献 。为 了纪念 他 在 物理 学 领域 所做 出 的巨大 贡献 ， 联 合 国教科 文组 织把 ２ ０ ０ ５年定名 为 “ 世 界物 理年 ” 并举 行 了
与 研究 者 的 自然观 有 关 ， 也与 其着 眼点 和洞察 力 有关 。爱 因斯 坦在 这 两方 面 都非 常 出众 ， 在他 的相对 论 中体 现尤 为 明显 。（ ２ ） 理 论必 须 建立 于 物理 实 在 的基 础之 上 ， 由
理论 导 出 的结论 要 关联 到 现象 。 然 后进 行 分析 和 验证 。爱 因斯坦 尤 其 重视 理论 与 关 键性 实 验 、 测量 数 据 的一致 性 ， 这 主要 体 现在 他与 波 尔关 于 量子 力学 解 释 的争论 中 。
许 多纪念 活 动 。在此 ， 笔 者将 对爱 因斯 坦 的伟 大成 就 中所 展现 出来 的 自然观 和思 想
方 法进行 考 察 。
一
、
自然 观 和 思 想 方 法 的 概 述
爱 因斯坦 的 自然观 和思想 方法 的主 要特 征体 现在 以下几个 关键 词 ： 实在性 、 统一
的 自的优 美理 论 （ 审美 主义 ） 、 客观 的建构 主义 、 自 然界 内部相 互规 定 的世界结 构 （ 系统论 ） 、 确 定性 的 自然 法 则 （ 决定 论 ） 。
的过程 尤其 注 重维 持 理论 在 逻辑 上 的统 一性 和一 致性 ， 假 如 因此遇 到 值得 怀 疑 的传
统 概念 ， 不应 受 到它 的束缚 。较 为典 型 的例子 是 ： 他 提 出 的光 量子 假说 ， 否定 以太 ， 变
革 时 间和 空 间的概 念 ， 率 先发 现普 朗克 的辐射 分 布规 则 和量 子 假说 与 已有 的物理 理
第 ４ 卷 第 ５ 期 ２ ０ １ ３ 年 １ Ｏ 月
哲 学 分 析
Ｐ ｈ ｉ ｌ ｏ ｓ ｏ ｐ ｈ ｉ ｃ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
Ｖｏ １ ． ４． Ｎｏ ． ５ Ｏｃ ｔ ． ， ２ ０１ ３
爱 因斯坦 的 自然 观和 思 想方 法①
［ 日］菅野 弃 乙 司
作者简介 ：菅野礼司 ， 日本 大 阪 市 立 大 学 理学 部 名誉 教 授 。
① 本文原载 日本物理学会 《 量 子论研究｝ Ｖ ｏ １ ． １ １ ４ ， Ｎ ０ ． １ ， ２ ０ ０ ６ 。经与作者商议 ， 译者对原文进行 了删减 ， 并添加
了标 题 。
・
１ ２ ４・
爱 因斯 坦 的 自然 观 和 思 想 方 法
有： 光 速 不变 原 理 的思 想 实 验 、 质 量一 能量 等 价 性 的思 想 实 验 、 等 效性 原 理 与 电梯 思 想实 验 、 量子 力学 波 函数 的相关 性及 其 物理实 在 性 的 Ｅ Ｐ Ｒ佯 谬等 。（ ３ ） 大 胆想 象 、 不
受 已有概 念 的束缚 。 基 于 自己确定 了的确凿 的基 本原 理 ， 用 演绎 法把 理论 展开 。 演 绎
相联 系． 通 过 实验 进 行 检 证 ； 理 论 必须 建 立 在 物 理 实在 的基 础 上 。 关键 词 ： 统 一 的 自然观 ； 客 观 的建 构主 义 ； 科 学 的 审 美主 义
中 图分 类 号 ： Ｂ９ ４ 文 献 标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ２ ０ ９ ５ — ０ ０ ４ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ － ０ １ ２ ４ — １ ３
爱 因斯 坦 的思 想方 法 主要 包 括 以下几 方 面 ： （ １ ） 创 立 理论 时 ， 要 从 简单 而 最基 础 的原 理 出发 ， 由此 演 绎 出普 遍 的 一般 性 理 论 ， 该理论具有逻辑清晰 、 简 洁 优 美 等 特 点。 这 是一 种不 同于 归纳 法 的思想 方法 。 如何 判断究 竟什 么是 “ 最 基础 的原 理” ， 这 既
论 不相 容等 。他具 有如 此灵 活 、 大胆 的想 象力 ， 这 与他 的个性 强烈 的 自然观 和科学 观
（ 对 科学 为何 物 的理解 ） 有关。（ ４ ） 把 理论 的广 泛 适用 性 和不 同理论 间 的逻 辑 统一 性 作 为重 要 目标 ； 理 论 的广泛 适 用性 是通 过 从简 单 的基 础原 理 出发建 构 理论 的途 径 实 现的。 他能 准确 地抓 住本 质 的东西 并具 有相 应 的洞察 力 。 例如 ， 他 的狭义 相对 论整 合 了牛顿 力 学与 麦克 斯 韦 电磁 理论 这两 种 不相 ～致 的理论 ； 广 义 相对 论 则是 一 种适 用 于任 意参 照 系 的理论 。广义 相对论 完 成后 ， 他 又试 图通过 建立 “ 统 一场论 ” ， 将 引力 与
爱 因斯 坦 特别 执着 于 物理 理论 的 （ 客观） 实在 性 ， 主 张物 理理 论 必须 使 物理 实 在能 够 在 实验 中得 到确 证 ， 这 与他 重视 物理 实 在性 的 自然观有 关 。另 外 ， 他 设计 许 多精巧 的
思 想实 验 ， 对最 具 本质 性 的典 型现 象 和概 念进 行 逻辑 上 的思 考 。这 些 思想 实 验 主要
摘 要 ：实在 的 自然 界 是 统 一 的 自然 界 ， 自然 观 遵 守 确 定 性 的 因果 律 ； 反 映 该
自然 观 的科 学理 论 ， 必须 是 从 简单 原 理 出发 ， 以 确 凿 的 逻 辑 建 立起 的 赋 予 美感 的 理
论 。要从 简单而最基础 的原理 出发 ， 演绎 出普遍的一般性理论 。 再将其与 实际现 象
马赫认为不应该把不能被经验证实的概念或实体带入到科学中来科学是一种叙述经验事实的学科应该排斥那些现象背后的本质实体这些形而上学的内容马赫认为科学理论是对复杂的现象进行条理化和关联化的一种有助于思维经济的理论但是他在以后创建广义相对论及以其为基础的宇宙学的过程中他认识到了实证主义的错误并否定了它尽管如此爱因斯坦始终赞赏马赫的力学理论爱因斯坦否定牛顿绝对时空观强调相对运动的自然观这当然是受到马赫批判牛顿的影响然而拥有绝对含义的光速不变原理无论如何是不能从马赫的实证主义那里得出来的爱因斯坦从光速不变原理到时空概念的革命性变化的思想路径是一种对时间空间测定方法实验操作的现象学思考也就是说不可能先验地确定时间空间的测量只能依赖信号进行实验操作如此对未经实证的东西暂且怀疑起来回到最基本的现象上开始重新考虑这是对实证主义优点的充分发挥这种批判精神也可以说是得益于休谟和马赫的影响科学不仅是对现象的知识的整理也不仅是对现象的解释它还需要有预测能在爱因斯坦的科学观中理论的预言能力是非常重要的正是理论决定了我们能看到什么这和实在性也有着密切关系马赫当然也不是全盘否定和完全无视科学理论的预言功能但是从他主张的思维经济的原则来看预言在他那里就显得不是那么重要关于自然和自然观爱因斯坦认为实在的自然界是统一的自然界它受到统一的自然观的影响自然观则遵守确定性的因果律由此我们能窥见爱因斯坦的科学图景它既体现在他的相对论的统一优美的逻辑结构中也体现在他的那句著名的批判量子力学概率解释的名言即上帝不掷骰子中因此能够反映统一的自然观的科学理论必须是从简单原理出发以确凿的逻辑建立起的赋予美感的理论相对论特别是广义相对论就是这种毫无冗余逻辑严谨从基础原理出发几乎每一步都由必然性推出的演绎结构可以说广义相对论是物理学中最为优美的理爱因斯坦的实在论是以独立于观察者的自然实在为前提的因此只有通过科学132理论将物理实在概念化才能把握它