爱因斯坦业绩的教育意义

摘 要：今年是伟大的科学家、思想家爱因斯坦完成广义相对论整整100周年。这个物理学史，乃至世界科学史上伟大的革命性成果之所以产生的重要原因之一，就是爱因斯坦的思想境界与方法。了解爱因斯坦的思想境界与方法，对于当今的教育实践与研究无疑具有重要意义。要而言之，爱因斯坦的思想境界与方法的主要内容有：志趣：以寻求真理，造福人类为己任，为自己前行的动力；博学：视野开阔，胸襟博大，奠定获得研究硕果的坚实基础；辨析、简化与提炼：爱因斯坦研究方法的精髓所在。

关键词：广义相对论100周年；爱因斯坦；思想和方法；教育意义

中图分类号：G40-055 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2015）15-0005-04

今年是伟大的科学家、思想家爱因斯坦完成广义相对论整整100周年。

1915年末，爱因斯坦在柏林普鲁士科学院发表研究成果，其核心内容就是用引力场方程描述处于时空中的物质是如何影响其周围的时空几何。在科学史研究领域，多以此为广义相对论诞生的标志，并将广义相对论的诞生誉为世界物理学史上的伟大革命。广义相对论对物理学的影响非常深远，其引发了诸多理论和实验的研究成果。其中一部分是从广义相对论的定律中直接导出的，而有些则从广义相对论发表至今经过长久的研究才逐渐变得明朗。这个物理学史，乃至世界科学史上伟大的革命性成果之所以产生的重要原因之一，就是爱因斯坦的思想境界与方法。了解爱因斯坦的思想境界与方法，对于当今的教育实践与研究无疑具有重要意义。

今对爱因斯坦的思想境界与方法，略说如次，期冀对后学者有所启迪。

一、志趣：以寻求真理，造福人类为己任，为自己前行的动力

爱因斯坦说：“我不能设想真正的科学家会没有这样深挚的信仰。这情况可以用这样一个形象来比喻：科学没有宗教就像瘸子，宗教没有科学就像瞎子。”“科学是个美妙的东西——如果无需靠它维生的话。”“人只有献身于社会，才能找出那实际上是短暂而有风险的生命的意义。”“一个人的价值，在于他贡献了什么，而不在于他能得到什么。”“不要试图去做一个成功的人，要努力成为一个有价值的人。”“只有利他的生活才是值得过的生活。”

爱因斯坦自幼接受宗教教育，受时代和各种主客观条件的局限，“上帝”等种种意识始终在爱因斯坦的思想中占据着崇高的位置（尽管他也有自己极具理性的选择，如他曾明确表示“我信仰斯宾诺莎的上帝，他以宇宙的秩序与和谐来示现，而不是那个会干涉人类命运和行为的上帝”）。但正如马克思所指出的那样，“宗教授予我们所有人向往的理想。它为全人类牺牲了自己。谁敢否认这一点？若我们选择的职业，能让我们把自己最好的给予人类，我们就不会在其重压下蹒跚行走，因为这是献给万物的。”①爱因斯坦正是在长期的学习过程中形成了自己高尚的志趣。1914年4月，爱因斯坦接受德国科学界的邀请，迁居到柏林。8月，即爆发了第一次世界大战。他所居的德国是战争的发源地，他生活的周围充塞着战争的鼓吹者。但爱因斯坦坚决地表明了自己的反战态度。9月，爱因斯坦参与发起反战团体“新祖国同盟”，在这个组织被宣布为非法、成员大批遭受逮捕和迫害而转入地下的情况下，爱因斯坦仍坚决参加这个组织的秘密活动。10月，德国的科学界和文化界的头面人物与军国主义分子沆瀣一气，发表所谓“文明世界的宣言”，为德国发动的侵略战争辩护，鼓吹德国高于一切，全世界都应该接受“真正德国精神”。在“宣言”上签名的多达93人，都是当时德国有声望的科学家、艺术家和牧师等。当征求爱因斯坦签名时，他断然拒绝了，而同时他却毅然在反战的《告欧洲人书》上签上自己的名字。②1952年11月9日，爱因斯坦的老朋友、以色列首任总统魏茨曼逝世。同胞们推举爱因斯坦为以色列共和国总统候选人。爱因斯坦为同胞们的热情深受感动，但他在报上发表声明，正式谢绝出任以色列总统。在爱因斯坦看来，“当总统可不是一件容易的事。”他一再强调：“方程式对我更重要，因为政治只看眼前，而方程式是永恒的。”③

上述事例都充分体现了爱因斯坦的高尚志趣：以寻求真理，造福人类为己任，为自己前行的动力。

二、博学：视野开阔，胸襟博大，奠定获得研究硕果的坚实基础

爱因斯坦说：“我每天提醒自己一百遍，我的生活，不管內在或是外在，都是以他人（包括活着的和逝去的）努力的成果为基础。所以我必须尽力奉献自己，希望能以同等的贡献，来回报长久以来从他人身上所获得的一切。”

爱因斯坦早年的学校学习生活并不愉快。他功课属平常。由于他性格内向，举止缓慢，不爱同人交往，老师和同学都不喜欢他。教他希腊文和拉丁文的老师对他更是厌恶，曾经公开骂他：“爱因斯坦，你长大后肯定不会成器。”而且因为怕他在课堂上会影响其他学生，竟想把他赶出校门。④但这些遭遇并不能阻挡爱因斯坦自己坚定地走上博学善思的成长之路。10岁时，他在医科大学生塔尔梅引导下，读通俗科学读物和哲学著作。12岁时，他自学欧几里得几何，并开始怀疑欧几里得的假定。13岁时，他开始读康德的著作。……他在哲学和科学（尤其是物理学方面）的广博学识和深入思考，成为他日后获得丰硕研究成果的坚实基础。在谈到研究心得的时候，爱因斯坦指出：“在我看来，现在有许多人—甚至包括科学家—似乎都只是见树不见林。关于历史与哲学背景的知识，可以提供给那些大部分正受到当代偏颇观念所左右的科学家们一种不随波逐流的独立性。依我来看，这正是一个工匠或专家，与一个真正的真理追寻者之间最大的区別。”

是的。学习，研究，到底是为了什么？在喧嚣扰攘的现实世界中怎样把握自己、丰富自己和提升自己？早在两千多年前中国的伟大教育家荀况就已指出：“积土成山，风雨兴焉；积水成渊，蛟龙生焉；积善成德，而神明自得，圣心备焉。故不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。骐骥一跃，不能十步；驽马十驾，功在不舍。锲而舍之，朽木不折；锲而不舍，金石可镂。”爱因斯坦的言谈和实践，以其独特的个性化的方式，充分印证了荀子的论断，也为我们学业的修习、事业的开展提供了颇具启示意义的例证。

三、辨析、简化与提炼：爱因斯坦研究方法的精髓所在

爱因斯坦有许多简短而有力的名言。如：“一个从未犯错的人是因为他不曾尝试新鲜事物。”“真理就是在经验面前站得住脚的东西。”“科学的全部不过就是日常思考的提炼。”“原子能的释放并没有创造新的问题。”“真正有价值的是直觉。在探索的道路上智力无甚用处。”“人生就像骑单车。想保持平衡就得往前走。”“在混乱之中发现简单。”“只有大胆的臆测，而不是事实的积累，才能引领我们往前迈进。”“创新不是由逻辑思维带来的，尽管最后的产物有赖于一个符合逻辑的结构。”“没有侥幸这回事，最偶然的意外，似乎也都是事有必然的。”“想像力比知识更重要。因为知识是有限的，而想像力是无限的，它包含了一切，推动着进步，是人类进化的源泉。”“当我们的知识之圆扩大之时，我们所面临的未知的圆周也一样。”“任何一个有智力的笨蛋都可以把事情搞得更大，更复杂，也更激烈。往相反的方向前进则需要天份，以及很大的勇气。”“一个人最高的本领就是适应客观世界的能力。”“如果你不能简单说清楚，就是你没有完全明白。”“如果A代表一个人的成功，那么A等于x加y加z。勤奋工作是x；y是玩耍，而z是把嘴闭上。”……

所有这些言简意赅、深入浅出的箴言，都是爱因斯坦在生活实践中和科学研究的过程中，对纷繁复杂的现象经过艰辛的去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里的辨析、简化和提炼中得出来的真知灼见。而他许多重大成果的取得，归根结底就是他将辨析、简化和提炼的方法进行到底的卓越过程。且说他建立广义相对论的大致过程——

1905年，爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章（即《论动体的电动力学》）后，并没有立即引起很大的反响。但是德国物理学的权威人士普朗克注意到了他的文章，认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美，正是由于普朗克的推动，相对论很快成为人们研究和讨论的课题，爱因斯坦也受到了学术界的注意。此后，爱因斯坦就对研究对象繁杂的表象进行辨析和简化，将注意力集中到两个使他不安的问题上，即引力问题和非惯性系问题。对于引力问题，狭义相对论对于力学、热力学和电动力学的物理规律是正确的，但是它不能解释引力问题。牛顿的引力理论是超距的，两个物体之间的引力作用在瞬间传递，即以无穷大的速度传递，这与狭义相对论依据的场的观点和极限的光速冲突。对于非惯性系问题，狭义相对论与以前的物理学规律一样，都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的惯性系。从逻辑上说，一切自然规律不应该局限于惯性系，必须考虑非惯性系。狭义相对论很难解释所谓的双生子佯谬（“佯谬”也就是“悖论”），用日常生活中的话语来描述，就是——有一对孪生兄弟，哥在宇宙飞船上以接近光速的速度做宇宙航行，根据相对论效应，高速运动的时钟变慢，等哥哥回来，弟弟已经变得很老了，因为地球上已经经历了几十年。而按照相对性原理，飞船相对于地球高速运动，地球相对于飞船也高速运动，弟弟看哥哥变年轻了，哥哥看弟弟也应该年轻了。这个问题简直没法在狭义相对论中予以回答。也就是说，狭义相对论只处理匀速直线运动，而对于上述哥哥要回来必须经过一个变速运动过程，则无法处理。正在人们忙于理解狭义相对论时，爱因斯坦则以其“在混乱中发现简单”的独特努力，集中精力于“日常思考的提炼”，正在接近完成广义相对论。

1907年，爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》，在这篇文章中爱因斯坦第一次正式提炼出等效原理。此后，爱因斯坦关于等效原理的思想又不断进行提炼和发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律做为等效原理的根据，提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系。爱因斯坦进而提炼出封闭箱的说法：在一个封闭箱中的观察者，不管用什么方法也无法确定他究竟是静止于一个引力场中，还是处在没有引力场却在做加速运动的空间中，这是解释等效原理最常用的说法，而惯性质量与引力质量相等是等效原理一个自然的推论。

1915年11月，爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交了四篇论文。在这四篇论文中，他提炼出新的看法，证明了水星近日点的进动，并给出了正确的引力场方程。至此，广义相对论的基本问题都解决了，广义相对论诞生了。1916年，爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》，在这篇文章中，爱因斯坦首先将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论，将只对于惯性系物理规律同样成立的原理称为狭义相对论原理，并进一步表述了广义相对论原理：物理学的定律必须对于无论哪种方式运动着的参照系都成立。

爱因斯坦的广义相对论认为，由于有物质的存在，空间和时间会发生弯曲，而引力场实际上是一个弯曲的时空。爱因斯坦用太阳引力使空间弯曲的理论，很好地解释了水星近日点运动中一直无法解释的43秒。广义相对论的第二大预言是引力红移，即在强引力场中光谱向红端移动，20世纪20年代，天文学家在天文观测中证实了这一点。广义相对论的第三大预言是引力场使光线偏转，最靠近地球的大引力场是太阳引力场，爱因斯坦预言，遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生1.7秒的偏转。1919年，在英国天文学家爱丁顿的鼓动下，英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食，经过认真的研究得出最后的结论是：星光在太阳附近的确发生了1.7秒的偏转。英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测报告，确认广义相对论的结论是正确的。会上，著名物理学家、皇家学会会长汤姆孙说：“这是自从牛顿时代以来所取得的关于万有引力理论的最重大的成果”，“爱因斯坦的相对论是人类思想最伟大的成果之一”。

上述科学史上所记载的历史事实充分表明，爱因斯坦取得成果的过程，还有广义相对论不断被证实的过程，都是充满了对于纷繁复杂的研究对象进行辨析、简化和提炼的过程。

对于相对论，爱因斯坦曾诙谐地解说道：“把你的手放在滚热的炉子上一分钟，感觉起来像一小时。坐在一个漂亮姑娘身边整整一小时，感觉起来像一分钟。这就是相对论。”这样的解说，没有玄妙的演绎，没有绷紧的神经，没有繁难的演算，没有生硬的说教。有的只是生活中的浪漫和温情，依然是经过对生活现象的观察领悟后经过辨析、简化和提炼而得出的真知灼见。

爱因斯坦还说：“为了惩罚我蔑视权威，命运也将我变成了一个权威。”这其实也是一种极具相对论精神的思想告白。是的，爱因斯坦生前不要虚荣，死后更不要哀荣。他留下遗嘱，要求不发讣告，不举行葬礼。他把自己的脑供给医学研究，身体火葬焚化，骨灰秘密地撒在不让人知道的河里，不要有坟墓也不想立碑。在把他的遗体送到火葬场火化的时候，随行的只有他最亲近的12个人，而其他人对于火化的时间和地点都不知道。爱因斯坦在去世之前， 把他在普林斯顿默谢雨街112号的房子留给跟他工作了几十年的秘书杜卡斯小姐，并且强调：“不许把这房子变成博物馆。”他不希望把默谢雨街变成一个朝圣地。他一生不崇拜偶像，也不希望以后的人把他当作偶像来崇拜。

然而，在广义相对论诞生整整100年后的今天，我们还要提到爱因斯坦，提到他的思想和方法。这当然不是把他当偶像来膜拜，而确实是因为他的志趣，他的学习成长之路，他的研究方法，对于当今的教育实践与研究的开展，对于教育事业的改革和发展的深入进行仍然具有重要的意义。

参考文献：

[1]爱因斯坦文集[M].北京：商务印书馆，1976，1977，1979.

注 释：

①马克思：《青年在选择职业时的考虑》.载《马克思恩格斯全集》第一卷

②据新华网2002-09-13 18：03：03：爱因斯坦×档案曝光：FBI一直把他当间谍

③④据光明网2004-05-13：爱因斯坦：最伟大科学家的风格

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