得到優厚天賦的人是很多的,而我深信,他們多數過的是淡泊的、不引人注目的生活。要在這些人中間挑出幾個,加以無止境的讚頌,認為他們的思想和品質愛因斯坦不迷信任何權威,他才不斷獲得了超越。因此,我們要有獨立性,並不斷追求屬於自己的思想。具有超人的力量,我覺得這是不公正的,甚至是低級趣味的。

正是這樣,愛因斯坦在榮譽麵前不無嘲弄地說:為了懲罰我蔑視權威,命運竟使我自己成為一個權威。

愛因斯坦不止一次地以離經叛道來描繪自己。1936年他在給格羅斯曼夫人的信中稱自己是“一個離經叛道的和好夢想的人”。在他逝世前一個月還說他自己是“流浪漢和離經叛道的怪人”。

“離經叛道”幾乎刻畫了他的整個科學探索曆程。愛因斯坦的離經叛道與蔑視權威是緊密相連的。他離經叛道,因而能對經典常規實施超越;他蔑視權威,因而他能夠背離現實傳統。

而且他的蔑視權威和離經叛道是站穩腳跟,擁有成果,開創新領域,作出新的貢獻,因而對舊的傳統的否定和新的理論的創造在愛因斯坦身上融為一體。

在愛因斯坦年輕的時候,牛頓力學、洛倫茲的電磁理論、光波動說分別在各個領域中居於統治地位,支配著人們的思想。

愛因斯坦與第二位妻子愛因斯坦這種大膽的設定和叛逆的思想,連洛倫茲本人也望而卻步。

光波動學說占據統治地位一百多年,愛因斯坦提出光量子概念,勇敢地向光波動學說挑戰。當時他的工作遭到普遍的反對,連量子學說的創立人普朗克也並不讚成。

愛因斯坦提出科學假設的膽略之大,真是令人望而生畏。在他那個時代,普朗克和洛倫茲要算是能接受新事物的著名科學家了。

但是,連他們也認為愛因斯坦越軌走得太遠。愛因斯坦他總是提出問題,總是不滿足,總是在探索,這是對真理的追求。在他70歲生日時他還保有這種不滿足的心情。在他看來,一個誠實的人,一個具有批判精神的人,保有這種心情是很自然的。

愛因斯坦認為一個人有沒有批判精神,他在人生價值這個天平上的分量是會大有差別的,他對人類進步所作出的貢獻也會有根本的差異。正因為這是他的親身體驗,因此告誡青年人要發展批判的獨立思考。他說:

青年人發展批判的獨立思考,對於有價值的教育也是生命攸關的。

愛因斯坦的離經叛道,作為一種精神比他的物理成果對人類的意義更重大得多。成果總是有限的,而精神卻能永恒。

真正理解愛因斯坦的價值,必須要像愛因斯坦理解《猶太教法典》的價值那樣。他說:

一個人為人民最好的服務,是讓他們去做某種提高思想境界的工作,並且由此間接地提高他們的思想境界。這尤其適用於大藝術家,在較小的程度上也適用於科學家。

當然,提高一個人的思想境界並且豐富其本性的,不是科學研究的成果,而是求理解的熱情,是創造性的或者是領悟性的腦力勞動。因此,如果要從《猶太教法典》的知識成果來判斷這部法典的價值,那肯定是不適當的。

愛因斯坦所具有的批判精神使他創造了光輝的成就。

正如朗之萬在向愛因斯坦致敬時所說的:

他很正確地把勇敢和智慧結合在一起;他具有這兩種品質,但是他具有正是表明他的天才的那種明智的勇敢。他敢於正視困難,他並不為思想習慣、恐懼和偏見所拘束。正是這種精神,才使得他能夠完成如此偉大的事業,並且在對於世界的認識中給我們帶來了如此深刻的變化。

愛因斯坦以做一個追求真理的人而自豪。他把追求真理和科學知識是神聖不可侵犯的高尚事業作為自己的信仰。他認為,歐洲知識分子的出色成就的基礎,是思想自由和教學自由,是追求真理的願望必須優先於其它一切願望的原則。

愛因斯坦曾說:“我們這份最有價值的財產,是用純潔的偉大的殉道者的鮮血換取來的”。

愛因斯坦所說的自由是現代西方思想中的自由,正如他所解釋的:“我所理解的學術自由,是一個人有探求真理以及發表和講授他認為正確的東西的權利。這種權利也包含著一種義務:一個人不應當隱瞞他已認識到是正確的東西的任何部分。”

愛因斯坦認為,對真理和知識的追求並為之奮鬥,這是人的最高品質之一。直覺鑄就成功

愛因斯坦晚年在談到自己創建狹義相對論時,他這樣說道:“在我看來,洛倫茲關於靜態以太的基本假定是不能完全令人信服的,因為他所得出的對於麥克爾遜——莫雷實驗的解釋,我覺得是不自然的。直接引導我提出狹義相對論的,是由於我深信:物體在磁場中運動所感生的電動力,不過是一種電場罷了。但是我也受到了貝索實驗結果以及光行差現象的指引。”

愛因斯坦在這裏所提出的,引導他創建相對論的是直覺,而並非邏輯。相信一個結論或不相信另一個結論都不是基於邏輯論證,而是憑直覺。

愛因斯坦在悼念居裏夫人時講了這樣一段話:

她一生中最偉大的科學功績,證明放射性元素的存在並把它們分離出來。所以能取得,不僅是靠著大膽的直覺,而且也靠著在難以想象的極端困難情況下工作的熱情和頑強,這樣的困難,在實驗科學的曆史中是罕見的。

我們既要培養感性的思維,重要的還要培養理性的思維,這樣才能獲得真正的經驗。

在愛因斯坦看來,直覺既離不開經驗,又離不開理解,直覺的依據在於“對經驗的共鳴的理解”。

人們在進行認識時總要找聯係,找區別,以求認識對象。在有些情況下,例如研究概念和命題之間或命題與命題之間的關係時,可以依靠邏輯方法來達到這個目的。

愛因斯坦認為,邏輯方法並非萬能的;在邏輯方法不起作用的地方,或許正是直覺會發生有效作用。所以,直覺也在人們的認識活動中起作用,不過它具有與邏輯推理不同的特點。

愛因斯坦認為,要承認在一些情況下直覺具有尋找聯係和區別的有效作用,這一作用對於單個的認識過程是如此,在科學的認識史上也是如此。

1931年,愛因斯坦在柏林附近他的鄉間

別墅的臥室裏寫作愛因斯坦在回顧他學生時代一定程度上忽視數學的原因時指出,顯然是由於他在數學領域裏的直覺力不夠強,以至於不能把真正帶有根本性的最重要的東西,同其餘那些多少是可有可無的廣博的知識可靠地區分開來。結果,麵對數學的許多專門領域,他未能有效地加以選擇,因而哪一個領域也沒能深入進去。

照愛因斯坦看來,邏輯方法具有引導作用,直覺同樣也具有這種作用。根據三段論法,命題之間有必然的聯係。

愛因斯坦舉了這麼一個例子:如果所有的烏鴉都是黑色的,有一隻鳥是烏鴉,那麼不必看這隻鳥的顏色,就知道它是黑的,這是邏輯的思維能力在發生效用。可是麵對一隻鳥,怎樣將其與烏鴉這個概念相聯係呢,他說,這隻能依靠直覺,即使這隻鳥的大小和顏色的深淺程度與別的烏鴉不一樣,直覺也會告訴人們,這是一隻烏鴉。在這裏,直覺在認識過程中起引導作用是明顯的。

愛因斯坦認為,通過直覺所領悟的就是感覺經驗與概念、命題之間的不可少的聯係,其中包括科學概念和日常生活的概念。“這種關係不像肉湯同肉的關係,而倒有點像衣帽間牌子上的號碼同大衣的關係。”

愛因斯坦用這比喻來說明:概念對感覺經驗在邏輯上有獨立性,它們之間沒有邏輯的依賴性,必須依靠直覺來建立聯係。

正是因為直覺在愛因斯坦的理論中占有重要的位置,所以他總是注意在實際研究中發揮直覺的作用。即使直覺並未提供必要的效果,他也會想到直覺。當缺乏實驗證據和邏輯理由的時候,在他看來,直覺就可以成為理由。正因為如此,愛因斯坦在同別人爭辯不休時,他會說:“我信任直覺。”

1931年在同小洛克菲勒進行辯論時,1951年在談到量子力學的爭論時,愛因斯坦都表示了這樣的態度。

當然,直覺往往又具有不可靠性,它並不能引導人們達到必定的成功,這一點愛因斯坦也是懂得的。

1955年,愛因斯坦在逝世前兩個星期同美國科學家科恩有過一次談話。談話提到牛頓關於光學研究的直覺,愛因斯坦表示,這些直覺也許是很深奧的,但不是一定會有成效的。

說到曆史研究時,愛因斯坦認為有一種內部的或直覺的曆史,比有文獻證明的外部的曆史缺少客觀性,尤其是要描述一個已經去世的人物的思想過程更是如此。但是,盡管它充滿了危險但卻是必需的,並且常常具有啟發性。

愛因斯坦對直覺在創造性思維的認識效用上的推崇,並不簡單是要說明他所獲得的科學成就,而是創造物理理論時或多或少有意識地使用的方法,如果這種方法有效的話,那麼它所具有的普遍性就必然有利於科學的研究。因此他說:

我們所關心的是,我們這門科學裏的知識的兩個不可分割的部分,即經驗的知識和推理的知識之間的永恒對立。

所說的正是包括直覺在內的心理因素。從數學走向輝煌

從兒時的羅盤,到代數,到幾何,不要小看愛因斯坦在少兒時期的這些數學起步,正是從這些起步,愛因斯坦進行了人類科學史上最偉大的遠航。

和其他許多實驗物理學家不同的是:數學始終在愛因斯坦的研究工作中占據了主導的地位,發揮了不可估量的重要作用,它幾乎是愛因斯坦在創建物理理論新體係中所運用的唯一工具。

愛因斯坦所提出的物理學上的新理論,當時的一切數學手段已經無法適應,迫使愛因斯坦去尋找新的數學方法,或是將原有的數學方法加以完善,因而也就促進了數學的發展。而數學的發展反過來又推動了物理理論的進一步深化和完美。

就拿廣義相對論來講:從1909年到1912年,愛因斯坦就一直在不斷地思考,如何為廣義相對論的新的引力理論尋找一種適合的數學語言。

愛因斯坦後來回憶說:

我頭腦中思考著這個問題,於1912年去尋找我的老同學格羅斯曼,那時他是蘇黎世聯邦工業大學的數學教授。這立即引起了他的興趣。雖然作為一個純數學家,他對物理學抱有一些懷疑態度。他查閱了文獻並且很快發現:上麵所提的數學問題早已經由黎曼、裏奇等人解決了。全部發展是同高斯的曲麵理論有關的。在這理論中,第一次係統地使用了廣義坐標係。

黎曼是德國的數學家,他和裏奇等人在19世紀中葉所開創的非歐幾何學,是離開歐幾裏德平麵幾何學而獨立存在的空間幾何學。

由於它距離這個現實世界過於遙遠而且過於艱深,因而沒有受到世人的矚目。這就是經過愛因斯坦引用後現在已經變得十分著名的黎曼空間非歐幾何。

愛因斯坦找到了黎曼幾何真是喜出望外,發現它簡直就是為廣義相對論而存在的。他把黎曼張量運算加以完善,引入廣義相對論,把平直空間張量運算擴廣到彎曲黎曼空間,建立了引力的度規場理論。

愛因斯坦在廣義相對論中第一次向世界闡明了引力的幾何學理論,它已經成為人類科學史上最偉大的理論成就之一,而且被各國的科學家公認為是最偉大的科學成就。

最後還是由幾位在世界極具權威的科學家,如德國科學院院長、量子論創始者、諾貝爾獎金獲得者普朗克等人的不斷宣揚,也由於愛因斯坦自己指出的可對廣義相對論加以驗證的天文效應,在以後幾年中都先後被天文觀測所證明,特別是1921年那次著名的日全食觀測,證實了愛因斯坦關於恒星的光線在經過太陽表麵時將要發生偏轉的預言,而且星光偏轉的角度完全符合廣義相對論的計算結果,那是:174弧度。廣義相對論這才在一夜間為全世界所承認。

數學在愛因斯坦創建相對論的過程中起到了重要作用,因此數學是十分重要的學科,我們必須要學好數學。愛因斯坦在進行他的偉大科學探索時,具有超出常人的鮮明的個性特征,那就是他同時掌握著三樣銳利的武器:哲學、物理學和數學。在他一生的科學探索中,運用得最多、起到決定性作用的是數學。

許多科學家和理論家感到難以理解的是:數學怎麼會又怎麼能在愛因斯坦創建新的物理學大廈的過程中發揮那麼巨大的作用?應該說這是由愛因斯坦個人獨特的資質和他獨特的經曆所決定的。

在愛因斯坦之前的幾位科學巨匠,當他們作出對人類的曆史性貢獻之前,都已經在科學的道路上經曆了一番艱苦的跋涉與搏擊,已經擁有了相當的事業基礎,至少已經具備了發動最後衝擊時最必需的某些條件。

伽利略在1604年發現著名的落體運動定律第一次向亞裏士多德的經典落體理論挑戰並將它粉碎的時候,他已經是帕多瓦大學的數學教授,擁有自己的實驗室和一大群追隨他的學生;已經是哥白尼日心說的公開擁護者、進步科學學派的代表人物。

牛頓在1687年發表他的劃時代巨著、輝煌的牛頓力學大廈的奠基作品《自然哲學的數學原理》,正式提出萬有引力定律時,他已經是劍橋大學三一學院的講座教授、英國皇家科學院院士,擁有自己的實驗室和圖書室。

普朗克在1900年12月14日於德國物理學會上宣讀他的量子論論文《論正常光譜能量分布定律》時,這一天便是和相對論共同構築了20世紀科學大廈的量子論的誕生日,他已經是柏林大學理論物理學講座教授、德國科學院院士,擁有自己的實驗室和私宅圖書館。

然而愛因斯坦卻不是這樣。當他向當代科學的頂峰發動最後衝擊的時候,他的出發點才是一個26歲從一所普通的工業大學畢業不久的大學生。

他的職業隻不過是一個普通的聯邦政府的公務員,即瑞士伯爾尼市專利局的三級技術審查員,每天的工作隻是在一些由工人、農民、大學生寫出的形形色色的專利申請書上簽署一份意見。

他既沒有從事科學研究所必需的實驗室,也沒有研究物理學所必需查詢的圖書資料。

他所擁有的東西,除了一個天才的極富想象力的大腦,就隻有一支能進行數學運算的筆。數學,是他在這次壯舉中唯一能使用的武器和工具。

為什麼數學會在愛因斯坦的科學工作裏占據那麼重要的地位?答案十分簡單而明確:因為他隻擁有這一件武器或工具!

而當他的相對論論文已經發表,並且在物理學界引起了巨大的震動,他本人也成為了大學教授以後,這時候的他,在建立新的物理大廈的艱難過程中,也依然鍾情於數學。

這是因為愛因斯坦從來就不是一個重視實驗手段的科學家,他的實驗手段遠遠落後於他的物理學思想。在這種情況下,鍾情並依賴數學也就不奇怪了。

數學為什麼能在愛因斯坦創建相對論的過程中,發揮如此巨大的作用?作為自然科學之一的數學,它的第一個與其它所有的自然科學都不相同的特點,就是它的抽象性,它是人類純粹理性思維的產物。

研究其它自然科學,如物理、化學、生物、天文……無一不是通過具體的實驗與觀察,惟有數學,是通過抽象的演繹與推論。

1931年,拉小提琴的愛因斯坦從具體到抽象,是人類的一切精神活動以及精神活動產物從初級狀態趨向高級階段的主要標誌。

1930年,愛因斯坦在《物理學中的空間、以太和場的問題》這篇論文中,對理論科學數學化的問題做了一次精辟的論述。

愛因斯坦在這裏是針對他的廣義相對論和統一場論曾長期遭受過科學界的冷漠與非難有感而發。這兩項迄今還是人類思想最偉大的結晶的成就,正是愛因斯坦文中所說的那種純粹數學推理演繹的產物。

自從科學進入20世紀以來,不僅是愛因斯坦的相對論,其他許多偉大的發現也都是高度抽象思維的產物。

數學的另外一個特性,是它的高度和諧與完美。

無論是代數、幾何、三角、微積分……它存在的合理性,就在於它是否能達到和諧與完美。證明一個圖形也好,解答一個難題也好,能否成功,最後都要看它是否能達到真正的和諧與完美。

英國的數學家、諾貝爾獎獲得者羅素,關於數學的美有過一段論述:

數學,如果正確地看它,則具有一種至高無上的美,正像雕刻的美,是一種冷峻而嚴肅的美。

1983年的諾貝爾物理學獎獲得者、印度的宇宙學者錢德拉塞卡,他說:

愛因斯坦是通過定性討論一個對於數學的優美和簡單的切實感相結合的物理世界,得到了他的場論方程。

如果我們現在再來回顧一下這次事件發生前後的幾個細節,就會發現一個十分有趣的現象,那就是理論的數學計算部分在形式上是否和諧完美,竟然直接關係著理論本身的正確與否。

1933年,愛因斯坦在經比利時逃離德國

後,曾藏在英國指揮官奧利弗·洛克·

蘭普森(左)在諾福克的住宅避暑早在1907年,還是伯爾尼專利局小職員的愛因斯坦,根據他的相對論又發現了“等效原理”。這時他就認識到這個原理意味著光有某種彎曲。但是根據計算,這個效應太小,無法進行觀測。由於他對這個計算方程不夠滿意,光的彎曲問題也就暫時放下了。

1911年,已經是布拉格大學教授的愛因斯坦又重新撿起了這個問題,他發現在日全食時,這個效應是可以被測到的,並且計算出了星光的彎曲度應該是087弧度。當時他還沒有向廣義相對論進軍,還沒有發現奇妙的“空間彎曲”,因此這個星光的彎曲度還是根據牛頓的平直空間來計算的。

當時他就對其中的運算方程感覺有些不盡如人意,但卻沒有找到原因,隻覺得有什麼地方不太對頭。

1914年,一支德國的遠征隊開赴克裏米亞,準備觀測8月21日在該地出現的日全食,以驗證愛因斯坦的預言,但後來因為第一次世界大戰的爆發而無法完成這次考察任務。