论爱因斯坦的创造性思维体系，本文主要内容关键词为：爱因斯坦论文,创造性思维论文,体系论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
爱因斯坦(Albert Einstein，1879～1955)，对近代物理学的发展作出了开创性、划时代的贡献：提出光量子理论（1905年），进一步揭示微观客体的波粒二象性；创立狭义相对论（1905年），把力学相对性原理推广为“相对性原理”，赋予时间—空间以崭新的观念；创立广义相对论（1915～1916年），将相对性原理推广为“广义相对性原理”，使引力理论发展到一个新阶段；率先提出统一场理论，并奠定统一场论研究的基础；用统计力学观念建立布朗运动理论（1905年）。爱因斯坦认为，理论思维的本质就是自由地创造。可以说，爱因斯坦在科学上的重大突破，得益于他在思维方法上的大胆创新。
对立思维法
爱因斯坦创造性思维的特色之一，是善于运用对立的思维方法，善于从对立面去把握事物，也善于发现事物的对立面，使矛盾在极端对立的背景上进一步突出，以便在此基础上建立具有更高统摄水平的新理论。这种“从对立求统一”的思维方法，可以在爱因斯坦许多思考实例，特别是他的“思想实验”中找到。比如，路基上的观察者看到的同时的两道闪光，在匀速行进的“爱因斯坦列车”上的观察者看来这两道闪光不可能同时；一条光线从光源到达等距的两点，在相对于光源静止的参照系看来是同时的，而相对于光源运动的参照系看来却有早有迟。同一事件为何既同时又不同时？这种对立的思维方法即导致了“同时性的相对性，原理的建立。爱因斯坦“思想实验”中所思考的对象，大多是关于对立面的问题：一个观察者，能在同一时刻既处于运动状态又处于静止状态；否定“绝对运动”却又肯定各惯性系的平权性；一束光既是波动又是粒子的运动，这些现象的对立面在思考者头脑中同时作用，就引起两种理论假设或原理的相互比较、诘难、修正、平衡的思维过程，最后终于使它们在更高水平上融合统一起来。
有人将爱因斯坦这种通过对立求统一的思维方法比喻为“两面神”思维。其主要表现为能同时积极地构想出两个在逻辑上互为矛盾，但又各有其经验基础的相反物（对立面），由此构成理论创造的思维背景。这种致力涵盖两极的思维方法，我们也能在历史上找到它的雏型。中国古代孔子，就曾提出过“叩其两端而竭”的思维术；德国的康德(I.Kant)有著名的“二律背反”。但是，爱因斯坦的对立思维法则有其更新颖、更高超的特征。
考察两个不同惯性参照系中同一道光的运动速度。设K＇系相对于K系以速度v运动。根据牛顿—伽里略经典力学，假定光源相对于K＇静止，则光在K系和K＇系中的速度不同，c＇=c±v。显然，光的速度与光源的运动有关。
但是，从麦克斯韦方程组中解出的光的传播速度，却与光源的速度无关，
。在经典物理中声速相对于静止媒质（空气）是各向同性的，与声源的运动速度无关。由此联想，是否存在一种媒质──“以太”，光速只对静止的“以太”才是各向同性的？然而，所有寻找“以太”的努力，特别是1876～1887年的迈克耳孙—莫雷的判决性实验，否定了“以太”的存在。
可见，光速各向同性和迈克耳孙-莫雷实验的联结与传统的牛顿-伽利略力学合成一自相矛盾的体系，爱因斯坦由此产生了两个新奇而深刻的假设：不仅在力学中，而且在电动力学和光学中也不存在“绝对静止”概念，在物理世界中，或许根本没有特别优越的特殊参照系；光速与光源的运动速度无关。借助于洛伦兹变换，爱因斯坦对问题作了根本性探讨，建立了狭义相对论。
此前，伽利略曾提出一条力学相对性原理，但它仅限于力学运动领域。爱因斯坦构思出的相对性原理，更具普遍性，适用于力学、电磁学、光学，直至整个物理世界都受相对论所揭示的普遍规律支配。
至此，我们可以将对立思维方法的要旨归纳如下。
(1)“对立面”是人为创设的，有时对立的情形在现实生活中不可思议，但可以在“思想实验”中构思出来，并有意识地强化对立程度；创立对立面，一般要通过给定联系的限制性条件来达到。
(2)不仅看到对立的两端的存在，而且从对立的背面纵深看到它们深刻的统一性。关于这一点，爱因斯坦说：“从那些看来直接可见的、真理十分不同的各种复杂现象中认识到它们的统一性，那是一种壮丽的感觉。”
爱因斯坦认为，这种从对立求统一的思维方法有其特别有效的“好命运”，“即一个理论本身指出创立一个更为全面的理论的道路，而在这个更为全面的理论中，原来的理论作为一个极限情况继续存在下去。”当然，这种好命运不单单在物理世界中存在，科学理论有着某些共同的特性，在其他学科的理论建设中，一种新理论从原理论中脱颖而出，又在更高层次上统摄原来理论的情况屡见不鲜。
美学思维法
事实表证，在科学领域与艺术领域里，客观地存在着许多共通性。有人曾揭示，哥德尔(k.Gōdel)的数学与埃舍尔(A.Eshirle)的刻画、巴赫(J.S.Bach)的音乐之间有着奇妙的相似性。美学的规律或要求可以武装科学研究工作，是人们认识世界的一条有效途径。
在爱因斯坦的思维中，美学或求美的特点表现异常突出。他主张，科学理论本身必须具有完美的形式。必须满足美学要求，以便更好地与外部有铁序的、和谐的客观世界相适应。他对理论建构的基本观点有二：其一要求“外部的证实”，即“理论不应当与经验事实相矛盾”：其二就是“内在的完备”，即涉及理论形态本身的完美谐调性。
爱因斯坦致力追求符合“逻辑—美学标准”的思维方法。首先，他主张理论的“逻辑简单性”。他说：“唯一事关紧要的是基础的逻辑简单性，”“我们所谓的简单性，并不是指学生在精通这种体系时产生的困难最小，而是指这体系所包含的彼此独立的假设或公理最少；因为这些逻辑上彼此独立的公理的内容，正是那些尚未理解的东西的残余。”他对牛顿力学的简单性，如万有引力定律
倍加赞赏，他自己的理论也充分展示了逻辑简洁的美学色彩，如质能关系公式E=mc[2,]，以极其精美的形式把无数事物的质能互换运动整理为一件简单协调的艺术品！既给人以深刻的知识，又给人以美的享受。它是相对论的一个杰出功绩。纵观整个狭义相对论，并没有增加多少新的概念，但大大简化了定律推导和理论结构，尤其是使构成理论“彼此独立的假设”的数目最少，经验已经证明，相对论性原理的两个假设，简单地砍去一个，保留另一个是行不通的。爱因斯坦做了当时条件下最好的工作。其结果使物理世界更加统一、简单，更为有序与和谐。爱因斯坦所追求的统一、简单，实际上是理论思维上高度的抽象、概括和重组。
其次，他崇尚对称、和谐、平衡。比如上述的光速问题，在传统的经典观念看来，真空中光速不变原理假设与力学相对性原理不相容，爱因斯坦在这里充分发挥了符合美学规律的谐调思维的优势，一方面他确认力学相对性原理受经验事实支持；另一方面又必须承认光在真空中的传播速度应为一恒量。于是，他把力学相对性原理拓展为相对性原理，从而使之与光速不变原理协调，结果就能得到有关物理事件在不同惯性系中的时间—空间坐标在量值上的变换关系，即洛伦兹变换。而广义相对论的建立，在很大程度上也是这种对称、和谐的思维意向在狭义相对论基础上的引伸、扩展。无怪乎沙利文(A.Sullivan)这样指出：“一个科学理论成就的大小，事实上就是它美学价值的大小。”这一点在各类学科领域内往往都带有普遍的共性。因此，统一、和谐、对称和平衡这些美学原则，对于科学研究的思维说来，同样是行之有效、不可或缺的技巧和规则。
直觉和灵感的引渡
直觉、灵感属于认识过程中非逻辑的动力侧面。这些因素给予认识和逻辑思维以巨大的、积极能动的影响。爱因斯坦善于利用直觉和灵感的力量构成了他思维方法的鲜明特征。爱因斯坦认为，逻辑思维固然重要，但不是万能的，在逻辑方法不起作用的地方，直觉或许发生作用。他在回忆狭义相对论的创立过程时这样描绘直觉思维的作用：“在我看来，洛伦兹关于静态以太的基本假定是不能令人信服的，因为它所得出的关于迈克耳孙—莫雷实验的解释我觉得不自然。直接引导我提出狭义相对论的，是由于我深信，物体在磁场中运动所感生的电动力不过是一种电场罢了。但我也受到斐索(A.H.L.Fizeau)实验结果及光行差现象的指引。”这里，直觉起了逻辑思维环节中的引渡作用，不相信一个结论或深信一个结论，往往是凭籍直觉而不是基于逻辑。因为在理论的创造性探索上，逻辑思维在常规情况下无能为力，它受到理论性力量的严格管束，新颖、独创的见解被窒息、钳制了，这就得依靠直觉思维的指引。直觉思维的特点是：整体的、跳跃的、猜测的，既以知识经验背景为依据，又能创造性地剪裁知识经验，是一种直接而迅速的会悟。产生直觉最典型的条件是：对问题进行了一段时间专注的研究，伴之以对解决方法的渴求；此时放下工作或转向其他活动，继而一个想法突然戏剧性地来临，过去的许多思想材料、概念之间的复杂通路顿时接通，给人以茅塞顿开之感。爱因斯坦深刻洞察到直觉由此产生的心理背景：“希望在最后得到逻辑上相联系的概念这一愿望，就是进行这种相当模糊的活动的情绪上的基础。”也就是说，对解决问题抱强烈愿望，有助于直觉的萌生。
爱因斯坦承认：“我相信直觉和灵感。”直觉和灵感是一对孪生子，如果说直觉是对问题的一种顿悟，那么灵感就是伴随直觉而来的解决问题方法和途径的构思。直觉与灵感往往在心理过程上是连续发生的。直觉的不可靠性有赖于灵感去消除，直感的可靠性又通过灵感而发挥特别作用。爱因斯坦的一段话可帮助我们了解灵感的产生并戏剧性地闪现心理过程：“就像电场是电磁感应产生的那样，引力场也只是相对的存在。因此，对于从屋顶上自由落下的一个观察者来说，在其降落期间，是没有引力场的，至少在最靠近他的周围是不会有的。如果这个观察者又从他身上放下任何一些物体，那么这些物体相对于观察者来说，仍然是在静止状态，或者在匀速运动的状态。而这与物体的化学的和物理的性质无关。因此，这个观测者可认为他的状态是‘静止’的。”显然，正是这种灵感的力量直接导致了爱因斯坦在理论创建上的关键性突破。
爱因斯坦的思维中渗透着大量的直觉和灵感的成分。科学史大量史实表明，善于培养自己运用直觉和灵感的习惯，善于利用这种心理能量，是获得科学创造成功的重要条件之一。
探索（假说）──演绎
爱因斯坦认为，新理论从创立到被验证，在创立者思想中有一条“探索─演绎”的道路。在谈到这条道路的实质时爱因斯坦说：“从特殊到一般的道路是直觉的，而从一般到特殊的道路则是逻辑的、必然的。”如爱因斯坦基于引入“光速不变原理”和“相对性原理”这两个“相对论性原理”作为建立狭义相对论的基本假设，由此可推演出同时性的相对性、洛伦兹变换、速度相加法则和质—能关系式等。同样，他凭直觉大胆探索，提出了广义相对论的三个科学假设，据此演绎而预言了三个重要的效应：(1)水星轨道近日点的进动，(2)光线在引力场中偏折，(3)光谱线引力红移。这些都为以后的实验所佐证。它们都经由非逻辑的归纳道路获得，即通过非逻辑的、直觉的探索性理论思维获得。无怪乎爱因斯坦会那样重视直觉的探索作用。至于这条路线的后半部分，爱因斯坦总是致力去践证他的宣言。为了验证光量子假设，他引用包括光电效应的三个经验事实，在逻辑演绎上证明了它的必然性。
爱因斯坦认为：“要走向理论的建立，当然不存在什么逻辑的道路，只能通过构造性的尝试去探索。”应该说，这种观点有其合理性。事实上，过分依赖逻辑必然性，在科学理论创造中有时几乎是不可能的。有相当部分的科学思维并无足够、可靠的背景知识作为有效逻辑推理的依据，其结果常常被迫对直接证据十分不足的问题凭借直觉探索采取行动。当然，完全否定通过归纳法建立理论的道路也未免失之偏颇，不足取。观察，从而归纳与理论预见一样，也是理论创见的通道。爱因斯坦在这个问题上走了一个大可不必的极端，即他有一个观点：“理论决定观察”。事实上，不仅理论决定观察，观察也决定理论。因此，排斥科学理论创造道路的多样性，恰恰也不是科学的、全面的态度。
叛逆和继承
科学史家库恩(C.Coon)曾指出，传统的规范，业已确立的观念，具有十分顽固的能量，它们是难以打破的权威，支配着科学阵地的气氛，禁锢、限制着新思想的诞生。从心理学角度看，传统观念、既定理论，是一种强烈执着的“定势”力量，它驱使人们舍异求同，将新事物或反常现象纳入过去沿用的惰性体系中去；它对科学创造活动提供不良的消极的心理倾向性。同时，这些传统观念历时愈久，支配面愈广，其消极作用也就愈大。因此，科学理论的创造首先需要怀疑传统、摆脱束缚、抛弃陈规的胆略和勇气。
可以说，爱因斯坦是这种叛逆精神的典范，他在全部理论思维中的创造性，正是叛逆传统的思维风格的写照。不破除牛顿—伽里略绝对时空观的迷信，相对论就不会创立；不冲破惠更斯的光的波动说，光量子的概念也无法建立。而当时，牛顿的辉煌成就足以令人顶礼膜拜，绝对时空观早已扎根于科学界；同样，惠更斯的波动说已在物理世界统治上百年。对于传统的经典来说，爱因斯坦真正称得上“具有新精神的叛逆者”。
爱因斯坦有句名言：“为了科学，就必须反反复复地批判这些（指传统──引者）基本概念，以免我们会不自觉地受到它们的支配。”科学史实证明，服从陈规只能窒息科学进步。如果没有这种敢于摆脱理论的怀疑，批判、叛逆的思维风格，爱因斯坦就难以跃上新的科学境界。由此可得到一种启发，即我们应该如何看待知识和创造的关系问题。
爱因斯坦也为我们指明了一条如何对待传统理论的道路：“这种在排列事物时被证明是有用的概念，很容易在我们那里造成一种权威性，使我们忘记了它们的世俗来源，而把它们当作一成不变的既定东西。这时，它就会被打上‘思维必然性’、‘先验地给予’等烙印。科学前进的道路在很长一段时间内常常被这种错误弄得崎岖难行。因此，如果我们从事于分析那些流行已久的概念，从而指明它们的正确性和适用性所依据的条件，指明它们是怎样从经验所给予的东西中一一产生出来的，这绝不是什么穷极无聊的游戏。这样，它们过大的权威性就会被戳穿。如果它们不能被证明为充分合法，它们就将被抛弃；如果它们同所给定的东西之间的对应过于松懈，它们就会被修改；如果能建立一个新的、由于无论哪种理由都被认为是优越的体系，那么这些概念就会被别的概念所代替。”这段话充分表达了爱因斯坦的科学观，即科学在否定中前进！
实践一再表证，爱因斯坦倡导的创造性思维方法是科学创造的宝贵精神财富。
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