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2019-2020第2学期“世纪伟人”爱因斯坦是如何思考的
2020-07-04  

宁波大学答题纸

(20 19 —20 20学年第 2 学期)

课号:  096T06A 课程名称: 改变世界的力学 改卷教师:  王骥   

学号: 196000474 姓名: 陈燕 得分:         

“世纪伟人”爱因斯坦是如何思考的

引子

或许冥冥之中自有定数,当一代伟人逝去后,上帝便会再派遣一人到人间,带领我们探索世界的奥秘。因此在牛顿闭上双眼的200年后,这个世界上另一个伟人——阿尔伯特·爱因斯坦——诞生了。那个有着蓬乱花白头发孩子气的伟人,由于他惊人的一系列成就,永远的留在了我们的心中。事实上,留在这世间的除了他的理论、他的样貌,还有他的大脑和眼球。在爱因斯坦死于动脉瘤后,病理学家托马斯·哈维做出了一个惊人的决定:留下爱因斯坦的大脑好好研究。他妄图通过那两磅半的神经组织,解开那伟大精神创造力的谜团。然而,在我看来,想要明白爱因斯坦是如何思考的,不如通过他的言行举止来看更为靠谱。

一、漫漫学术之旅

作为一名妇孺皆知的科学家,谈到他的成就,不得不说说相对论和量子论了。凭借它们,爱因斯坦成为了经典物理学的征服者和完成者。除此以外,不管是光电效应,还是能量守恒方程式,抑或是宇宙常数,爱因斯坦在这些方面的研究,为现代物理学的发展打下了坚实的基础。

爱因斯坦出生时就拥有了一个比普通人大得多的脑袋,尤其引人注意。而他也确实在学习方面展现出了过人的天赋,只是并不是一个全才,在体育方面尤其落后。忽略这点,他成绩优异,专心投入其中,对于他喜欢的科目甚至能够自学成才。早在他16岁在阿劳上中学时,他就在《我未来的计划》一文中展露了远大的理想抱负,事实上,他也在未来的路程中尽其所能地按照规划行事。他总是能看见一些别人司空见惯的事情,尽管他并没有注重实验,进行头脑实验,依靠理论基础和公式这一点收到了许多人的质疑,但这理论物理学仍然有许多可取之处。著名的悖论“薛定谔的猫”,就是爱因斯坦的好友为了支持他而提出的,这个悖论的出名程度,甚至超过了他的psi方程。不同于别的科学家喜欢和别人一起探讨问题,爱因斯坦更倾向于独自一人思考探索问题。在他身上,生命时钟仿佛有一部分停了下来,这使得他一生都保持着孩童般的好奇心,以游戏的方式去研究空间、时间、能量、物质问题,一生都在追求概念的普遍化,追求简明。

对比广义相对论的提出的不容易,狭义相对论可谓是顺理成章。站在牛顿这个巨人的肩膀上,爱因斯坦对其时空理论进行了拓展。除了爱因斯坦本身活跃的思维,技术和工具的发展也对他的成功做出了巨大的贡献。如果没有望远镜、显微镜等工具的发明,科学史的发展必定不会那么迅速。爱因斯坦通过观察日全食,预言了光线弯曲,后来他的正确性被证明了。进而通过假想思维,研究光的传播,提出了光速恒定不变这一经典相对原理的核心,将力学、热学、电磁学及一些边缘领域的理论融合在一起,为完整的相对论体系提出奠定了坚实的基础。再伟大的天才也有困惑的时候。在1905年,爱因斯坦陷入了思想的怪圈,然而他没有放弃,他用怀疑一切的态度,终于向牛顿建立起来的宇宙发起了进攻。他剥夺了牛顿所认为的时间、空间的绝对化,使相对化、客观化取而代之。他的直觉是如此准确,在各位数学家的帮助下,成功建立起来四个维度的模型,最终将各个不同的知识层面关联起来,发表了狭义相对论。

之后,爱因斯坦在思考加速运动系时,发现了狭义相对论的局限之处,这助推了广义相对论的诞生。可以说自牛顿去世之后,无人能够精确地解释惯性质量和引力质量,然而这个爱怀疑的科学家又开展了一个新的想象实验室,将本能和感觉相结合,提出了场方程。由于爱因斯坦的数学能力差,他选择与他人合作。他试图在一端是物理,一端是数学的方程中间画上等号,这也是前无古人、后无来者的。幸运女神又一次眷顾了他,他的质量即能量的聚集这个观点改变了时空几何,并通过场方程证明了引力产生波。在最后一系列的整合之后,爱因斯坦提出了广义相对论,并谦虚的说是完成了麦克斯韦和洛伦兹的宏伟思想蓝图。他追求将场物理扩展到所有现象,这一愿望算是基本完成了。

二、生活经历及性格特点

爱因斯坦本人在生活中是矛盾又极端的,这一点与牛顿有着相似之处。他有着极大的角色跨度,以及多样化的性格。年幼的爱因斯坦就显示出了他独特的性格,在别的孩子愉快的玩耍时,他选择独自一人学习。有学者称爱因斯坦是自闭症患者,但我不这么认为,还有如今许多人试图将自闭症与一些天才相联系的想法我也是不敢苟同。自闭症作为一种神经失调的发育障碍,其病症通常包括不正常的社交能力、沟通能力、兴趣和行为模式。而反观爱因斯坦,他并没有出现这些症状。相反,当我们提起爱因斯坦时,出现在我们脑海中的都是那个吐着舌头、幽默风趣的科学家。甚至在他因动脉瘤病重住院时,仍然和医生调侃,这些都不是个自闭症患者该有的行为举止。包括后来爱因斯坦在二战后游访各国,在德国和他国间建立了一座桥梁,这不更是说明了他口才极佳、善于沟通吗?在我看来,他的安静只是因为心有所属,是他极强理性的代价。

诞生在施瓦本这个第一批电力照明的小镇,爱因斯坦曾和他的兄弟一起,靠着自己的发明创立了一个公司。生于一个中产家庭中,生活还算富裕,爱因斯坦能够有充足的时间去钻研和发明,而不至于被生活所迫。然而,当交流电的地位逐渐上升后,爱因斯坦公司的一系列与直流电有关的产品便失去了市场,他们的改进速度不够快,最终公司走向了衰落,爱因斯坦的创业致富路算是失败了。后来爱因斯坦为了能够有更好的实验条件、硬件设施,向大学申请了教授的职位。然而由于他的自负的性格,以及对权威的蔑视,还有太看重真理、对错而不管不顾人情世故,导致当时大学里的权威人士都不同意他的入职申请。迫于生活的压力,爱因斯坦不得不向当时的联邦知识专利局提出了申请。入职后一天八小时的枯燥乏味的工作,如今我们很难想象爱因斯坦是如何坚持下来的。但是在专利局工作的日子他也并不是一无所获,工作的主要内容是审查专利,这使得爱因斯坦的直观的、批判的分析式思维日益敏锐。当爱因斯坦的相对论相关文章在社会上掀起轩然大波后,曾经不屑于他的大学,纷纷向他伸出了橄榄枝。爱因斯坦并不是像牛顿那样不善于教导学生,一节课中大部分学生都听不懂而翘课。相反,他很受学生的欢迎,被评价为循循善诱的一流老师。

三、政治立场与看法

爱因斯坦和平主义者的形象深入人心,他一生都追求正义和公平。当时,化学家哈勃发明毒气这件事,受到了爱因斯坦的强烈谴责。虽然这个行为是出于对祖国的忠诚,但本在固氮方向上颇有成就,可以造福人民的哈勃,将研究方向转向毒气,使崇尚和平主义的爱因斯坦十分鄙夷。尽管早期爱因斯坦没有主动的采取行动,去捍卫和平,但他一直在人民发起呼吁、游行等活动时积极响应。犹太问题和全球化观念一直是爱因斯坦的关注点,他也一直把合作和进步放在心中。可以说,二战强化了他的政治化倾向,开始主动地走上了政治的舞台。一直以来他都是一个理想化的左派和平主义者,孤僻另类、想法怪异,拒绝统治制度,渴望自由,这一点在君主制度崩溃后更加体现出来。这样一个伟大的人物,在提出相对论这一大家都不能理解的神秘理论后,却收获了人们的恐惧和诽谤。由于相对论颠覆了普通人的世界观,而犹太人的问题在当时闹得沸沸扬扬,再加上爱因斯坦孤僻怪异的性格,使得大家都认为他是一个极端民族主义者,这纯属无稽之谈。

爱因斯坦勇敢无畏地向昔日敌国的和平主义者表示敬意,甚至在国内进行了绝食,颇有甘地的非暴力不合作精神。尽管后来他也参与了游行,总体来看,他并没有什么激进的抗议行动。在当时动荡的政局之下,有许多人打着学术的幌子,宣扬右翼反犹太人、纳粹的观点。就拿爱因斯坦的对手来说,菲利普·勒纳和保尔·魏兰德就是很好的例子。他们表面上只是和爱因斯坦有着学术上的争论,对相对论的质疑,暗地里还打击犹太人,教唆激进行为。可惜爱因斯坦没有理会一些对他的合理的疑虑,同时战术反应能力差,没有小心谨慎的行动,导致被抓住了把柄,不得已离开了德国,旅行国外。这是十分明智的举措,这场旅行,不仅帮助爱因斯坦推广了相对论,也为战后重建国际科学联盟做出了巨大的贡献。他化身为德国的民间外交使者,友好的形象在国外人民心中建立起来。他为重建学者间的关系而斗争,促进了敌对国间关系的缓和,受到了各国人民的赞赏,也为后来顺利拿到瑞士国籍、普鲁士国籍奠定基础。值得一提的是爱因斯坦的前瞻性,在1929年世界性经济危机爆发之际,他看出了纳粹的危险性,并怒斥了德国研究秘密军备的事,可是在焚书事件后,他感到了深深的绝望,最终离开了德国,前往了比利时、英国那些所谓学者之理想国,这很好的体现了科学家在政治面前的束手无策。

四、关于种族、宗教的观点

爱因斯坦反对信仰,却支持种族,具有强烈的爱国主义意识。作为一个犹太人,幼年时他就感受到了特殊地位。尤其是在上完宗教课后,他会遭受到来自同学的攻击谩骂,感觉自己就是个异类。于是他开始下意识敌视,同时遵从无神论。他认为,上帝创世即自然逻辑、因果关系,没有任何的偶然性,上帝不掷骰子。他有着宇宙宗教情怀,认为宗教是建立在人们的情感需求上的,是为了抑制痛苦,是一种社会情绪。同时宗教和科学也不是绝对对立的两个世界,许多科学家都有宗教情怀,认为宗教和科学有着密切的联系,相信所谓的神就是自然规律性的和谐,爱因斯坦也是其中的一个。反犹太运动在一战时轰轰烈烈,而犹太人也开始追求同化,渐渐的对自己失去了信心,这种种行为都被爱因斯坦给予严厉的批判。他追求人人平等,坚决维护受压迫者、弱者的利益,赞同一种和社会主义相类似的政治制度,对犹太人的沙文主义又很鄙夷。他希望犹太人能够团结起来共同反抗压迫,但又不是对自己种族盲目自信,而是客观分析,有褒有贬。

在爱因斯坦的《我的世界观》中,他也提到了对于除了犹太民族的一些其他少数族群的看法。尽管一些族群人数较少,那也不该将他们视为劣等族群。多数民族自视甚高,使少数族群在社会、经济斗争中出于劣势,不知不觉地屈服于偏见,自视劣等,这是不对的。他们不应该坐以待毙,而是应该通过种族内部团结起来,有意识地对压迫进行反抗,通过教育来改变命运,获得精神上的解放。这让我不禁联想到最近美国由乔治·弗洛伊德之死引发的暴乱。美国非洲裔男子弗洛伊德遭遇白人警察暴力执法身亡,在全美多个城市掀起了反对种族歧视的抗议热潮。大量的示威者涌上街头,万人空巷,他们高呼发种族歧视的口号,举着“I CAN’T BREATHE”或者“BLACK LIFE MATTERS”的牌子,要求为弗洛伊德伸张正义。对黑人的歧视已经有了几百年的历史,自从1619年第一批黑奴被贩卖,美国政府就开始了对黑人的种族歧视。这或许与西方世界的美的标准有关,他们将美定义成蓝色眼睛、金色头发和白色皮肤,而用非常消极的方式描绘黑人。种族歧视是一种社会疾病,尽管许多人知道这种疾病很糟糕,但仍然有那么多人拒绝采取行动。或许这次抗议热潮,能够再一次为人们敲响警钟。黑人不是劣等种族,他们在经济、政治,尤其是体育方面的成绩是不可否认的。

五、我们的思考与借鉴

相对论对现代物理学的贡献是不可磨灭的,我们是站在了巨人的肩膀上,才能够有那么多科技的进步。除去这些不谈,原子弹该不该被发明这一话题到今天依然没有一个定论。尽管爱因斯坦崇尚和平,当战争真正爆发时,他也无能为力。他不止一次的表达了对当初在罗斯福的信件上签名的后悔之意,认为他对在日本投放原子弹负有一定的责任。日本巨大的伤亡人数,这惨痛的代价,更彰显出了和平的可贵。如今各国都投入了大量的时间、金钱、人才在武器的研发上,各杀伤力大的武器成为了各国炫耀的资本。但我们依然要考虑,是否真的要“战”?是否真的要使用这些武器?那些惨痛的历史经历、血泪的教训之下,我们这么做真的合适吗?共建人类命运共同体,我们对和平的渴望从来都不曾消失。

还有爱因斯坦关于当时世界性经济危机的一些看法,现在对于我们仍然具有借鉴意义。当时,基于生产方法带来的飞速发展使失业率上升,生产过剩,而中苏又退出了西方市场,加上赔款所需的大量金额,使人民苦不堪言。对于打破这一窘境,爱因斯坦有他自己独到的看法,我们也可以将其应用于现在由于疫情而导致的经济下滑。比如,通过技术的改进降低成本使大众购买力不跌破最低,以及计划经济,使生产出来的消费品被分配,还有减少每月工作时长,保障工人的最低工资,再者国家统一调控价格,使生产、消费相平衡,这些措施,有很多都被当时政府所采纳,甚至今天我们依然延用。前人的经验与智慧是我们的财富,帮助我们利用过去的成果创造更辉煌的未来。

结语

如果说牛顿是站在了巨人伽利略等人的肩膀上,那么爱因斯坦就是独自一个人从地基开始一砖一石建成了高塔,他想别人所不想,颠覆了整个物理学。在漫漫的现代物理学史上,一条银河隔开了爱因斯坦和其他人。当我们在感慨他的伟大时,更不忘向他学习,向他致敬。学习他思考的方法,学习他坚定地追求,学习他充满自信,学习他热爱祖国热爱和平,还有人人平等的观念。即使我们不能参透他的相对论,我们仍然可以稍有了解,不至于在和别人谈论时显得无知,我们也可以了解一下伟人的人生是什么样的。或许我们做不到像爱因斯坦一样名流千古,我们依然可以做好自己分内的事情,这也是一种成功。

阅读书目

1.于尔根·奈佛 .《爱因斯坦传》.中央编译出版社.2012.

2.阿尔伯特·爱因斯坦. 《我的世界观》.中信出版集团.2018.

3.史蒂芬·霍金. 《时间简史》.湖南科学技术出版社.2001.

 

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