摘 要:為迎接第六次科技革命,就要在璀璨的科學(xué)星空中追尋科學(xué)大師的成才之路和思維方法,走科學(xué)與藝術(shù)結(jié)合之路,促進(jìn)科學(xué)與文化的大繁榮。
關(guān)鍵詞:愛因斯坦;直觀;演繹
古代科學(xué)是直觀的經(jīng)驗(yàn)科學(xué)(以中國為代表)、近代科學(xué)是歸納演繹雙向互動(dòng)(以近代西方為代表)。愛因斯坦首先一針見血地批判了經(jīng)驗(yàn)科學(xué)的弊端,他認(rèn)為,經(jīng)驗(yàn)科學(xué)的發(fā)展過程就是不斷歸納的過程:人們根據(jù)小范圍內(nèi)的觀察,提出經(jīng)驗(yàn)定律或經(jīng)驗(yàn)公式,以為這樣就能探究出普遍規(guī)律,其實(shí)這是不夠的,這不能使理論獲得重大的進(jìn)展。那么應(yīng)該怎樣做呢?應(yīng)該“由經(jīng)驗(yàn)材料作為引導(dǎo)”,“提出一種思想體系,它一般是在邏輯上從少數(shù)幾個(gè)所謂公理的基本假定建立起來的”。簡單說,就是先有一些經(jīng)驗(yàn)材料作為引導(dǎo),提出假定。我國古代經(jīng)驗(yàn)科學(xué)世界領(lǐng)先,但就像大海的波浪永遠(yuǎn)不能抵達(dá)彼岸一樣,不能使科學(xué)理論獲得重大的進(jìn)展,致使近代落后。究其原因,是由于不能在經(jīng)驗(yàn)原型的啟發(fā)引導(dǎo)下形成科學(xué)理論體系。中國人在世界上非常聰明,中國古代直覺思維創(chuàng)造了世界科學(xué)技術(shù)的全面基礎(chǔ)和偉大奇跡,包括二進(jìn)制。但我們?nèi)鄙傺堇[思維,這是造成近代悲劇的重要原因。
接著,愛因斯坦又批判了近代西方歸納演繹的傳統(tǒng)思維。愛因斯坦思維方法是愛因斯坦認(rèn)識(shí)世界和進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)造的思想工具,其中起主導(dǎo)性質(zhì)的思維方法是直覺和演繹思維方法。所謂直覺和演繹思維方法又稱探索性的演繹法,是指愛因斯坦在科學(xué)探索中從直接經(jīng)驗(yàn)出發(fā),把創(chuàng)造直覺與演繹邏輯結(jié)合起來形成思維方法理論結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)造的思維方法。它的內(nèi)容是以“直覺和演繹”思維方法為核心,包括思想實(shí)驗(yàn)方法、目標(biāo)思維方法、雙向思維方法、直覺思維方法、假說思維方法、數(shù)學(xué)方法、分析和綜合思維方法等構(gòu)成的思維方法體系。
愛因斯坦以直覺力洞察出事物的本質(zhì),直接提出“時(shí)間相對(duì)性原理”和“光速不變?cè)怼钡燃僬f,首先打破了牛頓低速運(yùn)動(dòng)的機(jī)械思維。假定人乘坐接近光速的“愛因斯坦火車”,于是出現(xiàn)“鐘慢”“尺短”的情景。他運(yùn)用目標(biāo)思維方法,引導(dǎo)人們?cè)谖磥碇袑ふ易非蟮哪繕?biāo),進(jìn)行了“追光”思想實(shí)驗(yàn)和“升降機(jī)”思想實(shí)驗(yàn);運(yùn)用雙向思維方法,針對(duì)課題從不同的理論思維方面進(jìn)行雙向交流,通過提高自主創(chuàng)新能力去揭示事物本質(zhì)和規(guī)律,創(chuàng)立了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。
在談到藝術(shù)對(duì)科學(xué)思維的啟示和開拓時(shí),錢學(xué)森說:藝術(shù)里所包含的詩情畫意和對(duì)人生的深刻理解,可豐富對(duì)世界的認(rèn)識(shí),開闊思路,增強(qiáng)對(duì)科學(xué)新知的認(rèn)識(shí)和探究?!罢?yàn)槲沂艿竭@些藝術(shù)方面的熏陶,所以我才能夠避免死心眼,避免機(jī)械唯物論,想問題能夠更寬一點(diǎn)、活一點(diǎn)?!?
一、直覺——演繹思維的路線
對(duì)直覺——演繹思維路線,愛因斯坦作出如下解釋。
(1)運(yùn)用已知的直接經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)立假說或者公理,由它們推導(dǎo)出一定的結(jié)論。在19世紀(jì)和20世紀(jì)之交,科學(xué)上有兩個(gè)關(guān)鍵性的發(fā)現(xiàn),一個(gè)是邁克耳孫和莫雷在1887年做的光速實(shí)驗(yàn),另一個(gè)是普朗克在1900年發(fā)現(xiàn)的黑體輻射公式。前者是愛因斯坦狹義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)依據(jù),后者為量子力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。
(2)假說或公理是以直接經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。但是,在假說或公理同直接經(jīng)驗(yàn)之間不存在任何必然的邏輯聯(lián)系,只有一個(gè)不是必然的直覺的聯(lián)系。愛因斯坦是坐在馬車上偶發(fā)靈感泛起狹義相對(duì)論的假說的。
(3)由假說通過邏輯推導(dǎo)出個(gè)別的結(jié)論。結(jié)論可以假設(shè)是正確的。日全食期間的觀測(cè)曾經(jīng)孕育了現(xiàn)代物理學(xué)上最大的發(fā)現(xiàn)——光彎曲現(xiàn)象。1919年5月29日日全食期間,英國科學(xué)家愛丁頓率觀測(cè)隊(duì)在非洲西海岸附近觀測(cè)并計(jì)算出星光彎曲度,從而證明了愛因斯坦相對(duì)論中“光線在引力場(chǎng)中要彎曲”的假說。
(4)結(jié)論可以與假說或公理聯(lián)系起來,用事實(shí)驗(yàn)證。這一步驟實(shí)際上也是屬于超邏輯的(直覺的)。因?yàn)榧僬f或公理中出現(xiàn)的概念同直接經(jīng)驗(yàn)之間不存在必然的邏輯聯(lián)系。但是結(jié)論同假說或公理之間的聯(lián)系實(shí)際上比經(jīng)驗(yàn)同假說的聯(lián)系要不確定得多,松弛得多。而如果這種對(duì)應(yīng)不能可靠無誤地建立起來,(雖然在邏輯上它是無法理解的),那么,邏輯機(jī)器對(duì)于“理解真理”將是毫無價(jià)值的。這一切的中心問題,就是思維領(lǐng)域同感官的直接經(jīng)驗(yàn)之間的永恒存在的聯(lián)系。
如上四點(diǎn),直覺——演繹思維方法路線概括地說是直接經(jīng)驗(yàn)——一般原理(公理體系或假說)——推論——事實(shí)驗(yàn)證。上述愛因斯坦對(duì)直覺——演繹思維方法的闡釋,描繪出了創(chuàng)造性思維機(jī)理。由此,愛因斯坦又言簡意賅地闡明:“一般地可以這樣說,從特殊到一般的道路是直覺的,而從一般到特殊的道路則是邏輯的。”
二、直覺——演繹思維的特點(diǎn)
愛因斯坦直覺——演繹思維方法具有以下特點(diǎn):
(1)從直接經(jīng)驗(yàn)到一般原理是直覺道路——非邏輯性。1946年,67歲時(shí)的愛因斯坦在《自述》中闡述感受經(jīng)驗(yàn)與概念、命題和理論之間的關(guān)系時(shí),認(rèn)為兩者“純粹是直覺的聯(lián)系,并不具有邏輯的本性”。他又說:“物理學(xué)家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律,由此世界體系就能用單純的演繹法建立起來。要通向這些定律,并沒有邏輯的道路;只有通向那種以對(duì)經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺,才能得到這些定律?!睆膼垡蛩固顾季S方法結(jié)構(gòu)及其深刻論述中可知,從直接經(jīng)驗(yàn)到一般原理不是邏輯道路的,而是“直覺道路”的,或者說是非邏輯思維道路的。
(2)從一般原理到導(dǎo)出推論之間是演繹推理——邏輯性。從愛因斯坦的思維方法結(jié)構(gòu)可知,雖然從直接經(jīng)驗(yàn)(特殊)上升到公理體系(一般)是直覺道路,但是從公理體系(一般)到導(dǎo)出推論(特殊)是邏輯道路。
(3)直覺道路與演繹邏輯道路、非邏輯與邏輯之間的統(tǒng)一性。從直覺和演繹思維方法理論結(jié)構(gòu)中可知,從直接經(jīng)驗(yàn)到一般原理(公理體系或假說)的道路是直覺的,而從一般原理到導(dǎo)出推論的道路是演繹的。就是說,直覺道路與演繹邏輯道路的統(tǒng)一,形成創(chuàng)造的直覺——演繹思維方法結(jié)構(gòu),引起思維方法質(zhì)的飛躍。
(4)直覺驗(yàn)證性。從愛因斯坦直覺——演繹的思維結(jié)構(gòu)可知,從演繹邏輯到事實(shí)驗(yàn)證中間,即從導(dǎo)出推論到事實(shí)驗(yàn)證中間,需要經(jīng)歷“直覺驗(yàn)證”的道路。
愛因斯坦直覺——演繹思維與牛頓、達(dá)爾文等歸納——演繹的純邏輯思維方法結(jié)構(gòu)相比較,是根本不同的??梢援?dāng)之無愧地說,愛因斯坦創(chuàng)造了思維發(fā)展史的新的里程碑。
三、愛因斯坦直觀——演繹思維的啟示
從愛因斯坦的直觀——演繹思維方法得到如下啟示。
(1)科學(xué)與藝術(shù)同源。愛因斯坦曾說過:科學(xué)家可借藝術(shù)之瓦,攻科學(xué)之堅(jiān);藝術(shù)家可借科學(xué)之梯,攀藝術(shù)之峰?,F(xiàn)代科學(xué)與藝術(shù)正攜起手來,尋找對(duì)世界的感受,不但是抽象的,而且是具體的,是“具體的抽象”和“抽象的具體”。李政道說,科學(xué)和藝術(shù)都源于人類活動(dòng)最高尚的部分,都追求著深刻性、普遍性、永恒和富有意義。李政道認(rèn)為,藝術(shù)和科學(xué)的共同基礎(chǔ)是人類的創(chuàng)造力,它們追求的目標(biāo)都是真理的普遍性。藝術(shù)用創(chuàng)新的手法去喚起每個(gè)人的意識(shí)或潛意識(shí)中深藏著的情感。科學(xué)對(duì)自然界的現(xiàn)象進(jìn)行新的準(zhǔn)確的抽象,這種抽象通常被稱為自然定律。定律的闡述越簡單、應(yīng)用越廣泛,科學(xué)就越深刻。盡管自然現(xiàn)象不依賴于科學(xué)家而存在,但對(duì)自然現(xiàn)象的抽象和總結(jié)是一種人為的,并屬于人類智慧的結(jié)晶,這和藝術(shù)家的創(chuàng)造是一樣的。在科學(xué)中,人們研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu),知道所有物質(zhì)都是由分子、原子構(gòu)成,原子又都由原子核和電子構(gòu)成,原子核又由質(zhì)子、中子組成,質(zhì)子、中子又由夸克組成等等。人們認(rèn)識(shí)了物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu),進(jìn)而去認(rèn)識(shí)世界和宇宙。科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用形式會(huì)不斷發(fā)生新的變化,但其科學(xué)原理并不隨這些應(yīng)用而改變,這就是科學(xué)的普遍性。正是有了相對(duì)論和量子力學(xué),20世紀(jì)的科技發(fā)展,如核能、原子物理、分子束、激光、X射線技術(shù)、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、超級(jí)計(jì)算機(jī)等等,才得以存在。因此,科學(xué)原理應(yīng)用越廣泛,在人們社會(huì)生活中的表現(xiàn)形式也越多樣化。
科學(xué)家追求的普遍性,是人類對(duì)自然現(xiàn)象的抽象和總結(jié),適用于所有的自然現(xiàn)象。它的真理性植根于科學(xué)家以外的外部世界,科學(xué)家和整個(gè)人類只是這個(gè)外部世界的一個(gè)組成部分。藝術(shù)家追求的普遍真理性也是外在的,植根于整個(gè)人類,沒有時(shí)間和空間的界限。盡管科學(xué)的普遍性和藝術(shù)的普遍性并不完全相同,但它們之間有著很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)……對(duì)藝術(shù)的美學(xué)鑒賞和對(duì)科學(xué)觀念的理解都需要智慧,隨后的感受升華與情感又是分不開的。沒有情感的因素和促進(jìn),我們的智慧能夠開創(chuàng)新的道路嗎?而沒有智慧的情感能夠達(dá)到完美的意境嗎?所以,科學(xué)和藝術(shù)是不可分的,兩者都在尋求真理的普遍性。普遍性一定植根于自然,而對(duì)自然的探索則是人類創(chuàng)造性的最崇高的表現(xiàn)。
(2)科技與藝術(shù)同功。真與美是偶生的。愛因斯坦1901年發(fā)表第一篇科學(xué)論文時(shí)認(rèn)為,追求統(tǒng)一性是一種“壯麗的感覺”。他最后40年致力于“統(tǒng)一場(chǎng)論”,也是因?yàn)椤澳窃撌亲蠲赖牧恕?。閱讀富有創(chuàng)意的論文所獲得的喜悅,與聆聽美妙音樂和觀賞稀世名畫時(shí)得到的喜悅是相似的。隨著知識(shí)文明偉大時(shí)代的到來,科學(xué)美將給人以全新的、高級(jí)的幸福感。
福樓拜說,科學(xué)和藝術(shù)在山腳下分手,在山頂上會(huì)合。顯然,自然科學(xué)不是藝術(shù),藝術(shù)也不是自然科學(xué),但無可非議,藝術(shù)和自然科學(xué)都屬于科學(xué)的范疇,只是屬于不同的門類罷了,一個(gè)屬于自然科學(xué),一個(gè)屬于人文科學(xué)。知識(shí)文明時(shí)代提出科學(xué)的人文化和新人文科學(xué)的大科學(xué)觀,藝術(shù)和科學(xué)將攜手前行,一個(gè)偉大的文化和科學(xué)大繁榮的時(shí)代即將到來!
參考文獻(xiàn):
[1]彭建伯.談?wù)剱垡蛩固沟乃季S方法[N].攀枝花學(xué)