阿尔伯特·爱因斯坦被认为是科学界最著名的天才。他最著名的理论是相对论和光电效应,其中光电效应为他赢得了1921年的诺贝尔物理学奖,但与此同时,爱因斯坦几乎没有做过任何实验。事实上,他的大部分发现都是基于一些奇异但又令人着迷的思想实验。
那么问题来了:爱因斯坦做研究的原则到底是什么呢?是什么让他有可能解开宇宙中一些最重要的谜题?在这篇文章中,我将阐明爱因斯坦对于科学思维和想象力的一些想法。
这篇文章中的陈述和评论是由阿尔伯特·爱因斯坦本人在柏林物理学会举行的马克斯·普朗克六十岁生日庆祝会上发表的,文本收录在《我的世界观》中。马克思·普朗克(1858—1947年)多年来一直是柏林大学的理论物理学教授。他对物理学最杰出的贡献是量子理论。普朗克在1900年提出了黑体辐射理论,这一理论是整个现代量子物理学的发展的基础。因此,普朗克被认为是量子力学的奠基人之一。
紧随普朗克之后,爱因斯坦在这个年轻的领域做出了开创性工作,其中最重要的是他的光量子或者说光子理论(1905年)和比热理论(1907年)。爱因斯坦对量子理论的早期贡献还包括他的启发性猜想,他认为光的行为和聚集在一起的光子的行为相同;他还对物质中粒子的机械能的量子结构进行探索。正是他比任何人都更深刻地认识到量子概念在其它分支中的基础性和普遍性。
爱因斯坦在演讲开始时将科学比作一座神殿,并将科学家与那些为仅仅为科学殿堂的发展提供了智力产物的人进行了比较。然后,他对马克斯·普朗克进行了评价,认为他是一定会被留在科学殿堂里的人之一——他在很大程度上推动着科学的发展。
爱因斯坦解释了为什么有些人总会被留在科学神殿里,而从来不会被上帝的天使驱逐。然后,他阐述了一个重要的哲学观点,到底是什么导致人们沉迷于科学发现的世界以及艺术中的美感和印象,即沉浸于客观感知和思维的世界。
爱因斯坦解释了当人们试图去描绘所生活的世界和宇宙时个人特质的重要性,无论是画家、科学家还是哲学家——每个人都试图创造自己对宇宙的理解。
在所有这些有趣的想法背后,我们可能会想到一些非常重要的问题:物理学家的世界图景在所有人的图景中占据什么位置?物理学家的科学想象力如何受到约束?为了形成一个精妙而完整的理论,科学头脑需要考虑哪些事情?
爱因斯坦描述了形成完整的、易理解的和完全不同的构建科学原理和物理理论的主要方法——演绎法。他进一步解释说,这些原则和定律不能由逻辑方法形成,而只能由基于对个人经验的直觉作用形成。这种方法确实为单一理论和对同一现象的多种理解提供了多种解释。然而,总有一个(原理或理论)比其他的更出色。
爱因斯坦在演讲结束时提到了一些关于马克斯·普朗克的友好评价,以及他对科学的贡献,特别是对物理学的贡献,这些贡献在科学意义上是至关重要的。在谈到普朗克时,爱因斯坦提到:他(普朗克)在探索和解决一些最重大的科学问题方面发挥了重要作用,希望他在量子理论与电动力学理论相结合的尝试中取得成功。