相對論前傳（2）：序章（下）——愛因斯坦和科學哲學思想

來自專欄長尾說相對論4 人贊了文章

之前的20篇關於相對論文章比較零散，雖然整體上是按照一定的邏輯發的，但是一般的讀者看起來可能還是覺得有些凌亂。特別是我的文章里除了介紹相對論以外，還有許多涉及科學範式方法論和科學教育的問題，所以，除了後來我自己歸檔了一下光速系列的文章，其他的文章看起來略顯凌亂也是正常的。

但是，我這次寫愛因斯坦寫相對論並不打算蜻蜓點水，淺嘗輒止，而是打算往深處寫。我不光要寫相對論的東西，還要寫愛因斯坦的思想變化，相對論這種東西是如何出現在愛因斯坦的大腦里的，愛因斯坦經過了什麼樣的思想變化引導他去思考這樣的問題。

從歷史上來看，狹義相對論的提出在那會兒是水到渠成，但是廣義相對論在當時既沒有來自實驗的壓力，也沒有什麼理論的衝突導致非要廣義相對論才能調和它們。它僅僅是因為愛因斯坦內心對宇宙統一、美、和諧的一種追求，愛因斯坦希望把相對性原理這種思想貫徹得再徹底一點，於是倒騰出來了廣義相對論。

這一點在我再次仔細回想的時候，感覺太震撼了，甚至覺得有點恐怖。印象里，這種僅僅是為了將一種信念貫徹到底而提出一種全新革命性理論的案例，在物理學史上貌似有且僅此一例，這是愛因斯坦顯著區別於其他一般物理學家的地方。

歸納與演繹

說起來，科學的研究方法主要有兩種：歸納和演繹。歸納是從一大堆事實經驗里歸納總結出一些規律，而演繹是從一些基本的公理假設出發推導出一些規律。一般來說科學家們都是兩者並用，但是仔細分析愛因斯坦的思路歷程就會發現：愛因斯坦幾乎都是使用演繹而不是歸納。

許多科學家提出的理論是基於實驗的，是為了解決實驗帶來的不安，比如洛倫茲的電子論，洛倫茲提出的物體在運動方向上會收縮這樣的想法，它的根源就是為了去解決類似邁克爾遜-莫雷實驗帶來的不安，至於這樣做有什麼實際的物理實在意義，他不知道；但是愛因斯坦不一樣，愛因斯坦彷彿有一種驚人的能夠窺探上帝的能力，他能從他驚人的物理直覺之中發現隱藏的最深的秘密，然後從中精準的提煉出公理，然後很自然的導出新的結論。

他從來就不是為了解決實驗的矛盾去研究理論，大家仔細看看愛因斯坦的論文就會發現，愛因斯坦的論文經常是在把結論都推導完了以後，在論文的結尾處才附帶的說某個實驗是對它這個理論的一個驗證，或者在文章的末尾根據理論做出一個實驗假設讓別人去驗證。

大家都知道愛因斯坦在1905年一次性發表了五篇重量級的論文，其中《論動體的電動力學》的發表標誌著狹義相對論的正式誕生。可能很多人覺得，這篇論文就是狹義相對論的奠基論文，那麼它一定非常艱深難懂吧。可事實正好相反，這篇文章出奇的容易懂，裡面涉及的數學公式，一個高中生就能完全搞明白，但是它蘊含的思想卻非常的爆炸性。

龐加萊和洛倫茲是當時除了愛因斯坦以外「看起來」最接近發現狹義相對論的，但是也只是看起來而已，霍夫曼在談論龐加萊的時候說；「每到關鍵時刻，他就會精神緊張，敗下陣來，轉而固守那些舊有的思想習慣和熟知的時空觀念，如果這似乎有些奇怪，那是因為我們低估了愛因斯坦在把相對性原理當成公理，從而改變我們的時空觀的時候需要多麼大的勇氣。」

這句話說的沒錯，我覺得愛因斯坦在發現狹義相對論的時候最關鍵最困難也是最偉大的地方不再於推出了多少結論，也不在於那個著名的質能方程，而是在他把決定把光速不變和相對性原理作為公理的時候。天曉得這需要多大的勇氣，歐幾里得的那些公理起碼看起來顯而易見，是那麼回事，愛因斯坦選的這公理，那是相當的不直觀。

愛因斯坦的科學哲學

於是我想知道為什麼？我想知道愛因斯坦為什麼會有這種一眼看透物理現象本質的直覺？是誰給了他勇氣讓他如此自信的使用演繹法？為什麼愛因斯坦的行為跟當時，不，甚至是物理學史上主流的物理學家們如此不一致？

既然要講愛因斯坦，我就希把問題說深入說透徹一點，如果我的讀者里有人以愛因斯坦為榜樣，有人對物理學非常感興趣，我希望他能學到愛因斯坦更深更本質的東西，而不是浮於表面。

順著這個問題慢慢找下去，我發現了問題的關鍵：愛因斯坦的科學哲學。

一個人掌握了多少歸納分析的技巧，掌握了多少科學研究的良好思維方法這是科學問題，但是科學研究的對象本身就是宇宙，而一個人如何看待宇宙，這，是個哲學問題。

愛因斯坦是猶太人，猶太人有一個古老的習俗：邀請一位篤信宗教的窮苦學生在安息日一同進餐。愛因斯坦家邀請的人叫塔爾梅，這個塔爾梅每周來愛因斯坦家的時候會教愛因斯坦一些數學的知識，但是愛因斯坦學得極快，後來當老師的反而被學生超過了，塔爾梅反而趕不上愛因斯坦了。於是塔爾梅給愛因斯坦介紹了康德的哲學，這時候愛因斯坦才13歲，塔爾梅24歲，也就是說愛因斯坦在13歲的時候開始讀康德，開始學習《純粹理性批判》這種讓任何哲學系的大學生都頭痛不已的大部頭巨著。

接著愛因斯坦順著路開始研讀休謨、馬赫、龐加萊這些批判大師懷疑大師的著作。從這裡愛因斯坦學到了一些非常重要的東西，包括對一切的懷疑，對任何無法直接觀測到東西的懷疑（比如絕對空間和以太），以及極強的思想獨立性。在這樣的過程中，愛因斯坦也逐步建立了自己的哲學世界觀。

哲學家與科學家

我覺得愛因斯坦跟其他物理學家非常大的不同就在於：愛因斯坦首先是一個哲學家，作為哲學家的他心裡有明確的宇宙的樣子，上帝的形狀，比如上帝喜歡簡單的（以太太複雜了），上帝不會偏愛誰（所以按照上帝的脾氣不應該製造一個特殊的參考系出來）等等等等。這些上帝的形狀在哲學家愛因斯坦眼裡是透明的，看透了這些以後，作為科學家的愛因斯坦再把這種東西用物理思想和數學方程的形式表述出來。

有了這樣的概念，前面那些事情就變得順理成章了。

我感覺，大多數科學家都忽略了科學哲學的重要性，我們從小到大似乎就沒上過什麼哲學課，而一般的國人對哲學兩個字的誤解也特別的大，總感覺就是一群吃飽了撐著沒事幹的人在說一些鬼話。其實，真不是這樣的，因為了解少，所以偏見多。

也因此，我也有了一個大膽的想法：在後面分析愛因斯坦的思想的時候，我想帶著大家一起去研讀一下這些對愛因斯坦影響極大的哲學著作。我們來看看愛因斯坦到底在想什麼，看看他那種獨立、深刻、批判的思想到底是怎麼鑽出來的。看看休謨、馬赫、龐加萊當初到底給愛因斯坦灌了什麼迷魂湯。

其實這種事情愛因斯坦也非常喜歡干，不管是大學還是工作的時候，他都喜歡跟好朋友一起研讀一些哲學大師（當然是選擇性的，跟科學相關的哲學）的著作，然後來相互討論。我覺得這是個非常好的習慣，對這個感興趣的可以跟著我們的文章，以後我們一起去研讀討論~