相對(duì)論中愛(ài)因斯坦的美學(xué)思想探討

1、1相對(duì)論中愛(ài)因斯坦的美學(xué)思想探討相對(duì)論中愛(ài)因斯坦的美學(xué)思想探討1905年，愛(ài)因斯坦（AEinstein，1879~1955）先后發(fā)表了5篇具有劃時(shí)代意義的論文，為相對(duì)論的建立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也為量子理論的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，因此，這一年被稱(chēng)為人類(lèi)歷史上的“奇跡年”。為了紀(jì)念相對(duì)論誕生100周年以及愛(ài)因斯坦逝世50周年，聯(lián)合國(guó)大會(huì)將2005年確定為“國(guó)際物理年”，這是聯(lián)合國(guó)首次為一個(gè)學(xué)科確定的全球規(guī)模的紀(jì)念活動(dòng)。為慶?！?005國(guó)際物理

2、年”，本文特探討相對(duì)論中愛(ài)因斯坦的美學(xué)思想。20世紀(jì)初，以愛(ài)因斯坦為代表的一批青年物理學(xué)家發(fā)起了世紀(jì)之交的三次物理學(xué)革命，從根本上動(dòng)搖了經(jīng)典物理學(xué)大廈，導(dǎo)致了人類(lèi)對(duì)自然認(rèn)識(shí)的重大革命。其中愛(ài)因斯坦幾乎是單槍匹馬地完成了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論兩次革命，并以光量子學(xué)說(shuō)的建立直接促進(jìn)了第三次革命——量子力學(xué)的產(chǎn)生。對(duì)于愛(ài)因斯坦的巨大科學(xué)貢獻(xiàn)，法國(guó)物理學(xué)家郎之萬(wàn)（LangevinPalil，1872~1946）1931年在題為《愛(ài)因斯坦的貢獻(xiàn)與

3、天文學(xué)》的論文中評(píng)價(jià)說(shuō)：“在我們這一時(shí)代的物理學(xué)家中，愛(ài)因斯坦的地位將在最前列。他現(xiàn)在是并且將來(lái)也還是人類(lèi)宇宙中有頭等光輝的一顆巨星。很難說(shuō)他是否和牛頓（IsaacNewton，1643～1727）一樣偉大，或者比牛頓更偉大，不過(guò)，可以肯定地說(shuō)，他的偉大是可以同牛頓比擬的。按照我的見(jiàn)解，他也許比牛頓更偉大，因?yàn)樗麑?duì)于科學(xué)的貢獻(xiàn)，更深入到人類(lèi)思想基本概念的結(jié)構(gòu)中。”不過(guò)，愛(ài)因斯坦的美學(xué)思想對(duì)其巨大的科學(xué)貢獻(xiàn)，曾經(jīng)起過(guò)重大的影響和指導(dǎo)作用。

4、日本的粒子物理學(xué)家湯川秀樹(shù)（HiclikiYukawa，1907~1981）評(píng)價(jià)愛(ài)因斯坦時(shí)說(shuō)：“愛(ài)因斯坦擁有一份只有少數(shù)物理學(xué)家才擁有的美感?！睈?ài)因斯坦也曾經(jīng)說(shuō)：“我坦白地承認(rèn)我被自然界向我們顯示的數(shù)學(xué)體系的簡(jiǎn)潔性和優(yōu)美性強(qiáng)烈的吸引住了……照亮我的道路，并不斷給我新的勇氣去愉快地正視生活的理想，是善、是美和真?！边@里充分顯示了愛(ài)因斯坦的美學(xué)思想。1、簡(jiǎn)單與對(duì)稱(chēng)愛(ài)因斯坦認(rèn)為，評(píng)價(jià)一個(gè)理論美不美，標(biāo)準(zhǔn)是原理上的簡(jiǎn)單性。這里的簡(jiǎn)單性是指邏輯簡(jiǎn)

5、單性，即在科學(xué)理論中，作為邏輯出發(fā)點(diǎn)的彼此獨(dú)立的初始命題（假設(shè)或公理）的數(shù)量要盡可能的少，通過(guò)邏輯演繹概括盡可能多的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。因?yàn)椤袄碚摰那疤岷?jiǎn)單性越大，它所涉及的事物種類(lèi)就越多，它的應(yīng)用范圍就越廣，給人們的美感就越深”。愛(ài)因斯坦把邏輯簡(jiǎn)單性作為建構(gòu)科學(xué)理論的方法論原則，也作為科學(xué)創(chuàng)造的一個(gè)美學(xué)思想。因?yàn)楹?jiǎn)單性是秩序感的表現(xiàn)，它使人易于把握事物的特征，具有重大的審美價(jià)值。愛(ài)因斯坦在創(chuàng)立相對(duì)論的過(guò)程中就十分強(qiáng)調(diào)邏輯簡(jiǎn)單性。首先，在狹義相對(duì)

6、論中，作為邏輯前提的是光速不變?cè)砗酮M義相對(duì)性原理，從這兩個(gè)假設(shè)推演出：諸如同時(shí)性的相對(duì)性，運(yùn)動(dòng)物體的空間收縮效應(yīng)和時(shí)間變慢效應(yīng)，運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量增加效應(yīng)，質(zhì)能關(guān)系式等推論。它們組成了狹義相對(duì)論的理論體系。這里順便指出，愛(ài)因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式深刻地揭示了自然界微觀、2Emc???宏觀、宇觀無(wú)數(shù)質(zhì)能變化的規(guī)律，但形式卻十分簡(jiǎn)潔，具有很強(qiáng)烈的審美價(jià)值。我國(guó)出版紀(jì)念?lèi)?ài)因斯坦的郵票上，印上了這個(gè)簡(jiǎn)潔的公式，它代表這位偉大的科學(xué)家對(duì)人類(lèi)巨大貢獻(xiàn)的精華

7、。其次，在廣義相對(duì)論中，作為邏輯前提的是等效原理和廣義相對(duì)性原理，從這兩個(gè)假設(shè)出發(fā)推演出的結(jié)論主要有：光線的引3狹義相對(duì)論建立之后，愛(ài)因斯坦又從引力場(chǎng)中一切物體都具有同一加速度這一古老而平凡的實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)，引出了“等效原理”，經(jīng)過(guò)艱巨的努力，創(chuàng)立了廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論進(jìn)一步揭示了時(shí)間、空間同物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一關(guān)系?？臻g的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的分布，物質(zhì)的存在使時(shí)空產(chǎn)生了彎曲，時(shí)空性質(zhì)由十個(gè)度規(guī)張量表征，引力效應(yīng)由時(shí)空的幾何性質(zhì)體現(xiàn)。德布羅意（L

8、ouisdegv?Broglie，1892－1987）在《阿爾伯特愛(ài)因斯坦科學(xué)工作概況》中談到廣義相對(duì)論時(shí)說(shuō)：“依靠黎曼（GRiemann，18261866）的彎曲空間理論，借助于張量運(yùn)算，廣義相對(duì)論提出一種萬(wàn)有引力現(xiàn)象的解釋?zhuān)@種解釋的雅致和美麗是無(wú)可爭(zhēng)辯的，它該作為20世紀(jì)數(shù)學(xué)物理學(xué)的一個(gè)最優(yōu)美的紀(jì)念碑而永垂不朽。”另外，值得一提的是愛(ài)因斯坦還是一個(gè)出色的“第一小提琴手”，又能彈一手好鋼琴，具有極好的藝術(shù)直覺(jué)能力，能夠把音樂(lè)的自然本

9、質(zhì)上升到理性的高度，領(lǐng)悟到科學(xué)和音樂(lè)的和諧融貫性。根據(jù)愛(ài)因斯坦的夫人愛(ài)爾莎介紹，在愛(ài)因斯坦醞釀狹義相對(duì)論的那段日子里，他時(shí)而彈鋼琴，時(shí)而停下來(lái)用筆寫(xiě)些什么。從不會(huì)見(jiàn)客人，甚至很少下樓吃飯，直到他的論文完成。可見(jiàn)，“音樂(lè)形象”所追求的和諧對(duì)稱(chēng)美，也賦予了愛(ài)因斯坦科學(xué)的聯(lián)想力和靈感。從經(jīng)典物理到狹義相對(duì)論，從狹義相對(duì)論到廣義相對(duì)論，生動(dòng)地體現(xiàn)了愛(ài)因斯坦在科學(xué)探索中的和諧統(tǒng)一的美學(xué)思想。正如愛(ài)因斯坦的首席傳記作家阿伯拉罕派斯（Abrahamp

10、ais）所說(shuō)：“如果說(shuō)狹義相對(duì)論以其完美性使人想起莫扎特（WAMozart，1756—1791）的作品，那么他的引力理論則充滿貝多芬（LVBeethoven，1770—1827）作品的力度”。順便指出，廣義相對(duì)論建立以后，在歷史條件不成熟的情況下，愛(ài)因斯坦全力以赴探索統(tǒng)一場(chǎng)論，并為之奮斗了近四十年，直到生命的最后一刻，這種對(duì)真理的探索精神永遠(yuǎn)為后人所敬仰。愛(ài)因斯坦的努力給后繼者以啟迪和鼓舞，經(jīng)過(guò)幾代人的努力，物理學(xué)家們終于在前人失敗的地

11、方找到了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的方向。這個(gè)統(tǒng)一場(chǎng)既非愛(ài)因斯坦的幾何統(tǒng)一場(chǎng)，也非海森堡（Heisenbergwerner，1901—1976）的量子統(tǒng)一場(chǎng)，它是由韋爾、?？?、倫敦、楊振寧、希格斯等人在30多年里逐漸發(fā)展起來(lái)的規(guī)范場(chǎng)?！爸袊?guó)核能之父”、著名的原子核物理學(xué)家盧鶴紱院士指出：“愛(ài)因斯坦的相對(duì)論僅僅適用于地球而并不適用于整個(gè)宇宙；愛(ài)因斯坦的相對(duì)論在地球可以，在宇宙中就無(wú)法適用?！闭f(shuō)明相對(duì)論有其局限性。我們要用不斷發(fā)展相對(duì)論來(lái)紀(jì)念?lèi)?ài)因斯坦相

12、對(duì)論誕生百年，愛(ài)因斯坦的相對(duì)論需要我們?nèi)グl(fā)展和充實(shí)。積累、繼承和借鑒前人的科學(xué)技術(shù)成果是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要前提，這既包括直接汲取前人科學(xué)遺產(chǎn)的精華，也包括從前人某些思想中獲得啟示，從而產(chǎn)生新的設(shè)想、新的概念。在接力賽中，沒(méi)有前人跑下的那一棒，那有你賽跑的機(jī)會(huì)?，F(xiàn)在相對(duì)論已發(fā)展到四維時(shí)間的邊緣，四維時(shí)間就是原時(shí)加虛空間，所謂時(shí)空對(duì)稱(chēng)就是“現(xiàn)在”虛、實(shí)空間的鏡象對(duì)稱(chēng)。只要認(rèn)識(shí)到虛數(shù)的意義是時(shí)間，就可以理解四維時(shí)間了。四維時(shí)間是建立在相對(duì)論的