- 相關(guān)推薦
論愛因斯坦的探索性的演繹法
一切探索，歸根到底都是的探索。愛因斯坦在創(chuàng)立相對(duì)論的過程中，也摸索出一套行之有效的方法。后來，他通過對(duì)自己的科學(xué)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行反思，逐漸形成了他的別具一格的方法論體系，其中頗有特色的是探索性的演繹法、邏輯簡(jiǎn)單性原則、準(zhǔn)美學(xué)原則和形象思維。本文僅就愛因斯坦的探索性演繹法加以論述。一、理論物的重要方法探索性的演繹法是理論物理學(xué)的重要方法。在愛因斯坦看來，理論物理學(xué)的完整體系是由概念，被認(rèn)為對(duì)這些概念是有效的基本原理(亦稱基本假設(shè)、基本公設(shè)、基本定律等)，以及用邏輯推理得到的結(jié)論這三者所構(gòu)成的。因此，理論物理學(xué)家所運(yùn)用的方法，就在于那些作為基礎(chǔ)的基本原理，從而導(dǎo)出結(jié)論;于是，他的工作可分為兩部分：他首先必須發(fā)現(xiàn)原理，然后從這些原理推導(dǎo)出結(jié)論。對(duì)于其中第二步工作，他在學(xué)生已得到很好的訓(xùn)練和準(zhǔn)備。因此，如果在某一領(lǐng)域中或者某一組相互聯(lián)系的現(xiàn)象中，他的第一個(gè)已經(jīng)得到解決，他就一定能夠成功。可是第一步工作，即建立一些可用來作為演繹的出發(fā)點(diǎn)的原理，卻具有完全不同的性質(zhì)。這里并沒有可以的和可以系統(tǒng)地用來達(dá)到的的方法。科學(xué)家必須在龐雜的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)中間抓住某些可精密公式來表示的普遍特征，由此探求界的普遍原理。
愛因斯坦指出，一旦找到了作為邏輯推理前提的基本理，那么通過邏輯演繹，推理就一個(gè)接著一個(gè)地涌現(xiàn)出來它們往往顯示出一些預(yù)料不到的關(guān)系，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這些原理依據(jù)的實(shí)在的范圍。但是，只要這些用來作為演繹出發(fā)點(diǎn)原理尚未得出，個(gè)別經(jīng)驗(yàn)事實(shí)對(duì)理論家是毫無用處的。實(shí)際上，單靠一些從經(jīng)驗(yàn)中抽象出來的孤立的普遍定律，他甚至么也做不出來。在他沒有揭示出那些能作為演繹推理基礎(chǔ)原理之前，他在經(jīng)驗(yàn)的個(gè)別結(jié)果面前總是無能為力。
愛因斯坦把物理學(xué)理論分為兩種不同的類型，其中之一是“原理理論”。建立這種理論使用的是方法，而不綜合方法。形成它們的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)的元素，不是用假設(shè)造出來的，而是在經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)到的，它們是自然過程的普遍特征，即原理。這些原理給出了各個(gè)過程或者它們的理論表述所必須滿足的數(shù)學(xué)形式的判據(jù)。熱力學(xué)就是這樣力圖用分析的方法，從永動(dòng)機(jī)不可能這一普遍經(jīng)驗(yàn)得到的事實(shí)出發(fā)，推導(dǎo)出一些為各個(gè)事件都必須滿足的必然條件。用探索的演繹法建立起來的相對(duì)論，就屬于“原理理論”。但是物理學(xué)理論大多數(shù)是構(gòu)造性的。它們企圖從比較簡(jiǎn)單的式體系出發(fā)，并以此為材料，對(duì)比較復(fù)雜的現(xiàn)象構(gòu)造出一幅圖像。氣體分子運(yùn)動(dòng)論就是這樣力圖把機(jī)械的、熱的和擴(kuò)散的過程都?xì)w結(jié)為分子運(yùn)動(dòng)——即用分子假設(shè)來構(gòu)造這些過程。當(dāng)我們說，我們已經(jīng)成功地了解一群自然過程，我們的思想必然是指，概括這些過程的構(gòu)造性的理論已經(jīng)建立起來了。愛因斯坦認(rèn)為，構(gòu)造性理論的優(yōu)點(diǎn)是完備，有適應(yīng)性和明確，原理理論的優(yōu)點(diǎn)則是邏輯上完整和基礎(chǔ)鞏固。([1]，pp．109～110)
相對(duì)論就是愛因斯坦自覺地運(yùn)用探索性演繹法的杰作。它不僅以其革命性的新觀念和卓有成效的理論結(jié)果為人津津樂道，而且它所體現(xiàn)出的科學(xué)方法的新穎、精湛以及理論的邏輯結(jié)構(gòu)的嚴(yán)謹(jǐn)，也令人嘆為觀止。愛因斯坦在創(chuàng)立狹義相對(duì)論(1905)時(shí)，他依據(jù)的僅僅是光行差現(xiàn)象和斐索實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)并不充分的實(shí)驗(yàn)材料，著名的二階以太漂移實(shí)驗(yàn)即邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)，對(duì)他并沒有直接。他主要通過對(duì)16歲時(shí)想到的“追光”思想實(shí)驗(yàn)的沉思，對(duì)經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)的深入考察，發(fā)揮了思維的自由創(chuàng)造，提出了兩個(gè)基本假設(shè)——相對(duì)性原理和光速不變?cè)?美國(guó)著名科學(xué)史家霍耳頓認(rèn)為，在狹義相對(duì)論中，除了被提高為公設(shè)的兩個(gè)基本原理外，愛因斯坦還作了另外四個(gè)假定：一是關(guān)于空間的各向同性和均勻性，另外三個(gè)是定義鐘的同步的三個(gè)邏輯性質(zhì)。霍耳頓的學(xué)生米勒后來指出，另外的四個(gè)假定也是兩個(gè)基本原理的必然結(jié)果，他們不是獨(dú)立的假設(shè)。 參見[3]，p．196)。然后，他以此為邏輯前提，接二連三地推導(dǎo)出了關(guān)于運(yùn)動(dòng)學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的結(jié)論，著名的質(zhì)能關(guān)系式是他先前根本沒有料想到的，這些結(jié)論大大超出了兩個(gè)原理所依據(jù)的實(shí)在的范圍。廣義相對(duì)論(1915)的建立也是這樣。作為廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理，即廣義相對(duì)性原理和等效原理，前者是愛因斯坦基于把相對(duì)性原理貫徹到底的信念（從慣性系推廣到加速系)提出的，后者是依據(jù)厄缶實(shí)驗(yàn)(慣性質(zhì)量等于引力質(zhì)量)和升降機(jī)思想實(shí)驗(yàn)提出的。
在1905年，由于愛因斯坦采用了探索性的演繹法，從而使他能夠高屋建瓴、勢(shì)如破竹，一舉砍斷了哥爾提阿斯死結(jié)(哥爾提阿斯是古代夫利基阿國(guó)王，相傳他曾把自己的車乘的轅與軛用繩結(jié)系住，死得無法解開，聲言能解開此死結(jié)者，得以結(jié)治亞細(xì)亞。這個(gè)死結(jié)后來被亞歷山大大帝用劍砍斷)，開拓了一個(gè)奇妙的新世界。那些惱人的以太漂移實(shí)驗(yàn)，那些使人迷惑不解的單極電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的“位置”問題，在愛因斯坦的理論體系中已根本不成其為問題。但是，同時(shí)代的博大精深的科學(xué)大師，諸如洛倫茲、彭加勒，卻熱衷于同邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)等以太漂移實(shí)驗(yàn)打交道，迷戀于做出種種構(gòu)造性假設(shè)，建立他們的構(gòu)造性理論——論和電子動(dòng)力學(xué)。例如，洛倫茲1904年的著名論文盡管聲稱是以“基本假設(shè)”而不是以“特殊假設(shè)”為基礎(chǔ)的論文，但事實(shí)上卻包含有11個(gè)假設(shè)：假設(shè)有靜止以太，假設(shè)靜止電子是球形的，假設(shè)電子的電荷分布是均勻的，假設(shè)電子的全部質(zhì)量都是電磁質(zhì)量，假設(shè)運(yùn)動(dòng)電子收縮，假設(shè)電子之間的作用力與分子力相同等等。洛倫茲和彭加勒雖說走到了狹義相對(duì)論的大門口，但他們并沒有打開這扇大門，其原因固然是多方面的。從方法論上講，就在于他們運(yùn)用的是傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)歸納法，而沒有采用探索性的演繹法。在當(dāng)時(shí)的科學(xué)的形勢(shì)下，僅靠個(gè)別的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行歸納，是建立不起什么嶄新的理論的。洛倫茲、彭加勒的電子論和電子動(dòng)力學(xué)固然富麗堂皇，但畢竟只是經(jīng)典物理學(xué)的最后的建筑物。它們雖然包羅萬象，可是由于不適應(yīng)科學(xué)發(fā)展的總趨勢(shì)，最終還是被人們遺忘了，僅有的價(jià)值。二、采用探索性的演繹法是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)
從文藝復(fù)興到19世紀(jì)的經(jīng)典科學(xué)，一般稱為近代科學(xué)。在科學(xué)史上，這個(gè)漫長(zhǎng)的時(shí)期主要是積累材料和歸納材料的時(shí)期。與這一科學(xué)發(fā)展?fàn)顩r相適應(yīng)，產(chǎn)生了經(jīng)典的科學(xué)哲學(xué)，它始于弗蘭西斯
【論愛因斯坦的探索性的演繹法】相關(guān)文章：
淺談愛因斯坦與音樂12-08
唯光論與單子論12-11
論盧梭的社會(huì)契約論03-24
淺談愛因斯坦的教育思想及延伸06-06
悖論研究的誤區(qū)與愛因斯坦的啟示03-03
論析價(jià)值論的變遷12-04
論數(shù)學(xué)03-21
論慣性03-19
論物質(zhì)11-23