爱因斯坦是如何创立相对论的——创造双向思维方法

第十七章　爱因斯坦是如何创立相对论的 ——创造双向思维方法

爱因斯坦是20世纪最伟大的天才，他顽强追求真理的精神和独特的思维方法，使他成为20世纪最伟大的科学家和自然科学革新家。相对论和量子论是20世纪自然科学两大理论成就，它们与爱因斯坦的名字紧紧联系在一起。一般人虽然不知道什么叫相对论和量子论，但是爱因斯坦的名字却是家喻户晓的。实际上，爱因斯坦就是一尊伟大的科学偶像，他献身科学的精神不断地激励着世界各国青少年们去攀登科学的高峰!

爱因斯坦最崇尚德国著名作家莱辛(Gotthold Ephraim Lessing，1729—1781)的名言：“对真理的追求比对真理的占有更为可贵。”正是在这种强烈的追求真理的精神的驱使下，他发现水星近日点的剩余进动与牛顿力学不相符合，从而对沿用了两百多年的牛顿力学作了证伪工作。他澄清了牛顿力学并不是什么“宇宙定律”、“永恒定律”，它只是在宏观低速的情况下才是对的，一进入宏观高速运动，牛顿经典力学就不适用了，必须用相对论和量子力学来代替。

爱因斯坦的相对论是如何创立的呢?实际上，爱因斯坦的相对论萌发于两个思想实验：一个是“追光”思想实验；另一个是“升降机”思想实验。相对论发育成熟于奥林匹亚科学院(Olympia Academy)学术活动时期，而诞生于奥林匹亚科学院学术活动的结束。奥林匹亚科学院是爱因斯坦年轻时创办的，它不仅在科学发展史上作出过重要的贡献，而且它的精神对于发展当今的科学技术也有着巨大的激励作用。

奥林匹克(Olympiad)是希腊的一个地名，是古希腊人举行体育竞技比赛的地方。始于1896年的世界运动会就是以奥林匹克冠名的。近百年来，已经举办了29届奥运会，五环精神把全世界紧密地联系在一起。

奥林匹克精神已不仅仅是国际体育盛会的象征，而且也已成为国际学术竞赛的象征，它们共同体现的是金牌精神。自1959年举办第一届国际奥林匹克数学竞赛以来，先后又举办了国际奥林匹克化学竞赛、国际奥林匹克物理竞赛，这些竞赛在世界各国中学生中产生了巨大的反响，对于培养杰出人才起了重要的推动作用。近年来，在英、美等国又兴起了奥林匹克智力竞赛、奥林匹克头脑(Odyssey of the Mind，OM)竞赛，在培养青少年的创造力，促进发明创造等方面都收到了良好的效果。

爱因斯坦于1900年大学毕业，由于他不迷信权威，所以不受教授们的喜欢，与他一道毕业的三个同学都留校当了助教，而爱因斯坦却面临失业的厄运。后来，他总算在专利局找到了一份技术工作。工作之余，他创办了奥林匹亚科学院，以便进行科学探索和学术交流活动。与其说它是一个科学院，毋宁说是一个民间学术小社团。它由爱因斯坦、罗马尼亚人莫里斯·索洛文(哲学系大学生)和瑞士人康拉德·哈比希(中学数学教师)三人组成，爱因斯坦担任院长。这个科学院人数不多，存在的时间只有短短三年，但是它却充满着活力，研究着深奥的问题，激励着创造思维能力。

奥林匹亚科学院的学术活动内容十分丰富，广泛涉猎哲学、伦理学、逻辑学、科学方法学、数论、几何学等方面。活动的主要方式是研读讨论，这是一种激发创造思维的学习与研究方法。有时为了争论一个问题，可以延续数日之久，以求获得一个满意的结果。在奥林匹亚科学院的三年，是爱因斯坦思想最活跃的时期，也是他创立相对论的奠基时期。奥林匹亚科学院的学术活动于1905年停止，而爱因斯坦的狭义相对论也诞生在这一年。这不是巧合，是奥林匹亚科学院孕育和催生了伟大的科学理论。

为什么小小的奥林匹亚科学院能够催生出划时代的科学巨论相对论呢?这是因为奥林匹亚科学院创造了激发创造灵感的研读讨论式的科学方法——创造双向思维方法。

什么叫创造双向思维方法呢?所谓创造双向思维，是指教育的主体与教育的客体之间，在教育活动中，围绕着一个理论或实际问题进行主客之间的双向交流，从而激发创造思维能力并导致创造性成果的一种科学的思维方法。双向思维是相对于单向思维而言的，既然是双向就必然涉及双向交流的主体与客体。就教学而言，在双向交流的过程中，教师和学生都可以成为主体或客体，要看他们在交流中所扮演的角色而定，并且在一定的条件下可以互相转化。除了教学以外，双向思维方法在课堂讨论、学术讨论会和科学研究工作中也得了到广泛的应用。

在奥林匹亚科学院学术活动中的双向思维交流过程，可以用一种思维机制表示如下图(A和B分别表示由教育主体到客体的两个思维方向)：

双向思维机制图示

双向思维方法像其他科学思维方法一样，具有其自身的特点。

1.平等参与性。在双向思维交流过程中，主体与客体都是平等的参与者，一方不得对另一方谋求权威，不得以任何理由压制另一方。因此，平等性是保证双方参与的必要条件，是双方思想流畅交流的必要保证。在这方面，堪称为楷模的是丹麦哥本哈根学派的首领N.玻尔(Niels Henrik David Bohr，1885—1962)。他虽然是名声显赫的学术泰斗，但他十分欢迎青年弟子对他的学术观点提出质疑。在1922年夏天的一次讲课时，一个年轻人站起来对玻尔的某些结论提出异议，这个青年人就是后来也成为大物理学家的海森伯(Werner Karl Heisenberg，1901—1976)。课后，玻尔约请海森伯去散步，就有争议的问题继续进行双向交流。还有一个爱提问、爱挑剔、爱说尖刻话、被人们称为“上帝的鞭子”的年轻人泡利(Wolfgang Ernst Pauli，1900—1958)，也被玻尔看中。他们两人被玻尔调到哥本哈根工作。正是由于海森伯、泡利等青年人毫无顾忌的提问、挑剔，师生之间自由平等的双向交流，才使得哥本哈根学派充满生机，成果累累，成为近代量子力学的诞生地。

2.思维发射性。发射思维是一种科学思维方法，对双向思维有着重要的作用，保证双向思维的广泛性和流畅性。以奥林匹亚科学院为例，在这个民间的学术小团体里，集中了哲学思维头脑、数学思维头脑和物理思维头脑。当他们研讨某一问题时，可以从不同的思维角度和不同的学术领域进行双向交流，发生思维碰撞，从而产生创意的火花。

3.互辩批判性。晋朝哲学家郭象在注释庄子《齐物论》时说：“并逐曰竞，对辩曰争。”互辩即对辩，是双向思维主客体之间在思想上交锋的表现。因此，双向思维交流不是“温良恭俭让”，不是“和稀泥”，而辩论、争鸣乃至于批判，是双向思维交流中的灵魂。18世纪末，法国有两个科学家，一个叫普鲁斯特，另一个叫贝索勒，他们为探讨倍比定律而争辩了9年。最后，普鲁斯特发现了倍比定律，从而誉满世界。可是普鲁斯特却诚挚地要把一半功劳归于贝索勒。他说：是因为贝索勒与他争辩，才激发了他的思考，加深了他的研究。马克思的挚友、德国诗人海涅，也曾经把不同学术观点的争论形象地比喻为“一颗钻石磨光了另一颗钻石”。

在我国的教学中，目前还基本是单向交流，即教师讲学生听，教师问学生答，这是不利于培养学生创造思维能力的。对于教师来说，要放下架子，克服权威性和专制性，虚心向教育对象学习。对于学生来说，要破除迷信，积极参加各种学术讨论活动，大胆发表意见，敢于争鸣和批判。只有这样，才能建立新的双向交流的教学机制，促进创造型人才的茁壮成长。

思考训练参考题

1.什么叫创造双向思维方法?试举例说明。

2.爱因斯坦创立相对论，除了他的天才以外，还有什么因素在起作用?

3.双向思维方法有哪些特点?你自己是否有过双向思维交流的经历?请以实例说明。