相对论

爱因斯坦离开我们很长时间了，但他的相对论思想和弯曲时空宇宙观至今还影响着很多人。尤其是对于喜欢天文的爱好者和科学家，并为他们进一步探索宇宙和未来宇宙的奥秘指引着方向。

对于相对论，我们并没有又很深刻透彻的研究，因此并不能够得出一个能够让人信服的定义，只有从网上搜索了一下，关于相对论的定义是这样的—— “相对论是关于时空和引力的理论，主要由爱因斯坦创立，依其研究对象的不同分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。 相对论的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论和广义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。” 作为财经类院校的学生，或许大家没有那么大的兴趣去完全了解相对论的所有理论，但是我们仍然可以从相对论里面得到很多启示。

启示一 相对论得出的思想的基础：对世界的好奇和对学问的质疑

幼年时的爱因斯坦比同龄孩子显得要笨,3岁还不太会说话,5岁话还说不清楚,曾被医生认为发育不正常。上小学时,听老师讲课感到十分吃力,老师提的问题常常回答不上来。 然而,正是这样一个看似木讷的孩子,却经常提出一些连老师也回答不上来的问题。原因在于,他对世界中所有事物都有强烈的好奇心,对新事物尤其敏感,具有强烈的求知欲,总爱盘问 为什么。四、五岁时,他曾对指南针为什么能指示方向感到惊奇,认为一定有什么东西深藏在它后面;12岁时,他曾对欧几里德几何学证明定理的明晰性和可靠性感到惊奇,很想刨根问底弄清几何学为什么如此神奇。

源于对世界和学问的好奇与质疑,促使爱因斯坦如饥似渴地读书,天马行空地思考问题。 他16岁时,就开始思考一个问题:追光悖论。爱因斯坦一开始得出的结论就是: 我直觉地看来就很清楚,从这样一个观察者的观点来判断,一切都应当象一个相对于地球是静止的观察者所看到的那样按照同样的一些定律进行。这个悖论已经包含着狭义相对论的萌芽。为了彻底明晰地解决它,爱因斯坦为此沉思了10年,终于创立了狭义相对论。晚年在普林斯顿,当有人问起他为什么能够创立相对论时,他非常谦虚地说: 由于我智力发育迟,对于时空问题,别人很小就弄清楚了,我长大了还没弄清楚,于是一直在揣摩,因此就比别人钻研得要深些!。

正是这种对事物的好奇和对人类已有知识的质疑,造就了爱因斯坦,成为他不断追求科学创新的内在动力,引导他提出和解决前人不可能提出和解决的问题。

启示二 相对论得出的前提：能涵盖旧理论的新理论，才是革命性的

众所周知 1905年爱因斯坦发表狭义相对论论文时，不过是个专利局的小职员，默默无闻的天才掀起了科学的革新。但这样理解爱因斯坦的故事，风险很大。因为你很容易认为自己是个默默无闻的天才。很多人都这么自欺欺人，他们常给一些成名科学家发邮件阐述爱因斯坦理论的错误，甚至说迄今所有已知的科学都是错误的，只有他们是正确的。他们说没有人相信爱因斯坦，总而言之就是让你相信他们才是正确的。

爱因斯坦的伟大成就让很多人相信，自己也是埋没于尘世的无名天才。

事实上世界上有各种各样的专利文员 不过大多数都不是爱因斯坦。

想知道一篇文章值不值得读其实很简单。如果它没什么价值，作者会告诉你，所有已知的科学都是错误的，我这个是革命性的。他们说爱因斯坦是错的。但是爱因斯坦可没说牛顿是错的，因为那不是事实，革命性的东西不是这样的。

从爱因斯坦创立狭义相对论过程看,他能取得如此巨大的成就,还与他认真学习借鉴前人的思想和学问密不可分。他吸收了马赫、彭加勒等的思想,抛弃了绝对运动的观念;他还从麦克斯韦、赫兹、基尔霍夫、洛仑兹等老一辈物理学家的著作中,掌握了电磁理论发展的脉搏,获得了重要思想启迪,明晰了当时所面临的困境的实质所在。爱因斯坦能从前人的思想中获得启迪,找到走出困境的突破口,还和他对哲学非常感兴趣密不可分。学生时代,他就读了马赫的《力学及其发展的历史批判概论》(简称《力学史》)一书。在这本书中,马赫对机械自然观和经典力学基本概念的尖锐批判,给爱因斯坦留下深刻的影响。另外,他还读了彭加勒的《科学与假设》和毕尔生的《科学规范》。这两本书也对经典力学的基本概念进行了批判,指出了经典力学的根本缺陷。他还经常同一些志同道合的朋友讨论与科学有关的哲学问题,如斯宾诺莎关于自然界和谐统一的思想、休谟的时空观、康德的先验论等,所有这些都使爱因斯坦受益非浅。

出于对自然现象的好奇和对人类已有知识的质疑,他如饥似渴地学习赫兹、基尔霍夫、洛仑兹等老一辈物理学家的著作,真正掌握了麦克斯韦电磁理论,并在认识论和方法论上得到了有益的启示,也认识到了经典电磁理论的局限性。通过系统钻研洛伦兹的著作,爱因斯坦的科学思想有了质的飞跃,他坚信:试图把力学基本概念归结为电磁学的基本概念,或者把电磁学基本概念归结为力学基本概念,都走偏了方向,不可能获得成功,要把二者统一起来,必须另辟蹊径。

如果你想提出新的理论，要涵盖旧理论，新理论可以推导出旧理论。要知道，牛顿理论已经流传几百年了，在各种情况下基本都是正确的。所以不管你的新理论是什么，它必须涵盖所有旧理论中正确的部分，所以你并不是去颠覆牛顿理论，你要做的是去证明，牛顿理论不过是一个更大型理论的一小块。而这个更新更大的理论，它包含新数据，解释了一些新情况，同时并没有颠覆现存理论中正确的那部分。而这正是那些自诩天才者所不知道的，所以如果看到能颠覆整个科学的说法，那一定是错误的，因为现存的科学大多数都是正确的。你要涵盖它们，并且走得比它们更远，但不是去颠覆已知科学。这个地球可不会因为谁有什么新思想而偏离开普勒轨道吧。

启示三 相对论提出的条件：在科学研究中坚持唯物主义

爱因斯坦自小信仰宗教,但持续的时间很短,在12岁时,他就中止了宗教信仰。晚年,他在回忆录《自述》中写道: 由于读了通俗的科学书籍,我很快就相信,《圣经》里的故事有许多不可能是真实的。这种经验引起了我对所有权威的怀疑。他还说: 可以说,上一世纪所有的物理学家,都把古典力学看作是全部物理学，甚至是全部自然科学的牢固和最终的基础。是马赫,在他的《力学史》中冲击了这种教条式的信念;当我是一个学生的时候,这本书正是在这方面给了我深刻的影响。我认为马赫的真正伟大,就在于他的坚不可摧的怀疑态度和独立性。 正是受马赫的影响,爱因斯坦对牛顿力学的绝对时空和绝对运动进行了深刻的批判反思。 爱因斯坦不相信宗教,怀疑权威和教条,但却坚信 在我们之外有一个巨大的世界,它离开我们人类而独立存在,它在我们面前就像一个伟大的谜,然而至少部分地是我们的观察和思维所能及的!坚信 相信有一个离开知觉主体而独立的外在世界,是一切自然科学的基础。

在爱因斯坦创立狭义相对论以前,在对麦克斯韦方程的理解上,物理学家们普遍认为,光就是一种电磁波,正像声的传播需要介质一样,电磁波作为一种波,传播同样需要介质,可以姑且把

这种介质称之为 以太。这样, 以太就成了解释电磁现象不可缺少的概念。但 以太真的存在吗?除了能传播电磁波,它还具有其他什么属性?对此,科学家们并不清楚,洛仑兹曾赋予 以太绝对静止的属性。1887年,美国实验物理学家迈克尔逊和化学家莫雷进行了著名的以太漂移实验,得出了与人们的企望相反的 零结果,证伪了以太假说,作为经典理论学立论基础的绝对时空和绝对运动,也因此岌岌可危。对这一 零结果,爱因斯坦给出的解释是,电磁波是电磁场的表现形式,电磁场本身就是一种客观实在,电磁波的传播不需要借助于其他介质,所谓的 以太!并不存在。这也是他创立狭义相对论的立论基础之一。由此可见,狭义相对论的创立与他坚持唯物主义是密不可分的。在创立相对论以后,针对种种不解和质疑,爱因斯坦的态度也完全是唯物主义的,他说: 哪怕有一个事实证明相对论是错误的,我就马上放弃它。

启示四 相对论提出的基础：善于把逻辑思维同直觉、想象紧密结合起来

爱因斯坦之所以能创立狭义相对论,与他在研究中运用独特的科学方法是分不开的。他把这种科学方法称之为 探索性的演绎法。也就是人们现在常说的直觉演绎法。在西方,演绎法的形成可上溯到古希腊。古希腊百科全书式的学者亚里士多德曾对归纳和演绎这两种逻辑方法进行过开创性的系统研究,并且十分推崇演绎推理,认为其价值要远远高于归纳推理。古希腊数学家欧几里得的《几何原本》就是最早运用演绎推理构建知识体系的典范。牛顿在他的划时代名著《自然哲学的数学原理》中,采用演绎法构建了他的经典力学体系。甚至近代哲学家斯宾诺莎最主要的哲学著作《伦理学》,也是用演绎推理写成的,即先提出一些公理,然后再用公理证明定律,最后构建出一个完整的体系来。

爱因斯坦非常重视演绎推理,他强调: 科学是这样一种企图,它要把我们杂乱无章的感觉经验同一种逻辑上贯彻一致的思想体系对应起来。并指出: 在任何理论著作中,导出结论的逻辑演绎几乎占据了全部篇幅。但爱因斯坦的探索性的演绎法，决不是传统演绎法的简单运用。他顺应当时物理学革命的需要和方法论发展的趋势,在自己的科研实践中,对演绎法作了重大发展,赋予了新的内容。与传统演绎法相比,爱因斯坦的探索性的演绎法的鲜明特色在于:全面阐明了科学理论应有的体系结构,准确把握了理论思维同感觉经验的关系,充分肯定了约定在建构理论体系中的重要作用。提出了概念是思维的自由创造、 范畴是自由的约定等观点,详细阐发了从感觉经验到基本概念和基本原理的非逻辑途径,强调了直觉在这一创造性思维过程中的关键作用。

创立狭义相对论的过程中,爱因斯坦丰富的想象力也发挥了重要作用。他十分推崇想象力,曾强调指出: 想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推动着基本,并且是知识进化的源泉。严格地说,想象力是科学研究中最实在因素。他坚持把直觉、想象和逻辑思维结合起来,使他的科研方法具有灵活机动的特征,善于在头脑中进行思想实验就是上述结合和这种特征的突出表现。 思想实验并不是一种真实实验,而是头脑中的一种思维活动。这种思维活动与真实实验具有相同的结构,即有假想的实验者、实验对象和仪器设备,它通过创造由假想主体使用假想仪器干预假想客体的变化着的形象,来揭示事物的内部规律。思想实验以创造性想象和逻辑推理为两条主线,综合运用类比、猜测、直觉、分析、综合、系统等思维方法。它在思想中变革和干预客体,创造人为的过程,使当下的经验不但受主体已有知识的规范,而且也受主体直觉和预期的指引,从而实现从外物到思想,从感性认识向理性认识的飞跃。

参考文献:

《爱因斯坦文集:第1卷》许良英译 出版社：商务印书馆 出版年代：1976.

《高等物理教学》作者：聂承昌 出版社:华南理工大学出版社 出版年代：1994.

《认识活动论》作者：高文武 出版社：北京:人民出版社 出版年代：1991.

《激动人心的年代世纪之交物理学革命的历史考察和哲学探讨》作者：李醒民 出版社：成都:四川人民出版社 出版年代：1983.