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1879年3月14日,爱因斯坦出生于德国乌尔姆的一个犹太商人家庭。
他和牛顿一样,并不早慧,但从小就有强烈的好奇心,酷爱大自然而且喜欢
思索其中的奇妙现象。在树林里游玩,他琢磨阳光透过树叶在地上留下的美
丽图案;在湖边,他会专注地观察湖面上起伏的波纹。四五岁时,从爸爸那
里得到一枚指南针,面对总是在一个方向附近游动的指针,小爱因斯坦惊奇
不已,竟呆呆地想个不停。上学后几年的某个学期,他拿到一本欧几里得几
何学课本,书中对几何公理严谨、明晰的论证再次使他惊奇不已,并激发起
他强烈的求知欲,他等不及听老师讲授,就一口气读完了它。
正如爱因斯坦后来所说的,这种种“惊奇”是经历的事情同我们的充分
固定的概念世界有冲突时才会发生,每当我们尖锐而强烈地经历这种冲突
时,它就会以一种决定性的方式反过来作用于我们的思维世界,思维世界的
发展,在某种意义上说就是对“惊奇”的不断摆脱。
少年时代还有两本书对爱因斯坦的影响比较深。一本是伯恩斯坦的《自
然科学通俗读本》。书中,光速问题被放在第一卷的最前列,作为所有自然
观察的开端,作者用引人入胜的叙述引导读者去思索、理解自然现象。爱因
斯坦在这里首次接触到光速的基本含义问题,而且,这个问题从此一直激励、
引导着他,直至创立了相对论。另一本是布赫纳的《力和物质》,具有朴素
的现实主义思想。这些自然科学启蒙著作较早地形成了爱因斯坦的怀疑主义
思想。
从少年时代起,爱因斯坦就喜欢开诚布公,毫不掩饰自己的观点。他对
学校那种死记硬背、因袭守旧的教学方式很不以为然,喜欢按自己的想法学
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习,根据自己的思索和理解来寻求对任何问题的解答,表现出非凡的自学能
力。
在苏黎士上大学时,他把主要精力充分利用于学习,但仍不注重学校的
正规课程,而喜欢独立思考和自学。他为自己开列了长长的书单,并制定了
严格的阅读计划。这些书中有基尔霍夫 (1824—1887)、亥姆霍兹(1821—
1894)赫兹、玻尔兹曼(1844—1906)及麦克斯韦等著名物理学家的重要著
作。通过对这些著作的学习,爱因斯坦掌握了电磁理论,还从亥姆霍兹等人
的著作中汲取了哲学和认识论方面的思想。
奥地利著名物理学家、哲学家马赫的《力学及其发展的批判历史概要》
(以下简称《力学史》)则给他留下了深刻、持久的印象。19世纪中后期,
当多数物理学家还陶醉于经典力学的完美无缺时,马赫就看出了经典力学理
论框架的局限性,在1883年出版的历史性著作《力学史》中,他抨击了18
至19世纪统治着物理学基础的教条主义,其中最为突出的是对牛顿绝对时空
观的批判。这些对爱因斯坦创立相对论产生了深刻的影响。在狭义相对论对
“同时性”问题和在广义相对论对“惯性”问题的思索中,爱因斯坦都从马
赫的著作中受到了启示。爱因斯坦到晚年还赞颂《力学史》为一本“革命著
作”。
大学毕业以后的两年时间里,爱因斯坦常为谋求职业而忧虑、奔波。后
来,在朋友的帮助下,被伯尔尼的联邦专利局聘为技术员,半年后,爱因斯
坦和大学时的同学米列娃结了婚。米列娃是塞尔维亚人,当时也是物理教师。
1902年7月到1909年10月,爱因斯坦在伯尔尼专利局工作了7年。这
是他一生中科学研究最丰产的时间。为了胜任专利技术员的工作,他必须多
方面思考物理问题、技术问题,还要有充裕的时间和精力来思索更多的学术
问题。
在专利局工作的前3年里,他和他的两位朋友,哲学系的大学生素罗文
及苏黎士时的学友哈比希特组成哲学小组,并命其名为“奥林匹亚科学院”。
在“科学院”里,他们一起研读了许多哲学著作和科学研究论著,如马赫的
《力学史》和《感觉分析》,对爱因斯坦来说是再次研读,还有皮尔逊的《科
学法则》,弥尔的《逻辑学》,休谟(1711—1776)的《人性论》,斯宾诺
莎 (1632—1677)的《伦理学》,亥姆霍兹的《报告、演说集》和安培的自
然哲学著作,还研读了黎曼的《几何学基础》和戴德金等的数学论著。对彭
加勒的《科学与假设》,“科学院”的“院士们”讨论了几周时间,作者的
科学思想和批判精神无疑给爱因斯坦留下深刻的启示和激励。
1905年,哈比希特离开了伯尔尼,索罗文到法国学习,“奥林匹亚科学
院”也结束了它的使命。3年来广泛深入地集体自学哲学和科学著作的活动,
使爱因斯坦在以后的科学研究道路上获益匪浅。
爱因斯坦从前人的著作中汲取了两方面的财富;一方面是对经典物理学
理论及其内在矛盾的深刻理解,一方面是批判和分析的思想。对于各派思想
家的哲学著作,爱因斯坦感兴趣的并不是他们的结论,而是他们提出的问题
和对问题思索,是当他面临认识论困境而寻求出路时可从中获取的启迪。例
如,爱因斯坦自己承认,“他曾直接或间接地特别从休谟和马赫那里受到很
大启发”,他十分钦佩马赫那“坚如磐石的怀疑态度和独立性”。
(3)爱因斯坦的科学探索精神和风格
爱因斯坦在吸收前人思想精华的基础上,形成了他自己独特的科学探索
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的精神和风格。
他不仅勇于摒弃一切“世俗的偏见”,倡导彻底的怀疑态度,还具有勇
敢的创新开拓精神。这种精神贯穿于这位量子论和相对论创始人的整个科学
探索活动中。这也许能解释,为什么是爱因斯坦而不是洛伦兹、彭加勒或别
的人创立了狭义相对论。洛伦兹提出的“长度收缩”以及“地方时间”等假
说已经严重动摇了经典力学的基础,但他未能从根本上摆脱静止以太理论和
牛顿绝对时空观的束缚。对他自己推出的洛伦兹变换式,也一直未能揭示和
解释其真正的含义。彭加勒提出了一些更为接近相对论的重要思想,甚至提
出了相对性原理的普遍性,但也没有意识到,要从根本上改造整个物理学的
基础,而始终未找到突破口。
爱因斯坦不仅具有犀利的批判力和创新开拓精神,更具有彻底的科学探
索精神。狭义相对论的创建工作刚刚告一段落,许多人尚不能接受和理解狭
义相对论的观点时,爱因斯坦已经开始了对广义相对论的研究。曾积极支持
他创立狭义相对论的物理学家,这时对爱因斯坦不解地说:“现在一切都明
白地解释了,您为什么又忙于另一个问题呢?”在广义相对论的10年探索
中,他遇到了数学等方面的很大困难,但从未却步。1919年,广义相对论得
到了天文观测实验的证实,爱因斯坦誉满天下。这时,他又选择了另一个更
为艰难的新的探索目标——建立统一场论,直至临终前不久,仍在为这个目
标而奋斗。
爱因斯坦具有敏锐的物理直觉和深邃的思维分析能力,善于从人们认为
很平常的事实中发现问题,领悟出一般人认识不到的事物的本质。所以,也
只有爱因斯坦才能创立包含着深邃思想的广义相对论。广义相对论的建立突
出表现出了逻辑思维、直觉思维和哲学思维的能动作用。爱因斯坦本人也认
为,“要是我没有发现狭义相对论,也会有别人发现的,问题已经成熟。但
是我认为,广义相对论的情况不是这样。”爱因斯坦把广义相对论看作自己
一生中最重要的科学成果。
善于设计理想实验在爱因斯坦的科学探索活动中是十分突出的。理想实
验也称为思想实验,是科学研究人员源于自身的经验,但又超出自身经验的
一种高级的思维活动。这种思维方法是针对研究过程中所出现的问题进行的
辩证的、深入的、抽象的分析。因为这种思维活动是按照实验的特点进行的,
所以被称为理�