“想像力比知识重要”

作者:佚名   发布时间:2012-06-09 03:51:38   评论:[已关闭]   打印本文

——纪念爱因斯坦诞辰125周年专家座谈纪要

今年3月14日是爱因斯坦诞辰125周年纪念日,沪上一批专家学者聚会本报,重温这位科学巨匠的科学思想以及他对教育和社会发展的卓越见解。与会者的精彩发言,对我们理解爱因斯坦的科学贡献,以他的科学精神指导我们今天的科学工作颇有裨益。

没有广义相对论就没有现代宇宙学

从1917年爱因斯坦第一篇关于宇宙学的论文发表以来,这套理论已经历了约一个世纪,但是他的宇宙学的那套理论仍然被物理学家和天文家广泛采用,这是很不容易的。

苏汝铿(复旦大学物理系教授):我们知道,在20世纪初,开尔文指出在物理学晴朗的天空中有“两朵乌云”。他所说的第一朵乌云,导致后来相对论的产生;第二朵乌云,导致了量子论的出现。20世纪末,李政道教授在复旦大学的一个报告会上指出,21世纪也有类似的“四朵乌云”:一朵是暗物质;一朵是类星体的能源;第三朵是看不见的夸克;第四朵是为什么会出现不守恒。

1999年,特别是微波各向异性探测器(wmap)上天之后,新的实验观测使得在宇宙学领域中出现了几大重要发现。其一,有确凿的证据表明宇宙不仅在膨胀,而且在加速膨胀。因此,科学家十分关注加速膨胀的机理和原因。其二,观测发现2.75°k的微波背景辐射在准确度更高的情况下出现各向异性,而以前人们观测到的微波背景辐射是各向同性的。2007年,欧洲空间局还将发射比wmap精确度更高的普朗克(planck)卫星探测器,继续进行这方面的研究。其三,发现宇宙常数是一个很小的正数,这意味着宇宙空间是一个德西特(desitter)空间。这些事实,让科学家开始思考宇宙加速膨胀是否有新的物理,从而导致了近年暗能量的研究非常红火。按照目前的研究成果,与宇宙加速膨胀密切相关的暗能量占整个宇宙的73%,暗物质占23%左右。

宇宙学的创立者是爱因斯坦,可以说,没有他的广义相对论就没有现代宇宙学。从1917年爱因斯坦第一篇关于宇宙学的论文发表以来,这套理论已经历了约一个世纪,但是他的宇宙学的那套理论仍然被物理学家和天文家广泛采用,这是很不容易的。

可以说直到爱因斯坦宇宙学的出现,才真正把宇宙学从哲学上的问题变成了科学上的问题,变成可被实验验证,以判别其正确与否的科学。在这方面,爱因斯坦的贡献是不可磨灭的。

爱因斯坦的遗产不仅有成果,而且包括他留下的问题

爱因斯坦带给我们很完美的理论,同时也带给我们一些挑战。希望通过爱因斯坦125周年的宣传,激起青少年对科学的兴趣,对科学的想像力。

王斌(复旦大学物理系教授):人有很多好奇心,包括我们生活的这个世界是什么样子的,我们的宇宙是从哪里来的,时间是否有开始和终结?空间有没有界限等等都是一些人们想了解的基本问题,而这些问题都与爱因斯坦的相对论有联系。

为了解决这些问题,目前认为:首先是大爆炸宇宙,宇宙是从大爆炸以后膨胀而来;其二,时空在大的引力场中是弯曲的,例如在黑洞周围的时空是弯曲的。第三,因为目前宇宙是加速膨胀的,所以对宇宙现象的解释要与现有的实验相符的话,必须引进暗能量的概念。暗能量是一种斥力,是一种导致目前宇宙膨胀的力。

但是,爱因斯坦留给文明的遗产并不仅仅是这些成果,他同时还留下了一些问题,包括宇宙爆炸的能量从哪里来,黑洞周围如此强的引力场时空结构到底是怎么样的?在黑洞边缘的物质有哪些物理特性?如果说暗能量是提供宇宙膨胀的原因的话,那么暗能量的物理组成是什么,或者说什么是暗能量?这些问题都有待深入探索。围绕这些方面所做的工作被有些人称为超越爱因斯坦(beyond einstein)。

实际上,爱因斯坦留给我们的这些问题对我们真正认识宇宙是非常有帮助的。例如,我们已知的物理学只能解释百分之几甚至零点几的物质,对此我们可以用基本粒子或其他一些物理的规律来描述,而百分之二十几的暗物质和百分之七十几的暗能量的物理组成,我们尚不清楚。从这个意义上讲,二十一世纪的物理学确实面临着一场新的革命。

爱因斯坦带给我们很完美的理论,同时也带给我们一些挑战。希望通过爱因斯坦125周年的宣传,激起青少年对科学的兴趣,对科学的想像力。

中国太缺能写科普作品的科学家了

柳延延(上海师范大学法政学院哲学系教授):

科学发展到今天,科普读物越来越难写。在爱丁顿观测证实了广义相对论后不久,英国政府曾斥资5000美元希望能找到一位能讲清广义相对论的科普作家。我认为要大声疾呼我们的科学家、特别是在前沿工作的科学家能够挤时间写一些科普作品,中国太缺这种科学家了。

我们纪念爱因斯坦不应仅仅看到他的辉煌,而是要学习他的科学精神的实质,这对我们每个普通人都是有意义的。现在很多人是把爱因斯坦当作一个神,觉得他离我们非常之遥远,其实他做学问的态度,他对待荣誉,对待普通百姓,对待国际政治事物的态度都值得我们学习。我们也许不能像他那样伟大,但我们至少可以学做一个真正的人,做一个品格高尚的、有追求的人。

沈铭贤(上海社会科学院教授):英费尔德在普林斯顿是爱因斯坦的助手,当时为了解决英费尔德的学习费用问题,爱因斯坦让英费尔德从事物理学科普读物的写作,在英费尔德完成初稿以后,爱因斯坦逐字逐句地修改,然后两人才共同署名出版了这本在70多年后的今天依然影响很大的优秀科普书籍——《物理学的进化》。

沈裛(同济大学物理系教授):现在的学生对于这种基础科学研究不太热心,这和二十五年以前爱因斯坦诞辰100周年的时候不一样,那时候的年轻人好像对相对论还很有兴趣。现在的学生中对科学怀有好奇心的比较少,他们受社会环境的影响比较大,面临更多金钱和名利的诱惑。

一个离经叛道的科学怪人

怀疑和批判的头脑是科学家的另一个主要的武器。现在这种离经叛道的思想不是太多了,而是太少了。

沈铭贤:爱因斯坦永远值得我们纪念。纪念爱因斯坦70岁的时候,世界上很多人都给他写纪念文章,其中有一本书叫《阿尔伯特·爱因斯坦:哲学家-科学家》的学术自传,书中写到:我是一个离经叛道的怪人。当时牛顿力学碰到了一些问题,大家都解决不了,但他却解决了。因为他能够在某些方面背离牛顿力学之经,叛离牛顿力学之道。这就很值得我们学习。爱因斯坦自己也说,他为什么能够突破牛顿的绝对时空观的框架,是受到马赫怀疑论和经验论的影响。实际上他就有这种怀疑和批判的精神。特别是在有一定的实验基础,但实验观测和已有的理论有所矛盾的时候,你怎样来突破,你要有思想的武器,你敢不敢突破。恩格斯也说过,怀疑和批判的头脑是科学家的另一个主要的武器。我想这样一种理念是很需要的,现在这种离经叛道的思想不是太多了,而是太少了。

我们现在总是说如果中国能出一个爱因斯坦会怎样?是不是就可以得诺贝尔奖。但是我们更应该思考的是爱因斯坦在那个时期出来的背景和社会环境。客观的环境、个人的条件、文化的条件是怎样的?我认为我们现在的传统、文化、机制、环境、培养人的方式,出不了爱因斯坦。不解决环境、机制、文化、教育方面存在的问题,就很难培养出创新人才。爱因斯坦说过,进行科学研究要有两类自由,一个是外在的自由,不会因为发表不同的观点而受到压制,二是要内心的自由,内心的自由就是要有自由的思想,不要总是拘囿于传统的理念。

想像力比知识重要

爱因斯坦说:想像力比知识重要。……提出问题比解决问题重要。能够提出问题的人是善于思考的人。现在的学生提不出问题,一些权威、老师不允许提出问题。在这样的背景下怎样能培养有思想的人才呢?

沈铭贤:科学家的社会责任感也很重要。爱因斯坦成名是在1919年爱丁顿的实验以后,相对论才跨出学术圈,为社会公众所知。科学家在当时的公众心中是象牙塔中的人,一群埋头钻研苦干、和社会保持着距离的人。一谈到科学家承担的社会责任,就认为好像脱下了科学家的帽子,你所扮演的就不是科学家的角色了。爱因斯坦这样有名的科学家却非常有社会的责任感。1931年2月16日,他对美国加利福尼亚理工学院学生的讲话时说:如果你们想使你们一生的工作有益于人类,那么,你们只懂得应用科学本身是不够的。关心人的本身,应当始终成为一切技术上奋斗的主要目标;关心怎样组织人的劳动和产品分配这样一些尚未解决的重大问题,用以保证我们科学思想的成果会造福于人类,而不致成为祸害。在你们埋头于图表和方程时,千万不可忘记这一点!

爱因斯坦已经看到了,科学如果弄不好,可能会成为祸害。他在上世纪三十年代就讲这样的话,没有深刻的思想、远见是不可能的。在纪念爱因斯坦时应该思考这个问题:重视科学伦理。如果我们的政治家、科学管理者、科学家没有这样的理念的话,很可能出问题。

关心人的本身应不应该成为人们追求的主要目标呢?一些科学家现在不太考虑这些问题,只是一味考虑技术的进步,科研的成果。我们的学生和教师,包括我们的教育都没有这种理念。如果我们不重视这个问题,到时会受到惩罚的。

我们现在不是缺科技人员和大学教师,而是缺高水平、高层次的大科学家。我们对这些人应该重点培养,扶持高水平的人,也就是有创新能力的人。爱因斯坦说:想像力比知识重要。……提出问题比解决问题重要。有想像力的人才能提出问题。能够提出问题的人是善于思考的人,对权威的人和理论有怀疑精神。现在的学生提不出问题,一些权威、老师不允许提出问题。在这样的背景下怎能培养有思想的人才呢?

少一点功利,多一些探索自然的兴趣

这种实用态度,使中国不少学生的理论兴趣和理论视野都过于狭小,对其他领域的探索既缺乏了解,更缺乏兴趣和容纳的胸怀,读书的范围十分狭窄。

柳延延:这里我想特别提出中国的教育问题。爱因斯坦曾一再告诫说:“人们应当防止向青年人鼓吹那种以习俗意义上的成功作为人生的目标”。他对功利性的学习和科学研究表现出极大的不满。可是中国时下不少人对知识抱有的是一种非常实用的态度,这特别体现在对知识的态度上:对任何一种知识,总要一眼能见其用处,才去学。

正是这种实用态度,使中国不少学生的理论兴趣和理论视野都过于狭小,对其他领域的探索既缺乏了解,更缺乏兴趣和容纳的心怀,读书的范围十分狭窄。杨振宇先生曾谈到,他到中国一所很有名的大学里去跟研究生接触,发现他们都很聪明,都很好学,可是过了二十年,就发现这些人后来的研究成绩悬殊很大。有些人非常成功,有些人却颇令人失望。杨振宁通过调查后发现这些中国学生往往学一门就不去管另一门,没有广泛的兴趣。而美国学生就不同,常常什么都去看看听听,常常在乱七八糟中就把东西学会了。他们的知识面很广,同时漏洞也多。但这不是什么了不起的事情。怕出错,不敢接触新东西,不敢提出自己的见解,是没有出息的。把自己培养成有独立思想能力的研究工作者特别重要。这就要求每个学生尽量使自己的阅读兴趣广泛些,尽量使自己的知识面广泛些。

我们今天的问题在哪里呢?比如很多人都在问,为什么中国学生很少提问?在我看来,中国的教育一直延续的是“解惑”的功能,教师不能讲授暂无定论的并可以加以讨论的东西,而必须要给学生传授确切的无可置疑的知识,否则就是“以惑传惑”。这与现代大学的基本观念完全不同。按德国科学家洪堡的观念:学生来到大学后他不仅仅是一个学习者,而且是一个知识的探索者;教师们不仅仅是知识的传授者,而且是与学生一起来探索真理,发现真理。探索和发现与“解惑”是完全不同的。

沈裛:人们并不公认爱因斯坦是教育大师,但他对教育本义的理解确实精深不凡,灼见独具。他曾谈到学校培养科技人才不应以纯粹功利为目的,也不应单纯鼓励学生以满足个人的雄心壮志为娱乐方式。他认为:如果学校管理者和教师的言行向学生有意无意地感染这样的动机意识,那么明显表露的便是“追求威信和荣誉的好胜心”,潜伏的乃是有碍社会公益的个人野心的膨胀。归根到底,“看一个人的价值,应当看他贡献什么,而不应当看他取得什么”。在爱因斯坦看来,从事教育,就要有高度的社会责任心;从事科学,就要献身科学,而献身科学,正是为了摆脱世俗“欲望的桎梏”。因此可以说,爱因斯坦的工作动机是高尚的;而这一点,正是我们最应向他学习的。

实事求是,坚持真理的典范

爱因斯坦不仅是伟大的科学家,而且还是伟大的思想家。朗之万说得很确切,爱因斯坦的伟大是“因为他对于科学的贡献更深入到人类思想基本概念的结构中”。

沈裛:20世纪末,加拿大《环球邮报》邀请世界各地的读者评选“从公元1001起的一千年内对全世界最具影响的100位名人”,想不到,荣登榜首的不是政治家、军事家,也不是文学艺术大师,更不是富可敌国的大财阀,而竟然是相对论之父爱因斯坦!这说明物理学的精英代表,对于人类社会进步的影响之大,已为世界公众所肯定。公众认为:爱因斯坦可算得是人类最高智慧的象征、现代科技文明的偶像!爱因斯坦创建了狭义相对论和广义相对论,从而确立了相对论时空观,并加上光量子论的建树以及对量子理论的多方面贡献,便促成现代物质观的树立和升华,相对论又用于宇宙学研究,则导致现代宇宙观的形成。所以,爱因斯坦不仅是伟大的科学家,而且还是伟大的思想家。朗之万说得很确切,爱因斯坦的伟大是“因为他对于科学的贡献更深入到人类思想基本概念的结构中”。

我们纪念爱因斯坦,当然不是为了猎奇、牟利,而是为了发展科学事业而去学习爱因斯坦的科学思想、科学的自然观,同时也要学习他的科学精神和科学方法。爱因斯坦对传统思想持有“独立批判、自由思索”的态度,这是他破除绝对时空观等观念的关键。爱因斯坦很坦率、很客观、实事求是,成名以后照样敢于承认、修正自己学术判断上的错误。然而又非常执着,认为正确的就要坚持下去。诸如质能相当、引力场中的时空弯曲、光量子概念、光激射思想等等,都是颇为精湛的超前意识,从而导致相对论、光量子论等革命性理论的构建,并转化成巨大的物质力量。

相对论走过了一百年的历程,近年来颇有些志士仁人,正在向相对论质疑、向相对论挑战。或许可以说,这也算得是一个革命性的举动,因为任何科学理论都会向前发展、在一定的历史条件下都会被突破的。同时又觉得,这革命性的举动也可能是受一些超前意识所驱使、所激越;当然,这超前意识往往未被当前公众所领悟,也可能包含着正确的科学预见。我在《自然杂志》近期发表的两篇文章中详细讨论了这个问题,这里简单谈点看法。20世纪的物理学革命,其主要成果是建立了两大理论支柱:相对论和量子理论(包括早期量子论、量子力学和量子场论);不仅如此,这两个理论在形式上还已相互结合,并产生丰硕的成果。所以说,如果要提突破相对论的话,应当首先考虑如何促使其与量子理论的进一步结合。这是21世纪理论物理发展的主要目标和必由之路;如果单方面地讨论相对论的突破问题,恐怕未必能明显地收效。

(本座谈纪要由周小玲整理,江世亮编辑)

爱因斯坦正在向记者介绍他的新质-能原理(1934年)。

位于华盛顿的美国科学院爱因斯坦园已成为对青少年进行科学教育的场所。