8、爱因斯坦的科学美学观

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1、8、爱因斯坦科学美学观1979年2刀，当代著名的物理学大师狄拉克在美国普林斯顿纪念爱因斯坦大会上发表了题为《我们为什么信仰爱因斯坦理论》的长篇演说。狄拉克说：“爱因斯坦推崇这种思想：凡是在数学上是美的，在描述基本物理学方面就很可能是有价值的。这实在是比以前任何思想都要更加根本的思想。描述基本物理理论的数学方程中必须有美，我认为这首先应当归功于爱因斯坦而不是别人。”在谈到狭义相对论时，狄拉克说：“我们为什么相信狭义相对论，理rh是因为它显出这些在数学上是美的洛伦兹变换Z重要意义。对此当然没冇任何一般的哲学根据，而且我们也不能说它得到实验的支持。”在谈到广义相对论时，狄拉克说:“口从爱因

2、斯坦笫一次提出广义相对论以来，我们已经做了这么多的观测。每次观察结果都确证了爱因斯坦理论，它一直是顺利地通过了所有的检验。”在十九世纪就耍结束Z前，至少在物理学，似乎对和谐的追求已经达到极至。英国一位杰出的大科学家开尔文勋爵认为当时在物理学的天空上除了两朵小小的乌云之外是一片晴空，所有已知的物理现象都可以归纳到力学、电磁理论、热力学等高度完美的理论框架里,也许留给后代人解决的物理问题己经不多了。然而正是这小小的两朵乌云引來二十世纪物理学的巨大变革，导致《相对论》和《量子论》两人理论的建立。然而新的观念与传统的观念难以调和，新的理论并不具有传统意义下的完美。传统的完美起码要符合完整、清

3、晰的概念,但是在新的物理学里情况却不是这样：传统的清晰性被新理论内禀的一种不确定性所代替,而完整性只有在统计和几率的意义上才能谈到。这使得科学上的巨人爱因斯坦一二-卜壯纪一个新牛理论《相对论》的创立者一在最高的层次上对另一新住的理论《量子力学》进行毕生的质疑，留下名言：〃上帝是不掷骰子的。〃“我深信，这个理论的基础比起我们仅仅从实验数据所能得到的支持更要有力得多。真实的革础來自这个理论伟大的美。这些棊础起源于这个事实，即爱因斯坦引进的新的空间思想是非常激动人心的，非常优美的，不论将来我们会面临什么情况，这些思想一定会永垂不朽。”狄拉克其至说：“我认为，信仰这个理论的真正理由就在于这个

4、理论本质上的美。这个美必定统治着物理学的整个未來。即使将来出现了与实验不一致的地方，它也是破坏不了的。”日本的粒子物理学家汤川秀树(HiclikiYukawa,1907^1981)评价爱因斯坦时说：“爱因斯坦拥冇一份只冇少数物理学家才拥冇的美感。”爱因斯坦也曾经说：“我坦白地承认我被白然界向我们显示的数学体系的简洁性和优美性强烈的吸引住了……照亮我的道路，并不断给我新的勇气去愉快地正视生活的理想，是善、是美和真。”1、理论物理学的目的，是要以数量上尽可能少的、逻辑上互不相关的假设为基础，来建立起概念体系，如果有了这种概念体系，就有可能确立整个物理过程总体的因來关系。这里的问题不单是一

5、种列举逻辑上独立的前提问题（如果这种列举竟是毫不含糊地可能的话），而是一种在不能通约的性质间作相互权衡的问题。指这样一种努力，它要把一切概念和一切相互关系，都归结为尽可能少的一些逻辑上独立的基木概念和公理。只要数学上暂时还存在难以克服的困难而不能确立这个理论的经验内涵，逻辑的简单性就是衡量这个理论的价值的惟一准则，即使是一个当然还不充分的准则。2、“物理学的概念必须尽可能简单，但又必需能推导出与事实经验和符合的结论。通过纯粹的数学推论方法和那些把他们结合在一起的规律，我们冇理由相信，'自然'是能以最简单的数学概念作具体的描述。人类思想的力最，最终将从复杂纷繁的现象小发现主宰宇宙基本定

6、律的单纯，简洁和壮丽。”我们的经验己经使我们有理由相信，H然界是可能想像到的最简单的数学观念的实际体现。我坚信，我们可以用纯粹数学的构造来发现这些概念以及把这些概念联系起来的定律，这些概念和定律是理解口然现象的钥匙。经验町以提示合适的数学概念，但数学概念无论如何却不能从经验屮推导出來。当然，经验始终是数学构造的物理效用的惟一判据。但是这种创造的原理却存在于数学之中。因此，在某种意义上，我认为，像古人所梦想的，纯粹思维能够把握实在，这种看法是正确的。3、自然规律的简单性也是一•种客观事实，而且正确的概念体系必须使这种简单性的主观方面和客观方而保持平衡。逻辑简单的东西，当然不一定就是物理

7、上真实的东西。但是，物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西，也就是说，它在棊础上具有统一性。如果自然界把我们引向极其简单而美丽的数学形式，即假设、公理等等的贯彻一致的体系，我们就不得不承认这些形式是〃真〃的，它们显示出白然界的真正特征。当基本概念和公理距离直接可观察的东西愈来愈远，以致用事实来验证理论的含义变得愈來愈因难和更费时U的时候，“内部的完美”对于理论的选择和评价就一定会起更大的作用。我们所谓的简单性，并不是指学生在精通这种体系时产生的困难最小，而