論愛因斯坦的探索性的演繹法

1、論愛因斯坦的探索性的演繹法一切理論，歸根到底方法的。愛因斯坦在創(chuàng)立論的過程中，也摸索出一套行之的科學(xué)方法。后來，他對的科學(xué)哲學(xué)反思，逐漸了他的別具一格的方法論體系，頗有的是性的演繹法、邏輯簡單性原則、準(zhǔn)美學(xué)原則和形象思維。本文僅就愛因斯…一切理論，歸根到底方法的。愛因斯坦在創(chuàng)立論的過程中，也摸索出一套行之的科學(xué)方法。后來，他對的科學(xué)哲學(xué)反思，逐漸了他的別具一格的方法論體系，頗有的是性的演繹法、邏輯簡單性原則、準(zhǔn)美學(xué)原則和形象思維。本文僅

2、就愛因斯坦的性演繹法論述。一、理論物理學(xué)的方法性的演繹法是理論物理學(xué)的方法。在愛因斯坦看來，理論物理學(xué)的完整體系是由概念，被對概念是的原理(亦稱假設(shè)、公設(shè)、定律等)，用邏輯推理的結(jié)論這三者所構(gòu)成的。，理論物理學(xué)家所運(yùn)用的方法，就在于應(yīng)用那些基礎(chǔ)的原理，從而導(dǎo)出結(jié)論于是，他的工作可分為兩：他原理，然后從原理推導(dǎo)出結(jié)論。步工作，他在學(xué)生時(shí)代已的訓(xùn)練和。，在某一領(lǐng)域中或者某一組的中，他的個(gè)問題解決，他就能夠?？墒遣焦ぷ?，即可用來演繹的點(diǎn)的原理

3、，卻完全不同的性質(zhì)。這里并可以學(xué)習(xí)的和可以系統(tǒng)地用來的的方法。科學(xué)家在龐雜的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)中間抓住某些可精密公式來表示的特征，由此探求自然界的原理。愛因斯坦指出，一旦找到了邏輯推理前提的理，那么邏輯演繹，推理就接著地涌現(xiàn)它們往往顯示出預(yù)料的關(guān)系，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原理依據(jù)的實(shí)在的范圍。，只要用來演繹點(diǎn)原理尚未得出，經(jīng)驗(yàn)事實(shí)對理論家是毫無用處的。上，單靠從經(jīng)驗(yàn)中抽象的孤立的定律，他甚至么也做不。在他揭示出那些能演繹推理基礎(chǔ)原理之前，他在經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果面前總是

4、無能為力。愛因斯坦把物理學(xué)理論分為兩種不同的類型，之“原理理論”。理論使用的是分析方法，而不綜合方法。它們的基礎(chǔ)和點(diǎn)的元素，用假設(shè)造的，而是在經(jīng)驗(yàn)中到的，它們是自然過程的特征，即原理。原理給出了各個(gè)過程或者它們的理論表述所的數(shù)學(xué)的判據(jù)。熱力學(xué)力圖用分析的方法，從永動(dòng)機(jī)不經(jīng)驗(yàn)的事實(shí)，推導(dǎo)出為各個(gè)事件都的條件。用的演繹法起來的論，就屬于“原理理論”。物理學(xué)理論大多數(shù)是構(gòu)造性的。它們企圖從簡單的式體系，并以此為材料，對的構(gòu)造出一幅圖像。氣體分

5、子運(yùn)動(dòng)論力圖把機(jī)械的、熱的和擴(kuò)散的過程都?xì)w結(jié)為分子運(yùn)動(dòng)——即用分子假設(shè)來構(gòu)造過程。當(dāng)說，地一群自然過程，的思想是指，概括過程的構(gòu)造性的理論起來了。愛因斯坦，構(gòu)造性理論的優(yōu)點(diǎn)是完備，有性和，原理理論的優(yōu)點(diǎn)則是邏輯上完整和基礎(chǔ)。([1]，pp109～110)論愛因斯坦自覺地運(yùn)用性演繹法的杰作。它以其革命性的新觀念和卓有的理論結(jié)果為人津津樂道，而且它所體現(xiàn)出的科學(xué)方法的新穎、精湛理論的邏輯結(jié)構(gòu)的嚴(yán)謹(jǐn)，也令人嘆為觀止。愛因斯坦在創(chuàng)立狹義論(19

6、05)時(shí)，他依據(jù)的僅僅是光行差和斐索實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)并不的實(shí)驗(yàn)材料，著名的二階以太漂移實(shí)驗(yàn)即邁克耳孫莫雷實(shí)驗(yàn)，對他并直接。他主要對16歲時(shí)想到的“追光”思想實(shí)驗(yàn)的沉思，對經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)的考察，了思維的自由，了兩個(gè)假設(shè)——性原理和光速不變原理(美國著名科學(xué)史家霍耳頓，在狹義論中，除了被為公設(shè)的兩個(gè)原理外，愛因斯坦還作了四個(gè)假定：關(guān)于空間的各向同性和均勻性，三個(gè)是定義鐘的同步的三個(gè)邏輯性質(zhì)?；舳D的學(xué)生米勒后來指出，的四個(gè)假定兩個(gè)原理

7、的結(jié)果，獨(dú)立的假設(shè)。參見文獻(xiàn)[3]，p196)。然后，他以此為邏輯前提，接二連三地推導(dǎo)出了關(guān)于運(yùn)動(dòng)學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的結(jié)論，著名的質(zhì)能關(guān)系式是他先前料想到的，結(jié)論大大超出了兩個(gè)原理所依據(jù)的實(shí)在的范圍。廣義論(1915)的。廣義論的兩個(gè)原理，即廣義性原理和等效原理，前者是愛因斯坦基于把性原理到底的信念（從慣性系推廣到加速系)的，后者是依據(jù)厄缶實(shí)驗(yàn)(慣性質(zhì)量等于引力質(zhì)量)和升降機(jī)思想實(shí)驗(yàn)的。在1905年，愛因斯坦采用了性的演繹法，從而使他能夠高屋

8、建瓴、勢如破竹，一舉砍斷了哥爾提阿斯死結(jié)(哥爾提阿斯是古代夫利基阿國王，相傳他曾把的車乘的轅與軛用繩結(jié)系住，死得無法解開，聲言能解開此死結(jié)者，得以結(jié)治亞細(xì)亞。死結(jié)后來被亞歷大大帝用劍砍斷)，開拓了奇妙的新世界。那些惱人的以太漂移實(shí)驗(yàn)，那些使人迷惑不解的單極電機(jī)電動(dòng)勢的“位置”問題，在愛因斯坦的理論體系中已不成其為問題。，代的博大精深的科學(xué)學(xué)幼年時(shí)代的以歸納為主的方法，正在讓位給性的演繹法?！?[1]，p.262)三、愛因斯坦大膽運(yùn)用性的

9、演繹法的直接動(dòng)因只是在廣義論之后，愛因斯坦才把性的演繹法方法論原則從理論上論述?？墒?，早在創(chuàng)立狹義論時(shí)，他就在中大膽運(yùn)用科學(xué)方法了，并在對它已有的認(rèn)識(shí)。愛因斯坦大膽運(yùn)用性的演繹法的直接原因有兩個(gè)：其赫茲、玻耳茲曼、彭加勒等人的思想，其當(dāng)時(shí)的物理學(xué)現(xiàn)狀使得他不那樣做。在聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)期間(1896~1900)，愛因斯坦自學(xué)了赫茲、玻耳茲曼等科學(xué)大師們的著作。赫茲在他的名著《力學(xué)原理》(1894)中試圖重構(gòu)力學(xué)，為此他僅空間、和質(zhì)量三個(gè)原始概

10、念。赫茲的力學(xué)體系在科學(xué)家個(gè)人的“內(nèi)在直覺規(guī)律”從經(jīng)驗(yàn)引出的公理之上，它能夠?qū)С鼋?jīng)驗(yàn)預(yù)言。赫茲“內(nèi)在直覺規(guī)律”的功能像“康德意義上的先驗(yàn)判斷”一樣，并且聲稱他的力學(xué)重構(gòu)是演繹系統(tǒng)，與牛頓的《原理》(全稱《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》)有許多相同的風(fēng)格。在公理體系中，可以推演出與的觀察記錄照的可檢驗(yàn)的結(jié)論，依據(jù)該結(jié)論與可觀察的世界不，來決定體系。愛因斯坦不贊同赫茲的隱質(zhì)量概念和“把自然追溯到力學(xué)的主要定律”的長遠(yuǎn)，赫茲強(qiáng)調(diào)公理描述的威力卻給他留下

11、了的印象。公理描述與其說在經(jīng)驗(yàn)材料上預(yù)言理論結(jié)構(gòu)，倒不如說在公理和直覺上預(yù)言理論結(jié)構(gòu)。愛因斯坦也自學(xué)了玻耳茲曼的《力學(xué)講義》(1897)。在該書中，玻耳茲曼把力學(xué)物理學(xué)的核心，愛因斯坦當(dāng)然不會(huì)同意看法的。，玻耳茲曼重構(gòu)力學(xué)的方法的下述特點(diǎn)，會(huì)強(qiáng)烈地震撼愛因斯坦敏感的心弦：“恰恰是力學(xué)原理的不明晰性，在我看來以假設(shè)的智力圖像為起點(diǎn)而的，而是從一開始就以與外部經(jīng)驗(yàn)相的嘗試而的?！?[2]，p127)玻耳茲曼的意思很清楚：力學(xué)原理的不明晰，在

12、于經(jīng)驗(yàn)歸納，而不在于智力圖像。玻耳茲曼的“智力圖像”概念比赫茲的“外部的圖像或符號(hào)”更自由，愛因斯坦此注意到，力學(xué)的發(fā)展已使原理凌駕于經(jīng)驗(yàn)材料之上。彭加勒在《科學(xué)與假設(shè)》(1902)中對約定主義的論述，對愛因斯坦的性的演繹法的必定大有裨益，愛因斯坦在“奧林比亞科學(xué)院”時(shí)期(1902~1904)曾和他的同伴索洛文、哈比希特一起研讀過這本膾炙人口的暢銷名著。彭加勒對數(shù)理科學(xué)的基礎(chǔ)了敏銳的、批判性的審查和分析后得出：幾何學(xué)的公理既非先驗(yàn)綜合判

13、斷，亦非經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，它們原來約定。物理學(xué)直接地以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，但它的原理也幾何學(xué)公理那樣的約定特征。例如慣性原理，它先驗(yàn)地支配的真理，否則希臘學(xué)者早就知道它了，它也經(jīng)驗(yàn)的事實(shí)，人們從來也用不受外力的物體做實(shí)驗(yàn)，無法用實(shí)驗(yàn)證實(shí)或否證它。分析，它們化歸為約定或隱蔽的定義。，彭加勒得出結(jié)論說：在數(shù)學(xué)及其的學(xué)科中，“可以看出自由約定的特征”他進(jìn)而指出：“約定是的精神的自由活動(dòng)的產(chǎn)品”，“在所有的約定中選擇時(shí)，要受實(shí)驗(yàn)事實(shí)的但它仍是自由的，只是一切矛

14、盾起見，才限制?！迸砑永赵诳疾炝宋锢韺W(xué)的理論后，物理學(xué)有兩類陳述——原理和定律。定律是實(shí)驗(yàn)的概括，它們相孤立的系統(tǒng)而言可以近似地被證實(shí)，原理是約定而成的公設(shè)，它們是的、的，超越了實(shí)驗(yàn)所及的范圍。彭加勒還了約定主義的方法論意義。他說，當(dāng)定律被由實(shí)驗(yàn)證實(shí)時(shí)，可以兩種?？梢园讯商峤唬谑?，它依然要受到持續(xù)的修正，毋庸置疑，這將僅僅以證明它是近似的而終結(jié)?；蛘?，也可以選擇約定使命題為真，從而把定律提升為原理。在彭加勒看來，經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)

15、的六大原理(邁爾原理即能量守恒原理、卡諾原理即能量退降原理、牛頓原理即作用與反作用原理、性原理、拉瓦錫原理即質(zhì)量守恒原理、最小作用原理)的。彭加勒約定主義并無緣無故的。在近代科學(xué)發(fā)展的早期，弗蘭西斯培根了經(jīng)驗(yàn)歸納的新方法，方法對近代科學(xué)的發(fā)展起了巨大的作用，但后來卻助長了狹隘經(jīng)驗(yàn)事義的盛行。到19世紀(jì)，以惠威爾、穆勒為代表的“全歸納派”和以孔德、斯賓塞為代表的實(shí)證主義廣為流行，把經(jīng)驗(yàn)和歸納視為唯一的認(rèn)識(shí)方法。到19世紀(jì)末，代的實(shí)證主義的