愛因斯坦的創新思維及其啟示

丁瑜

（常熟市社科聯，江蘇常熟 215500）

愛因斯坦的創新思維及其啟示

丁瑜

（常熟市社科聯，江蘇常熟 215500）

愛因斯坦倡導了一整套嶄新的理論創造的思維方法：創設對立面思考，是他創新思維的主要手段；遵循美學規律思維，是他慣用于創造過程的基本技巧；運用直覺和靈感，是他創造思維的動力側面；由假設走向演繹，是他的思維所采取的獨特路線；叛逆傳統、破除定式，是他進行理論創造的信念支柱。分析探討愛因斯坦的思維方法，對于創新思維和創造活動具有重要的啟發意義和操作價值。

愛因斯坦；創新思維；啟示

愛因斯坦之所以能夠取得奇跡般的成就，與他在思維方法上的創新造詣是分不開。愛因斯坦認為，理論思維的本質就是自由的創造。

創新之源：對立思考

愛因斯坦創新思維最重要的手段，就是善于運用對立面去把握事物，也善于發現事物的對立面，使矛盾在極端對立的背景上進一步顯現出來，以便在此基礎上建立具有更高統攝水平的統一的新理論。這種“從對立求統一”的思維方法，在愛因斯坦許多思考實例中，特別是在“思想實驗”中可隨處找見。比如，在路基上看來是同時的兩道閃電，在一定方位的“愛因斯坦列車”上看來又不可能是同時的；一個光線從光源到達等距的兩點，在相對于光源靜止的參照系看來是同時的，而在運動的參照系看來卻有早有遲；等等。為何同一事件既同時又不同時？這種對立的思考就導致了“同時性的相對性”原理建立。愛因斯坦的“思想實驗”中所思考的對象，大多是關于對立面的問題：一個觀察者能在同一刻既處于運動狀態，又處于靜止狀態；一束光線既是波動又是粒子的運動……。這些現象的對立面在思考者頭腦中同時作用，就引起兩種理論假設或原理的相互比較、詰難、修正、平衡的思維過程，最終使它們在更高水平上融合統一起來。

這種致力涵蓋兩極的思維方法，我們也能在歷史上找到它的雛型。我國古代孔子，就提倡過一種“叩其兩端而竭”的思維術，在康德那里，則有著名的“二律背反”。愛因斯坦的對立思考法有其更新穎、更高超的特征，這里試以愛因斯坦思維過程一例分析之：

考查一道在不同參照系（靜止的參照系F及運動的參照系F′）中光線的運動速度。

據光速不變原理：光總是以一定速度C在空間傳播。（1）

據邁克爾孫實驗：從一給定光源發出的光信號之行進速率與光源本身的運動完全無關。（2）

這樣，原理1和2之間的聯結就與傳統力學定律合成一自相矛盾的體系：在F′（如車子相對于F以速度q[q＜C]運動的條件下，我們現在考察一個在車子F′中的光源，它在F′中的運動方向上發射出一道光線。那么根據（1），發射光相對于F的速度光源好象靜止在F中一樣，都等于C；但據（2），由一個在F′中的光源發射出的光相對于F′的速度C′，同光源和車子好象都是靜止在F中一樣，這意味著C′＝C。同一道光線相對于F和F′具同一速度。另一方面，從傳統力學的基本定律，卻得出C′＝C－q。若q≠O，這顯然同C′=C發生矛盾。

如何解決這個矛盾，愛因斯坦創立了一個新奇而深刻的假設：不僅在力學中，而且在電動力學和光學中也不存在“絕對靜止”的概念；在物理世界中，或許根本沒有特殊的參照系。于是，他借助洛倫茲變換對問題作了嶄新、根本性的探討，建立了狹義相對論。

對照上例，我們可以將對立思考方法的要旨歸納如次：（1）“對立面”是人為創設的（有時對立的情形在現實生活中并不存在，但可以在“思想實驗”中將這種對立的極端構思出來，并有意識地加強其程度）。（2）不僅看到對立的兩端的存在，而且從對立的背面縱深看到它們深刻的統一性。（3）分析這種對立的創新思維過程，在其心理歷程上有著四個時序連續的步驟：“樹敵”—“破陣”—包攝—建構。①“樹敵”：即給予限制性條件，以造成一種極例置于原理論的適用范圍之外。②“破陣”：從原理論的對立面出發，與之相互比較、質疑、詰難；因為“對立面”是以違背原來的理論規范、違反原理論的預期的姿態出現的，于是就暴露了它的“置信區間”，從而打破舊理論的陣線。③包攝：當相互對立的公設充分對立矛盾，又都充分為經驗所支持而不可否棄任何一個時，于是出路就在于把二者結合起來，要求提出新假設、修改原理論，以把新事實包容進去。④建構：在明確的理論目標和包攝融合的前提下，建構一個更為普遍適用的新理論。

科學理論有著某些共通的性質，除了物理學，在其他學科（比如化學，以至社會科學）的理論建設中，一種新理論從原理論中脫穎而出，又在更高層次上統攝著原來理論的情形，也是經常的和多見的。鄧小平理論中關于社會主義本質、關于“一國兩制”等問題的創新思考，與愛因斯坦對立統一的創新思維真有異曲同工之妙！

啟示一：學會從對立面把握事物和現象，當論證一件事物的優點或可能產生的良好結果時，一定不要忘記從它的反面——缺陷、可能引起的負面影響等因素重新考慮，最好把對立發揮到極致，反復進行詰難、質詢，最后找出協調、折衷、辯證統一的方法解決之。

對稱和諧：美學思考

事實表證，在科學領域與藝術領域里，客觀地存在著許多共通性。有人曾揭示，哥德爾的數學，與埃舍爾的刻畫、巴赫的音樂之間有著奇妙的相似性。美學的規律或要求，可以武裝科學研究工作，這里絲毫不存在什么神秘或造作，恰恰相反，它是人們認識世界的一條有效途徑。

愛因斯坦致力于追求符合“邏輯—美學標準”的思維方法。首先，他崇尚簡單。他主張理論的“邏輯簡單性”。他對牛頓理論的簡單性倍加贊賞，他自己的理論也充分展示了邏輯簡潔的美學色彩，如質能互換公式E=mc2，即能量等于質量乘以速度的平方，它以極其簡約精美的形式，把無數事物的質能互換運動整理為一件簡單協調的藝術品，既給人以深刻的知識，又給人以美的享受。同樣，狹義相對論也是如此，它并沒有增加多少新的概念，但它大大簡化了定律的推導和理論的結構，尤其是大大減少了構成理論基礎的“彼此獨立的假設”的數目，結果使物理世界更加統一、簡單，更為有秩序。愛因斯坦有一個思想，即認為和諧統一的宇宙必定是簡單的，因而科學上要用盡可能少的假設去囊括盡可能多的事實。實踐也證明，只有邏輯簡單再簡單的理論，才是統一的、精深的、富有生命力的規律。愛因斯坦所追求的統一、簡單，實際上是理論思維上高度的抽象、概括和重組。其次，他崇尚對稱、和諧、平衡。比如在上面提到的光速問題上，在傳統的經典觀念看來，真空中光速不變假設與相對性原理不相融合，愛因斯坦在這里充分發揮了符合美學規律的協調思考的優勢，一方面，他確認相對性原理受經驗事實支持；另一方面，又必須承認光在真空中傳播速度為一恒量。于是他使二者協調起來，結果得到了有關物理事件的空間坐標在量值上的變換定律，即洛倫茲變換。而廣義相對論的建立，在很大程度上也是這種對稱、和諧的思維意向在狹義相對論基礎上的引伸、擴展而已。

和諧、協調、對稱、平衡這些美學的原則，對于科學思考來說，同樣是行之有效、不可或缺的技巧和規則。我們應該善于使自己的思考及其成果盡可能符合事物內在的理性的美，善于揭示事物固有的和諧的關系、對稱的結構、有序的運動、簡潔而又絕妙的變化規律。

啟示二：學點美學知識，掌握最常見的美學法則，把對稱、勻衡、六一八法、黃金分割等美學要求自然地運用于思維過程。

非邏輯引渡：直覺與靈感

直覺與靈感屬于認識中非邏輯的動力側面。這些因素給予思維創造以巨大的、積極能動的影響。在愛因斯坦的創造性思維中，善于利用直覺和靈感的力量是其鮮明特征。愛因斯坦認為，邏輯思維固然重要，但它不是萬能的，在邏輯方法不到起作用的地方，直覺或許能解決問題。在回憶狹義相對論的創立過程時，他這樣來描繪直覺思維的作用：“在我看來，洛倫茲關于靜態以太的基本假定是不能完全令人信服的，因為它所得出的對于邁克爾孫—莫雷實驗的解釋，我覺得是不自然的。直接引導我提出狹義相對論的，是由于我深信：物體在磁場中運動所感生的電動力，不過是一種電場罷了。但是我也受到斐索實驗結果以及光行差現象的指引”。[1]566在這里，直覺起了邏輯思維環節中的引渡作用；不相信一個結論或深信另一個結論，往往是憑借直覺而不是基于邏輯。因為，在理論的創造性探索上，邏輯思維在常規情況下是無能為力的，它受到理論性力量嚴格的管束，新穎的、獨創的見解往往被窒息、鉗制了，這就得依靠直覺思維的指引。直覺思維的特點是：整體的、跳躍的、猜測的，既以知識經驗背景為依據又能創造地剪裁知識經驗，是一種直接而迅速的會悟。產生直覺最典型的條件是：對問題進行了一段時間專注的研究，伴之以對解決方法的渴望；此時放下工作或轉向其他活動，繼而一個想法突然戲劇性地來臨，過去許多思想材料、概念之間的復雜通路頓時接通，給人以茅塞頓開之感。

愛因斯坦承認：“我相信直覺和靈感。”靈感與直覺是一對孿生子。如果說直覺是對問題的一種頓悟，那么靈感就是伴隨直覺而來的解決問題方法和途徑的構思。靈感與直覺往往在心理過程上發生連續。直覺的不可靠性有賴于靈感去消除；直覺的可靠性又通過靈感而發揮特別作用。愛因斯坦的一段話可幫助我們了解靈感的產生并戲劇性地閃現的心理過程：“就象電場是電磁感應產生的那樣，引力場也只是相對的存在。因此，對于從屋頂上自由落下的一個觀察者來說，在其降落期間是沒有引力場的，至少在最靠近他的周圍是不會有的。如果這個觀察者又從他身上放下任何一些物體，那么這些物體相對于觀察者來說，仍然是在靜止的狀態，或者在勻速運動的狀態。而這與物體的化學的和物理的性質無關。因此，這個觀測者可認為他的狀態是‘靜止’的。”[2]顯然，正是這種靈感的力量直接導致了愛因斯坦在理論創建上的關鍵性突破。靈感對于科學探索非常重要，它表現出思維更多的靈活性和敏捷性，更多的創造力、判斷力和洞察力，也需要更多的知識經驗作為它的背景。

愛因斯坦在他的思維中滲透著大量的直覺和靈感的成分，這是他調動和運用非邏輯心理因素的生動表證。科學史大量史實表明，善于培養自己運用直覺和靈感的心理習慣，善于利用這種心理能量，是獲得成功的重要條件之一。從創造性思維的要求看，非邏輯的、非理智的、非必然的與邏輯的、理性的、必然的心理能力是相得益彰、互為補償的，也是相互依賴、互為條件、交織一體的。如何運用直覺和靈感于思考過程，應該成為創造性思維訓練的一項基本要求。

啟示三：在工作實踐和生活過程中隨時留心靈感、頓悟等心理現象的閃現，把握轉瞬即逝的意念精華，并善于使它成為解決工作問題的鑰匙；同時，也應著意在我們的思維中凝集合度的直覺和靈感的成分。

反行其道：從探索到演繹

這涉及到愛因斯坦所采取的思維路線。他認為，新理論從創立到被驗證，在創立者思想上經由一條“探索―演繹”的道路。在談到這條道路的實質時，愛因斯坦說：“從特殊到一般的道路是直覺的，而從一般到特殊的道路則是邏輯的、必然的。”[1]491愛因斯坦自己走過的科學理論創新道路就是這條思維路線的最好說明，例如，他憑直覺大膽地探索，提出了廣義相對論的科學假設，據此他預言了三個重要的效應：（1）水星軌道近日點的進動；(2）光線在引力場中偏轉；(3）光譜線引力紅移。這些理論預言在以后都為事實所驗證，但它們經由的恰恰不是邏輯的歸納道路，而是通過非邏輯的、直覺的探索性理論思維獲得的。愛因斯坦總是致力去踐證他的宣言。為了驗證光量子思想，他引用包括光電效應在內的三個經驗事實，在邏輯演繹上證明了它的必然性。

愛因斯坦說：“要走向理論的建立，當然不存在什么邏輯的道路，只能通過構造性的嘗試去摸索”[1]566。這種思維傾向也是崇尚直覺和靈感的思想背景之一。應該說，這種觀點有其合理性。事實上，過分依賴邏輯必然性，在理論創造中有時幾乎是不可能的。許多人不知道：常常自以為以邏輯推理為根據的許多觀點實際上只不過是合理化了的成見或主觀動機而已。而且，有相當部分的科學思維并無足夠、可靠的知識作為有效邏輯推理的依據，結果我們常常被迫對直接證據十分不足的問題憑借直覺探索采取行動。但是，在這個問題上，愛因斯坦走上了一個大可不必的極端，即完全否定了通過歸納法建立理論的道路。這就未免失之偏頗，不足為我們所取。愛因斯坦有一個觀點，即“理論決定觀察”，這帶有較大的偏愛性和片面性。我們認為，觀察從而歸納與理論預見一樣，也是理論創建的通道。不僅“理論決定觀察”，觀察也決定理論。因此，排斥理論創造道路的多樣性，恰恰也不是科學、全面的態度。

啟示四：思想的水平決定于思維的路線，要善于找到最適合于解決當前問題和最適合于自己個性風格的思維路線。

懷疑批判：叛逆傳統、破除定式

科學史家庫恩曾指出，傳統的規范、業已確立的觀念，具有十分頑固的能量，它們是難以打破的權威，支配著科學陣地的氣氛，禁錮、限制著新思想的誕生。從心理學的角度看，傳統的觀念、既定的理論，是一種強烈執著的“定勢”力量，它驅使人們舍異求同，將新事物或反常現象納入過去沿用的惰性體系中去；它對科學創造活動提供著不良的消極心理傾向；且這些傳統觀念歷時愈久，支配面愈廣，其消極作用也就愈大。因此，科學理論的創造首先需要懷疑傳統、擺脫束縛、拋棄陳規的膽略和勇氣，這種“于反常處走驚雷”的叛逆精神，是創造思維“活的靈魂”。

可以說，愛因斯坦是這種叛逆精神的典型，他在全部理論思維中的創造性，正是叛逆傳統的思維風格的寫照。在當時，不破除牛頓時空的迷信，相對論就不會創立；不沖破惠更斯的光波說，“光量子”概念也無由建立。而就在當時，牛頓的輝煌成就足以令人頂禮膜拜，惠更斯波動說已經在理論世界統治了上百年。對于傳統經典來說，愛因斯坦真正稱得上“具有新精神的叛逆者”。

愛因斯坦說：“為了科學，就必須反反復復地批判這些（指傳統——引者）基本概念，以免我們會不自覺地受到它們的支配。”[1]586事實證明，服從陳規只能窒息科學進步。如果沒有這種敢于擺脫傳統理論的懷疑、批判、叛逆的思維風格，愛因斯坦就難以躍上一個新的科學境界。由此可得到一種啟發，即我們應該如何看待知識和創造的關系問題。過去的觀點是：知識是思維的財富，是創造的工具；為了完成創造，必須多多益善地積累知識。但愛因斯坦的創新實踐卻表明，知識是創造的工具，但也是創造的包袱，在創新思維過程中，障礙往往來自“已知”，尤其是來自權威、經典的“已知”。要創造創新，必須首先以批判的態度對待已有知識，敢于沖破它的束縛和限制。

啟示五：永遠不要迷信權威，永遠不要崇尚教條，思想的獨立性和批判性金子般高貴；創新的秘訣就是解放思想，創新的可能性也正在于解放思想。

愛因斯坦倡導了一套嶄新的思維創新的方法，是科學創造和理論創造的寶貴財富。當今時代，解放思想、創造創新已成為中國社會的一種共識。但如何創新、充分發揮人們的創造潛質，如何培養國人創新的能力和習慣，卻依然亟須我們深入研究，以及自覺地加以推動和貫徹。相信愛因斯坦的創新思維能給予我們以技術性的啟迪。寫作此文之意圖也正在于倡導對創新方法的學習、研討和推介。

[1]許良英，范岱年，編譯.愛因斯坦文集：第1卷[M].北京：商務印書館，1976.

[2]舒煒光.愛因斯坦問答[M].沈陽：遼寧人民出版社，1983：106.

Albert Einstein’s Creative Thinking and Its Enlightenment

DING Yu
(Philosophy and Social Science Federation of Changshu,Changshu 215500,China)

Einstein advocates a set of brand-new thinking methods about theoretical creation:create opposite thinking,which is a major means of creative thinking;follow the aesthetic law,which is a basic skill used in creative process;apply intuition and inspiration,which constitutes the dynamic profile of creative thinking;from hypothesis to deduction,which is a unique route adopted in his thinking;rebel against tradition and explode formulary,which becomes the spiritual prop of theoretical creation.This essay tries to analyze Einstein’s creative thinking methods as well as to seek its enlightenment.

Einstein;creative thinking;enlightenment

B804.4

A

1008-2794（2009）03-0020-04

2008-09-05

丁瑜（1956—），男，江蘇常熟人，常熟市社科聯副主席，副教授。