“想像力比知識重要”

       ——紀念愛因斯坦誕辰125周年專家座談紀要      今年3月14日是愛因斯坦誕辰125周年紀念日，滬上一批專家學者聚會本報，重溫這位科學巨匠的科學思想以及他對教育和社會發(fā)展的卓越見解。與會者的精彩發(fā)言，對我們理解愛因斯坦的科學貢獻，以他的科學精神指導我們今天的科學工作頗有裨益。      沒有廣義相對論就沒有現(xiàn)代宇宙學      從1917年愛因斯坦第一篇關于宇宙學的論文發(fā)表以來，這套理論已經(jīng)歷了約一個世紀，但是他的宇宙學的那套理論仍然被物理學家和天文家廣泛采用，這是很不容易的。      蘇汝鏗（復旦大學物理系教授）：我們知道，在20世紀初，開爾文指出在物理學晴朗的天空中有“兩朵烏云”。他所說的第一朵烏云，導致后來相對論的產生；第二朵烏云，導致了量子論的出現(xiàn)。20世紀末，李政道教授在復旦大學的一個報告會上指出，21世紀也有類似的“四朵烏云”：一朵是暗物質；一朵是類星體的能源；第三朵是看不見的夸克；第四朵是為什么會出現(xiàn)不守恒。      1999年，特別是微波各向異性探測器（WMAP）上天之后，新的實驗觀測使得在宇宙學領域中出現(xiàn)了幾大重要發(fā)現(xiàn)。其一，有確鑿的證據(jù)表明宇宙不僅在膨脹，而且在加速膨脹。因此，科學家十分關注加速膨脹的機理和原因。其二，觀測發(fā)現(xiàn)2.75°K的微波背景輻射在準確度更高的情況下出現(xiàn)各向異性，而以前人們觀測到的微波背景輻射是各向同性的。2007年，歐洲空間局還將發(fā)射比WMAP精確度更高的普朗克（Planck）衛(wèi)星探測器，繼續(xù)進行這方面的研究。其三，發(fā)現(xiàn)宇宙常數(shù)是一個很小的正數(shù)，這意味著宇宙空間是一個德西特（deSitter）空間。這些事實，讓科學家開始思考宇宙加速膨脹是否有新的物理，從而導致了近年暗能量的研究非常紅火。按照目前的研究成果，與宇宙加速膨脹密切相關的暗能量占整個宇宙的73％，暗物質占23％左右。      宇宙學的創(chuàng)立者是愛因斯坦，可以說，沒有他的廣義相對論就沒有現(xiàn)代宇宙學。從1917年愛因斯坦第一篇關于宇宙學的論文發(fā)表以來，這套理論已經(jīng)歷了約一個世紀，但是他的宇宙學的那套理論仍然被物理學家和天文家廣泛采用，這是很不容易的。      可以說直到愛因斯坦宇宙學的出現(xiàn)，才真正把宇宙學從哲學上的問題變成了科學上的問題，變成可被實驗驗證，以判別其正確與否的科學。在這方面，愛因斯坦的貢獻是不可磨滅的。      愛因斯坦的遺產不僅有成果，而且包括他留下的問題      愛因斯坦帶給我們很完美的理論，同時也帶給我們一些挑戰(zhàn)。希望通過愛因斯坦125周年的宣傳，激起青少年對科學的興趣，對科學的想像力。      王斌（復旦大學物理系教授）：人有很多好奇心，包括我們生活的這個世界是什么樣子的，我們的宇宙是從哪里來的，時間是否有開始和終結？空間有沒有界限等等都是一些人們想了解的基本問題，而這些問題都與愛因斯坦的相對論有聯(lián)系。      為了解決這些問題，目前認為：首先是大爆炸宇宙，宇宙是從大爆炸以后膨脹而來；其二，時空在大的引力場中是彎曲的，例如在黑洞周圍的時空是彎曲的。第三，因為目前宇宙是加速膨脹的，所以對宇宙現(xiàn)象的解釋要與現(xiàn)有的實驗相符的話，必須引進暗能量的概念。暗能量是一種斥力，是一種導致目前宇宙膨脹的力。      但是，愛因斯坦留給文明的遺產并不僅僅是這些成果，他同時還留下了一些問題，包括宇宙爆炸的能量從哪里來，黑洞周圍如此強的引力場時空結構到底是怎么樣的？在黑洞邊緣的物質有哪些物理特性？如果說暗能量是提供宇宙膨脹的原因的話，那么暗能量的物理組成是什么，或者說什么是暗能量？這些問題都有待深入探索。圍繞這些方面所做的工作被有些人稱為超越愛因斯坦（Beyond Einstein）。      實際上，愛因斯坦留給我們的這些問題對我們真正認識宇宙是非常有幫助的。例如，我們已知的物理學只能解釋百分之幾甚至零點幾的物質，對此我們可以用基本粒子或其他一些物理的規(guī)律來描述，而百分之二十幾的暗物質和百分之七十幾的暗能量的物理組成，我們尚不清楚。從這個意義上講，二十一世紀的物理學確實面臨著一場新的革命。      愛因斯坦帶給我們很完美的理論，同時也帶給我們一些挑戰(zhàn)。希望通過愛因斯坦125周年的宣傳，激起青少年對科學的興趣，對科學的想像力。      中國太缺能寫科普作品的科學家了      柳延延（上海師范大學法政學院哲學系教授）：      科學發(fā)展到今天，科普讀物越來越難寫。在愛丁頓觀測證實了廣義相對論后不久，英國政府曾斥資5000美元希望能找到一位能講清廣義相對論的科普作家。我認為要大聲疾呼我們的科學家、特別是在前沿工作的科學家能夠擠時間寫一些科普作品，中國太缺這種科學家了。      我們紀念愛因斯坦不應僅僅看到他的輝煌，而是要學習他的科學精神的實質，這對我們每個普通人都是有意義的�，F(xiàn)在很多人是把愛因斯坦當作一個神，覺得他離我們非常之遙遠，其實他做學問的態(tài)度，他對待榮譽，對待普通百姓，對待國際政治事物的態(tài)度都值得我們學習。我們也許不能像他那樣偉大，但我們至少可以學做一個真正的人，做一個品格高尚的、有追求的人。      沈銘賢（上海社會科學院教授）：英費爾德在普林斯頓是愛因斯坦的助手，當時為了解決英費爾德的學習費用問題，愛因斯坦讓英費爾德從事物理學科普讀物的寫作，在英費爾德完成初稿以后，愛因斯坦逐字逐句地修改，然后兩人才共同署名出版了這本在70多年后的今天依然影響很大的優(yōu)秀科普書籍——《物理學的進化》。      沈裛（同濟大學物理系教授）：現(xiàn)在的學生對于這種基礎科學研究不太熱心，這和二十五年以前愛因斯坦誕辰100周年的時候不一樣，那時候的年輕人好像對相對論還很有興趣�，F(xiàn)在的學生中對科學懷有好奇心的比較少，他們受社會環(huán)境的影響比較大，面臨更多金錢和名利的誘惑。      一個離經(jīng)叛道的科學怪人      懷疑和批判的頭腦是科學家的另一個主要的武器�，F(xiàn)在這種離經(jīng)叛道的思想不是太多了，而是太少了。      沈銘賢：愛因斯坦永遠值得我們紀念。紀念愛因斯坦70歲的時候，世界上很多人都給他寫紀念文章，其中有一本書叫《阿爾伯特·愛因斯坦：哲學家－科學家》的學術自傳，書中寫到：我是一個離經(jīng)叛道的怪人。當時牛頓力學碰到了一些問題，大家都解決不了，但他卻解決了。因為他能夠在某些方面背離牛頓力學之經(jīng)，叛離牛頓力學之道。這就很值得我們學習。愛因斯坦自己也說，他為什么能夠突破牛頓的絕對時空觀的框架，是受到馬赫懷疑論和經(jīng)驗論的影響。實際上他就有這種懷疑和批判的精神。特別是在有一定的實驗基礎，但實驗觀測和已有的理論有所矛盾的時候，你怎樣來突破，你要有思想的武器，你敢不敢突破。恩格斯也說過，懷疑和批判的頭腦是科學家的另一個主要的武器。我想這樣一種理念是很需要的，現(xiàn)在這種離經(jīng)叛道的思想不是太多了，而是太少了。      我們現(xiàn)在總是說如果中國能出一個愛因斯坦會怎樣？是不是就可以得諾貝爾獎。但是我們更應該思考的是愛因斯坦在那個時期出來的背景和社會環(huán)境。客觀的環(huán)境、個人的條件、文化的條件是怎樣的？我認為我們現(xiàn)在的傳統(tǒng)、文化、機制、環(huán)境、培養(yǎng)人的方式，出不了愛因斯坦。不解決環(huán)境、機制、文化、教育方面存在的問題，就很難培養(yǎng)出創(chuàng)新人才。愛因斯坦說過，進行科學研究要有兩類自由，一個是外在的自由，不會因為發(fā)表不同的觀點而受到壓制，二是要內心的自由，內心的自由就是要有自由的思想，不要總是拘囿于傳統(tǒng)的理念。      想像力比知識重要      愛因斯坦說：想像力比知識重要�！�…提出問題比解決問題重要。能夠提出問題的人是善于思考的人。現(xiàn)在的學生提不出問題，一些權威、老師不允許提出問題。在這樣的背景下怎樣能培養(yǎng)有思想的人才呢？      沈銘賢：科學家的社會責任感也很重要。愛因斯坦成名是在1919年愛丁頓的實驗以后，相對論才跨出學術圈，為社會公眾所知。科學家在當時的公眾心中是象牙塔中的人，一群埋頭鉆研苦干、和社會保持著距離的人。一談到科學家承擔的社會責任，就認為好像脫下了科學家的帽子，你所扮演的就不是科學家的角色了。愛因斯坦這樣有名的科學家卻非常有社會的責任感。1931年2月16日，他對美國加利福尼亞理工學院學生的講話時說：如果你們想使你們一生的工作有益于人類，那么，你們只懂得應用科學本身是不夠的。關心人的本身，應當始終成為一切技術上奮斗的主要目標；關心怎樣組織人的勞動和產品分配這樣一些尚未解決的重大問題，用以保證我們科學思想的成果會造福于人類，而不致成為禍害。在你們埋頭于圖表和方程時，千萬不可忘記這一點！      愛因斯坦已經(jīng)看到了，科學如果弄不好，可能會成為禍害。他在上世紀三十年代就講這樣的話，沒有深刻的思想、遠見是不可能的。在紀念愛因斯坦時應該思考這個問題：重視科學倫理。如果我們的政治家、科學管理者、科學家沒有這樣的理念的話，很可能出問題。      關心人的本身應不應該成為人們追求的主要目標呢？一些科學家現(xiàn)在不太考慮這些問題，只是一味考慮技術的進步，科研的成果。我們的學生和教師，包括我們的教育都沒有這種理念。如果我們不重視這個問題，到時會受到懲罰的。      我們現(xiàn)在不是缺科技人員和大學教師，而是缺高水平、高層次的大科學家。我們對這些人應該重點培養(yǎng)，扶持高水平的人，也就是有創(chuàng)新能力的人。愛因斯坦說：想像力比知識重要。……提出問題比解決問題重要。有想像力的人才能提出問題。能夠提出問題的人是善于思考的人，對權威的人和理論有懷疑精神�，F(xiàn)在的學生提不出問題，一些權威、老師不允許提出問題。在這樣的背景下怎能培養(yǎng)有思想的人才呢？      少一點功利，多一些探索自然的興趣      這種實用態(tài)度，使中國不少學生的理論興趣和理論視野都過于狹小，對其他領域的探索既缺乏了解，更缺乏興趣和容納的胸懷，讀書的范圍十分狹窄。      柳延延：這里我想特別提出中國的教育問題。愛因斯坦曾一再告誡說：“人們應當防止向青年人鼓吹那種以習俗意義上的成功作為人生的目標”。他對功利性的學習和科學研究表現(xiàn)出極大的不滿。可是中國時下不少人對知識抱有的是一種非常實用的態(tài)度，這特別體現(xiàn)在對知識的態(tài)度上：對任何一種知識，總要一眼能見其用處，才去學。      正是這種實用態(tài)度，使中國不少學生的理論興趣和理論視野都過于狹小，對其他領域的探索既缺乏了解，更缺乏興趣和容納的心懷，讀書的范圍十分狹窄。楊振宇先生曾談到，他到中國一所很有名的大學里去跟研究生接觸，發(fā)現(xiàn)他們都很聰明，都很好學，可是過了二十年，就發(fā)現(xiàn)這些人后來的研究成績懸殊很大。有些人非常成功，有些人卻頗令人失望。楊振寧通過調查后發(fā)現(xiàn)這些中國學生往往學一門就不去管另一門，沒有廣泛的興趣。而美國學生就不同，常常什么都去看看聽聽，常常在亂七八糟中就把東西學會了。他們的知識面很廣，同時漏洞也多。但這不是什么了不起的事情。怕出錯，不敢接觸新東西，不敢提出自己的見解，是沒有出息的。把自己培養(yǎng)成有獨立思想能力的研究工作者特別重要。這就要求每個學生盡量使自己的閱讀興趣廣泛些，盡量使自己的知識面廣泛些。      我們今天的問題在哪里呢？比如很多人都在問，為什么中國學生很少提問？在我看來，中國的教育一直延續(xù)的是“解惑”的功能，教師不能講授暫無定論的并可以加以討論的東西，而必須要給學生傳授確切的無可置疑的知識，否則就是“以惑傳惑”。這與現(xiàn)代大學的基本觀念完全不同。按德國科學家洪堡的觀念：學生來到大學后他不僅僅是一個學習者，而且是一個知識的探索者；教師們不僅僅是知識的傳授者，而且是與學生一起來探索真理，發(fā)現(xiàn)真理。探索和發(fā)現(xiàn)與“解惑”是完全不同的。      沈裛：人們并不公認愛因斯坦是教育大師，但他對教育本義的理解確實精深不凡，灼見獨具。他曾談到學校培養(yǎng)科技人才不應以純粹功利為目的，也不應單純鼓勵學生以滿足個人的雄心壯志為娛樂方式。他認為：如果學校管理者和教師的言行向學生有意無意地感染這樣的動機意識，那么明顯表露的便是“追求威信和榮譽的好勝心”，潛伏的乃是有礙社會公益的個人野心的膨脹。歸根到底，“看一個人的價值，應當看他貢獻什么，而不應當看他取得什么”。在愛因斯坦看來，從事教育，就要有高度的社會責任心；從事科學，就要獻身科學，而獻身科學，正是為了擺脫世俗“欲望的桎梏”。因此可以說，愛因斯坦的工作動機是高尚的；而這一點，正是我們最應向他學習的。      實事求是，堅持真理的典范      愛因斯坦不僅是偉大的科學家，而且還是偉大的思想家。朗之萬說得很確切，愛因斯坦的偉大是“因為他對于科學的貢獻更深入到人類思想基本概念的結構中”。      沈裛：20世紀末，加拿大《環(huán)球郵報》邀請世界各地的讀者評選“從公元1001起的一千年內對全世界最具影響的100位名人”，想不到，榮登榜首的不是政治家、軍事家，也不是文學藝術大師，更不是富可敵國的大財閥，而竟然是相對論之父愛因斯坦！這說明物理學的精英代表，對于人類社會進步的影響之大，已為世界公眾所肯定。公眾認為：愛因斯坦可算得是人類最高智慧的象征、現(xiàn)代科技文明的偶像！愛因斯坦創(chuàng)建了狹義相對論和廣義相對論，從而確立了相對論時空觀，并加上光量子論的建樹以及對量子理論的多方面貢獻，便促成現(xiàn)代物質觀的樹立和升華，相對論又用于宇宙學研究，則導致現(xiàn)代宇宙觀的形成。所以，愛因斯坦不僅是偉大的科學家，而且還是偉大的思想家。朗之萬說得很確切，愛因斯坦的偉大是“因為他對于科學的貢獻更深入到人類思想基本概念的結構中”。      我們紀念愛因斯坦，當然不是為了獵奇、牟利，而是為了發(fā)展科學事業(yè)而去學習愛因斯坦的科學思想、科學的自然觀，同時也要學習他的科學精神和科學方法。愛因斯坦對傳統(tǒng)思想持有“獨立批判、自由思索”的態(tài)度，這是他破除絕對時空觀等觀念的關鍵。愛因斯坦很坦率、很客觀、實事求是，成名以后照樣敢于承認、修正自己學術判斷上的錯誤。然而又非常執(zhí)著，認為正確的就要堅持下去。諸如質能相當、引力場中的時空彎曲、光量子概念、光激射思想等等，都是頗為精湛的超前意識，從而導致相對論、光量子論等革命性理論的構建，并轉化成巨大的物質力量。      相對論走過了一百年的歷程，近年來頗有些志士仁人，正在向相對論質疑、向相對論挑戰(zhàn)�；蛟S可以說，這也算得是一個革命性的舉動，因為任何科學理論都會向前發(fā)展、在一定的歷史條件下都會被突破的。同時又覺得，這革命性的舉動也可能是受一些超前意識所驅使、所激越；當然，這超前意識往往未被當前公眾所領悟，也可能包含著正確的科學預見。我在《自然雜志》近期發(fā)表的兩篇文章中詳細討論了這個問題，這里簡單談點看法。20世紀的物理學革命，其主要成果是建立了兩大理論支柱：相對論和量子理論（包括早期量子論、量子力學和量子場論）；不僅如此，這兩個理論在形式上還已相互結合，并產生豐碩的成果。所以說，如果要提突破相對論的話，應當首先考慮如何促使其與量子理論的進一步結合。這是21世紀理論物理發(fā)展的主要目標和必由之路；如果單方面地討論相對論的突破問題，恐怕未必能明顯地收效。      （本座談紀要由周小玲整理，江世亮編輯）            愛因斯坦正在向記者介紹他的新質－能原理（1934年）。      位于華盛頓的美國科學院愛因斯坦園已成為對青少年進行科學教育的場所。 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