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哲学是全部科学研究之母——狭义相对论创立的认识论和方法论分析的论文 哲学是全部科学研究之母——狭义相对论创立的认识论和方法论分析的论文 常听人说，科学家是蹩足的哲学家，这句话肯定不是没有道理的。那么，对于物理学家来说，让哲学家去作哲学推理，又有什么不对呢?当物理学家相信他有一个由一些基本定律和基本概念组成的严密体系可供他使用，而且这些概念和定律都确定得如此之好，以致怀疑的风浪不能波及它们，在那样的时候，上述说法固然可能是对的；但是像现在这样，当物理学的这些基础本身成为问题的时候，那就不可能是对的了。像目前这个时候，经验迫使我们去寻求更新、更可靠的基础，物理学家就不可以简单地放弃对理论基础作批判性的思考，而听任哲学家去做；因为他们自己最晓得，也最确切地感觉到鞋子究竟是在哪里夹脚的。 ——阿尔伯特#8226;爱因斯坦 《物理学和实在》(1936) 众所周知，1905年9月，瑞士伯尔尼专利局年轻的小职员爱因斯坦，在德国权威性的《物理学年鉴》上发表了划时代的狭义相对论论文《论动体的电动力学》。这篇论文把哲学的深奥、物理学的直观和数学技艺令人惊叹地结合在一起，它不仅在物理学领域引起了革命，而且也大大改变了人们的世界观和传统的思维方式。 但是，为了拯救在世纪之交陷入危机的物理学，进行紧张的智力搏斗的何止爱因斯坦一人。当时，那些学识渊博、才华横溢的物理学家都做出了顽强的努力，其中声名卓著者首推彭加勒和洛伦兹。他们二人被认为是狭义相对论的先驱。 洛伦兹从做博士论文起就致力于电磁理论的研究。1892年，他针对迈克耳逊-莫雷实验的否定结果，提出了收缩假设。1895年，他在《关于动体电现象和光现象的理论研究》的论文中，引入“地方时”坐标，提出了对应态定理，这标志着一阶理论的完成。此后，他接受了彭加勒关于不要滥用特设假设的批评，于1904年完成了电子论的集大成论文《速度小于光速运动系统中的电磁现象》，提出了后来以他名字命名的变换式。 有证据表明，彭加勒早在1900年之前就提出了相对性原理和光速不变公设，批评了牛顿的绝对时间和绝对空间，定义了同时性的操作程序。他甚至在1904年还惊人地预见了新力学的大致图像：惯性随速度而增加，光速是不可逾越的极限，牛顿力学是新力学的一级近似，它对不太大的速度还是正确的。尤其是，他在1905年6月和1906年，先后发表了著名论文《论电子动力学》的摘要和全文。这篇论文对洛伦兹的电子论做了精心的数学改制和发展，他不仅证明洛伦兹变换形成一个群，而且为了利用在具有确定的正度规＝x2＋y2＋z2＋τ2(其中，τ＝ict)的“四维空间”中的不变量理论，使用于虚时间坐标。显然，这是闵可夫斯基1908年的工作的先导。 科学泰斗彭加勒和洛伦兹的电子论和电子动力学，虽然包罗万象、富丽堂皇，但它们毕竟还是经典物理学的宏伟建筑。它们仅是在观察预言和数学形式上与狭义相对论等价，而在概念上和说明上并不等价或不完全等价，尤其是洛伦兹还迷恋以太，相信绝对时空观念。但是，默默无闻的爱因斯坦却独辟蹊径，出奇制胜，后来居上。这一切究竟是怎样发生的呢?从认识论和方法论的角度分析一下狭义相对论的诞生，能使我们充分认识到，哲学是全部科学研究之母，特别是在科学革命时期，当科学家为科学谋求一个立足的新基础时，哲学的启迪作用就显得尤为重要了。在这个过程中，那些拥有必要的科学知识储备，又善于博采哲学百家之长的富有哲学素养的科学家，往往能事半功倍，捷足先登。下面，我们先对爱因斯坦创立狭义相对论做一番认识论和方法论的分析，然后探讨一个饶有兴趣的问题：为什么洛伦兹和彭加勒未能达到像爱因斯坦那样的理论? 一、爱因斯坦创立狭义相对论的认识论分析 爱因斯坦深有体会地说过：“如果把哲学理解为在最普遍和最广泛的形式中对知识的追求，那么，显然，哲学就可以被认为是全部科学研究之母。” 爱因斯坦的天才和独创性，与他善于进行哲学思维有十分密切的关系。 爱因斯坦从小就对哲学有浓厚的兴趣，他从13岁起就开始攻读康德的《纯粹理性批判》。在“奥林匹亚科学院”三年活动期间，他更是广泛地研读了许多自然科学哲学著作(例如马赫的《感觉的分析》、《力学史评》，休谟的《人性论》，亥姆霍兹的一些论文和讲演稿，斯宾诺莎的《伦理学》，彭加勒的《科学与假设》，皮尔逊的《科学的规范》等)，从而造就了他的哲学头脑和哲学眼光，使他比当时其他物理学家站得高、看得远、想得深，使他认识到必须“对理论基础作批判性的思考”，以便弄清“鞋子究竟是在哪里夹脚的”。积极的哲学思维，引导他闯入前人所设置的思想禁区，开拓出新的奇妙的世界。这个时期是他一生中思想最为活跃的时期，这一哲学自学活动结束的那一年，正是他创造出科学奇迹的1905年!两者的因果联系是显而易见的。下面，我们先扼要地从认识论的角度分析一下爱因斯坦之所以能够创立狭义相对论的原因。