第111 期笔记|爱因斯坦的《我的世界观》

来源:互联网 编辑:wan玩得好手游小编更新:2024-11-04 17:07:20 人气:

通过本文你能了解更多关于爱因斯坦世界观,哲学观和科学观三者之间关系的探讨。

本书由 吴王强、song 于2019年10月27日在思辨读书会通过 微信群图文 的方式进行了分享。


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书籍介绍

爱因斯坦的《我的世界观》(中信出版社,方在庆编译)是一部展示这位大科学家在那个阴云密布的年代,作为一个有良知的普通人充满智慧的日常思维的文集。

作为一本主要由演讲稿和各类文章(书信、悼念辞、序言等)集结而成的思想文集,本书涵盖了爱因斯坦在人生、科学、教育、战争、友谊、自由、宗教及社会问题等各个方面的深入思考和深刻观点。

希望通过思辨读书会书会「科学技术共读小组」的分享,我们能对爱因斯坦产生更加完整的认知。

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嘉宾介绍

吴王强

思辨读书会「科学技术共读小组」成员,毕业于中北大学制药工程专业,现在在北京做临床监查员;喜欢读文学社科图书,喜欢参加读书会收获新知碰撞交流。

song

思辨读书会「科学技术共读小组」成员,数据分析领域,读书懒惰,思考勤恳。

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分享之前

(1) 本次分享内容大多是书中爱因斯坦在各个领域的观点看法的提取和重组,而不是更多的评论和感悟,旨在延续共读小组的讨论惯例,配合一些问题(抛砖引玉),进行更多地开放性交流和讨论。

(2) 本次分享内容的重点不在物理学知识,更多的关于爱因斯坦世界观,哲学观和科学观三者之间关系的探讨(因为我们更关注的是为什么爱因斯坦能创立相对论,而不是相对论具体是什么),内容略多且比较抽象和理论化,大家可以挑选感兴趣的部分进行重点思考。

(3) 本次分享的思辨读书会科学技术共读小组成员并非物理学背景出身,如有错漏,请大家见谅,也欢迎指正补充。

(4) 关于和平、自由、教育和科学话题的讨论交流应维持在思辨的层面和范畴,不应带有具体的政治/宗教立场和指向。

(5) 致谢:感谢思辨读书会科学技术小组所有成员在共读这本书中的智力和情感贡献!尤其感谢姜塬Rick提供的额外资源,帮助对相对论和量子力学的理解!

4


   

笔记正文

4.1


   


论自由与教育

1. 内在自由与外在自由

人只有不断有意识地追求价值外在的自由和内在的自由,精神生活的发展才有可能实现,人类的外在生命和内在生命才有可能得到改善。一个人真正的价值首先取决于他在何种程度与何种意义上实现自我的解放。

对于外在的自由:

  • 要有言论自由,一个自由的社会不会发生一个人因为就知识的一般和特殊方面表达意见和论断,而招致危险或严重的后果。交流的自由对于发展和推广科学知识不可或缺。全民要有一种宽容的精神。

  • 要有从事个人活动的自由,不应该为了取得必要的生活资料,而不得不工作到既无时间也无体力从事个人活动的程度。

在今年年初的时候,在国内“996”工作制这个话题非常火热,996工作制是每天早上九点上班,晚上九点下班,一天在公司工作12个小时,一个星期上六天班。这在互联网公司比较普遍,有的互联网公司强制要求员工996。职业、家庭、自我的时间平衡,在今天的中国尤其困难。工作繁忙的情况下很难达到外在自由,更没有时间构建自己的精神世界了。

对于内在的自由:

  • 爱因斯坦认为精神上的自由存在于独立的思想中,不受权力和社会偏见的限制。

2. 独立思考和人格培养


爱因斯坦对于教育的观点:

  • 提倡人格教育,强调独立思考和人格培养。不能只教专业知识,他把只教专业知识培养出来的人比喻为训练有素的狗。

  • 爱因斯坦认为过分强调竞争体系,过早的专门化,扼杀包括专业知识在内的一切文化赖以生存的那种精神。他认为人文学科同等重要。培养年轻人的批判性思维也是至关重要的。

  • 爱因斯坦认为驱动我们人类向前的东西中,真正有价值的不是国家而是有创造性的、有情感的个人,是人格。只有个人才能造就高尚和尊贵。

现代经济发展削弱了家庭作为传统和教育承载者的角色。一个由没有个人独特性和个人目标的标准化个人所组成的社会,将是毫无发展可能的、可怜的社会。学校的目标必须是培养能独立行为和思考的个人,而这些个人又把为社会服务视为他们最高的生活任务。

国内的中学教育更注重知识和考试,而不注重人格的培养。但是对于学校来说,标准化更有利于学校的管理。

爱因斯坦认为需要培养学生的责任感,人的价值应该体现于他能给予什么,而不在于他能获得什么。

简述

  • 培养孩子的游戏本能以及追求知识的动力,并将其引导到对社会很重要的领域。

  • 教师应该在教学资料和教学方法的选择方面应该拥有广泛的自主权,因为教师的工作乐趣同样会被强力和外在压力所扼杀。

  • 对于教师来说,如何唤醒学生身上潜在的喜爱创造和认知的乐趣,是门最伟大的艺术。

最重要的教育手段是鼓励学生采取行动。这适用于大学毕业生写博士论文,或者是记一首诗,写一篇论文,口译或笔译一篇文章,解决一道数学题目,或是进行体育运动。如果一个年轻人已经通过体操和跑步训练了肌肉和耐力,今后他将适应任何体力工作。头脑训练及脑力和手工技巧的训练也是类似的。如果人们已经忘记了他们在学校里所学的一切,那么所剩下的就是教育。被放在首要位置的永远应该是独立思考和判断的总体能力的培养,而不是获取特定的知识。如果一个人掌握了他的学科的基本原理,并学会了如何独立地思考和工作,他肯定会找到属于他的道路。

从爱因斯坦对于教育方法的观点中我们可以学到:

  • 在学习知识中学会思考才是最重要的,尤其是现代社会变化很快,知识更新的速度快于我们学习的速度。



学习特定的知识实现不了一劳永逸。爱因斯坦说人们忘记在学校里学的后剩下的就是教育,我们上学时背诵的知识点、学习的公式已经忘记,但是这些学过的东西已经进入自己的知识体系,需要使用的时候或者再见到的时候我们还有思考的脉络。学习特定的知识过程中摸索出来的方法可以通用。

  • 爱因斯坦认为最重要的教育手段是在行动中学习,写论文、参加体育运动都是有利于学习的实践活动。

比如参加团队竞赛可以锻炼自己的协作能力。我个人体会最深的是大学时期做化学实验和参加体育运动对自己的受益,在做化学实验的过程中需要观察记录实验数据,分析改进,学到了一些科研的思路,对自己现在的工作是有帮助的。参加体育运动对人的整体也有帮助,在长跑中学会分解目标,学会一项新的运动提高学习领悟能力。

3. 学校教育与个人成长


论和平引言—和平教育:

全面的人格培养和教育中,当然也包含培养学生的和平主义价值观。对于学生的和平教育,爱因斯坦认为应该唤起大家对广泛的和平问题的严重关切。他认为在学校里,历史教育应该被用作解释文明进步的手段,而不是用来灌输帝国主义权力和军事成就的思想。爱因斯坦认为地理和历史可以激发学生对各民族的特点抱有同情和理解。


可思考和讨论的问题:

  • 全面的人格培养对你而言包括什么?你认为你的教育在全面人格培养中最缺失的是什么?

  • 你认为你目前最缺的是哪种自由?具体表现在什么方面?有什么可以做的?

  • 有什么手段可以培养独立思考和坚持独立思考?思想家们都有提供哪些建议?你自己有什么方法?

4.2


   

论和平

爱因斯坦的和平主义:

  • 技术进步使得国际和平成为有关人类文明得重大问题,积极参与解决和平问题因此成为任何一个有良知的人不可回避的道德责任。

  • 国家的命运掌握在民众自己手中!民主政府统治的各国只有得到大多数民众强有力的支持才能抵抗势力强大的军火工业集团,以和平手段解决争端。

  • 义务兵役制、裁军和世界政府是爱因斯坦在和平问题上反复提到的三点。

关于这些主张是否高估了组织机构的效能而忽视了精神层面尤其是道德层面的因素,爱因斯坦强调「外在」组织机构和「内在」精神状态是互相依赖的。不仅仅是组织依赖传统的情感态度作为自己的起源和继续存在的基础,现存的组织也反过来对各民族的感情态度施以强大的影响。这一理论关系,他用义务兵役制和民族主义的关系做了进一步说明(论1932年的裁军会议)。

1. 义务兵役制,裁军与世界政府


义务兵


(1) 反对义务兵役制

a.国家的最重要职责在于保护个人,并为他成为创造性的人提供机会,当国家强迫服兵役时,尤其是这种奴役服务的目标和结果是杀害其他国家的人或是干涉他们自由发展时,就违背了这项原则。唯有促进个人的自由发展时,我们才会为国家做出这种牺牲。

b.反对军备竞赛和军国主义不能留给政府—而是民众。

c.民众即使组建了众多成员的大型组织,也无法实现国际和平—激进方式(即使是不合法的斗争):拒服义务兵役制。

d.义务兵役制是滋养不健康的民族主义的主要根源,必须加以反抗。

(2) 反对义务兵役制 How

a.个人和组织:

  • 意志坚强的个人应当有勇气拒服兵役制。

  • 各个国家的组织应该给予这些人以精神和物质上的支持。

b.国家和国际:

  • 所有国家取消义务兵役制,除雇佣军外,任何军队都不允许存在,雇佣军的规模和装备应在日内瓦讨论决定。

  • 同意将争端交由仲裁法庭解决的两个国家,合并两者雇佣军队,能帮助财政问题的缓解与安全感情的增加,这种合并可能走向更大的联合体,最终变成一种“国际警察”。这种力量会随着国际安全的日益增强而逐渐衰落。

  • 拒服兵役制者必须受到国际条约的保护。

(3)不反对义务兵役制 Why&When

a.拒绝义务兵役制的条件:不以军事侵略为计划的民主政府。

b.对强势的政府的当前环境不适用,在那些还存有部分公民政治权利的国家,拒服兵役相反意味着闻名世界理性尚存的部分所具有的抵抗力也遭到削弱。

裁军


(1) 主张裁军 Why

a.经济力量的自由运转、个人不受约束地追求财富与权利等无法解决劳动和产品的分配问题。

b.谋求自己可怜的眼前利益,而不肯将整个人类社会福祉和繁荣昌盛放在首位的利己主义导致一系列可怕的经济后果,从而恶化国际关系。

(2) 渐进式裁军不可能 Why

只要还存有战争的可能,各个国家为了赢得接下来的战争,便会做好尽可能充分的军事准备。“人们不会逐步裁军,他们要么一下子解除武装,要么就干脆不干。”

(3) 主张裁军 How

a.限制军备、制定针对战争行为的限制性规则对维持和平都无能为力,只有无条件放弃一切形式的战争才会有所帮助。

b.裁军和安全只有互相结合才能共同实现。只有所有国家履行义务,安全才能获得保障。

世界政府

(1) 裁军方面,设立仲裁法庭是不够的。条约还必须保证,该法庭的裁决将会由各国协力生效。否则,各国不会永远不会有勇气去解除武装。

(2) 和平主义问题的真正出路:唯有建立超国家的仲裁法庭,本身有执行其决议的手段(常设的军事组织,最好是警察机关)。

(3) 所有政府都同意对他们的主权加以限制,并且遵守国际仲裁法庭的决议。没有窍门可以让各个国家既保持无限制的独立主权,同时享有不受侵略的安全保障。

(4) 建议分区设立仲裁法庭,欧洲非洲和美洲亚洲,可将大洋洲分配到其中的一个区,超出上述任何一个区域仲裁法庭之外的问题,应当由联合仲裁法庭解决。


可思考和讨论的问题:

  • 你是怎么看待这三点对维护世界和平的作用的?你有什么更好的方案吗?为什么?

  • 是否认同爱因斯坦对「外在」组织机构和「内在」精神状态在维护和平上的关系?不认同的话,哪一个更重要?哪个应该先行?为什么?

2. 原子能与和平主义

1939年,一群在从中欧流亡美国的物理学家试图警告美国政府,纳粹德国正在研究原子弹的严峻形势,并希望借助爱因斯坦的影响力,给美国总统写信,建议美国政府注重并直接介入核武器的研究。1939年8月2日,爱因斯坦在西拉德起草的信上签字。由于爱因斯坦的这封信,美国开始了原子弹的研究,并成为了在“二战”中唯一成功研制出原子弹的国家。

然而,爱因斯坦是反对战争的,签署这封信显然是违背了他的和平主义追求。他在去世前一年说:“我一生中犯了一个巨大的错误,那就是签署了那封要求罗斯福总统研制核武器的信。但是犯这个错误是有原因的—德国人研制核武器的危险是存在的。”

在1952年9月15日,《改造》杂志编辑胜原(Katusu Hara),针对1952年日本人民对爱因斯坦在原子弹研制中所扮演的角色和原子弹的未来应用前景感到困惑的情形,在写给爱因斯坦的一封信中提出了以下四个问题:

(1) 当看到展示原子弹巨大破坏力的照片时,您的反应是什么?

(2) 对于一个毁灭人类的工具,您如何看待原子弹?

(3) 大家都预测,下一场世界大战将是一场核战争。这是否意味着人类的毁灭?

(4) 您很清楚原子弹具有巨大的毁灭力,为什么要参与原子弹的研制?

爱因斯坦在五天后(1952年9月20日)做出了回复:

(1) What 扮演的角色:在原子弹的研制过程中,只参与了一件事(签署了那封信),强调有必要开展大规模实验,来调查生产原子弹的可行性。

(2) Why 为什么要参与原子弹研制:很清楚原子弹试验成功会对人类造成的可怕威胁。但德国人正在致力于原子弹的研究,并很有可能成功的情形,迫使坚定和平主义者的爱因斯坦别无选择。

(3) Why 人类毁灭的问题:只要各国不打算通过共同行动来结束战争,为解决争端和保护自身利益,军备竞赛无法避免,战争也无法避免,无论使用某种武器,都意味着全人类的毁灭。

(4) Why 如何看待原子弹:原子弹只是某种特定武器,只要战争还存在(存在实力强大的主权国家),就并没有从质上面影响我们。在上述的情况下,反对制造某种特定武器是无事于补的。

(5) How 解决这一问题的道路:甘地指明了一条道路,他的示范表明人们应该为正确的道路,坚定信念并付出牺牲。

爱因斯坦关于原子能和和平的更多观点(原子战争,还是和平?)

(1) 原子弹的秘密应该交给“世界政府”,而不是联合国或苏联,美国应该立即宣布愿意将它交给“世界政府”(美,苏,英三国组成,三国应该将它们所有的军事力量交给这个“世界政府”)。

(2) 不认为用大公司的组织方式来组织科学能够带来一个伟大的原子科学时代。唯有自由的个体才能做出发现,可以存在一种组织形式,使得科学家的自由和合理工作条件得到保障。

(3) 对“世界政府”的专制的害怕比不上对更多战争会发生的害怕。“世界政府”在美国与苏联或其他国家建立信任,解决核威慑问题以致整个世界和平的问题上意义重大。(更多关于爱因斯坦在美苏意识形态和民主标准上差异对实现“世界政府”以致世界和平目标的思考,大家可以去读读这篇文章,爱因斯坦在文章中做了很多基于国际主义精神无预设立场的真诚思考和设想。)


思考讨论的问题:

  • 关于书中提到的爱因斯坦在原子弹研究中扮演的角色和起到的作用,和你的一贯的认知有没有不同?

  • 注意日本编辑的提问和爱因斯坦的回答是否一一对应,两人一问一答的风格有何不同,这表明了什么?为什么爱因斯坦要这么回答这些问题,体现了他的哪些贯穿全书的观点?

  • 你是否认同爱因斯坦关于原子弹和和平/战争之间关系的观点?为什么?

  • 爱因斯坦主张的世界政府和联合国有什么不同?

3. 科学的自由和国际性

埃米尔的一句名言,“先生们,科学现在是,而且永远是国际的。这一点你们是无法改变的。”,真正伟大的科学家始终都知道这一点并对此有强烈的感受。

科学自由和国际性的重要性:

(1) 愈演愈烈的政治考虑,使得存粹的客观性无法占据优势,而没有了客观性,我们的伟大目标终将化为泡影。

(2) 经济发展的迫切压力要求科学的国际性,经济发展很大程度上依赖于科学家,甚至哪怕是保守的科学家的工作,所以他们也不得不去支持建立一个国际性的组织。

(3) 国际化的科学组织能使因战争而被隔绝的所有国家的知识分子得以彼此交流,减少艺术家和学者受狭隘民族主义掌控的影响。

(4) 政府对科学事务的干涉会直接影响科学工作的质量与完善,经过一段时间后,会从科学领域延伸,明显影响到其他领域。


可思考和讨论的问题:

  • 爱因斯坦的自由主义和国际主义,怎么在教育,和平和科学等方面相对应的?

  • 通过寻找实例,思考一些思潮(如民族主义等)、政治环境和世界局势的变动给科学的独立性和客观存粹性带来了什么具体影响?参考爱因斯坦思考的过程和解决问题的方法,针对不同的具体情况,我们可以做些什么?

相对论引言—科学的自由和国际性,保障了科学家们跨域时代和地域的限制,从全世界不同国家和地区的科学前辈,同辈甚至后辈那里得到无障碍,无偏见和不受政治等其他因素限制的交流,学习和启发,从而做到在科学自由和国际性的前提下,保持科学的客观性和纯粹性,达到个人在科学上的创造性成就。

4.3


   

相对论

1. 爱因斯坦的科学观


(1) 理论物理学的世界图景(世界图景==“世界观”“宇宙观”或“对宇宙的认识”):

a.What-最高程度上的纯粹性、明晰性和确定性是以完整性为代价的:

  • 理论物理在描述各种关系时,要求尽可能达到最高标准的严密性和精确性,因而使用数学语言,致使描述的事件是最简单的。

  • 而所有经验所及更复杂的事却无法用理论物理学的方式精确表示。

b.Why-放弃物理世界图景的完整性,并不是一个原则问题:理论物理的普遍规律应当对任何自然现象都有效,有可能通过纯粹的思维演绎找到一切自然过程(包括生命过程)的理论。

c.How-通往这些定律是没有逻辑通路的,只有基于对经验的同情直觉才能得到这些定律,由于此方法论的不确定性,许多不同的物理理论都可以成立,然而总有一个明显优于其他的,现象世界用来决定哪种理论体系,尽管两者间没有逻辑通道,这也被莱布尼茨成为“先定的和谐”

d.How-渴望见到这种先定的和谐,无穷无尽的毅力与耐心的源泉:这种态度并非归因于非凡的意志力和素养,而来自不具备任何意图的直接需要。

(2) 理论物理学的方法:

a.What-在我们的研究领域,经验和理性之间,存在着永恒的对立。

b.Why-所有关于实在的知识来源于经验,流向于经验;存粹的逻辑思考不能提供任何经验世界的知识,用存粹逻辑方法得到的命题,对实在来说,完全是空洞的。

c.How-对比实在知识的起点终点的经验,理性在科学中的作用:例行给出体系的结构,而经验内容必须要要在理论的结论中被表达出来。

  • 一个完整的理论物理学体系是由概念、应该对这些概念有效的基本定律,以及逻辑推理得到的结论组成。

  • 这些逻辑上最简化的基本概念和基本定律,组成理论中不可避免和不能从理性上加以把握的部分。

  • 所有理论最重要的目标是这些不可简约的要素尽可能简单,同时不放弃对任何经验内容的准确表达。

(3) 科学定律与伦理准则:

a.所有科学陈述和定律的一个共同点:它们是“真的或是假的”(即适当的或不适当的)。

b.科学思维方式的特点:那些用来构建起连贯一致体系的概念,不带感情色彩。只要我们停留在科学本身的领域之内,就不会遇到“你不应撒谎”之类的句子。这一点上,逻辑思维好像和伦理无关。

c.虽然科学陈述不能直接产生伦理准则,但伦理准则可以通过逻辑思考和经验知识变成合理的、连贯一致的。在接受一些基本伦理学命题的基础上,可以推理出另外一些伦理学命题。

这些伦理前提在伦理学中所扮演的角色便类似于公理在数学中的角色。建立在一些伦理学前提基础上的撒谎的伦理学理论追溯过程:撒谎破坏了对别人陈述的信任,若没有了这种信任,社会合作会变得不可能或者至少很困难;要使人类生活成为可能并且过得去的话,就必须有社会合作。

这就意味着我们已将“你不应撒谎”这条准则追溯到了“人类生活应受到保护”和“痛苦和悲伤应尽可能减少”的要求。

d.从纯逻辑上讲,所有公理均是任意的,伦理学公理亦不例外。但从心理学和遗传学的观点看,它们又绝不是任意的。

  • 伦理源于我们天性中避免痛苦和免遭灭亡的倾向,源于个人对其周围人的行为积累起来的情感反应。

  • 只有由具有灵性的人所体现的人类道德天才,才能有幸提出如此全面而且基础牢固的伦理学公理。

  • 这些公理是如此全面和有根据,以至于人们会认为他们是基于大量个人情感体验而得出的,从而接受它们伦理学公理的建立和检验与科学公理没有什么不同。真理是那些经得住实践考验的东西。


可思考和讨论的问题:
  • 思考理性,感性,经验,直觉/逻辑四者之间的关系?

  • 怎么理解爱因斯坦认为遇见先定的和谐需要的态度来自于直接需要,而非非凡意志力和素养?

  • 思考爱因斯坦科学观中的超经验与哲学中的形而上学?它们与科学现象和物质现实的关系?

  • 想想你是否也有像爱因斯坦一样将伦理学公理与科学公理比较联系思考的过程?

2. 从牛顿力学、麦克斯韦理论到相对论


(1)牛顿经典力学

a.人们相信存在完整的物理因果链条,牛顿使得对这种信仰的支持成为现实:伟大古希腊唯物主义者坚信,所有物质时间都应归于严格规律的一系列原子运动,而不承认任何活物的意愿也是独立的原因。

b.开普勒定律vs牛顿力学(积分定律vs微积分定律)从第谷的观测资料推到出的开普勒行星运动经验定律,需要牛顿给出理论上的因果解释。开普勒定律涉及的是整体的运动,不是此刻的系统运动状态如何引起下一时刻的运动状态这一问题。

c.牛顿的伟大成就:

  • 在伽利略的基础上,使用微分定律,引用质量的概念统一了力与加速度。

  • 从开普勒行星运动定律出发处理引力问题,发现了使天体运动的力和重力两者本质相同。

  • 牛顿不限于为实际力学穿凿了一个可行的、逻辑完善的基础,还构成了理论物理领域的工作纲领。所有物理时间都可以归结到服从牛顿运动定律的物体,牛顿力学定律可以推广到光学,热运动学,电学和磁学,影响了法拉第和麦克斯韦的电动力学革命和光学革命的发生。

d.牛顿理论体系的缺陷:

  • 绝对空间和绝对时间概念:牛顿认为,“东西”和“绝对空间”相关。他意识到,如果他的运动定律要有意义,那空间必须具有一种物理实体属性,就像质点及其距离的实体属性一样。

  • 为描述引力效应而引入的超距作用力,具有直接的、瞬时的作用特点,但它却与我们日常生活中熟悉的大多数过程不符。

  • 牛顿的理论没有为以下值得高度关注的事实提供解释:物体的重量和惯性被同一个量(它的质量)所决定。

  • 对牛顿理论的评价:这三个缺点中没有一点对牛顿理论构成逻辑上的异议。在某种意义上,它们仅仅表示科学思想在努力形成对自然现象完整统一的概念性把握时,未能得到满足的心愿。

(2)麦克斯韦理论

a.针对基本源自于古希腊原子论和机械论的牛顿质点概念,光也是质点的描述并不令人满意。

b.在光的波动理论以后,物理实在观点即使不是存粹原子论,也还是存粹机械论的。伟大的变革中,麦克斯韦作为最大贡献者,证明了当时有关光与电磁现象的全部知识都可以用他著名的微分方程组表示,虽然他仍试图用力学模型的知识结构去解释或证明这些方程。

c.麦克斯韦在物理实在的本质概念中的重大成就:他之前,物理实在的变化仅仅由服从全微分方程的运动构成。在他之后,物理实在被理解为是连续场描述的,连续场服从偏微分方程,而不是机械论的解释方式。

d.评价:实在概念的这一变革,是物理学自牛顿以来最具深远意义和富有成效的变革。

(3)爱因斯坦相对论

a.狭义相对论

  • 就“相对于一个惯性系以直线匀速运动的坐标系也是惯性系”这一定义的推广,狭义相对性原理就是,每个对于坐标系C有效的普遍自然规律,必定同样适用于相对于C做匀速平移运动的坐标系C’。

  • 狭义相对性的第二条原理就是“真空中光速不变原理”,光在真空中总是有确定的传播速度(与观察者或光源的运动无关),物理学家对这一原理的信任,主要来源于麦克斯韦和洛伦兹的电动力学上的成就。

  • 以上两条原理都得到了经验事实的支持,为达到逻辑上的和谐一致,狭义相对论对牛顿力学中的绝对时空进行了修正:若不是相对于给定的坐标系而言,谈论两个时间的同时性是毫无意义的,测量装置的形状和钟运动的速度都与它们相对于坐标系的运动状态有关。

  • 评价:狭义相对论最重要的结果是关于物质体系的惯性质量,惯性质量就是潜在能量,丧失独立性的质量守恒原理从而与能量守恒原理融为一体。发源于麦克斯韦和洛伦兹的电动力学的狭义相对论,启发了广义相对论的诞生:定律的普遍合理性应该不受坐标系的运动状态的选择;物体质量和惯性为同一常数所控制(惯性质量和引力质量互等),帮助建立广义相对论原理,并通过等效原理将两者统一。

b.广义相对论

  • 广义相对论的前提: 等效性原理—物体的惯性质量和引力质量在数值上相等。

  • 基于惯性和重量等效性原理的广义相对论,提供了一种引力场理论:引入相对惯性系加速的坐标系,导致相对于惯性系的引力场的出现

  • 广义相对论同样要剥去所有独立实在的时空坐标,而是通过引力场的数学量的时空组合坐标来给出度量上的实在:地位相等彼此相对加速的坐标系的引入(受到惯性和重量的统一性的影响)无法符合欧几里得定律下的空间观,时间观也同样如此,这是在绝对时空观前提下无法解释的。

  • 广义相对论逐步发展基础的其他因素:马赫修改力学方程的尝试—物体惯性并非来源于它们对于绝对空间的相对运动,而是源自对于其他有重量的物体总体的相对运动。


可思考和讨论的问题:
  • 联系爱因斯坦科学观的内容,思考为什么爱因斯坦会评价牛顿理论的缺点没有构成逻辑上的异议,而只是未能得到满足的心愿?

  • 结合爱因斯坦的科学观,思考不可简约的基本概念和定律对牛顿经典力学和爱因斯坦相对论的不同中的角色。

  • 牛顿力学,麦克斯韦理论和相对论的关系。

  • 狭义相对论和广义相对论的区别和联系。

  • 爱因斯坦相对论对人们认识宇宙的影响。

3. 爱因斯坦与量子力学


爱因斯坦对量子力学的观点和态度,在这本书中仅有零散提到且内容不太多,在提到量子力学的内容中,虽然可以看出爱因斯坦对量子力学的质疑态度坚决,但他措辞还是留有很多余地。

这里会简单谈一下书中关于量子力学的部分,更多关于爱因斯坦和量子力学的部分,留给Q&A环节,主要作为大家互相交流讨论的内容。

相较于爱因斯坦认为的理论物理学的两个最成功的的体系—牛顿体系和麦克斯韦体系,他认为其他后来物理学发展出的成功体系都只不过代表着这两种体系之间的妥协,因此都具有暂时的、逻辑不完备的特征,哪怕它们在某些细节上可能已经取得了很大进步。

这些成功体系中:

  • 第一个要提的是洛伦兹电子理论,其中场和电微粒作为理解实在的等价要素一起出现。

  • 下来是狭义相对论和广义相对论,它们尽管完全基于与场理论相关的观念,迄今仍不能避免独立引入质点和全微分方程。

理论物理学中最近最成功的创造,即量子力学,根本上不同于两个体系。因为量子力学定律中出现的量不试图描述物理实在本身,而仅仅是一种被考察的物理实在发生的概率。

依我看,量子力学逻辑上最完美的阐述应归功于狄拉克,他正确地指出,举例来说,很难给出一个光子的理论性描述,能给出足够信息来判定它是否通过了(倾斜地)放置在它路径上的偏振器。

哪怕量子力学最终能以令人满意的方式符合广义相对论的假定,我仍倾向于认为:物理学家不会长期满足于这类对实在的间接描述。

我确信,到那时我们必须重新尝试继续可以恰如其分地以麦克斯韦冠名的程序,即满足偏微分方程组而不带有奇点的场,来描述物理实在。


思考和讨论的问题:
  • 分享爱因斯坦与量子力学之间更多的资源(音视频,图文等等),并表明你对量子力学的看法。

  • 了解和思考讨论双缝实验

  • 薛定谔的猫为什么本为支持爱因斯坦对量子力学的态度但结果却被打脸了?

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学习网站与推荐资源

  • 有趣解释相对论:https://www.zhihu.com/question/37086710

  • 通俗解释相对论:https://zhuanlan.zhihu.com/p/37408500

  • 麦克斯韦理论与相对论:https://m.guokr.com/question/569070/answer/724016

  • 薛定谔的猫:https://baike.baidu.com/tashuo/browse/content?id=90920d34ee1ab7d8f053179

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分享金句

  1. 一个人真正的价值首先取决于他在何种程度与何种意义上实现自我的解放。

  2. 要有从事个人活动的自由,不应该为了取得必要的生活资料,而不得不工作到既无时间也无体力从事个人活动的程度。

  3. 对于教师来说,如何唤醒学生身上潜在的喜爱创造和认知的乐趣,是门最伟大的艺术。

  4. 历史教育应该被用作解释文明进步的手段,而不是用来灌输帝国主义权力和军事成就的思想。

  5. 所有关于实在的知识来源于经验,流向于经验;存粹的逻辑思考不能提供任何经验世界的知识,用存粹逻辑方法得到的命题,对实在来说,完全是空洞的。

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7.1


   

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编辑: 都小咖  / 题图:网络

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