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2019年爱因斯坦的科研方法范文

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    • 1、2019年爱因斯坦的科研方法范文 爱因斯坦是历史上罕见的卓越的科学家。他所创建的相对论,不仅使物理学获得了革命性的进展,而且刷新了人们对时间、空间等基本概念的认识;他在光量子论、布朗运动的研究中,也取得了重大成果;此外,他还在宇宙、统一场论等方面做了开拓性的工作。 面对这样一位科学巨人,人们不禁要问:他是怎样取得这许多成就的? 拉普拉斯说:“认识一位巨人的研究方法,对于科学的进步,并不经发现本身更少用处。科学研究的方法经常是极富兴趣的部分。”每一位富于创造、勇了革新的人,总有他自己的特点,他自己的“音调”。那么,爱因斯坦的工作方法,又有什么特点呢?有什么可供我们借鉴的呢?爱因斯坦曾多次谈到,需要建立新的思想体系。建立新的思想体系,这正是他自己的工作非常突出之处。 拉普拉斯说:“认识一位巨人的研究方法,对于科学的进步人们要研究某个问题,总得先收集有关资料,尽量吸取前人的成果、方法、经验和教育,这样才能站在“人的肩上”(牛顿语)。但为了比前人看得更远,光站在肩上还不够,还需要通过新的观察或试验,向大自然索取更多的新资料,并运用辩证思维,对它们进行分析整理,以获得新的认识。至此,爱因斯坦与常

      2、人并无显著不同,他和我们一样,也非常重视基本理论的学习,重视来自实际的实验和事实。” 然而,接下去分歧便开始了。怎样对资料进行理论分析呢?常见的办法是把试验结果归纳成一些经验定律或经验公式,希望通过它们合理地解释过去并预见将来。但爱因斯坦却不以为然,认为这样做还很不够,这样做不能使理论获得重大进展。因为,这些公式最多只概括了局部的、有限多次的经验,对全局来说,对无限的总体来说,它很可能是错误的;何奖品,还“因为它忽略了直觉秒演绎思维在精密科学发展中所起的重大作用”。 那么,应该怎么办呢?爱因斯坦说:“适用于科学幼年时代以归纳为主的方法,正让位于探索性的演绎法”;应该“由经验材料作为引导,提出一种思想体系,它一般是在逻辑上从少数几个所谓公理的基本假定建立起来的。”对这个体系的要求,应是能把观察到的事实联结在一起,同时它还具有最大可能的简单性;所谓简单性是指“这体系所包含的彼此独立的假设或公理最少”。大家知道,狭义相对论的公理只有两条:相对性原理和光速不变原理。至于思想体系的内容,它应由“概念、被认为对这些概念是有效的基本定律、以及用逻辑推理得到的结论这三者所构造的,也就是通常所说的概念、

      3、公理和定理三部分。 作为自然科学史上第一个思想体系的光辉的例子是欧几里得几何学。如果欧几里得当年只满足于把丈量土地所得的具体结果,归纳为若干条经验定律,那么,几何学的发展也许会延误许多年。但他不这么办,他破天荒地开辟另一条大路,即建立了一个演绎法的思想体系。欧几里得的巨大历史功勋不仅在于建立了一种几何学,而且在于首创了一种科研方法。这方法所授益于后人的,甚至超过了几何学本身。欧几里得几何学所以雄视数学界垂2000年,至今仍是每个中学生必须精读的内容,其原因正在于此。“蜀地名花擅古今,一枝气可压千林”(陆游诗句)。欧几里得几何学可以算是一枝名花了。它前无古人而后有来者,牛顿的力学,爱因斯坦的相对论,都是在它影响下的后起之秀。于是我们碰到了一个大问题:如何建立思想体系?爱因斯坦回答说:理论家的工作可分成两步,首先是发现公理,其次是从公理推出结论。哪一步更难些呢?如果科研人员在学生时代已经得到很好的基本理论、逻辑推理和数学的训练,那么,他走第二步时,只要有“相当勤奋和聪明,就一定能够成功”。至于第一步,妈阿找出演绎出发点的公理,则具有完全不同的性质。这里没有一般的方法,“科学家必须在庞杂的经

      4、验事实中间抓住某些可用精密公式来表示的普遍特性,由此探求自然界的普遍原理”,请注意“经验事实”这几个字,它们表明了爱因斯坦方法论中的主流是唯物主义。公理必须来自客观实际,而不能主观臆造,否则就有陷进唯心主义泥潭的危险。 如果我们还不满足,还要进一步问到底:怎样才能抓住那些“普遍特性”呢?看来,要编制一个找到它的万能程度,是不可能的。因为这个问题的解决,主要依赖于研究人员的德、智、才、学,依赖于他们的科学想象力、洞察力和劳动热情。否则,我们就难以理解,在相似条件下,为什么恰恰是这个人,而不是旁人,做出了显著的成绩。因此,最好还是让我们来研究爱因斯坦吧! 任何重大进展,必定有许多先驱为它献出了智慧,最后轮到一个人或一些人来完成。这些人必须恰好站在历史的转折点上,太早了不行,太晚也不行。天下鼎沸,群雄逐鹿,捷足者先得。这些捷足者,按照狄德罗的说法,必须具有“精神的浩瀚,想象的活跃,心灵的勤奋”。 少年时代的爱因斯坦善于“惊奇”,他对自然界的一些现象,不是等闲视之,是有强烈的好奇心,这使他的求知欲永远得不到满足,对自然的探索,也永远不能停止。4岁时,他曾为一只罗盘的指针而“惊奇”:它应有无穷多

      5、个方向可以挑选,却为什么总是偏爱南方?他想:“一定有什么东西深深地隐藏在事情后面。”12岁时,他又为多几里得几何而“惊奇”:几何学的“这种明晰性和可靠性人我造成了一种难以形容的印象”。毫无疑问,几何学对他后来建立相对论,不仅提供了工具,而且给予了方法论的启示。 青年时代的爱因斯坦,在物理、数学等方面打下了结实的基础,对一般自然科学也有浓厚的兴趣和广博的知识。12-16岁时,他已经熟悉了基础数学,包括微积分原理。17岁上大学后,“大部分时间都是在物理实验室里工作,迷恋于同经验直接接触”。其余时间,则主要用于自学理论物理。这些,为他后来的工作做了很好的准备,使他既能深刻地理解当前物理理论和实验的最新成就,又能娴熟地运用数学工具;正是这个强大的逻辑推理工具,把他的科学想象变成了科学定律。此外,他还聚精会神地阅读了伯恩斯坦的自然科学通俗读本。这部有五六卷的优秀作品,成功地帮助他了解到整个自然科学的主要成果和方法。从学习方法上看,爱因斯坦也有出众之处。他善于“识别出那种能导致深邃知识的东西,而把其它许多东西撇开不管”;“在所阅读的书本中找出可能把自己引到深处的东西,把其它一切统统抛掉,就是抛掉使

      6、头脑负担过重和会把自己诱离要点的一切”。这样,他就把全部精力集中在最能发挥自己的创造性与能动性的问题上。 爱因斯坦对哲学始终有浓厚的兴趣。年轻时,他和几位挚友经常热烈地讨论马赫、休谟、斯宾诺莎、彭加来等人的哲学和科学著作,后来他们亲热地戏称这个小集体为奥林比亚科学院。这些著作中固然有不少糟粕,但却大大开扩了他们的眼界,并帮助他们抓住认识论、方法论以及科学上的重大理论问题,抓住事物的本质和总体,而具有总体观,乃是高级才智的一种标志。这样,爱因斯坦既有别于缩守一隅、不见森林的科学家,因为他眼界开阔,思维丰富;也不同于不着边际、大而无据的思辩家,因为他基础扎实,学力深厚。 爱因斯坦富于革新精神,这是他的显著特征。他的想象力非常活跃,而这正是创造和革新所必不可少的重要条件。雨果说:“莎士比亚首先是一种想象,科学到了最后阶段,便遇上了想象。”在爱因斯坦看来,许多所谓常识的东西,其实不过是幻年时代被前人灌输在心中的一堆成见,尤其是当迷信病流行时更是如此。这堆成见是需要重新审核的。它们很可能是前人的主观偏见;或者是由于我们只处于宇宙的一个局部区域、一个特定的结构层次而见到的特现象,并不是宇宙的一般规

      7、律。例如,物体运动时长度似乎不变只见于低速世界,长度随速度而变化才是一般规律。爱因斯坦正是抓住“质量”、“同时性”等基本概念牢牢不放,最后提出相对论的两条原理而突破的。 任何事物都不可能十全十美,爱因斯坦的科研方法也是如此。例如,他对归纳法就不够重视。 通过爱因斯坦对一些科学家的评价,可见他很重视下述几种才能: 1想象力。爱因斯坦的方法既然主要是演绎的,所以他特别强调思维的作用,尤其是想象力的作用。他认为科学家在探讨自然的秘密蛙,“多少有一点象一个人在猜一个设计得很巧妙的字谜时的那种自由”,他需要极大的想象力。不过“他固然可以猜想以无论什么字作为谜底,但是只有一个字才真正完全解决这个谜”。同样,自然的问题也只有一个答案,所以最后还是应该受实践的检验。在谈到想象的重要性时,他说:“想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推动着进步,并且是知识进化的源泉。严格地说,想象力是科学研究中的实在因素”。想象力之对于科学,其重要性不下于它之对于文学。文章如无想象,就会成为一潭死水式的帮八股。同样,科学如无想象,就很可能停留在一些皮表的,抓不住本质的经验公式上。不过二者之间

      8、也有不同,。科学中的想象最后要受到实践的旅客不留情的检验,而文学创作中的想象虽然也应反映客观实际,但却比较灵活。例如,小说中某角色的结局不必是唯一的。 2直觉的理解力。他赞扬玻尔说“很少有谁对隐秘的事物具有这样一种直觉的理解力,同时又兼有这样强有力的批判能力”。评论埃伦菲斯特时说:“他具有充分发展了的非凡的能力,去掌握理论观念的本质,剥掉理论的数学外衣,直到清楚地显露出简单的基本观念。这种能力使他居为无与伦比的教师。” 3数学才能。这是演绎法所必不可少的。他在谈到牛顿时说:“他(牛顿)不仅作为某些关键性方法的发明者来说是杰出的,而且在善于运用他那是地的经验材料上也是独特的,同时他对于数学和物理学的详细证明方法有惊人的创造才能”。爱因斯坦本人的数学已经是很好的了,但他说:“我总是为同样的数学困难所阻”。由于研究的需要,他专门请了一个很强的年轻的数学助手。 以上的几种才能是关于思维方面的,而关于科学实验方面都没有提及,这不必惊异,因为爱因斯坦本人主要注意演绎法。由于时代的限制,他的方法论并不是完全无可非议,例如对归纳法的轻视,强调“自由创造”等。有时过分强调思维的自由创造等。其实归纳与演绎相结合才是更为完善的方法。但每个人都处于历史发展的一定阶段,都有历史局限性,不能要求他成为完人。 来源:网络整理免责声明:本文仅限学习分享,如产生版权问题,请联系我们及时删除。

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