爱因斯坦的科学思想

爱因斯坦的科学思想,临五1505黄光彬,2015年9月13日，LIGO的研究人员忙了一整天，进行了一系列的测试工作。他们在第二天凌晨4点收工了，大家都开车回家，留下设备静静地采集数据。而在当地时间凌晨4点50分，那个远在13亿光年之外的两个黑洞合并时产生的引力波抵达了地球，以相隔7微秒的间隔先后通过了LIGO的两个探测器。在欧洲远程监控LIGO的科学家们首先注意到了信号的抵达。他们疯狂地给他们的美国同事发邮件。团队的其他成员都醒了过来，消息迅速蔓延开来。但是，几乎每个人都对此持怀疑态度，因为这个信号过于完美，与爱因斯坦理论预言的一模一样。,引力波的发现，验证了广义相对论最后一个未被实验直接证实的预言,寻找引力波的百年历史1915年：爱因斯坦提出了广义相对论，解释了引力其实是质量或能量引起的时空弯曲。1916年：爱因斯坦提出有质量的物质在某些加速运动的情况下会产生时空的涟漪引力波。1936年：爱因斯坦在一篇论文初稿中认为引力波不应该存在。之后，他把这篇论文投到一家著名的物理学期刊时，审稿人指出了他论文的错误，爱因斯坦避免了一次乌龙。1962年：两位俄罗斯物理学家发表论文简述了用光学仪器检测引力波的方法，然而没人注意到他们的论文。1969年：美国马里兰大学的约瑟夫韦伯声称使用他的铝棒检测到了引力波，但后来的重复实验都一无所获。1972年：美国麻省理工学院的莱纳魏斯独立提出了可以用光学方法来检测引力波。1974年：美国天文学家罗素赫尔斯和泰勒约瑟夫发现一对中子星会因辐射引力波而失去能量，并导致运动放缓，之后他们因此发现获得了诺贝尔奖。1975年：美国加州理工学院的基普索恩认为魏斯的检测方法可行，他们开始筹备LIGO。1981年：美国加州理工学院已开始建造一个探测臂有40米长的原型，苏格兰物理学家罗纳德德雷弗负责建设，并在建造过程中不断改进魏斯的设计。1990年：魏斯、索恩和德雷弗说服美国国家科学基金会资（NSF）来资助LIGO的建设。这个项目将要花费2.72亿美元。1992年：LIGO设施选址在华盛顿州和路易斯安那州，两年之后开始开工建设。1995年：位于德国的GEO600引力波探测器开始开工建设，并在2002年开始收集数据。1996年：位于意大利的VIRGO引力波探测器开始开工建设，并在2007年开始收集数据。20022010年：LIGO开始初次运行，但没有检测到任何引力波。2007年：LIGO团队与VIRGO团队同意共享数据，形成了一个全球性的引力波探测网络。20102015年：花了2.05亿美元对LIGO进行升级。2015年：先进LIGO在9月份开始运行，在测试运行阶段就检测到了引力波。2016年：2月11日，NSF和LIGO团队向外界宣布他们成功探测到了引力波。,主要成就,提出相对论、质能方程式解释光电效应推动量子力学的发展光电效应、相对论、统一场理论诺贝尔物理学奖获得者;现代物理学的开创者、奠基人;相对论“质能关系”的创立者;“决定论量子力学诠释”的捍卫者;建立了布朗运动的理论,科学思想,在爱因斯坦看来，科学通常表现为两种形式：一是作为现存的和完成的东西，即作为我们一般所说的关于自然、社会和思维的知识体系的科学；二是作为尚在制定中的东西，即作为科学家们所追求的目的的科学。科学的这两种形式相互联系，前者是科学的研究成果，而后者则是科学的研究活动。就科学家们追求的目的来说，爱因斯坦认为可以把科学定义为：“寻求我们感觉经验之间规律性关系的有条理的思想。”人们对于外部客观世界的认识活动，是在自己的感觉器官所获得的信息的基础上进行的，因此，科学的理论研究活动，只能以科学家所获得的关于外部客观世界，即实在的感觉经验作为出发点和原料，一个希望受到应有信任的理论，必须建立在有普遍意义的经验事实之上，纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于客观世界的知识，只有考虑到理论思维同关于实在的感觉经验材料的全部总和的关系，才能达到理论思维的真理性。然而，由于在作为科学理论研究活动的出发点和原料的感觉经验与科学概念之间，不存在任何必然的逻辑联系，而只有一个不是必然的直觉的或心理的联系，因而决定着科学家在创立科学理论时，只有在关于对象世界，即实在的感觉经验的基础上，通过那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉，自由地创造科学概念，构造描述认识对象或客观世界（即实在）的本质和规律的科学理论体系，才能获得关于对象或客观世界的真理性的科学认识成果。,对于牛顿体系所具有的科学世界观的意义，爱因斯坦指出：按照牛顿的体系，物理实在是由空间、时间、质点和力（质点的相互作用）等概念来表征的。在牛顿的观点中，各种物理事件都被看作是质点在空间中受一些不变的定律支配着的运动。就实在是能够改变的这一方面来说，当我们讲到实在中所发生的变化时，质点是我们表示实在的唯一形式，是实在的唯一代表。可是，在牛顿的体系中，由于“质点”被设想成为一种类似于可动物体的东西，而剥夺了这些物体的广延性、形状、空间方位及其“内部”性质，只留下惯性、移动以及力的概念。因此，对于19世纪初叶的物理学家来说，客观外在世界的实在是由粒子组成的，在粒子之间作用的是简单的力，这些力只同距离有关，从而导致了机械观的建立。,在爱因斯坦看来，虽然外在的客观物质世界作为科学家们的感性知觉的对象，只给他们展示着现象之间不清楚的相互关系，而科学家们的创造性的科学思维活动在他们自己看来都是自由的，但科学家们仍然觉得需要把自然事件解释为必然的，完全服从因果性规律的。这种需要无疑是在文化发展过程中所获得的理性经验的产物。因此，关于对自然界作严格因果解释的假设并不是起源于人类精神，而是人类理智长期适应对客观物质世界的认识和理解的思维活动的结果。从德谟克利特的原子论到托勒密的地心说，从哥白尼的日心说的产生到牛顿体系的建立，再从法拉第和麦克斯韦的电磁场理论的创立到爱因斯坦的以引力场概念为基础的广义相对论的完成，不仅是科学家们以揭示客观物质世界的严格因果关系为目的的科学追求的产物，而且在这些科学理论体系中也体现出客观物质世界在本质上所具有的因果必然性。正是在这种背景下，爱因斯坦认为，尽管他的相对论从根本上动摇了经典力学的时间、空间和物质等基本概念，但是，过去全部物理学大厦的一个支柱是毫不动摇的：这就是因果性假说。爱因斯坦对存在于自然界中的因果性假说的信仰，成为他的哲学的“上帝”概念的基本内容。正因为如此，爱因斯坦认为他的“上帝”是不会掷骰子的，他的“上帝”不仅决定着客观物质世界中的各种具体事物的本质和规律在未来同过去一样，而且使客观物质世界中的每一细节的运动和变化都是必然的和确定的。,他曾经说过：“科学研究好像钻木板，有人喜欢钻薄的，而我喜欢钻厚的。”他对科学的热爱是无人比拟的。他热爱运