中國學(xué)生要有敢于懷疑世界級大師理論的勇氣

中國學(xué)生要有敢于懷疑世界級大師理論的

勇氣在不久前的中科院博士生招生考試過程中，我擔(dān)任了部分研究所的《自然辯證法》課程的命題和閱卷工作?？忌际且恍┡c物理專業(yè)有關(guān)的碩士生，但是在這過程中，我驚訝地發(fā)現(xiàn)個(gè)別報(bào)考核物理相關(guān)專業(yè)的考生，竟對“愛因斯坦狹義相對論的兩個(gè)前提假設(shè)”都回答不出來。這雖然是極個(gè)別的現(xiàn)象，但卻引出了一些令人深思的教育問題。我一直在想，中華民族歷史悠久，在歷史上也曾有過燦爛輝煌，雖然在近2個(gè)世紀(jì)中，我們落后了。但是最近的半個(gè)世紀(jì)以來，在社會主義社會條件下，特別是在近20多年改革開放以后，黨和政府把科學(xué)作為第一生產(chǎn)力提出來，給以特別重視。為什么我國的科研工作在許多基礎(chǔ)研究領(lǐng)域還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落在后面呢？原因當(dāng)然很多，我看其中有一點(diǎn)，就是盲目迷信國外權(quán)威，不相信中國人自己本身的能力。但這是表面現(xiàn)象，根子卻來自于我們落后的教育觀念。博士生和碩士生都是高級研究人才的后備力量，對于本專業(yè)的一些基本理論應(yīng)該盡可能地知道得多一些，理解得深一些。不應(yīng)該僅僅停留在能夠理解和會應(yīng)用就行了。任何科學(xué)理論或者基本定律都是在特定歷史的生產(chǎn)力條件下得到的，它們被深深地打上了時(shí)代的烙印，都有一定的前題條件限制。就以狹義相對論的兩個(gè)前提假設(shè)來說，學(xué)生不僅要了解相對性原理和光速不變原理的簡單表述，最好要知道它們在原論文中的完整表述。1905年，愛因斯坦在德國《物理學(xué)紀(jì)事》雜志上發(fā)表《論動體的電動力學(xué)》論文，提出了狹義相對論，論文中兩個(gè)前提假設(shè)的原始表述摘錄如下：“以下的討論將以相對性原理和光速不變原理為依據(jù)。這兩條原理我們定義如下：（1）物理體系的狀態(tài)基以變化的定律，同這些狀態(tài)的變化是以兩個(gè)彼此作相對勻速運(yùn)動的坐標(biāo)系中的哪一個(gè)為參考，是無關(guān)的。（2）任一條光線在“靜止的”坐標(biāo)系中都以確定的速度V運(yùn)動，不管這條光線是由靜止的還是由運(yùn)動著的物體發(fā)射出來的?！保ǖ聡段锢韺W(xué)紀(jì)事》1905年第4系列第17卷第895－921頁，參見蔡懷新等編譯《愛因斯坦論著選編》，上海人民出版社，1973年）。從原論文的表述中可以看出，兩個(gè)前提假設(shè)都是有條件限制的。相對性原理的限制條件是：必須只有兩個(gè)彼此作相對勻速運(yùn)動的坐標(biāo)系，不能有兩個(gè)以上的坐標(biāo)系。光速不變原理的限制條件是：必須在“靜止的”坐標(biāo)系中。離開了這些限制條件，狹義相對論就不能成立。所以在應(yīng)用任何物理理論或者定律時(shí)，必定要注意它們的適用前提和范圍。否則，就容易變成一種對前人成果的盲目迷信。這樣，在理論和實(shí)際出現(xiàn)矛盾的時(shí)候，就可以有勇氣多一種思考方式：是不是書本上的理論錯(cuò)了？我國學(xué)生缺少的就是這種勇氣。這正是影響我國科學(xué)研究創(chuàng)造能力發(fā)揮的一個(gè)重要因素。造成學(xué)生缺少創(chuàng)造能力的另一個(gè)方面原因是教師如何教的問題。我們的大學(xué)教學(xué)直到現(xiàn)在基本都是灌輸式。對于理工科書本上的科學(xué)理論和結(jié)論，從來就是只要求學(xué)生領(lǐng)會和使用就行了，而與該理論怎么形成的背景材料，以及有哪些限制性的條件，一般講得很少或者根本不講，更談不上給學(xué)員們介紹一些與該理論形成過程中的爭論問題。當(dāng)然，要達(dá)到這一點(diǎn)，固然同教員的專業(yè)理論功底有關(guān)。但是，是不是去這樣做，卻對學(xué)生教育效果大不一樣。因?yàn)樵诮虒W(xué)中向?qū)W生們介紹一些有關(guān)的背景材料，學(xué)生們就不會形成一種思維定勢，過度地把這些理論確認(rèn)為不可懷疑的絕對真理。這么一來，學(xué)生們在以后的科研工作實(shí)踐中，就會多了一些敢創(chuàng)新的積極性和勇氣。比如，電子的電荷值是物理學(xué)中一個(gè)基本常數(shù)，但是，在物理學(xué)史上，這個(gè)常數(shù)卻沒有經(jīng)過嚴(yán)格證明，(Dylla(1973)曾企圖證明電荷量隨速度不變,但是沒成功，而只表明在確定溫度時(shí)原子或分子里的正負(fù)電荷的平均值重心可以重合。)電荷值不變至今僅僅是人們的一種信念。最早密立根用測量油滴電荷的方法，是在電子處于相對靜止的條件下測得的電荷值，以后它作為基本物理量被用到任何場合，包括一切高速運(yùn)動粒子的測量計(jì)算中，這就隱含了一個(gè)未經(jīng)證明過的前提條件：電子電荷值在靜止時(shí)和高速運(yùn)動時(shí)都是相等的。但是按質(zhì)速關(guān)系，電子質(zhì)量隨速度的增加會無限增大，那么，由物質(zhì)構(gòu)成的電子電荷能夠不起任何變化嗎？而電子質(zhì)量隨速度的增加會增大的結(jié)論，又是考夫曼通過測量電子荷質(zhì)比(e/m)值的變小來證明的，可是荷質(zhì)比變小可以由多種情況造成，如果電荷有變化，那么質(zhì)量的無限變大完全可能是一種假象?？傊?，我國想要在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域里出現(xiàn)一些世界級的大師，科研人員從學(xué)生時(shí)代就要多一點(diǎn)敢于懷疑世界級大師理論的勇氣。愛因斯坦相對論之所以成為20世紀(jì)初的杰出科學(xué)成果，是因?yàn)樗鼪_破了當(dāng)時(shí)經(jīng)典力學(xué)中運(yùn)動物體質(zhì)量、時(shí)空不變的概念，把物理學(xué)的發(fā)展推到了一個(gè)全新的階段。而且相對論所預(yù)言的一些事實(shí)又被后來的觀測所證實(shí)。愛因斯坦在提出相對論的時(shí)候，他不過是專利局的一個(gè)普通職員，可以說是物理學(xué)界的門外漢。如果他沒有一點(diǎn)敢于懷疑當(dāng)時(shí)世界級大師理論的勇氣，那么相對論就不可能誕生了。所以愛因斯坦是永遠(yuǎn)值得人們敬重的。同樣，相對論在當(dāng)時(shí)的成功，也不能成為今天我們對相對論迷信的理由，更不能成為人們壓制不同意見的借口。因?yàn)?，正如有些人所指出的那樣，愛因斯坦所預(yù)言的一些事實(shí)同樣也可以用其他的原因來解釋，而當(dāng)前對相對論的爭論恰恰較多的集中在狹義相對論的兩個(gè)前提假設(shè)上。作為理工科（包括科學(xué)哲學(xué)）專業(yè)的研究生,理所當(dāng)然地應(yīng)該關(guān)心國內(nèi)外有關(guān)相對論等物理學(xué)基礎(chǔ)理論的爭論。從愛因斯坦提出相對論到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展整整一個(gè)世紀(jì)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快，新事物，新的現(xiàn)象大量被發(fā)現(xiàn)，沖擊著近代物理學(xué)的理論。遙遠(yuǎn)星系光傳播過程中亮度擴(kuò)大所表現(xiàn)出來的超光速現(xiàn)象，光在介質(zhì)中傳播速度變慢的現(xiàn)象，還有暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)等都向相對論提出了挑戰(zhàn)。當(dāng)前物理學(xué)基礎(chǔ)理論發(fā)展遇到了困難，包括諾貝爾物理學(xué)獎獲得者阿爾文（）在內(nèi)的一些物理學(xué)家都認(rèn)為，物理學(xué)理論已經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)新的革命前期?？茖W(xué)史上，每當(dāng)理論和現(xiàn)實(shí)出現(xiàn)矛盾的時(shí)候，科學(xué)總是在不斷懷疑舊理論過程中得到發(fā)展的。只有懷疑舊理論，才能創(chuàng)造出能夠解釋現(xiàn)實(shí)問題的新理論。人們開始全面反思相對論的結(jié)論和它本身推導(dǎo)過程的正確性。由于廣義相對論是狹義相對論的推廣，而狹義相對論的整個(gè)基礎(chǔ)建立在兩個(gè)前提假設(shè)上，所以對狹義相對論的兩個(gè)前提假設(shè)提出一些懷疑和批評，這正是科學(xué)進(jìn)步所需要的。作為真正