自哲學的啟發
- 愛因斯坦在16歲便設想出極出色的「想像實驗」，展現其哲學慧根。

撰文／高涌泉台灣大學物理系教授

著名天文學家錢卓斯卡是愛因斯坦的仰慕者，他曾在一場紀念歐本海默的演講中，提出這個問題：「大家都認為愛因斯坦在20世紀物理學的地位是獨一無二的。不過或許還是有人要問，為什麼如此？就物理學家的知識而言，我們其實可以舉出好幾個人，他們的重要貢獻可能比愛因斯坦還有用──無論如何，起碼和愛因斯坦的貢獻相當。以下是這類人物的一些例子：勞侖茲、龐卡赫、拉塞福、波耳、費米、海森堡、狄拉克、薛丁格。」
　　錢卓斯卡自己的答案是：「毫無疑問的，愛因斯坦獨特之處在於：他除了對狹義相對論、布朗運動，以及光子概念的貢獻之外，還是廣義相對論唯一的發現者。」雖然廣義相對論未必和原子論一樣，應成為每個物理學家的必備知識，但是研讀過這個理論的人，都會同意大數學家魏爾（Hermann Weyl）對它的評價：「廣義相對論是人類推理性思維能力最偉大的例子。」錢卓斯卡本人是相對論專家，很能體會愛因斯坦在廣義相對論上所表現出來的偉大創造力與卓越思維能力，所以會以廣義相對論這項工作來區別愛因斯坦與其他大物理學家。
　　就愛因斯坦的成就如何超越其他人而言，我當然認同錢卓斯卡的答案，不過這並沒有回答大家其實更感興趣的問題：愛因斯坦的天才如何與眾不同？但這個問題不會有什麼客觀、有意思的答案，甚至可能有人會覺得愛因斯坦根本並沒有比，譬如說，狄拉克來得聰明。可是如果我們問：愛因斯坦在氣質上、在提問的方式上，與其他一流物理學家有什麼不同？這個問題就值得討論。
　　我以為，愛因斯坦在氣質上與其他著名物理學家確有相當不同之處，尤其是小他一輩以上的海森堡、狄拉克、費米，以及二次大戰後成名的施溫格、費曼、葛爾曼，乃至當紅的威爾切克、維頓等人。相異之處主要在於愛因斯坦遠比他們更像哲學家：愛因斯坦的哲學涵養非常深厚，而且清楚地呈現在他的物理研究上，例如對於相對論以及量子力學的研究。
　　愛因斯坦在其〈自傳筆記〉一文中，說明了他如何發現狹義相對論：「我16歲時曾經想到（關於馬克士威方程式的）一種弔詭：如果我以速度c（真空中的光速）去追一束光，則我應該看到一束靜止的光，也就是在空間中來回震盪的電磁場。但是，無論就經驗或是就馬克士威方程式而言，這種現象似乎並不存在。」愛因斯坦在16歲便能設想出如此出色的「想像實驗」，已展現其哲學慧根。愛因斯坦繼續說：「狹義相對論的根源已經包含在這個弔詭之中。當然，今天每個人都知道，只要時間的絕對性（亦即同時性的絕對性）這項假設依然不自覺地留在我們潛意識之中，則一切想要圓滿澄清這個弔詭的企圖都註定失敗。只要能認清時間的絕對性其實只不過是任意的假設，就能看出問題的答案。發現這項關鍵點所需的那種批判性思考，就我而言，基本上來自休姆與馬赫的哲學作品。」
　　早在1915年，愛因斯坦便在信中告訴朋友許立克，他狹義相對論的思想受了馬赫的影響，又說「但休姆的影響更大，因為就在發現狹義相對論之前不久，我認真研讀了休姆《論人性》的德文翻譯。如果沒有研讀這些哲學作品，我非常可能會找不到答案。」愛因斯坦究竟從休姆與馬赫那裡得到什麼啟發？休、馬二人的哲學立場是：任何觀念皆應立基於知覺經驗之上，一切超越經驗之外的觀念都必須質疑。絕對時間的概念就是一種沒有經過檢驗的假設，愛因斯坦之所以能毅然摒棄這個大家習以為常的假設，靈感即來自休、馬的哲學思想。1924年他回憶說：「在思考了七年卻一無所獲之後，我忽然想出了答案，那就是我們對於空間與時間的觀念與定律，除非它們清楚立基於經驗上，否則是無效的。」一旦推翻了絕對時間，光速在各座標中都是定值這件事就不再弔詭。愛因斯坦便是如此想出狹義相對論，而來自哲學的啟發是關鍵。 本文轉摘自：科學人雜誌