教育背后1.5：相对论与量子力学

        相对论和量子力学的提出是物里学上的一场革命。它们共同奠定了现代物理学的基础。

        相对论是关于时空和引力的理论，主要由爱因斯坦创立，依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。由于本人物理水平的局限，所以不能解释这两种理论到底是什么？好在这也并不是咱们讨论的重点。在相对论提出以前，人们认为时间和空间是各自独立的绝对的存在，自伽利略时代以来这种绝对时空的观念就开始建立，牛顿创立的牛顿经典力学和经典运动学就是在绝对时空观的基础上创立。而爱因斯坦的相对论认为时间和空间各自都不是绝对的，而绝对的是一个它们的整体——时空，在时空中运动的观察者可以建立“自己的”参照系，可以定义“自己的”时间和空间而不同的观察者所定义的时间和空间可以是不同的。爱因斯坦的相对论，不仅是对物理学得一次革命，也是对哲学届的一次挑战。它使我们的研究从绝对走向了相对，使我们的观察从客观走向了主管。

        在阅读《爱因斯坦传》的时候，我记得爱因斯坦曾说：“如果没有我，别人也会发现狭义相对论，时间可能再推迟几年或者十几年，因为科学已经发展到了这个阶段。但是如果没有我，但是广义相对论却不是，是不能被别人发现的，因为这是我的发明。属于我个人。”爱因斯坦的话改变了我们的宇宙观，因为我们原来都曾经朴素地认为，我们的宇宙本身是存在着规律的，这些规律等着科学家们去发现。其实并非如此，我们还是用一个例子来说明这个问题。比如围棋，我们并不能认为人类生活的这个宇宙本身就存在着围棋这种游戏和关于这个游戏的相关规则，而是有人发明了这个游戏，制定了这些规则。其实爱因斯坦的相对论不也是同样如此吗？我们生活的这个宇宙其实并不存在相对论这一规则，而是爱因斯坦发明了相对论用来解释这个宇宙。这让我们感到震惊的是，物理学的原理其实也带有主观性。

        再让我们看看量子力学。量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔等一大批物理学家共同创立的。量子力学中有两个理论非常有名。一是测不准原理。测不准原理说的是：“在原子内部，电子的运动毫无规律，我们知道电子的位置时，却不可能知道它的速度。位置和速度，不能同时知道。”这与描述宏观世界的经典物理学是相悖的。二是波粒二象性：“这是指所有的粒子不仅仅有独属于自己的特性，同时还有一些属于波的特性，是微观粒子中比较基本的属性，测量的结果只是一个概率而已，这个和传统物理学中的因果律完全不相符合。”

        量子力学的研究，让我们发现电子是以波的形式存在于整个原子空间里，直到你去观察时，才会具体地出现在一个点上。这意味着什么呢？这意味着一种叛逆、一种颠覆、一种不可思议。为什么这么说呢，因为原来我们认为一个物体的存在和运动都是客观实在的，比如一个叫张三的人，他是客观实在的，他从天津走到北京，是按照一定路线走来的，是有运动轨迹的，我们可以画出这个轨迹，但是假如张三是个电子，在天津没出发的时候是个客观的粒子，但是出发后在路上，他就变成了波，就不是一个实在的粒子了，直到我们想看看他走到了什么地方，由于我们观察，于是他又变成了那颗粒子，我们会发现他确实在某个地方。在量子力学中有个非常著名的实验叫做“双缝实验”有人也把它称为“双缝恐怖实验”“双缝幽灵实验”等等。假如感兴趣的话，你可以去看一看有关这个实验的描述材料。以我的物理学水平就不再描述了。量子力学告诉我们很多事务其实都是没有规律可言的，甚至于说你找到的某种规律只是它想表现出来的，并不是实际上产生的，是不是有种细思极恐的感觉。

        说了这么多，这与咱们的教育又有什么关系呢？霍金、爱因斯坦、量子力学……给我们的启示在于：就连最客观的物理学都在质疑是否存在一个大一统的规律，都在质疑客观规律的真实存在，而作为社会科学的教育又该如何面对我们所谓的教育规律呢？

        我们如果套用霍金先生的思考，我们可以得出如下结论：现在，如果你相信教育不是任意的，而是由确定的规律所制约……那么假定我们是有理性的生物，可以自由地观察教育活动，又可以从观察中得出逻辑推论，在这样的方案里可以合理的假设，我们可以越来越接近找到教育的一般定律……