科學教育…愛因斯坦也唏噓
2005/04/19
今年被訂為國際物理年,是為了紀念一百年前,愛因斯坦發表了對物理學界造成革命性影響的數篇重要論文。當時他提出的「狹義相對論」指出:光速恆定,且物理律不因運動而有所遷易,因而改變了長久以來「時間是絕對的」及「時、空互不相涉」的觀念,使能量與質量扯上關係。他提出光的量子說解釋光電效應,引發了後人對光及物質的「二象性」的種種研究,終於促成量子力學的發展。他用分子運動說及統計方法解釋布朗運動,則又為統計物理開拓了新的視野。 其實愛因斯坦對物理的貢獻豈僅於此!他一生最了不起的成就其實是十年後所提出的「廣義相對論」成功整合了時空、物質、重力及運動。於是,蘋果的下落及天體的運行都是四維時空彎曲的後果。 這篇短文不擬也無法細數愛因斯坦對物理的貢獻,更遑論及他在其他領域的影響,只就他的物理對科學教育的啟示,提出幾點看法。 首先要指出,愛因斯坦改變了物理觀。他在一九三六年「物理與實在」一文的結語中指出:「物理是一演化中的思想邏輯體系,其基礎不能從生活經驗的歸納法蒸餾而得,而只能求自發明……演化的方向是邏輯基礎的益趨簡約。」能用簡約的觀念來涵蓋更廣泛的現象,就是好的物理理論。他這裏清楚指出,理論是「發明的」,而非「發現的」,一般人常誤解此點。我們的教科書中如果還要說「牛頓發現了萬有引力」這樣的話,真是大謬不然! 其次要說到愛因斯坦的研究精神,他在接受訪問時說道:「這不是因為我比較聰明,是因為我思考得較久。想錯九十九次,第一百次,我對了!」他又說:「大多數人以為大科學家因智而成。他們錯了!是因品格而成。」也就是說,鍥而不捨的堅毅精神,其實是成就大科學家的最主要因素。我們的教育如果一味強調「快樂學習」,簡化內涵,顯然是不可能培育大科學家的。 愛因斯坦對物理實在有一套自成的信念;這信念固然使他成功締造了偉大的理論體系,然而他對客觀物理實在的強烈信念卻又成了接納後來量子物理主流詮釋的絆腳石。波爾及海森堡等人的物理觀更超越了愛因斯坦的物理觀,在波爾的物理觀中,物理學家既是世界裏的觀者,也是演員;換言之,物理學家是物理世界的「觀參者」。這裏的教訓是,正如愛因斯坦說,理論是「發明的」,他的物理觀也是一種「觀」而已。 最後要提到,科學是務「實」與講「理」的學問,科學教育的工作者必須牢記這點。我們紀念愛因斯坦,舉辦「物理年」活動,再對照近年在教育改革中的種種舉措,如強調「以生活為中心」,卻忽略品格教育,如在九年一貫課程中把自然科學與所謂「生活科技」合成一個「學習領域」,真是不勝唏噓,要擲筆三嘆了!
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