爱因斯坦的幸运

期次:第652期    作者:骆毅   查看:58

凭借什么天资,又因何种际遇,成就了爱因斯坦的伟大科学成就?回顾爱因斯坦的一生,可以说他人生中的“幸运”之一便是在瑞士小城阿劳(Aarau)的一所优质中学上学,并有幸接触到三位不满足于“肤浅”教学的优秀老师。他们强调深刻洞察、探寻至简和追求自然之美。惊人的巧合是,这三位老师都毕业于同一所瑞士顶尖大学(也是同时期欧洲的顶尖大学)苏黎世联邦理工学院(ETH),他们倡导的教育哲学,看似不同,实为一脉。那么,他们到底代表的是哪一脉教育哲学呢?更为巧合的是,爱因斯坦后来也毕业于ETH,并担任物理学教授。事实上,ETH已连续多年位居欧洲大陆高校翘首,享有“欧陆第一名校”的美誉,在2019QS世界大学综合排名中列世界第七。

当年爱因斯坦来到位于瑞士小城阿劳的阿尔高州立中学念高中,并在这里就读一年。阿劳是一个距离苏黎世不远的小城镇,拥有几所远近闻名的中学。因为教育质量声誉很高,吸引了众多国际学生前来就读,一些学生甚至来自遥远的海外。在爱因斯坦看来,阿尔高州立中学是教育机构的完美范本。

Friedrich MühlbergETH毕业,并获得自然科学师资文凭。他于1866年受聘到阿尔高州立中学,担任自然史和地理课教师。在Mühlberg看来,教学的关键不应局限在让学生对客观事实进行知识性了解,而应聚焦到使学生对那些更加根本性问题的认识上,例如让学生更加关注发现科学的过程。他将自己的教育哲学概括为:“观察-思考-交流”。

Mühlberg提倡,自然史课的关键目标是进行思维的通识教育,在教学中,尤其应注重基于“可视化”形象思维的训练,其核心要义是:先于“观察”,遂“思考所观”,进而“交流所观和所感”。从这个意义上看,自然史的教学不同于语言等其他科目的教学(其基础是对词汇的听、说、读、写)。在语言教学中,学生必须通过记忆来学习相关的通用语法及语法特例,而在自然科学教学中,则强调视觉和思维实践,而这将是学生在今后人生中获益的最重要因素。

少年时期的爱因斯坦极为拥护 Mühlberg的信条,因为他也拒绝肤浅地从表象看问题,更希望从本质上理解客观世界。他不仅上过Mühlberg的课,还参加过其组织的一场阿尔卑斯山区户外徒步活动。

August Tuchschmid是一个充满活力和坚定决心的人,率真而耿直,在ETH学习物理专业,1882年被任命为阿尔高州立中学的首席物理教师,七年后成为该校校长。接下来三十年,他一直担任校长,使学校成为在数学和自然科学领域领先全国的中学。除此之外,Tuchschmid校长还推动学校建立了一个宽敞的物理实验室,该实验室的设备几乎达到了大学实验室的水平。校长对此感到特别自豪。少年爱因斯坦对这个实验室非常着迷。

爱因斯坦上过Tuchschmid教授的物理课。其教学风格体现了一种“至简”主义的原则:他把讲授的部分聚焦到一些基本问题上,并将各种物理现象抽象为一些基本原则。在繁复中探寻至简,正是爱因斯坦后来物理研究取得成功的决定性因素。在这方面,他成为爱因斯坦的最佳典范。

Heinrich Ganter是爱因斯坦在阿尔高州立中学读书期间的数学老师。在同事和学生印象中,他是一位多才多艺的数学家和才华横溢的老师。学生们以他为楷模,因受他的影响而被唤起学习兴趣并形成积极态度。

在他身上,爱因斯坦看到了一位懂得如何传达数学思维的价值和美的数学家形象,一个具备正直品格的绝佳榜样。事实上,直到多年之后,爱因斯坦才开始认识到数学在构建科学思想过程中作为关键工具的价值。在他后来发展广义相对论时,对此更是体会尤甚。

在阿尔高州立中学,学生的个性化受到尊重,学校也鼓励学生的个性化发展,注重学生的独立思考,而不主张迂腐式博学。在学生眼里,教师不是权威人物,而是与学生一样的有独特个性的人。而这,恰恰与爱因斯坦所憎恶的德国式教育模式相反。

爱因斯坦后来在回顾自己的相对论研究历程时,认为自己之所以能大胆开始思考相对论,得益于早年在这所学校接受的“自由教育”。他回忆说:“通过与德国中学六年的独裁主义教育相对比,我清楚地认识到,强调自由行动和个体责任感的教育是多么优越于崇尚外在权威的教育。”

由于学校充分尊重学生的个性化特点,学生具有极大的自由度,使得爱因斯坦在此可以尽情学习和享受他所真正感兴趣的学习内容。在他看来,这是一个真正意义上的“民主”学校。少年爱因斯坦,在这个宁静的瑞士小城阿劳,开始专心思考那个帮助他成为伟大天才的思想实验,试图设想,当一个人追着一束光奔跑会出现什么结果。这个思想实验,将在爱因斯坦大学毕业后不久,成为他发现享誉世界的狭义相对论的重要理论基础。

(作者单位 校机关