科学史(上)-第2章

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看待，这个事实是有其哲学上的重要性的。但是，科学校其本性来说，是分
析性的和抽象的，它不能不尽可能用物理学术语表述科学的知识，因为物理
学是一切自然科学中最基本的和最抽象的科学。当人们发现可以用物理学术
语来表述的东西愈来愈多的时候，人们也就更加信任这个方法了，结果就产
生一种信念，以为对于一切存在都可以完全从物理和机械的角度加以解释，
这从理论上来说是办得到的。

这就赋予某些物理学概念以极大重要性，这些物理学概念在任何时候都
是所达到的最基本的概念，不过哲学家采用这些概念往往为时过晚。十九世
纪的德国唯物主义者把他们的哲学放在力与物质的基础上，而当时的物理学
家却认识到力只不过是质量一加速度的一个拟人观的方面，同时，物质也由
德谟克利特和牛顿的具有质量的坚硬微粒上升到漩涡形的原子或以太介质中
的疙瘩。光则山杨（Young）与弗雷内尔（Fresnel）的半刚性和物质性的以
太中的机械波变成了麦克斯韦的某种未知物质中的电磁波——这对数学家讲
来，是把问题简单化了，但是对于实验家讲来，却失掉了可理解性。

尽管有以上种种迹象，当时的大多数科学家，尤其是生物学家仍然保持
着常识性的唯物主义，相信物理科学揭示了事物的实在。他们没有读过唯心
主义的哲学，无论如何不会变成这种哲学的信徒。但是，在1887　年，马赫
（Mach）用他们熟悉的语言，重申古来的学说，认为科学只能把我们的感官
所领会的现象的信息告诉我们。实在的最后性质不是我们的智力所能达到
的。也有人认为虽然就科学证据所能证明的而论，我们只能走到这种现象论
为止，但是，科学毕竟把自然现象合成一个前后一致的模型，这个事实却是
一个有效的形而上学上的论据，可以证明有某种和模型一致的实在存在于背
后。但是，各门科学都只是类似于模型据以构成的各种平面图，因此，举例
来说，力学所指明的决定论就只不过是我们的处理方法和作为这门科学的基
础的各种定义的结果而已。同样，物质不灭和能量守恒一类原理也是不可避
免的，因为在从一团混乱的现象中形成自然科学时，心灵为了方便的缘故，
总是不知不觉地挑出那些守恒的量，围绕它们来构成自己的模型。到后来，
实验家费了千辛万苦，才又重新发现它们的守恒性。

不过，十九世纪的科学家很少对哲学发生兴趣，就连对马赫的哲学也是
一样。他们大半以为他们所研究的是事物的实在，而可能的科学探讨的主要
轮廓已经是永远地规定好了。物理学家需要做的工作好象仅仅在于增加量度
的精确程度，和发明一种容易了解的方法，来说明传光以太的性质。

同时，生物学也接受了达尔文的自然选择说，认为这可以充分解释物种
起源，并且把注意力转移到其他问题上去。只是到1900　年重新发现孟德尔
（Mendel）的被遗忘的研究成果后，这个问题才重新提出，再用达尔文的实
验方法来加以研究。虽然说明过去地质年代中进化过程的明显事实是确凿无
疑的，有些人却开始怀疑自然选择是否就是新品种的充分原因，因为在今天，
自然选择只是对小的变异产生作用。

从1895　年起，物理学中又产生一种发人深思的新情况。汤姆生
（J．J．Thomson）把原子分解为更微小的质点，这些质点更分解为带电的单
位，其质量被解释为仅是电磁动量的一个因子而已。“电”真仿佛可以对物
理科学中的一切现象给予最后的和充分的解释了。卢瑟福从原子分裂的角度
来解释放射现象，照他的想象，原子是一个带正电的原子核，周围有一些带


负电的电子围绕它运行。物质不但不是密实的塞满填满的东西，反而是空疏
的结构。其中的质点，即令作为解脱出来的电荷来看，其大小同空罅相比，
也差不多是微不足道的。不但这样，原子分裂的统计原理也发现了。一秒钟
内一毫克镭中有多少原子爆炸，也可以算出来，虽然某一个原子的寿命何时
结束，我们还无法知道。

如果光波具有电的性质的话，它们就必定是从运动中的电荷出发的，初
看起来，只要新发现的电子是按照牛顿的动力学运动的，我们就可以得到一
个令人满意的物质本源于电的学说。但是，如果电子围绕着原子核而运动，
就象行垦围绕着太阳运行一样，它们就应该放射出一切波长的辐射，能量就
应该随着波长的缩短按可以计算的方式增加。但是，事实并不是这样；为了
解释这个事实，普兰屯（PlancK）就假定辐射是按确定的单位，即量子，而
射出和吸收的，每一个量子都是一定量的“作用”，这个量相当于能量乘时
间。这个学说因为在它起源的领域以外的其他物理学领域中获得成功，而大
大增强自己的声誉，但是，这个学说也象古典的连续波动说一样，并不能很
容易地、很自然地解释光的衍射和因为光的干涉而产生的其他现象。我们在
有些问题上得用古典的理论来解释，在另外一些问题又得用量子理论来解
释，虽然两种理比似乎是彼此矛盾的；这样一个折衷的办法在物理学家来说
是少有的，因为物理学在过去始终是一切实验科学中最彻底地没有矛盾和最
能自圆其说的。

再有一个困难是，不论观察者怎样运动，所测量出的光速总是一个不变
数。这个困难由爱困斯坦的相对论澄清了。爱因斯坦指出，不论空间或时间
都不是绝对阶量，而总是同测量的人相对而言。这个相对性原理，按其全部
推论来说，不但是物理学学说方面的一场革命，而且是早先的物理学思想所
包含的假定方面的一场革命。这个原理把物质和万有引力解释做是四维时空
连续区中的曲率一类东西的必然结果。这个曲率甚至给空间确定了界限；光
如前进不已，在亿万年后，可以回到原来的出发点。

不但有质量的坚硬质点消失了，而且从哲学上我们也当会看到，把物质
看做是在空间中延展、在时间上连绵不断的古来的形而上学概念，也被摧毁
了，因为不论是空间还是时间，都不是绝对的，而只是想象的臆造，质点只
不过是时空中的一串事件而已。相对论加强了原子物理学的结论。

玻尔（Bohr）又沿着量子论的方向把卢瑟福关于原子的看法，加以发展。
玻尔假定氢原子中的单个电子只能在四个确定的轨道上运行，只有当它从一
个轨道突然跳到另一个轨道上的时刻，它才能发出辐射。他就根据这个假设
解释了许多事实。至少在把电子看做是一个简单质点时，这个假设和量子论
一样，是同牛顿的动力学不相符合的。

由玻尔自己和他人加以详细阐释的玻尔式的原子，有一个时期，似乎是
最可信赖的原子结构的模型，但是，1925　年，在解释氢元素光谱中的某些比
较细的谱线时，它却肯定地失败了。次年，海森堡（11eisenberg）的研究成
果在物理学上揭开了新的一页。他指出，任何关于电子轨道的学说，都没有
事实根据。我们研究原子时，只能观察什么进去，什么出来——辐射，电子，
有时还有放射性的粒子等；至于别的时候发生什么情况，我们是不知道的。
轨道是拿牛顿的动力学做类比，不知不觉地建立起的一种没有理由的假设。
因此，海森堡就用微分方程式来表达他的原子结构学说，并不想给予物理学
的解释。


后来，薛定谔（Schr0dinger）根据德布罗意（de　Broglie）的波动力
学，提出一种新学说，说电子具有微粒的一部分特性，又具有波动的一部分
特性。这个见解后来得到实验证据的证明。薛定谔的学说是用同海森堡的方
程式相当的方程式表达出来的，所以，从数学上来说，这两种学说是完全一
样的。我们无法根据海森堡的学说构成一个物理模型，也很难根据薛定谔的
学说构成一个模型。事实上，所谓测不准原理至此就出现了。这就是说，我
们无法同时［准确］测定一个电子的位置和速度。物理学陆续地发现过许多
终极的要素，如彼此吸引的质点，原子，电子等，每一次又都要更进一步地
发明一些模型，按照更基本的东西来解释这些要素。但是，“作用”量子以
及侧不准的微粒和微波的方程式却是心灵难以想象的一些概念。或许一种新
的原子模型还会再一次顺利地建立起来，但是，也可能我们所遇到的基本的
东西不是机械的术语所能表达的。

与此同时，近来的物理学的两个分支已经变得特别具有实用意义。自麦
克斯韦证明电波和光波具有同样性质以来，电波的学说的范围更大了，电波
的应用也更广了，到最后，我们就利用电波讯号的反射，制造出“雷达”来。
卢瑟福的核型原子，加上阿斯顿（Aston）的同位元素，促成了纯科学的长足
发展，并且帮助我们找到一种方法，在“原子弹”中释放核能量，我们希望
今后这方面还会有和平的应用。

科学和哲学有过一段分离时期——一边是朴素的唯物主义，一边是多少
有些玄妙的德国唯心主义。在这段分离时期过后，科学和哲学又重新携起手
来，最先是在各种各样的进化论思想中携起手来，后来又通过更深刻的分析，
靠了数学和物理学的新发展，而携起手来。近来的数学原理和逻辑学原理的
研究更清楚地阐明了认识论，一种新的实在论也应运而生。这种新的实在论
抛弃了历来的全面哲学体系，而只研究一些有限的哲学问题，正象科学只研
究有限的科学问题一样，并且想寻找科学上的现象论下面的形而上学的实
在。

在有些现代哲学家看来，科学上的决定论似乎是由于科学的抽象方法而
产生的。科学概念，即柏拉图的理念的现代翻版，只和科学的抽象推理及学
说有关！科学的概念有其逻辑的推论，这些推论的确是必然的，并且是科学
概念的性质所决定的。但是，科学上的决定论却是一种具体性误置的谬误，
也就是把逻辑上的决定论转移到感官对象上面去了。此外，“活力论”认为，
在活的物质中，物理和化学定律都由于某种更高的作用力而失效了。这个观
念今天已信誉扫地了，不过，有些生理学家还是指出，生物机体的物理机能
和化学机能所表现出的调协和一体性仍然是纯机械论今天所无法解释的。尽
管这样，另外一些生理学家还是认为，在物理学和化学研究的每一阶段，都
曾经不得不接受机械论，因此，正象薛定谔所指出的，到头来，也许会有一
些目前还不得而知的新的物理和化学定律可以从根本上解释生命现象，虽然
机械论到最后也可能在物理学的一条最后的测不准原理中归于破灭。目的论
要想令人信服，可能必须把存在的整体考虑在内，而不能只考虑单个的机体。
当我们从力学的抽象观点来考察的时候，宇宙可能完全是机械性的，但是，
当我们从心灵的方面来看的时候，宇宙却仍然完全是精神性的。由星体而来
的一多光线，物理学可以从它的遥远的发源地一直追寻到它对感光神经