科学蒙难集 1106-第22章
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冲破传统观念的束缚
对波函数统计解释的不同态度,反映了新思想与旧习惯之间的深刻矛盾,要想 解决这个矛盾,必须牺牲某些传统观念。
“科学总是革命的和非正统的,这是它本性”,其实质就在于不断探索新领域, 发现新规律,创立新理论,并用新眼光评价或更新旧观点。但是,传统观念总是把 已有理论当成包医百病的万应灵药,希望它能解释所有现象;对旧理论暴露出来的 弊病,总是习惯于修修补补,维持原状;而对新的发现和创造总是极力反对,或想 方设法将其纳入旧框架中。传统观念是科学发现、发明和创造的巨大障碍,它束缚 人们的头脑和手脚,该想的不敢想,该干的不敢干。特别是科学界某些权威受传统 观念影响严重时,造成的危害可能就更大了。由于过分迷信权威,如果科学发现有 权威反对,结果就会造成该承认的不敢承认,该支持的不敢支持,使得创造精神受 到扼杀,科学发展受到阻碍。因此,发展科学必须摆脱传统观念的束缚,破除对权 威的过分迷信,彻底解放思想,在科学的征途上,做新发现的勇敢支持者,新领域 的大胆探索者。
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第十四章 “尚未绞决”
——相对论的厄运
1905年,在物理学的地平线上,一颗耀眼的巨星腾空而起,像一把利剑,直刺 向不平静的科学夜空。
在瑞士的伯尔尼,住在克拉姆胡同49号顶楼里的一个某专利局的小公务员经常 向人们侃侃而谈: 一对孪生子,其中一个坐上光子火箭去宇宙空间旅行。1年后, 他回到家里,发现自己的孪生史弟已经是白发苍苍的老人,自己却还是那样年轻… …。 1千克煤中蕴藏了21万多亿千卡的能量,如果的马这些能量全部释放出来,可 供一个大城市消耗几年……。
10年之后,在德国的柏林,还是这个人,以柏林科学院院士的身份,在科学院 挤得水泄不通的讲堂里向人们发表演说:空间是弯曲的光线也会拐弯,宇宙在膨胀 和收缩……。讲演者那深刻的思想,精辟的论述,在生动、幽默的趣谈陪衬下,具 有一种特殊的魅力,使听众为之惊叹,为之倾倒。这位讲演者就是在物理学家中负 有盛名的、 被誉为科学巨匠的阿尔伯特。爱因斯坦。(Albert Einstein,1879- 1955)。他所讲的就是经过他严格科学推导而创立的、为现代物理学对发展开辟了 广阔道路的全新的物理学体系——相对论。
今天,相对论已经成为现代物理学的理论大厦最重要的支柱之一,人们对爱因 斯坦及其相对论也有了更广泛地了解。不过,可以肯定地说,从科学史的角度,人 们知道的更多的是在爱因斯坦带有神奇色彩的创造性工作,以及他所提出的深邃问 题和研究的辉煌成果。随着相对论的问世,爱因斯坦的名字作为“智慧”、“理性” 的代名词开始闪耀在全世界报刊上,拨动着人们的心弦。爱因斯坦一下子跃居于群 英荟萃的科学圣坛中最显赫的位置。然而,科学鲜花从来都是在疾风暴雨中绽开的。 对于相对论的问世,人世间赐予爱因斯坦既有赞颂、钦佩和欢呼,也有讥笑、斥责 和咒骂。谁曾知晓,就是这个相对论和自然科学中其他一些改变人们传统观念的理 论一样,也有过一段艰难曲折的历程,遭受了厄运,在它身上,深深地烙着对习惯 势力阻挠的拚搏,对反动阶级扼杀的抗争的斑斑印迹。
科学的丰碑
19世纪末,物理学已经有了相当的发展,似乎近于完美无缺了:研究物体的运 动,有牛顿力学;研究热运动,有热力学和统计力学;研究电磁波和光波,有麦克 斯韦的电磁场理论。因而,许多物理学家踌躇满志,叹为观止。他们普遍认为,理 论上的一些基本的、原则的问题都已经得到解决,这标志着物理学已经发展到了完 整、系统和成熟的阶段,所以,物理学的大厦就算建成了,以后的工作只不过是对 大厦地进一步装修——在细节上不断做些修正和补充,使理论更加完备;在计算上 再细致一点,使常数更加精确。
但是,正当人们在世纪之交为物理学的空前胜利额手相庆之际,以牛顿力学和 麦克斯韦电磁场理论为支柱的无比美好的经典物理学,却在一些新的试验面前显得 无能为力。这些试验表现出与经典物理学理论的尖锐冲突,使经典物理学濒临危机, 其中之一就是麦克尔逊实验室测定的“以太”相对与地球的漂移速度是零。
在相对论之前,牛顿提出了“绝对空间”、“绝对时间”、“绝对运动”的概 念。牛顿认为,空间和时间都同外界的任何事物无关,而且空间和时间二这之间也 是互不相干的:时间是一个独立于空间的连续体,空间也是脱离时间而存在,两者 都具有绝对意义。而所谓“绝对运动”就是相对于“绝对空间”的运动。那么“绝 对空间”是什么呢?当时,物理学家们普遍认为,整个宇宙充满着一种叫做“以太” 的物质,这种被认为是不动的“以太”就是“绝对空间”的化身。这样,就可以把 “以太”当作绝对参考系,有它可以决定宇宙间的一切物体运动的绝对状态。
二百多年来,建立在绝对空间和绝对时间之上的牛顿力学,再解释宏观低速现 象时获得了巨大成功,因此,牛顿关于时间核运动的绝对观点,一直是人们在时空 观念上所奉从的信条。对于牛顿的理论,只有莱布尼茨表示过怀疑,马赫提出过诘 难,此外,在没有其他物理学家提出过问题。
可是,麦克尔逊实验却判定,以太并不存在。这个试验结果是经典物理学赖以 建立的绝对时空观受到了严重的挑战,是经典物理学出现危机的一个征兆,他引起 了老一辈物理学家的震惊。这些经过了严格的经典物理学的训练、对经典物理学感 情挚深、自己也曾为之做过许多贡献的物理学家们,陷入了难以自拔的思维困境: 牛顿的绝对时空观,是经典物理学的根基,根基被破坏,经典物理学的大厦岂不就 要倒塌了?
在深刻的危机,严峻的考验面前,经典物理学家们绞脑汁,、沥心血,去挽救 “以太”,挽救绝对时空观,欲以支撑住即将倒塌的经典物理学大厦。但是,年方 26岁的爱因斯坦却以叛逆的精神,不拘陈见,敢于创新,摆脱了“以太”和“绝对 时间”、“绝对空间”的羁绊,经过深思熟虑,于1905年将他的不朽之作《论动体 的电动力学》一文公诸世上,从此产生了人类最宝贵的精神产品之一——狭义相对 论。而10年之后,物理学家们还在他的狭义相对论的山顶上徘徊、张望的时候,爱 因斯坦却又跑到广义的峰巅上去探视自然界的奥秘了。1916年,爱因斯坦把狭义相 对论继续向前推进 , 发表了《广义相对论基础》,而建立了广义相对论。狭义相 对论和广义相对论的问世,改变了人们关于物理学大千世界的图像,令人耳目为之 一新!
爱因斯坦认为, 宇宙中根本就不存在“以太” 这个神秘的物质,而且也没有 “绝对时间”、“绝对空间”。时间、空间、运动、质量都是相对的,而不是绝对 不变的,它们随着物质运动状态(匀速)的变化而变化,速度越高,变化越大。同 时,空间和时间存在着内在的不分分割的联系,二者可以互相转化。这就是狭义相 对论。而广义相对论所阐述的是关于时间、空间和万有引力的理论。广义相对论认 为,空间、时间不仅与物质的运动速度有关,而且还与物质的质量、分布状态有关。 在任何具有质量的物体周围,教师存在引力场,在引力场的作用下,时间和空间发 生弯曲,质量越大,时空弯曲得越厉害。
相对论不仅使经典物理学关于时间、空间、物质和运动的概念从内容上得到了 充实和完善,丰富了物理学成就的宝库,而且也进一步证实了恩格斯关于时间和空 间是物质存在的形式这一英明的论断。所以,相对论是一座不朽的科学丰碑,它的 诞生是唯物辩证法的伟大胜利。
重重的磨难
物理学在经历着革命,可是革命者却得不到支持。由于爱因斯坦创立的相对论 深深地触动了当时占统治地位的形而上学观,所以,相对论在物理学界和哲学界中 掀起了轩然大波,招来了众人的非议。形而上学自然观根深蒂固的那些物理学家和 哲学家,对相对论进行了激烈的反对和无情的嘲讽。特别是一些著名的经典物理学 家对爱因斯坦奔放不羁的思想、 离经叛道的举动更为反感,难以接受他的理论。X 光的发现者伦琴就对承认相对论感到困难重重。他在一封信中写到:“我仍感莫名 其妙的是,为了解释自然现象,需要应用这样高度抽象的理论和概念”。经典电动 力学的代表人物之一麦克斯。阿勃拉罕也对相对论以驳倒相对论,使“以太”这个 概念重新出现在物理学辞典中。还有许多实验物理学家对爱因斯坦的学说抱怀疑态 度。迈克尔逊是爱因斯坦深为崇敬的实验工作者,可他对相对论却百思不解,至死 不悟, 始终用怀疑和嫌恶的目光来审视相对论。1931年,迈克尔逊79岁的时候,在 他们两人平生第一次也是仅有的一次会见中,迈克尔逊曾懊丧地对爱因斯坦说,他 的实验竟然对相对论这样一个“怪物”的诞生起了作用,他对此甚至引以为憾。就 连洛仑兹这位对狭义相对论的产生起过重要作用的科学家,直到1928年(晚年时) 还表示对光的传播没有“以太”作载体难以理解。还有许多人甚至指责爱因斯坦的 真知灼见“违背常识”、“玩弄数学游戏”、“标新立异”、“故弄玄虚”,一顶 顶压抑科学思想的大帽子接踵而来,重重地扣到了爱因斯坦的头上。
然而,这仅仅是由于爱因斯坦对经典常规的超越和对现实传统的背离,而引起 的传统观念和习惯势力的阻挠。由于爱因斯坦科学成就的影响远远超出自然科学范 围,因而真理与谬误、黑暗与光明的斗争,也通过社会的渠道渗透到科学领域。在 赞成或反对相对论的争论中,爱因斯坦的和平主义和反军国主义以及他的犹太出和 身,又给他和相对论招致了灾难:在德国,从本世纪20年代初开始到30年代,竟掀 起了一个持续多年反相对论的罪恶运动。爱因斯坦在物理学中所建立的全新理论体 系,成了纳粹分子诋毁的箭靶,被列入射程;爱因斯坦也就受到了反动分子的恶毒 攻击。科学被卷进了政治漩涡。
1920年,战争的失败使德国的军国主义分子和极端民族主义者恼羞已极,疯狂 的心理变态,促使他们四处搜寻发泄内心愤恨和复仇思想的替罪羊,而历来被视为 日尔曼民族之世代仇敌的“犹太人”就当然躲不过他们虎视眈眈的眼睛。在这样一 个黑暗的政治背景中, 排斥相对论,反对爱因斯坦的敌视行动开始了。2月12日