第十章 世界之中的世界
步骤,是很有趣的,因为在一定程度上,这些步骤再现了每一种科学理论的生命周期。首先是发表论文。在论文中用已知的结果来支持对这种模型的论证。这就是说,氢原子的光谱显示出特有的光谱线,这是人们早已知道的,它们的位置符合电子从一条轨道到另一条轨道的量的转变。
第二步是从这一论证出发,进而论及一种新的现象:例如,高能的X射线的光谱线。这种光谱线,人的肉眼看不见,它们同样是由电子的跃迁形成的。这项工作是1913年在卢瑟福的实验室里进行的,而且收到了极好的效果,完全证实了玻尔的预见。从事这项工作的是27岁的哈里?莫斯利(Brooke)。和门捷列夫所做的工作一样,莫斯利的研究也提到了一些缺位的元素,其中之一是在玻尔的实验室发现的,并根据哥本哈根的拉丁文译名命名为“铪”(hafnium)。玻尔在接受诺贝尔物理学奖时的演讲中附带宣布了这一发现。这篇演讲的主题令人难忘,因为玻尔详细描述了他在另一次演讲中充满诗意的总结:量子的概念是怎样——逐步导致了对一个原子中任何电子的静态结合方式的系统的分类,并对各种元素的物理和化学特性之间的重要关系作出了一种圆满的解释,正如门捷列夫的著名的周期表所表明的那样。现在看来,这样一种对物质特性的解释,甚至超过了毕达哥拉斯学派的梦想,使那种把自然法则的公式简化为纯粹的数的关系的古代理想变成了现实。
就在这时,就在这一切似乎都在顺利进行时,人们突然开始明白:正如每一种理论都或迟或早会遇到的情形一样,玻尔的理论也快到达它的极限了,开始显露出这样那样的弱点,好似一种风湿痛症。后来,人们终于意识到,原子结构的真正问题并没有得到解决。我们只是敲开了外壳。而在外壳里面。原子就像一只有一个蛋黄的鸡蛋。蛋黄就是原子核,我们甚至还没有开始认识它。
尼尔斯?玻尔是一个既好沉思又喜悠闲的人。他获得诺贝尔奖金后,用这笔钱在乡下买了一幢房子。他对艺术的鉴赏趣味也涉及诗歌。他对海森堡说:“当问题涉及到原子时,我们只能像吟诗作赋那样使用语言。诗人正是这样,他最关心的不是描述事实,而是创造意象。”这是一种人们未曾想到过的思想:在涉及原子时,“语言不是用来描述事实,而是用来创造意象。情形正是这样。在肉眼能见的世界下面隐藏着的一切总是人们想象出来的,这是千真万确的:这是一种意象的游戏。人们再也没有别的办法,谈论那无从窥见的世界——在自然界,在艺术中,或者在科学的领域里,都只能这样。
当我们一旦跨进原子世界的大门时,我们就置身于一个自己的感觉无法体验的世界。那里有一种崭新的结构,一种我们所无法知道的事物组合的方式:我们只能用比拟的方法,用一种全新的想象活动把它描绘出来。这种结构的形象来自我们的具体感官世界,因为这是唯一可以用语言加以描绘的世界。然而,在描绘那个看不见的世界时,所有的方法都不过是一些比喻,都是借助于我们从视觉、听觉和触觉所感知的广大世界中所摄取的各种各样的相似性生发出来的。
我们一旦发现,原子并不是物质的不可分割的结构单元时,我们只能设法制作一些模型。以表明这种结构单元是如何相互联结和相互作用在一起的。这些模型借助于类比,用来表明物质是怎样构成的。因此,为了验证这些模型,我们不得不把物质分解开来,犹如切割金刚石的工匠通过手的触感来验证晶体的结构一样。
人类之上升是一种越来越丰富的归纳与综合,每前进一步都是一种努力分析的结果:分析日益深入,世界中有世界。当人们发现原子还可再分割时,似乎原子有一个不可分割的中心,即原子核。于是,大约在1930年,科学研究的发展也要求对原子模型作出新的