第十八章 魔法师与徒弟:自然科学流派 2
但是到了1895-1914年间的时代,古典律的世界却被人提出质疑。光束,到底是一道连续的波动,还是如爱因斯坦依据普朗克所言,乃是一连串间断的光子(pons)放射而成?也许,有时候最好把它看作光波——也许,有时候以光点为宜;可是波点之间,有没有任何关系?如有,又是何种关联?光之为物,“到底”是啥玩意?伟大的爱因斯坦本人,在他提出这道难解谜题的20年后也说:“对光,我们现在有两种理论,两种都不可或缺,可是——有一件事却不能否认——尽管理论物理学家花了20年的巨大工夫,两种理论之间,却仍旧找不出任何逻辑关系。”(on,1970 p.1017)而原子之内,到底有何乾坤?现在众所周知,原子已经不是最小物质了(因此与其希腊原名的意味相反),既非最小,自然也非不可再分之物,其中更有大千世界,包含着更小更基本的各种物质。有关这方面的第一项假定,是于1911年卢瑟福(Ruter)发现原子核(atomic nucleus)后提出——这项伟大发现,可谓实验式想象力的光荣胜利,并奠定现代孩子物理学的根基,更开创最终成为“大科学”的先河——他发现原子核外,尚有电子循轨道环绕,正如一个具体而微小的太阳系样。但是更进一步研究,探索个别原子结构——其中尤以1912-1913年间玻尔的氢结构研究为最著名;玻尔本人对普朗克的“量子说”也有所知——却再度发现实际与理论不合。在他的电子,与他自己所说的“各项观念连贯交融,令人称羡,不愧是电动力学(electrodynamics)的经典理论”(on,1970,p.1028)之间,存在着重大冲突。玻尔提出的模型虽然不失有效,具有精彩的解释及推测能力,可是却与古典的物理世界大异其趣。从牛顿的机械观点观之,简直“可笑并违反理性”,而且根本否认原子大千世界的内部真相。因为在实际上,电子是跳跃式而非循序渐进,或在不同的轨道出没。发现它的一刹那,也许在此轨道上;下一瞬间,可能又在彼轨道上。来去之间,到底有何玄机?也非玻尔模式所能解释。
科学本身的肯定性,便随着这个“次原子”层次观察现象的过程本身,发生改变,随之动摇:因为我们越想固定次原子级粒子(particle)的动向,它的速度却越发变得快不可捉。电子的“真正”位置到底何在?有人便曾如此形容过这方面的努力:“看到它,就得打昏它。”(eisskopf,1980,p.37)这种矛盾,即德国那名年轻优秀的物理学家海森伯格,于1927年归纳出的著名理论:“测不准原理”(uncertainty principle),并以其大名传世。而此定理之名,着重在“不准”本身,的确意义非凡,因为它正标明了“新科学”中人的忧心所在。“旧科学”的十足肯定,已被他们抛在身后,“新科学”的一切却那么不可捉摸。并不是他们本人缺乏肯定,也非他们的结果令人怀疑。相反地,他们的理论推演,看起来再天马行空,再不可思议,最后却一一均为单调无聊的观察实验所证实。从爱因斯坦的广义相对论起(1915年),即为如此——相对论的最早证据,应是由1919年英国一支日食观察队提出,队员们发现某些遥远星光,一如相对论所推测,向太阳折射而去。其实就实际目的而言,粒子物理与牛顿物理无异,其规律同样可测——虽然模样性质大异其趣——但是至少在原子一级以上,牛顿与伽利略的学说依然完全有效。令科学家紧张的是,新旧之间,却不知如何配合是好。
到了1924-1927年间,在本世纪前25年里令物理学家大感不安的二元现象,却突然一扫而空,或可说一时靠边站。此中功臣,得归因于数学物理一门的崛起,即在多国同时出现的“量子力学”(quantu