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而只是科学发展过程中的一座重要的里程碑。在这一点上,牛顿对自己的估
价倒是值得赞扬的,1727年2月,牛顿得了胆结石,自认为不行了,他说:
“我不知世人对我怎么看法,不过我自己只是觉得好像在海滨玩耍的一个小
孩子,有时很高兴地拾着一颗光滑美丽的石子,但真理的大海,我还是没有
发现。”
分割原子
在原子学说的发展过程中,有一段颇有教训的历史。
古时候,人们仰视日月星辰,奇峰峭壁;俯察长河大川、沙石草木,有
时不禁提出这样的问题:品类繁多的宇宙万物到底是由什么构成的?是怎样
构成的?
大自然中千变万化的事物,给人们提供了许许多多发人深思的现象。譬
如一堆沙粒,从远处看去似乎它们都是连续的整体,而实际上却是由无数颗
小沙粒组成的;天上的银河,一眼望去好像是一条白色的辉带,然而,它却
是由数量庞大的星体聚集而成的……,这些现象很容易使人们想到:一切大
的东西都是小小的颗粒构成的。
我国早在2000多年前的春秋战国时期,墨子就提出了类似“原子”的说
法。当时他和庄子发生了激烈的争论。庄子说,要是有一根一尺长的木棍,
我今天把它折成两段,明天再把那半段再折成两段,后天又把那半段的半段
再折成两段……这样一直折下去,即使折了30万年也没个完,可以永无尽止
地折下去。墨子不同意庄子的看法,墨子说,不可能无限制地折下去,折到
后来一定会遇到“尽头”(墨子称之为“端”),在那时,就不能再折下去
了,“端”就是不可再分的最小颗粒。
比墨子稍后一些,古希腊有位著名的哲学家,名叫德谟克利特。他和墨
子一样,认为对于物体是不可能无限分割的,分到最后,一定会遇到一种不
可再分的最小单位,这种最小单位,他名之曰:“不可分者”。这些论点先
后被我国翻译成“莫破尘”和“原子”。所以,不论是墨子的“端”,还是
德漠克利特的“原子”,都包含着“不可再分”的意思。德谟克利特的继承
者,古罗马的卢克来修,在一本题为《物活论》的书中,又一次表达了德谟
克利特的原子观点。以德谟克利特为首的古代原子学说,认为原子是客观存
在的,并且是不可分割的,是永恒地运动着的。
德谟克利特的朴素唯物主义的原子学说,在当时的历史条件下,虽然只
是一种猜测,但是由于它是用唯物主义观点来解释世界的,因而受到了唯心
主义和宗教势力的竭力反对。
然而,古老的原子学说并没有被唯物主义的黑风恶浪所吞没,却一直流
传下来。
17世纪中叶,随着时代的前进,科学的发展,使原子学说又获新生,重
新活跃起来。1803年,英国科学家道尔顿用原子论解释了定比定律,提出了
倍比定律,并测出了一些元素的原子量,从此,原子学说就从一种古老的猜
测,变成为科学的理论,结束了化学史上愚昧的炼金时代。
原子学说阐明:物质是由原子组成的;原子是不可再分的最小微粒;同
一种原子的重量、大小都是一样的;一切原子都处在不停地运动中。原子学
说的创立和发展,对当时的科学发展无疑起了促进的作用。人们利用这个学
说解释了不少过去所不能解释的物理现象和化学现象。到了19世纪,原子学
说就占据了统治地位。
但是,科学实验只证明了物质是由原子构成的,并没有证明原子是“不
可再分”的最小微粒。当时许多科学家并不理解这一点,他们把原子“不可
再分”的观点奉为“金科玉律”,因而原子是构成整个世界的“最小砖石”
就成了当时不容置疑的信条。
由于原子学说取得了一定的成就,使得不少的科学家沉醉于完美而和谐
的气氛之中,认为既然原子是构成整个世界的“最小砖石”,那末,一当人
们认识了原子以及它们的运动规律,真理就被穷尽了。“终极理论”就形成
了,科学家除了对已有的理论进行修修补补之外,似乎已经无可作为了。正
如普朗克的老师菲力浦·若里所说:“其实,科学已到达了它的顶峰,研究
它没有多大意义。大厦已建造好了,如果其中还有什么不足的话,那是可以
用一些枯燥无味的修饰工作来消除的。”若里的话并非一己之见,当时多数
科学家都作如是观。
然而,正当这些科学家举杯庆贺“终极理论”大厦的落成,举手欢呼科
学到达登峰造极的境地的时候,一系列新的科学发现,打破了“终极理论”
的迷梦,在人们面前展示了一个崭新的世界。
1895年,德国科学家伦琴,发现了一种不可见的新型射线,因为当时他
不知道这是一种什么射线,所以称之为X射线。X射线具有很大的穿透能力,
能透过木材和肉体等物质;1896年,法国科学家贝克勒尔又发现了一种新的
射线,它是从铀的化合物中放射出来的一种射线,人们称之为贝克勒尔射线;
1897年英国物理学家汤姆逊发现了电子;1898年居里夫妇发现了镭。镭具有
强烈的放射性,它比铀的放射性还要大几百万倍,镭所放射出来的三种性质
不同的射线,经过研究发现:α射线是另一种元素——氦的原子核;β射线
是一科高速运动的电子流;而γ射线却是一种波长极短的电磁波
这些科学上的重大发现,把一向被认为是“不可再分”由原子打碎了,
剥开了原子的“表皮”,雄辩地证实了:原子的内部还有复杂的结构,它根
本不是组成物质的“最小的砖石”。这就有力地否定了把原子学说视为“终
极理论”的形而上学的观点。
按理说,对于科学上的新发现,应该伸出双臂来欢迎。但是,被形而上
学的“终极理论”思想僵化了头脑的人,无法理解科学土壤中萌发出的新生
幼芽,相反,却把它们视之为“不可理解”的“怪物”。
起初,他们试图对一系列的科学发现进行各种解释。然而,他们所用的
武器却几乎都是从旧的原子学说的武库中寻找出来的,想把新的科学发现束
缚在旧学说的框框中,这当然是徒劳的。于是,他们苦恼、 徨、徘徊、甚
至对科学丧失信心。著名的物理学家洛伦兹哀叹道;“在今天,许多人提出
了与昨天他们说过的话完全相反的主张,在这样的时代,真理已经没有标准
了,也不知道科学是什么了。我很悔恨,我没有在这些矛盾出现的五年前死
去。”著名的科学家玻耳兹曼甚至走上了自杀的道路。这完全是形而上学的
“终极理论”所酿成的悲剧。
就在这时,唯心主义乘虚而入,利用一些科学家的混乱思想,出来兜售
他们的主观唯心主义。他们把一系列的科学发现歪曲为“物质消失了”,“物
理学毁灭了”,并把物理学的发展歪曲为“现代物理学危机”。
正当这时,列宁高瞻远瞩,写出了《唯物主义和经验批判主义》一书,
给予唯心主义思潮以严肃的批判,澄清了“终极理论”所造成的迷雾。列宁
指出,就物理学本身而言,根本不存在危机剂问题,而是革命、进步的问题。
并作出了“电子和原子一样,也是不可穷尽的”伟大预见,为自然科学的发
展指出了光明的道路。
劳而少益
进入了20世纪之后,人们对微观世界的探索取得了重大的进展。 1911
年,卢瑟福建立了原子结构的模型。证实原子内部有着复杂的天地:有一个
处于原子中心的原子核,核的周围又有若干电子作绕核运动。1919年,卢瑟
福首次实现人工核反应,用α粒子从氮原子核中打出质子; 1927年建立了
关于微观粒子的运动规律及其性质的基本理论——量子力学;1932年,英国
的查德威克在人工核反应中发现了中子,证实了原子核是质子和中子组成
的;同年,美国的安德森在宇宙射线中又发现了电子的反粒子——正电子,
它和电子一样重,但是带正电。不仅如此,以后又发现光和电磁波(光也是
一种电磁波)同样是物质的一种存在形式,也是一份一份的,每一份称为一
个光子。人们把比原子更深入的一个新层次——电子、正电子、质子、中子、
光子,……统称为“基本粒子”。继而,人们又发现了许多新的基本粒子,
从1932年至今,已发现了300种之多。
“基本粒子”登上物理学舞台后,“原子不可再分”的说法自然销声匿
迹了。但是,基本粒子很快又扮演了以前原子所扮演的角色,被认为是组成
各种物质的永远不变、不可再分的基本单元。原来企图在“原子”的基础上
建造“终极理论”大厦的希望,现在又寄托在基本粒子身上。
英国科学家爱丁顿,早期在天体物理、相对论和量子论方面都有出色的
贡献,可是到了晚年,他把20年代关于基本粒子的知识,看做是最后的知识,
一味追求所谓“终极理论”。他浪费了半辈子的时间和精力,来研究和推导
所谓“精细结构常数”,并试图计算出宇宙中一共有多少个电子和质子。爱
丁顿宣称,有了他这个“终极理论”,什么事情都可以从中得到答案。可是,
就在他经营“终极理论”大厦的过程中,物理学又向前推进了。
事物完全没有按照爱丁顿的思路发展。正当爱丁顿拼命建造“终极理论”
的大厦时,中微子、介子、超子、奇异粒子、反超粒子等新的基本粒子不断
被发现,爱丁顿的“终极理论”也就不攻而自破了。
德国著名物理学家海森堡,是量子力学的创始人之一,曾在物理学上取
得过出色的成就,但是,海森堡也热衷于追求“终极理论”。早年,他坚持
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