正文 第十八章 魔法师与徒弟:自然科学流派 2

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“帝国的年代”中的某一期,科的现明,与基感官经验(或象)的“现实”间的那环节,忽折断。在科与基常识(或象)的“逻辑”间的环节,此同断落。两项断裂,彼此强化,因科的进步,愈愈倚重纸笔写数公式人,不靠实验室内诸公。20世纪,是理论指导实师的世界,前者告诉者应该找些什,并且应该其理论名寻找。换句话说,将是一数的世界——不根据者权威的指点,有分子生物,由其理论依很少是例外。并非观察与实验降次,相反,20世纪科技的仪器、技术,比7世纪任何一期的改变更巨,其中有几项甚至因此获科界的最高荣誉——诺贝尔奖。即一例,电子显微镜(eleicroscope,1937)电望远镜(radio telescope,1957)的明,便突破了历光显微镜放的限制,使人类更深入近观分子甚至原子世界,远眺遥远宇宙苍穹。近几十年,在电脑的协助,程序程的动化,及愈加复杂的实验活动与计算,更使实验人员、观察人员,及负责建立模型(model)的理论人员更层楼。在某些领域,文,仪器技术的进步更造重现——有却属无栽柳的意外结果——并由此更进一步推动理论的创新。基本,现代体(ology)便是由两现所促:一是哈勃(Hubble)根据银河系光谱(spectra of galaxies,1929)分析所做的观察结论:宇宙在不断扩张中;一是彭齐亚斯(Arno A.Penzias)与威尔逊(Wilson)1965年现了体背影辐(ic background radiation)——电波杂音(radionoise)。但是,短促二十世纪的科研究言,虽理论与实务依旧并重,指挥全局者却已是理论。

科本身说,与感官经验及常识告别,不啻意味着从此与本行经验原有的确定感,及惯的方法分扬镳。现象的果,由伊本世纪前半期众科的无科——物理——的演变一见分晓。诚,物理的关焦点,仍旧是(不论死活)一切物质的最分,物质最组合的质结构。就方面言,它的位依无动摇,即使在世纪末了的今,仍旧是科的中央梁柱。不进入本世纪的二期,物理的宝座却面临生命科(life sce)的挑战;者则因50年代的分子生物革命完全改观。

所有科中,再有一门问,比牛顿物理的世界更坚实、更连贯、更讲求方法。但是普朗克(Max Planck)爱因斯坦的理论一,再加源世纪90年代放线现的原子理论问世,却使其根基完全动摇。古典物理的世界是客观的,即在观察工具的限制条件(光显微镜或望远镜),物进行适观察。古典物理的世界绝不模棱两:任何一物体或现象,不是此就是彼,不是此便是那般,其间的分野一清二楚。它的定律法则,放四海皆准,不论微观世界或体,在任何空均同立。衔接各古典物理现象的机体,明白辨,“因果”关系的名词表达。在基本观念,整古典物理世界的系统属一“决定论”(determinism),实验室实验的目的,则专在摒除日常生活笼罩的复杂迷障,展现其确定的本相。有傻瓜或孩子,才声称鸟群或蝴蝶不顾引力定律由飞翔。科很知世有“不合科”的说法,是科中人,些“胡说人”不关他的情。

但是了1895-1914年间的代,古典律的世界却被人提质疑。光束,底是一连续的波动,是爱因斯坦依据普朗克所言,乃是一连串间断的光子(photons)放?许,有候最它光波——许,有候光点宜;是波点间,有有任何关系?有,又是何关联?光物,“底”是啥玩意?伟的爱因斯坦本人,在他提难解谜题的20年说:“光,我现在有两理论,两不或缺,是——有一件却不否认——尽管理论物理花了20年的巨工夫,两理论间,却仍旧找不任何逻辑关系。”(Holton,1970 p.1017)原子内,底有何乾坤?现在众所周知,原子已经不是最物质了(因此与其希腊原名的意味相反),既非最,非不再分物,其中更有千世界,包含着更更基本的各物质。有关方面的一项假定,是1911年卢瑟福(Rutherford)在曼彻斯特(Maer)现原子核(atomiucleus)提——项伟现,谓实验式象力的光荣胜利,并奠定现代孩子物理的根基,更创最终“科”的先河——他现原子核外,尚有电子循轨环绕,正一具体微的太阳系。但是更进一步研究,探索别原子结构——其中尤1912-1913年间玻尔的氢结构研究最著名;玻尔本人普朗克的“量子说”有所知——却再度现实际与理论不合。在他的电子,与他己所说的“各项观念连贯融,令人称羡,不愧是电动力(electrodynamics)的经典理论”(Holton,1970,p.1028)间,存在着重冲突。玻尔提的模型虽不失有效,具有精彩的解释及推测力,是却与古典的物理世界异其趣。从牛顿的机械观点观,简直“笑并违反理”,且根本否认原子千世界的内部真相。因在实际,电子是跳跃式非循序渐进,或在不同的轨。现它的一刹那,许在此轨;一瞬间,又在彼轨。间,底有何玄机?非玻尔模式所解释。

科本身的肯定,便随着“次原子”层次观察现象的程本身,生改变,随动摇:因我越固定次原子级粒子(particle)的动向,它的速度却越变快不捉。电子的“真正”位置底何在?有人便曾此形容方面的努力:“它,就打昏它。”(Weisskopf,1980,p.37)矛盾,即德国那名年轻优秀的物理海森伯格,1927年归纳的著名理论:“测不准原理”(uainty principle),并其名传世。此定理名,着重在“不准”本身,的确意义非凡,因它正标明了“新科”中人的忧所在。“旧科”的十足肯定,已被他抛在身,“新科”的一切却那不捉摸。并不是他本人缺乏肯定,非他的结果令人怀疑。相反,他的理论推演,再马行空,再不思议,最却一一均单调无聊的观察实验所证实。从爱因斯坦的广义相论(1915年),即此——相论的最早证据,应是由1919年英国一支日食观察队提,队员现某些遥远星光,一相论所推测,向太阳折。其实就实际目的言,粒子物理与牛顿物理无异,其规律同测——虽模质异其趣——但是至少在原子一级,牛顿与伽利略的说依完全有效。令科紧张的是,新旧间,却不知何配合是。

了1924-1927年间,在本世纪前25年令物理感不安的二元现象,却突一扫空,或说一靠边站。此中功臣,归因数物理一门的崛,即在国同现的“量子力”(quantum meics)。原子世界内的“真相”原不在“波”或“质”,却在无分解的“量子状态”(quantumstates),“波”或“质”任一状态表述。因此,硬将其编列连续或间断的动,根本毫无意义。因我不亦步亦趋,紧追着电子的脚步观察。现在不行,将永远不。是古典物理的所谓位置(position)、速度(veIocity)、动量(momentum)等观念,超某步便不再予应,即海森伯格“测不准原理”所点明的界限。,了界限,有其他观念循,产生较有握的结果。即(负极)电子,被限制在原子内部,贴近(正极)原子核,所产生的特定“波纹”或震动“模式”(pattern)。在有限空间接连生的“量子状态”,便形了频率不同、却规则清晰的模式;并一各相关量般,经由计算取,正奥利的薛定谔(Erwin Schrodinger)1926年所示。些电子模式,具有惊人的预测及解释效力。因此年,钚(plutonium)首次洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)原子反应堆提炼功,正式踏制造一颗

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