English

大师们的盲目乐观

2004-06-01 16:30:00 来源:书摘 陈仁政主编 我有话说

从16世纪末意大利伽利略创立现代科学研究的方法论开始,经过其后英国牛顿、法拉第、麦克斯韦等科学巨匠的努力,物理学中力学、光学、热学、电磁学等已高度发展,各自建立了完整的体

系。在一些科学家眼里,由这些成就构成的清晰画面表明,“物理学的大厦”已经基本建成,虽然大厦上空尚有“黑体辐射”和“迈克耳逊―莫雷实验”两朵“乌云”。

这种盲目乐观在20世纪到来时显得更为突出。当时物理学界最有地位、最有权威的英国皇家学会会长开尔文(1824~1907),于1900年4月27日在英国皇家研究所发表了一篇讲演,题为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》,该讲演认为物理学的大厦已经基本建成,而这两朵乌云可以在20世纪初消失。德国物理学家普朗克(1858~1947)年轻时曾向他的老师、德国物理学家冯・约里(1809~1884)表示要献身物理学,但老师却劝他说:“年轻人,物理学是一门已经完成了的科学,不会再有多大发展了。将一生献给这门科学,太可惜了。”患开尔文、冯・约里等人类似的病的人还有:德国物理学家劳厄(1879~1960)、美国物理学家迈克尔逊(1852~1931)等。劳厄说,经典物理和经典力学已“结合成一座具有庄严宏伟的建筑体系和动人心弦的美丽殿室”;而迈克尔逊则说“绝大多数重要的基本原理已经牢固地确立起来了,下一步的发展看来主要是把这些原理认真地利用”。

总之,在这些物理学家看来,物理学的大厦已基本建成,以后物理学的发展不过是做些修修补补的工作。例如把已知公式中常数的小数点后的数字多算出几位,或通过实验再测得准确些而已。

物理学的大厦真的建成了吗?物理学真的不会再有大发展了吗?完全不是。

事实上,在19世纪末,随着1895年X光、1896年放射性、1897年电子、1898年钋和镭放射性的发现,“原子的大门”已经被打开,原子不可分的观念已经被摧毁,原子物理学――物理的一个重要分支成了一个崭新的研究领域。这时物理学上空已不止是两朵乌云,而是危机四伏,山雨欲来风满楼了。在十九、二十世纪之交,古典物理学领域中,几乎没有一条原理、没有一个基本概念不受到怀疑和重新审查,以往一向看作天经地义、万古不变的物质不灭、能量守恒、原子不变、时间绝对、空间绝对、运动连续等等都产生了动摇。这些迹象表明,物理学面临的不仅仅是一场危机,而是一场伟大的革命,正如列宁所说:“现代物理学是在临产中。”

接下去的故事是,由两朵乌云化作革命狂风暴雨,以摧枯拉朽之势使物理学的大厦轰然坍塌,诞生了相对论力学和量子力学。盲目乐观者目瞪口呆,无言以对。

真是无独有偶,在数学界,也同时有这种盲目乐观的人。

1900年,第二次国际数学家大会在巴黎召开,著名法国数学家、物理学家庞加莱(1854~1912)在会上乐观地声称,今天我们可以说,数学绝对的严格性已经达到了。

庞加莱的乐观也不无道理。历经两次“数学危机”,19世纪奠定数学基础的分析学不断取得重大进展,微积分有了坚实可靠的基础,集合论的发展和皮亚诺公理体系的确立,自然数理论进而全部数学理论就都可从皮亚诺公理体系出发,并借助于集合论概念和命题得到建立。集合论的概念是逻辑概念,而逻辑理论应该是没有矛盾的。这样,数学的基础归纳到集合论而坚实无比,大部分数学家也和庞加莱一样极为满意。

然而,庞加莱的话音刚落。就在1901年6月,从英国数学家、哲学家罗素(1872~1970)发现“罗素悖论”开始,一系列动摇数学基础的悖论相继发现,从而诞生了三大数学流派;随着1931年奥地利数学家哥德尔(1906~1972)给出的两个“不完备定理”,人们寻找可靠数学基础的努力全部化为泡影,庞加莱“数学绝对的严格性”也消失得无影无踪!

物理学的开尔文、数学的庞加莱,如此巧合地都在上一世纪之交的1900年盲目地认为各自领域已大功告成,这是偶然的吗?他们的失误对今人又有何启迪呢?

这不是偶然的。如果从古希腊以“科学精神”执著地探索自然开始,已有2000多年了。十七、十八、十九这三个世纪的成就更使科学家们激动不已,诸如发现海王星显示出牛顿力学无比强大威力的例子已屡见不鲜。于是人们得意地认为大自然已基本在自己的掌握之中了,这时,盲目乐观也就在所难免了。其实,即使进入21世纪的我们,也没有任何值得乐观的理由,现今各领域的“乌云”不止两朵,而是漫天密布。以物理领域为例,著名学者艾小白在1997年第4期《自然》杂志上就提出了97个至今未解的难题,说不定哪一个难题的解,就会对当今人们认为“完美”的学说以毁灭性的打击。又如,爱因斯坦的光速不变原理在近年也受到挑战。因此,驱散乌云,揭示大自然的奥秘,让科学的天空艳阳高照,既是我们在有限时空内不可达到的目标,也是人类孜孜不倦的追求。这种思想,对克服急于求成和急功近利,或者克服悲观失望的不可知论,都是有益的。

大师们的失误启迪我们,任何人类已认识到的自然规律,都仅仅是认识道路上的“一段”,没有理由认定这些规律是一切自然现象和规律的基础,更不是它们的总和,在对自然现象的不同认识、不同解释中互相补充、互相促进,才更符合科学发展的自身规律。一切妄自尊大、盲目乐观都是有害的。1999年5月退休的美籍华裔科学家杨振宁(1922~)于1999年6月2日在北京师范大学也说,那种认为20世纪末科学已发到顶峰的观点是错误的,还有许多新东西要我们去探索。用爱因斯坦的话来说,则是:“科学决不是也决不会是一本写完了的书。每一次重大发现都带来了新的问题。”

(摘自《科学失误故事》,北京出版社出版,定价:16.00元。社址:北京北三环中路6号,邮编:100011)

手机光明网

光明网版权所有

光明日报社概况 | 关于光明网 | 报网动态 | 联系我们 | 法律声明 | 光明网邮箱 | 网站地图

光明网版权所有