彭加勒與物理學(xué)危機(jī)

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1、彭加勒與物理學(xué)危機(jī)[內(nèi)容提要]19世紀(jì)末和20世紀(jì)初，接踵而至的一系列新實(shí)驗(yàn)事實(shí)與經(jīng)典物理學(xué)理論發(fā)生了不可調(diào)和的矛盾，動(dòng)搖了整個(gè)物理學(xué)理論的基礎(chǔ)，導(dǎo)致了物理學(xué)危機(jī)。當(dāng)時(shí)老一輩的物理學(xué)家囿于機(jī)械論的自然觀，看不清物理學(xué)發(fā)展的形勢(shì)，只是企圖在舊理論的框架內(nèi)進(jìn)行修補(bǔ)，找不到擺脫危機(jī)的出路。在當(dāng)時(shí)著名的科學(xué)家當(dāng)中，對(duì)物理學(xué)發(fā)展形勢(shì)看得最為清楚的是法國(guó)數(shù)學(xué)家彭加勒（JulesHenriPoincaré,1854-1912）。他于1905年明確提出了物理學(xué)危機(jī)，并對(duì)它進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和論述。他認(rèn)為，物理學(xué)危機(jī)是好事而不是壞事，它預(yù)示著一種行將到來的變革，是物理學(xué)進(jìn)入新階段的前兆。他正確

2、地指出，要擺脫危機(jī)，就要在新實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上重新改造物理學(xué)，使力學(xué)讓位于一個(gè)更為廣泛的概念。他一再肯定經(jīng)典理論的固有價(jià)值，尖銳地批判了“科學(xué)破產(chǎn)”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。他還預(yù)見了新力學(xué)的大致圖景，對(duì)科學(xué)的前途滿懷信心。彭加勒之所以對(duì)物理學(xué)危機(jī)持有基本正確的見解，除了他對(duì)物理學(xué)的歷史和現(xiàn)狀有清晰的了解外，也和他的哲學(xué)思想中的某些積極因素有關(guān)。雖然他的哲學(xué)前提是唯心主義的，但他的有關(guān)論述也確實(shí)有值得我們借鑒和吸取之處。本文扼要地列舉、分析了彭加勒的一些富有啟發(fā)性的科學(xué)哲學(xué)思想，認(rèn)為在哲學(xué)上也不能對(duì)他采取全盤否定的態(tài)度。即使在今天看來，彭加勒對(duì)物理學(xué)危機(jī)的看法也是符合當(dāng)時(shí)的歷史事實(shí)和科學(xué)發(fā)

3、展規(guī)律的?？墒牵L(zhǎng)期以來，他的基本觀點(diǎn)卻普遍受到人們的誤解和曲解。在蘇聯(lián)和我國(guó)出版的有關(guān)自然辯證法的論著中，彭加勒竟被描繪成在現(xiàn)代科學(xué)史上興風(fēng)作浪的反面人物。究其原因，在于人們把《唯物主義和經(jīng)驗(yàn)批判主義》中所引用的彭加勒關(guān)于物理學(xué)危機(jī)的論述的片言只語作為自己的全部論據(jù)，并且漫無邊際地加以“引申”和“發(fā)揮”。事實(shí)上，《唯物主義和經(jīng)驗(yàn)批判主義》中的有關(guān)引文并沒有全面反映彭加勒關(guān)于物理學(xué)危機(jī)的基本觀點(diǎn)。為了恢復(fù)歷史的本來面目，進(jìn)一步端正我們的學(xué)風(fēng)，本文試圖從當(dāng)時(shí)的歷史背景和彭加勒的原著出發(fā)，對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了必要的澄清。本文也分析了物理學(xué)危機(jī)的實(shí)質(zhì)，認(rèn)為物理學(xué)危機(jī)主要是物理學(xué)本身的

4、危機(jī)，這是根本的一面；危機(jī)在哲學(xué)方面的表現(xiàn)則是由物理學(xué)本身的危機(jī)派生出來的。斷言危機(jī)不是發(fā)生在物理學(xué)問題上，僅僅發(fā)生在哲學(xué)問題上，以及在哲學(xué)方面只強(qiáng)調(diào)唯物主義被唯心主義和不可知論代替所引起的危機(jī)，而忽略機(jī)械觀面臨的全線崩潰的危機(jī)，都是過于片面的。[目錄]一、物理學(xué)危機(jī)的產(chǎn)生二、物理學(xué)家對(duì)危機(jī)的反應(yīng)三、彭加勒關(guān)于物理學(xué)危機(jī)的基本觀點(diǎn)四、一些頗為流行的誤傳和謬說五、對(duì)《唯物主義和經(jīng)驗(yàn)批判主義》一書有關(guān)論述的分析六、為什么彭加勒對(duì)物理學(xué)危機(jī)會(huì)持有基本正確的見解七、物理學(xué)危機(jī)的實(shí)質(zhì)19世紀(jì)末20世紀(jì)初，在物理學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，一系列新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)與經(jīng)典理論發(fā)生了不可調(diào)和的矛盾，暴露了經(jīng)典概念

5、之間的裂痕，從而嚴(yán)重地動(dòng)搖了整個(gè)物理學(xué)的基礎(chǔ)，導(dǎo)致了物理學(xué)危機(jī)。彭加勒(H．Poincaré，1854~1912)在本世紀(jì)伊始第一個(gè)明確指出了物理學(xué)危機(jī)，并對(duì)它進(jìn)行了全面的分析和論述。即使在今天看來，彭加勒的看法也基本上是符合當(dāng)時(shí)的歷史事實(shí)和物理學(xué)發(fā)展的規(guī)律的。可是，長(zhǎng)期以來，他的基本觀點(diǎn)卻受到普遍的誤解和曲解。尤其是，在前蘇聯(lián)和中國(guó)內(nèi)地出版的《唯物主義和經(jīng)驗(yàn)批判主義》學(xué)習(xí)輔導(dǎo)材料以及有關(guān)的哲學(xué)和自然辯證法論著中，彭加勒竟被描繪成一個(gè)信口開河、胡言亂語、無中生有的反派角色，背上了破壞物理學(xué)革命的罪魁禍?zhǔn)椎膼好?。這個(gè)問題實(shí)有澄清之必要。一、物理學(xué)危機(jī)的產(chǎn)生1687年，牛頓(I

6、.NeThomson，1824~1907)在1884年宣稱：“在我沒有給一種事物建立起一個(gè)力學(xué)模型之前，我是永遠(yuǎn)也不會(huì)滿足的。如果我能夠成功地建立起一個(gè)模型，我就能理解它，否則找就不能理解?！睖愤d(J.J．Thomson,1856~1940)的言論代表了一代物理學(xué)家的思想。他在1888年說；“一切物理現(xiàn)象都能夠從力學(xué)的角度來說明，這是一條公理，整個(gè)物理學(xué)就建造在這條公理之上?！?894年，赫茲甚至在批評(píng)牛頓力學(xué)有關(guān)基本慨念的著作中還堅(jiān)持認(rèn)為：“把一切自然現(xiàn)象還原為簡(jiǎn)單的力學(xué)定律是物理學(xué)的課題，在這一點(diǎn)上，所有的物理學(xué)家都是一致的。”的確，自1687年以來，物理學(xué)200年間

7、基本上是在牛頓所提出的理論框架內(nèi)發(fā)展起來的，到19世紀(jì)后期，已經(jīng)形成了經(jīng)典物理學(xué)的嚴(yán)整理論體系，幾乎能說明所有已知的物理現(xiàn)象．當(dāng)時(shí)，許多物理學(xué)家躊躇滿志，他們以為宇宙秘居扃，無不盡辟，后人只要繼守先人之遺業(yè)，稍加雕飾就可以了。80年代初，當(dāng)普朗克(M.Planck，1859~1947)表示決心獻(xiàn)身理論物理學(xué)時(shí)，他的老師、著名的德國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家約利(P.vonJolly,1809~1884)規(guī)勸他說：“年輕人．你為什么要斷送自己的前途呢?要知道，理論物理學(xué)已經(jīng)終結(jié)，微分方程已經(jīng)確立，它的解法已經(jīng)制定，可供計(jì)算的只是個(gè)