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狭义与广义相对论浅说-第17部分
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量子力学革命，或第二次量子革命的历史，以及它从潜在的革命性到理论革命到科学革命阶段的迅速转变，很自然成了本书一章的研究主题。量子力学对物理学发展的革命意义在过去的半个世纪中表现得已经很明显。这些发展对科学和思维方式的重要性，近几十年几乎任何一本科学哲学著作都对它作了深入阐述（见玻恩1949；戴维斯1980；费困曼1965；雅莫尔1974和苏帕尔1977）。
古典量子论的最后堡垒
在本章结束之前，我们介绍一个严肃的插曲，它能够说明爱因斯坦光量子概念的真正革命性质。1924年，也就是康普顿宣布康普顿效应的发现一年之后，玻尔（同H．A．克拉摩和J．C．斯拉特一道）发表了一篇论文，旨在反对光子概念。玻尔在他的原子理论中采用了量子概念，而这一原子理论很快得到了普遍接受并使物理学的这一学科发生了革命性的变化。当时，量子论中还存在着许多无法解释的困难问题，直到几年后建立了量子力学，这些问题才得到解决。但玻尔理论同普朗克最初的量子论一样，本身并没有涉及到“自由辐射场”，也就是光或其它电子辐射在空间的量子化问题。爱因斯坦1905年的论文发表后的二十年间，玻尔和许多物理学家一样，他们虽然接受了量子论，但只承认光在辐射和吸收时的量子化，而不是光本身的量子化。他们必须记住，大量实验（包括干涉实验和衍射实验）以似乎无懈可击的证据证明了光的连续波动传播。
玻尔…克拉摩…斯拉特假说是玻尔最后一次坚持他反对用量子论对光作一般性描述的立场。他坚信，他自己的“对应原理”能在辐射和吸收量子论和已经广为认可的电磁波传播理论之间的鸿沟上架起一座桥梁。在1919年及其以后的几年中，他甚至表达过这样的愿望：如果对维护“我们的经典辐射理论”有必要的话，他将不惜迈出最为极端的一步——放弃能量守恒原理（见斯图威尔1975，222）。
1922年12月11日，他在诺贝尔奖颁奖仪式上作演讲时，再次提到了这个问题。当时他解释说：“近年来，爱因斯坦理论的预言已经得到了……精确的实验证实。”但他又立刻补充说：“尽管具有启发性意义”，但爱因斯坦的“光量子假说”与所谓的干涉现象“完全不能相容”，因此，不可能在辐射本质意义上解释光。“这成了1924年的玻尔…克拉摩…斯拉特论文的主题，论文的主要目的是：探索辐射特性的原因，“但并不涉及任何与光在自由空间传播定律相背离的光的电磁波理论”，而只研究“虚辐射场与发光原子相互作用这一特例”。这篇论文中，作者声明：在单次原子相互作用过程中，他们将“抛弃…能量与动量守恒原理的一个直接运用”，他们认为，守恒原理仅在宏观统计水平上是有效的，对单个原子并不适用。在此前两年，索未菲曾说过：抛弃能量守恒原理可能是医治光的波粒二象性疾病“最好的药方”（佩斯1982，419）。几年后，海森伯（1929）在评述这段历史时指出，“玻尔…克拉摩…斯拉特理论代表了古典量子论危机的顶点”（佩斯1982，419）；按照佩斯的说法，它是“古典量子论的最后一座堡垒”。
斯拉特后来在致B．L．F．D．瓦尔登的信中说，“能量和动量统计守恒的思想”是由“玻尔和克拉磨上升为理论的，这和我更好的见解完全相反”（斯图威尔1975，292）。斯拉特指出，玻尔和克拉摩有充分的理由说明“在当时的条件下，没有任何现象需要假定空间中光微粒（或量子）的存在。”斯拉特“对抛弃量子论获得的益处同放弃能量守恒和因果律造成的损失作了比较，终于被所获得力学机制的简单性所征服”。
否定这一理论的意见“非常之多”（斯图威尔&7）。然而，真正的答案并没有在理论讨论中出现，而是来自于直接的实验。关于实验结果，我们不妨引用赫胥黎曾经说过的话：“一个漂亮的假说被一个丑陋的事实扼杀了。”实验毋庸置疑地证明，能量和动量守恒定律即使在单一原子层次上也是有效的。这一判决性实验采用的正是康普顿效应技术。第一批实验结果是柏林的W．玻特和H．盖革获得的，而后，A．H．康普顿和A．W．西蒙得到了更为精确的结果。1925年4月21日，玻尔一听到这个消息，立即写到：“目前最迫切的事情是，给我们革命性的努力以尽可能体面的葬礼”（见斯图威尔1975，301；佩斯1982，421）。同年7月，他在《物理学杂志》上发表文章，两次提到了革命。他写到，“我们必须为这样的事实作好准备：经典电动力学理论所需要的推广，要求对那些迄今为止一直描述自然的概念进行革命性的变革”。这段插曲和玻尔对他的议论，也许正显示了量子论的巨大威力，它是那样伟大以致于使人们不自觉地使用革命的语言。
爱因斯坦论科学革命
科恩著
对于许多历史学家，哲学家，社会学家和科学家来说，相对论革命已成为科学革命的典范。但爱因斯坦却认为他的贡献应被视为物理学进步的组成部分，而不是物理学革命性的发展。他从未写过专门的文章论述与进化观相对应的革命观这一主题，但他却在许多场合下对此作过深刻的表述。
在评价爱因斯坦关于科学革命的观点时，我们必须注意，在他获得国际声望之前，他的观点与其后来的观点是不同的。这也许能解释这样一个事实，他在1905年3月写给C．哈比希特的一封信中，把自己的光量子概念说成是“非常革命的”（希里格1954，89）。但在1947年，他却强烈反对科学发展是由一股稳定的革命潮流所推动的观点。就我所知，这封致哈比希特的信，是爱因斯坦唯—一次使用“革命的”这一词汇来描述他自己的工作和本世纪物理学。其它关于爱因斯坦对科学革命的论述，或散见于他的通信中，或流露在他的演讲中，或体现在他所写的有关自己的工作或其他科学家成就的文章里。因此他的每一个见解必须放在特定的背景下去考察和理解。我发现没有证据表明爱因斯坦对科学革命的模式有过什么重要的思想或曾建立有关科学发展途径的真正理论。我在这里还要补充一点语言上的问题：爱因斯坦的母语是德语，因此，在理解和翻译上也会出现问题。
在爱因斯坦发表了他的“非常革命的”光子概念，相对论以及对布朗运动的深入研究成果一年之后，他明确地谈到他的忧虑，他担心也许他再也不会得到做出上述成就时所具有的创造力。难道伟大的创造力真的穷尽了吗？lgu年5月3日他写信给M．索洛文，表达了他担心不再会做出新的重要的科学贡献的忧伤心情。他说：“我将要步入停滞不前和思想贫乏的年龄段了，面对年轻人的革命热情，这个年龄段的人只能悲叹而已”（爱因斯坦1956，5；见费纳1971，297；1974）。这句话说得多少有点模糊，但我想其含义之一就是，一个富有创造力的青年科学家容易产生“革命性思想”，因此他们很可能形成“非常革命性的”观念。我认为不能把1905－1906年的两封信中发现的“革命的”这个词汇看作与当时科学界流行的革命一词的含义有何不同。这就是说，爱因斯坦特别强调光量子概念体现了很强的不连续特性，是物理学进程中的革命性突破。
爱因斯坦于1905至1906年对革命性科学的召唤与他1947年的评论形成了鲜明的对照。1947年1月30日《纽约时报》刊登了这样一条新闻：“爱因斯坦的理论得到拓展”。这是指A．薛定谔的声明：“解决了一个30年悬而未决的老问题：爱因斯坦1915年的伟大理论得到有力的推广。”《纽约时报》报道说，薛定谔宣称他已将广义相对论从引力范围扩展到电磁领域。这项研究是“我们科学家应当做的事，而制造原子弹却相反。”薛定谔的声明被人们视为是不够谦虚的。在此之前，《纽约时报》派人采访了爱因斯坦，要他发表看法。采访报道同有关薛定谔的新闻登在一起。它只引用了爱因斯坦的几句话，他“目前还不能对此做出任何评价”，爱因斯坦说：“我缺乏第一手材料”，而且“有关科学上的事情”，他与薛定谔只有“有限的联系”。
但是，尽管爱因斯坦没有在新闻媒介上做出公开评论，他却写了一篇文章，其英译本M．克莱因曾引用过（1975，113）。爱因斯坦说：“读者得到的印象是每过五分钟就会发生一次科学革命，简直就像某些不稳定的小国家发生军事政变一样。”爱因斯坦认为（根据克莱因的引证）：“过多使用科学革命这个术语会使人对科学发展过程产生错误的印象”。爱因斯坦写道：这个“发展过程是前后连续几代最优秀的头脑加上不知疲倦的劳动”，是“逐渐导致对自然规律的更深刻的认识过程”。在这些文字中，我们可以发现，尽管爱因斯坦强调科学进步的积累的一面，但他没有完全排除偶然发生的革命。
克莱因发现：“只有当（科学上的）变革达到法国或俄国革命那种程度时，爱因斯坦才特别地提到了科学革命”。我们已经看到爱因斯坦一再提到麦克斯韦革命（或法拉第，麦克斯韦，赫兹革命）。在他的“自传注释”（1949，37）中，爱因斯坦指出：“从引进（电磁）场而开始的革命绝没有完结。”克莱因（1975，118－119）对爱因斯坦的成就进行深入的分析后指出，爱因斯坦并没有真正创立新的“光量子理论”，而仅仅是提出一个假说，它是“建立必要的新理论的一个富有启发性的向导”。克莱因还指出，在爱因斯坦提出相对论时，他没有宣称他“发现了新的基本理论”。因此在他1907年的论文中（1915年的文章中也是如此），爱因斯坦正确地指出狭义相对论不过是“一个富有启发性的原理”。对爱因斯坦说来，相对论不能构成一场革命。
尽管爱因斯坦在他1905年做出的三个伟大贡献中，只把其中的一个冠以“革命性的”这样的定语，但他的科学界的同仁、学生、合作者和传记作者都赞成科学史家的观点：狭义相对论、光量子论、对布朗运动的解释这三者都具有革命性质。其中他对布朗运动的解释最不为人们所知，但它的革命性质是与生俱来的，因为它为解决分子运动这一基本问题提供了一个全新的方式。在研究分子运动时，爱因斯坦建立了“已给出的统计涨落理论中第一个重要的方法”（克莱因1975，116）。由波兰物理学家M．V．斯莫尔乌克尔斯基同时独立提出了这一理论，被许多同代人看作是革命性的，特别是当它被J．佩兰、斯维德伯格和其他人的实验证实以后。但爱因斯坦并不认为这一工作是革命性的，因为“它不过是摆脱机械论世界观所得出的一个必然结果”（同上）。
爱因斯坦1905年论光的量子性的论文的革命意义已经在本书第27章中讨论过了。但这里我们应当注意爱因斯坦在标题中用了“启发性的”一词。他所阐述的尚不是一个理论，而是以一个假说为基础解释各种各样的现象，而假说的正误在他那里是无关紧要的，它只是作为解释的基础。爱因斯坦直到去世时仍然没有将“理论”一词向光量子假说联系在一起，在他去世前一周，爱因斯坦纠正一位“爱因斯坦的光量子理论”的来访者，爱因斯坦强调说：不，光量子“不是一个理论”，因为光量子和相对论不同，爱因斯坦认为相对论是以前物理学逻辑的进化式的发展，而光量子假说同以前的原理不能相容。他认为他得出的光的概念是奇特的，甚至是完全站不住脚的。因此他采用“革命的”作为光量子假说的定语也许暗示了这种不合适的，甚至不正确的特性，而不只是它的新奇。
众所周知，爱因斯坦在他科学生涯的鼎盛时期，曾花费大量的时间致力于创立“统一场论”，但没有取得成功。统一场论试图以一种内在联系的方式将引力和其它物质力统一在一起，以期对物理世界进行准确完整的描述。M．克莱因认为爱因斯坦后来的关于科学革命的见解是他对正在到来的革命的信念的一部分，这场革命将恢复物理学中某些在20世纪的冲击下失去的性质。克莱因（1975，120）写道：“当爱因斯坦心存疑虑地反对声称这个或那个新发现的理论引起了物理学革命的时候，他指的是‘真正的革命’。牛顿世界观的旧体系已被抛弃，但他的天才后继者必须提出一个可理解的、一致的和统一的物理实在图景，以代替已被抛弃的旧图景。没有给出完整新图景的暂时的思想成果理应获得应有的评价，但爱因斯坦拒绝把它们称作是已经完成的革命”。
让我们回过头来看看爱因斯坦对伽利略的评价。他和开普勒和牛顿一道是爱因斯坦所崇拜的英雄人物。爱因斯坦不仅盛赞伽利略的科学成就，而且欣赏他工作所体现的主导思想：“竭力反对任何根据权威而产生的教条。”爱因斯坦称赞伽利略只承认“经验和周密的思考才是真理的标准”，他评论说，伽利略的这种态度在那个时代是“多么危险和多么革命”。这些话出自爱因斯坦为S．德雷克英译的伽利略的《对话》所写的序言，我们关于爱因斯坦和革命的讨论很快就会涉及这本书。
爱因斯坦的序言分别用德文和所谓的“S．巴格曼的权威英译本”的出版。尽管两种版本中都出现了同一个词汇——革命的，因德文版有一段话中采用了另一个完全不同的词汇：bahnbrechend（字面意思是“开创”），按照“权威译本”，这段话的意思是“对话的革命性的真正内容”。在序言中，爱因斯坦把伽利略比作政治革命者。按照爱因斯坦的观点，伽利略抛弃了古代学者的权威和偏见，而坚信自己的推理。因为在伽利略时代，几乎没有“具有坚定意志，并且兼具智慧和勇气的人”敢于挺身而出，反对“那一批无所事事的说教者，他们靠了人民的无知，披着牧师和学者的外衣”，借以“维护自己的权势”。爱因斯坦认为伽利略的地位是“开创性”和“革命的”。但他没有使用“伽利略革命”这样的词句。他懂得即使没有伽利略，在17世纪也能看到“腐朽的文化传统的枷锁”被打破，他的谨慎说明他担心自己也难免具有“一般人的弱点”，那就是“由于醉心于所崇拜的人物，而夸大了他们的地位”。
当时爱因斯坦已经熟练地掌握了英语，无论是写作还是讲演，但他还是宁愿用德语写作。我们不知道他在审阅那个“权威译本”时有多细心，但我相信如果不能表达他本人的思想的话，他绝不会放过用“revolutionary”代替“bahnbrechend”的译法。当时译者与爱因斯坦就在一起工作，难道是他歪曲了爱因斯坦的意思？无论如何，爱因斯坦就在几行前刚刚用了“革命的（revolutionary）”一词，从上下文的意思来看，其用意是
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