一個平民的哲學(連載)

第39部分 (第3/4頁)

到不同物質介面中的物質粒子對他們施加了不同的力，這樣發生折射。同理，反射被解釋成由於光微粒在鏡子中的反射，就如同我們向一面牆擲出一個有彈性的球一樣。與光的微粒說對立的是光的波動說，牛頓是光微粒說的支持者，而惠更斯則是波動說的支持者，牛頓發現了光的色散實驗後是這麼解釋的：“歸屬於不同色的微粒在真空中速度相同，但在玻璃中則不同，白光是歸屬於不同色的微粒組合，而在光譜中它們是分開的”，而波動說則認為：“歸屬於不同色的波長是不同的光線，在以太中速度相同，白光是各種不同波的組合。”在當時大多數人認可牛頓的微粒說，因為從力學的角度上解釋更為可行。19世紀中葉，揚和菲捏爾做了小孔實驗證實了光的波動說是正確的，並確定了各種光的波長。但是波動說認為光是在以太中傳播的，關於以太是個什麼東西成了個大問題。

不管怎麼說，力學似乎可以統一整個物理學界，所有的物質現象都可以被看作是力的作用。根據力學的原理，在力學中假如知道一個運動物體現在的運動狀態和作用在它上面的力，那麼它的未來的路徑是可以預言的，而且它的過去也是可以揭示的。一旦把一切自然現象都化成簡單的力，那麼科學的任務便算終結了。這種思想不但在科學界，而且蔓延到其他領域，科學一度成為至高無上的權威，因為科學能解釋所有的現象並能預測和揭示過去和未來，那麼只要我們加以時日，解開生物學和人類還有宇宙的力學原理，進而就可以預測人類社會和宇宙的未來，科學成為了無所不能的代名詞。這種觀點被稱為機械論，因為力學是從研究機械運動開始的，機械決定論認為，只要給出所有物體在任何時刻的初始條件（位置　速度　加速度），就可以用牛頓定律預言整個宇宙和它的每—部分的全部未來。—切運動都可以歸結為機械運動．一切運動的原因可以歸結為力。自然界就是一架按照力學規律運動著的大機器，植物是機器，動物是機器，因而人也是機器。正如伏爾泰所說的：“如果全部自然界，一切行星，都要服從永恆的定律．而有一個小動物（指人），五尺來高，卻可以不把這些定律放在眼中，完全任性地為所欲為，那就太奇怪了　。”（見工業革命的擴散（九））

這時的科學界認為，物理學的所有問題都已經解決，只有2朵小小的烏雲；當時已知的物理現象都可以歸納到力學、電磁理論、熱力學等高度完美的理論框架裡，也許留給後代人解決的物理問題已經不多了。但烏雲越來越多，預示著經典物理學的破產。

工業革命的擴散（十五）

上面提到這時的科學界認為，物理學的所有問題都已經解決，只有2朵小小的烏雲；當時已知的物理現象都可以歸納到力學、電磁理論、熱力學等高度完美的理論框架裡，也許留給後代人解決的物理問題已經不多了。但烏雲越來越多，預示著經典物理學的破產。

19世紀中後期，物理學中引入了新的、革命性的觀念，他們開啟了一條通往新的哲學的道路，這個新的觀點與舊的機械觀不同。這些新的概念的起源與解釋電的現象有關，我們在解釋它之前，我們先回顧下力學如何是解釋它的，我們知道兩個粒子會相互吸引，而它們的吸引力跟距離的平方成反比，羅蘭　美國約翰&amp；#8226；霍普金斯大學的教授，1876到歐洲進行了一年學術訪問，在訪問期間進行了有名的羅蘭實驗。這個實驗的具體內容是：假設電流在一個環行導體中透過，在這個環中央放上一個磁針，在通電瞬間，產生了一種新的力，這種力作用於磁極上，並且與連線導線和磁極的直線垂直。如果這個力是由一個作圓運動的帶電體產生的，則羅蘭實驗告訴我們，這個力與帶電體的速度有關，這些實驗情況與任何力都只在兩個粒子的連線上作用而且只與距離有關的力學觀點相矛盾。這裡物理學家們引入一個新概念：場。這麼解釋這個問題：帶電體在靜止的時候只有靜電場，而帶電體一旦運動，磁場就出現了。我們還可以進一步說，假使帶電體更大，或者運動得更快，則帶電體所產生的磁場也更強。用場的語言來描述：電場變化愈快，相伴的磁場愈強。一個在變化著的磁場總是由一個電場伴隨著，同理，變化著的電場總是由磁場伴隨著。接下來，麥克斯韋將場論數學化，並建立了麥克斯韋方程式。這裡出現一個問題，場是個什麼東西？牛頓力學中從來沒有關於場的解釋，對於電、磁的解釋是粒子的相互作用。電磁學的進展把場當成一個基本的物理概念，對於一個現代物理學家而言，電磁場是一個實實在在存在的東西，和任何物質一樣存在著，這個觀念對經