科学中的革命-第63部分

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法拉第和麦克斯韦发动了电磁学和光学革命……这一革命是牛顿革命以后理论物理学的
第一次重大的根本性的进展”。从上下文可以看出，爱因斯坦在这里似乎也隐含着承认
了牛顿革命。这里爱因斯坦没有像在其它文章中那样使用“revolution”一词，而是使
用了“法拉第…麦克斯韦的电磁和光学革命（umwalzung）”。我们知道，umwalzung一般
被视为revolution的同义语。
　　　　爱因斯坦在后来评述牛顿的文章（1927；1954，260）中表达了他自己的看法。他提
出：“广义相对论是场论研究规划的最后一步”。然后他说：“从量上看来，他自己对
牛顿的学说只作了很小的修改，但从质的方面说来，他的改进则是深刻的”。这是爱因
斯坦对广义相对论进化的特性的经典论述。“修正了的牛顿理论”这句话表达了爱因斯
坦的内心思想：他的工作只是一种改进（transformaion），而不是全新的创造。我们知
道，认识到这是一场改进绝不会贬低我们对新的观念可能带来的革命性变化的估价。在
这篇文章中，爱因斯坦说：“麦克斯韦和洛伦兹的理论不可避免地会导出狭义相对论，
狭义相对论既然放弃了绝对同时性观念，也就排除了超距作用力的存在”。他希望读者
认识到狭义相对论是进化的台阶，尽管我们也许看到了这样一种改进的意义是如此重大，
因而不论其进化特性如何突出，它也能被看作是革命性的。在文章中，爱因斯坦深刻地
如实地揭示了狭义相对论和广义相对论的意义。而对大多数历史观察家来说湘对论似乎
不仅是革命的，而且是最高层次上的革命。
　　　　进化这一主题在爱因斯坦的许多文章里都作了阐述。他在伦敦《泰晤士报》（1919
．11．28爱因斯坦，230）上的一篇通俗文章中写道：“狭义相对论”只是“麦克斯韦和
洛伦兹电动力学的一个系统发展”。1921年在伦敦皇家学院所作的一次演讲中，爱因斯
坦进一步发挥了这一思想，他说：“相对论……可以说是完成了麦克斯韦和洛伦兹建造
的巨大的智慧大厦”，他试图把“场物理学推广到各种现象，包括引力在内”（同上，
246）。然后他毫不含糊地声明：“这里我们并没有革命的行动，它只是一条可以追溯到
几个世纪前的发展路线的自然延续”。下面我们即将考察爱因斯坦的这一声明是否是对
新闻媒介的夸张所做出的反应。但我们应当注意到，进化的主题同样在他的其它演讲中
以及后来的文章中出现，例如在评价牛顿的文章（p．261）中，爱因斯坦讨论了“我们
关于自然过程的观念的进化”。然而，试图把爱因斯坦的见解纳入一个简单的模式所面
临的困难是，事实上，即使在同一篇文章里，爱因斯坦所描述的科学发展的图景也是十
分不同的：“我们的基本观念的革命自19世纪末已开始发生了”，德文原文是这样写的：
“ein　umschwungder　grandanschauungen”，由巴格曼（爱因斯坦1954，257）翻译成英
语是：“我们的基本观念发生的渐变”。可是我们或许能参考爱因斯坦论述麦克斯韦的
文章，得到对这句话理解的一点启示（见前面第20章）。爱因斯坦这样写道“在任何时
候，这场伟大的变革（或革命）都将和法拉第、麦克斯韦和赫兹的名字联系在一起”。
但在紧接着的下一句话中，爱因斯坦用了“革命（revolution）”一词来描述这一事件，
这使我们清楚地看到他把“变革（umschwung）”用作“革命”的同义语。爱因斯坦评价
牛顿文章第一位翻译者将“umschwung”翻译成“revolution”（这是许多词典中这个词
的第一个释义），但却改变了作者的语法关系，变成“我们基本观念中的逐步革命”。
也许这为科学史的变化引入了一个新的概念，而事实上它在逻辑上是自相矛盾的。可是
我们无论选择这个词的哪一个释义，毋庸置疑的是爱因斯坦确信科学中伟大的革命性变
革能够发生且已经发生，但它们很少（如果有的话）是与过去的思想没有任何逻辑联系
突发性的、戏剧性的和无法预期的变化。然而他本人从未在公开场合或私下说相对论是
这样一场革命。
　　　　吉拉德·霍尔顿在1981年写过一篇评述爱因斯坦的文章，他讨论了爱因斯坦关于
“科学理论是通过进化而发展的思想”（P．14）。他强调爱因斯坦的主张：“物理学理
论最美妙的命运是能指出一条建立一个包容更广的理论的途径，而旧理论本身则是新理
论的一种特例”。特别具有说服力的是爱因斯坦第一次来到美国时所作的演讲（《纽约
时报》），1921．4．4见霍尔顿1981，15）：
　　　　目前在公众中广泛地流传着一个错误的见解，认为相对论同牛顿、伽利略以来的物
理学格格不入，同他们的推理完全对立。而实际情形与此相反，没有伟大的物理学前辈
的发现，没有他们建立的前导理论，相对论简直是不可想像的，它没有赖以生存的基础，
凭心而论，没有以往必须作的工作，相对论不可能适时出现。那些为建立相对论奠定基
础的人有伽利略、牛顿、麦克斯韦和洛伦兹。
　　　　米歇尔。布宾在哥伦比亚大学介绍爱因斯坦时说，他是一种理论的创立者，而这种理
论是“动力学的一次进化，而不是一场革命”。当时他对爱因斯坦的立场一定会心领神
会的。
　　　　上述爱因斯坦的见解表明，用一句话来概括爱因斯坦是否相信科学中发生了革命是
多么困难。他一定知道大多数人（不论是科学家还是非科学家）都认为相对论是一场革
命，因此他不厌其烦地（在不少场合下）指出相对论迈出的是逻辑的、进化的一步，而
不是与旧观念的直接决裂的一步。他不只一次说有麦克斯韦革命，而且在1953年他毫不
含糊地介绍伽利略的《对话》时运用了“革命性”一词，语气显然比他半个世纪前称自
己的光量子为“富有启发性的”加重了许多。
　　　　探讨爱因斯坦有关科学革命和科学进化的思想，我们不该忘记，爱因斯坦从未写过
有关文章，也没有在有记录的谈话中，或在我们能收集到的信件中专门讨论这一主题。
而且我们知道爱因斯坦在许多方面都是一位很谦虚的人，因此他会极力反对在报刊上宣
传他发动了科学革命。在他的一次最为坦率的表态中，他突出反对的是新闻媒介给人造
成了这样一种印象：科学革命“每五分钟”就会发生一次。但应当注意的是，即使在爱
因斯坦尖锐反驳对薛定谔的成就过分渲染时，他也没有完全排除发生科学革命的可能性。
天件谦和与对新闻机构作法的反感很可能是爱因斯坦把自己开创的革命看作为“进化”
的主要原因。
　　　　此外，对年轻的富有理想的知识分子来说，在1905和1906年出现“革命”一词，同
1917年后的意义完全不同。爱因斯坦把他的工作看作是进化的而不是革命性的主要论述，
是在1917年俄国革命和第一次世界大战结束后很快遍及中欧的革命夭折后做出的，当时
柏林的大街上还在进行着血腥的战斗。从20…50年代，正如我们所知，爱因斯坦乐于撰写
论述伽利略（也许还有牛顿）革命的文章，他还多次写过评述麦克斯韦革命的文章。我
认为，重要的是在爱因斯坦40年代写的自传中，占有突出鲜明地位的，是他对麦克斯韦
革命的论述，那是一种强烈而明快的论述。当爱因斯坦谈到麦克斯韦革命是由法拉第、
麦克斯韦和赫兹共同做出（还附加了麦克斯韦具有“狮子般的领袖地位”）的时候，毫
无疑问他强调的是观念变革的深度，而没有顾及时间的跨度。因为法拉第的论文发表于
19世纪3O年代，赫兹的论文发表于19世纪90年代，这场革命横跨半个多世纪的漫长时间。
这个例子表明爱因斯坦思想中的伟大科学革命不能同突发性的、剧烈的政治事件进行严
格的类比，政治变革是以统治形式的更替为特征的。
　　　　爱因斯坦先前的助手巴纳什·霍夫曼曾写过几部关于爱因斯坦和现代物理学的书。
他告诉我他从未听到爱因斯坦说过任何反对发生科学革命的话。在霍夫曼同爱因斯坦长
期的秘书和朋友合作写的一本书中，霍夫曼依据大量有关爱因斯坦革命的论述，发现爱
因斯坦的科学观并不自相矛盾。霍夫曼把爱因斯坦曾用于伽利略和麦克斯韦的科学但没
有用于他自己的科学的那些评语照搬于爱因斯坦的科学。英费尔德在他所写的论述爱因
斯坦和相对论的书中，称狭义相对论是“第一次爱因斯坦革命”（1950，23；40），广
义相对论是“第二次爱因斯坦革命”。英费尔德是爱因斯坦的亲密助手，并和爱因斯坦
合作完成了《物理学的进化》（1938）一书。英费尔德评价爱因斯坦对量子理论的贡献
是量子理论“这场未完成的伟大革命”的一个主要步骤，它是“革命的同时也是调和的”。
记者亚历山大·莫斯柯夫斯基曾报道过大量同爱因斯坦谈话的内容，他说狭义相对论体
现了“物理学思想的革命性转变”（1921，113），广义相对论要求“革命性的自然观念”
（p．6），“我们中间很少有人意识到沿着爱因斯坦观念的发展线索，等待我们的是更
深刻的内在革命（p．141），普朗克，这位在思想和言论上均比较保守的人在宣称爱因
斯坦工作的极端革命性方面显然没有丝毫的犹豫（霍尔顿1981，14）：
　　　　这种关于时间的新的思维方式极大地要求物理学家具有抽象和想像的能力。他远远
超过在理论科学研究中甚至在知识论中取得的任何惊人的成就……，相对论引起的世界
观的革命，就其影响的深度和广度来说，只有哥白尼引进的新的宇宙体系所导致的革命
可与之相比。
　　　　但丹尼斯·西夏马（1969，ix）发现：“牛顿运动定律其自身的逻辑是不完整的，
从中产生的问题一步步导致了极端复杂的广义相对论”。有许多科学家和历史学家认同
爱因斯坦的观点，认为相对论是已有科学观念的扩展和改进，同样也有许多证据表明相
对论是本世纪最伟大的革命之一，是一场主要的科学革命。
　　　　爱因斯坦在大量文章中以及自传中都认为，进化和革命均是科学发展的要素，现今
已经成为两项重要的研究课题。吉拉德·霍尔顿（1981）集中研究爱因斯坦关于相对论
进化性质的表述和他1947年声明反对薛定谔宣称的革命的立场。因此他只是提到了但并
没有讨论爱因斯坦致哈比西特的有关量子理论的信，也没有考察爱因斯坦许多关于麦克
斯韦革命的论述。另一方面，马丁·克莱因（互975）在了解到爱因斯坦关于相对论是科
学进化过程中的一部分这一思想的同时，他也研究了爱因斯坦关于革命的论述——这类
论述同麦克斯韦、薛定谔和爱因斯坦自己的光量子假说联系在一起。

第二十九章　大陆漂移和板块构造说：地球
　　　　最近发生的地球科学革命，由于具有一些表征科学革命全部性质的特点而引人注目。
但这场革命也因显示出我们这个时代科学所独有的特性发人深思。从根本上讲，这场革
命包括抛弃大陆是在一个固定的基础上形成、生长或发展这一传统观念，引进了大陆在
地球表面彼此之间以及相对于洋底“漂移”这一如此激进的概念。这场革命的一个特征
是其板块构造说，亦即：地球表面被分成一个个刚性板块，包括大陆和洋底，它们相互
之间相对于地底在作非常缓慢的漂移运动。
　　　　大陆漂移说是阿尔弗雷德·魏格纳（1880—1930）在1912年一篇重要的学术论文中
提出来的，并且在几年后（1915）出版的一部专著中加以发展和完善。人们几乎立刻就
意识到了这个假说潜在的革命性质，因为它要求对地理学的全部基础进行重新修订。20
世纪20…30年代间，地理学家对大陆运动的观念进行了广泛的讨论，结果，反对意见几乎
是同声一片。因此，魏格纳提出的地球漂移说长期以来处于我所说的理论革命阶段，直
到SO年代中期，不断发现的新证据才越来越对大陆可能运动的假说有利。但直到本世纪
60年代，一场地球科学革命才真正发生。
　　　　历史分析表明，这场地球科学革命结束了长达半个世纪之久的理论革命状态外仅仅
是因为人们勉强接受了一整套已处休眠状态或早先被摒弃的观念或理论。这场科学革命
伴随着研究地球的新手段和传播知识的新技术的产生而产生。不仅许多地球科学家沿着
非传统的路线思考，而且，有不少物理学家也投入了地球科学的研究之中，并做出了伟
大的发现。因此，最终发生的地球科学革命并不仅仅是长期受到抵制的、作为传统观念
的一次根本性转变的大陆漂移说的简单复活，而且还创立了新的板块构造理论来描述大
陆的漂移说的简单复活，而且还创立了新的板块构造理论来描述大陆的运动。从某种意
义上说，魏格纳的原始理论并未导致一场科学革命，但是，最终的科学革命确实体现了
魏格纳理论中大陆运动这一中心思想和把地表分成两类地域（陆地和海底）的观念。
　　　　这场革命的一个最突出的特点就是，处在学科工作中的地理学家普遍意识到他们正
在经历一场地球科学革命。许多科学家撰写文章或专论都强调了考察大陆和地球的思维
方式所发生变化的革命性质；他们写出了标题醒目的著作，如《地球科学中的革命：从
大陆漂移说到板块构造说》（哈拉姆1973）或《地球科学革命的严峻年代》（格伦1982）。
强调革命性不仅是后来历史性或评论性文章和书籍的特点，也是地球科学革命年代中学
术论文的特点。例如，《科学》杂志中的一篇颇具新意的学术论文（奥普代克1966）的
标题是“南海深海岩心的古磁研究”，它的副标题是“确定地球历史事件发生时间的革
命方法”。1970年，在讨论“新的一类错误”期间，J．T。威尔逊声称最近关于地磁逆转
的发现构成了地球科学中的“革命”。在（国际科学联合会理事会的）“上地幔计划”
（U．M．P．）的最终报告（1972）中，“U．M．P．实施期间提出的板块构造的统一概
念”被说成是地球科学中的一场“革命”（舒利文1974，343）。
　　　　20世纪7O年代发表的有关历史评述和总结性著作（主要由母语是英语的科学家著述）
所体现的革命意识在某种程度上反映了这一事实；20世纪60年代大陆漂移和板块构造说
为人们所接受是与库恩1962年出版的《科学革命的结构》产生的巨大影响分不开的。因
此，阿兰·考克斯（1973）安东尼·哈拉姆（1973）、乌苏拉·马文（1973）和J．T．
威尔逊（1973、1976）在讨论和评述大陆漂移理论的最新发展时都特别提到了库恩。这
场科学革命还由于在其后的十几年间出现了一系列出色的历史著作而引人注目。这些著
作有许多本身就是地球科学家撰写的，其中一些科学家亲自对这场革命做出了根本性的
贡献。
　　　　作为对最近这段历史的考察结果，我们现在已经知道，弗兰西斯·培根不是大陆运
动观的创立者（马文1973）。他仅是指出非洲和秘鲁西海岸之间有一种大致的吻合。几
乎两个世纪之后的亚历山大·冯·洪堡也没有通过认识大西洋两