科学中的革命-第53节
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
梗琍．汤普森在1900年（p．193）指出的——它没有引起人们多大的注意，甚至比较早地为法拉第写传记的人也都没有注意这篇论文。因为这些人是在麦克斯韦的光的电磁理论被普遍承认之前写作传记的，所以他们在其中还尚未认识到人们后来赋予它的重要性。约翰·廷德尔（1868）把法拉第的思索仅仅看作是“曾经由一位科学家所进行的最卓越的思辨之一”而不予考虑。亨利·本斯·琼斯在1870年只是用半行字顺便提到过它。约翰·霍尔·格拉德斯通在1872年甚至都没有提及它。但是，麦克斯韦后来说，“横向磁场干扰的传播排斥正常磁场的看法显然是法拉第教授在他的‘对光线一振动的若干思考’（1890，1：535）中提出来的”。在麦克斯韦看来，“他＇法拉第＇提出的光的电磁理论，实质上与我在这篇论文中开始展开的理论是同一理论，只是在1846年没有任何数据测算传播的速度”。我同意C。W。F。埃弗里特的看法，即对麦克斯韦对法拉第“对光线振动的若干思考”所作的评论要有所保留，因为，那篇论文的“任何直接的影响”在麦克斯韦思想的发展过程中都可以清楚地看出。“这些评论是在事后几年作出的，而且是麦克斯韦堂吉河德式的慷慨的一个例证。他在那时与法拉第和汤姆森的信件中的评论并未表示出任何这样的影响”。
在关于麦克斯韦对物理学的贡献的一篇评论（1896，204205）中，R．T．格莱兹布鲁克提请人们注意麦克斯韦理论的五个基本特点并且“承认，在麦克斯韦所处的时代，没有多少关于它们的直接证据”。麦克斯韦所作的最大胆的设想之一就是，维持光波的同一种介质必定能够成为电磁场中的介质。他断言，在空间中必定存在电磁波．而且，作为空间分析方面的一位先驱，麦克斯韦指出，把电的单位即静电单位和电磁单位的两种系统联结在一起的因素是一种速率，而已事实上有一个非常接近光速的数值、这意味着，光本身就是一种电磁现象，是一连串的电磁波。麦克斯韦在1864年想说、数字的结果似乎“揭示了光和磁是同一种物质的作用，而且，光是一种根据电磁规律通过场传播的电磁干扰。”
马克斯·普朗克（1931，57）在这个见识中看到了对“评价一种理论的标准”的最可行的说明和例证。“它真正解释了除那些它以此为基础的现象之外的其他现象”。普朗克没想，无论是法拉第还是麦克斯韦“最初都没有联系他们对电磁学基本定律的考察来考虑成研究光学”，但是，“一百多年来激起来自力学方面的抨击的整个光学领域却被麦克斯韦的《电磁场的动力学理论》一举证服了”，所以，“从那时以来，每一种光学现象都可被直接视为一个电磁学的问题”。对普朗克来说、“在任何时候，这都将是人类理智的努力的最伟大的凯旋”之一。
海因利希·赫兹的贡献
因而这里是一个检验——不仅要看看电磁波是否可以产生出来，而且要弄清楚它们是否有光的速度。这样，我们就可以理解海因利希·赫兹在直到1888年的那些岁月里所进行的一系列实验的重要性；他的这些实验最终证实了麦克斯韦理论的预言。赫兹不仅生产出了电磁波，并且（通过测量已知频率的驻波的波长）发现广电磁波的速度；他通过实验表明，这些电磁波在反射、折射和极化等特点方面与光相似，而且，它们是可以被聚焦的。赫兹本人把这一理论看作是“麦克斯韦在法拉第观点的基础上创立的并且我们称其为法拉第…麦克斯韦理论的一种理论”（1893，19）。
赫兹的贡献并不仅仅是计划并实施了一个机敏的实验，虽然这个实验的成就是巨大的。他还表明，他的实验作为“对一个假定的远距离活动的有限传播的第一个证明”是多么重要。（麦科马克，1972，345）。因此，他的实验的作用在于使物理学家们关于电磁学的观点实现了从“远距离的瞬间活动”向“麦克斯韦关于电磁过程是在电介体中发生的，以及一种电磁以太包含着比较古老的发光的以太的功能的看法”的根本转变（同上）。但是，要完成这一革命，赫兹还必须清楚地阐明，“当物理学家们自称麦克斯韦的追随者时”，“他们所赞成的是什么理论”。（关于这一点，可参见麦科马克在第346页上所作的精彩概括，尤其是关于赫兹对麦克斯韦的“向量电势”的论述的探讨。）最后，他除去了这一理论的某些“不必要地使形式主义复杂化”的物理学的特点（1893，21），并且（在他的《电波》一作的导言中）断言，“麦克斯韦的理论”不过是“麦克斯韦的方程式体系”。由于对麦克斯韦理论的接受，尤其是在欧洲大陆对这一理论的采纳，都是遵循赫兹提出的思路，所以我们就可以理解，为什么爱因斯坦和其他一些人在讨论这场革命时把赫兹的大名也包括在内。
由于许多原因，麦克斯韦的理论是难以接受和理解的。第一，它在概念上是创新的，拥有诸如“位移电流”这样一些激进的概念。第二，麦克斯卡不只是把这一理论看作是对新的原理的数学上的精炼或推敲，而且也是根据物理学的型式提出来的。首先，这些新的原理体现在诸如嵌齿轮和滑车等机械装置中；他的真诚的追慕者格莱兹布鲁克禁不住把一个“多少有些粗俗的看法”引入到这些装置之中（1896，166），尽管他确实强调这些装置对于它们的创造者来说只是“一个型式”。麦克斯韦从未完全放弃旋转的电子管和以太的涡旋。在他的《电和磁》中（2：&；amp；831；1881，2：428），他写道，“磁力是涡旋的离心力的作用”，而“电动势”则是“加于起联结作用的结构的应力”的结果。法国数学家亨利·彭加勒对于麦克斯韦的理论持有鲜明的态度（见下文）。他禁不住介绍了一本书，即《麦克斯韦理论和光的电磁理论讲演录》（1890，V），目的在于表明，当“一位法国读者第一次打开麦克斯韦的书的时候”，一种不安甚至通常是疑惑的感觉如何与他的赞美交织在一起。在另一部著作（1899；英译本1904，2）中，彭加勒承认，麦克斯韦归之于以太的“复杂结构”“使他的体系古怪而又枯燥乏味”。彭加勒认为，事实上，人们“似乎是在阅读对有传动装置、有传导运动并且在作用力之下弯曲的拉杆，有轮子、传动带和节速器的工场的描述”。而且，彭加勒认为，它体现了“英国人对这种概念的偏好；这些概念的出现正是迎合了英国人的心意”。但是，他也注意到，麦克斯韦本人“首先放弃了他自己的离奇的理论”，而且，“它并不是出现在他的完整著作中”。这里所说的“完整著作”可能是指麦克斯韦的那一系列论文。彭加勒立刻补充说，我们决不能懊恼“麦克斯韦的智慧追寻了这一僻径，因为它因此导致了最重要的发现”，而且彭加勒坚持认为（p．12）“麦克斯韦著作中永恒的要素”在于这样一个事：“它独立于一切特殊的解释”。
赫兹在德国伟大的物理学家亥姆霍兹的建议下所进行的实验证实了麦克斯韦的预言。在欧洲大陆，尤其是在德国，（高斯，韦伯等人）倾向于——正如普朗克所解释的（普朗克，1931，58…59）——“根据位势理论——这是高斯从牛顿的远距离作用的定律为静电磁场推演出来的，而且由此产生了很高的数学成就”——专门探求“电动力学的成就”。法拉第…麦克斯韦关于不存在任何这样的“直接的远距离作用”以及力场具有“一种独立的物理实在”的见解，是如此令人不可思议和如此难以理解，以致普朗克认为，这种新的理论“在德国找不到任何立足点，而月．甚至几乎引不起人们的注意”。亥姆霍兹提出了他自己的一种理论，在这种理论中，他试图保持瞬时作用的程式，而且仍然包含着麦克斯韦的方程式。他鼓励赫兹进行实验，不仅是为了发现电磁波是否存在或是否能够被产出（因为这两者都是他的理论和麦克斯韦的理论所需要的），而且是为了在两种不同看法之间作出选择，因为这两种看法都导致了关于电磁波的物理特性的非常困难的预言。（关于亥姆霍兹与麦克斯韦之间理论差别的简洁说明，请参见特纳1972，251—252。）
在关于“麦克斯韦的理论和赫兹的动摇”的一部通俗的——也就是说，非数学的——著作（1899；英译本，19O4，第7章）中，彭加勒解释了赫兹的实验如何在麦克斯韦的理论与它的对手之间提出了“实验难题”。这两种理论都一致同意许多被证实的预言（例如，电干扰沿一导线传播的速度与光速相同，电磁干扰通过空间传导），它们就这些作用在空间中传播的时间则有不同意见。假若不存在麦克斯韦的“位移电流”，那么传播就应当是瞬间的。但是，根据麦克斯韦的理论，在空气或真空中的传播速度，应当与沿导线传播的速度为同一速度——也就是说，它应当与光速相同。因此．彭加勒提出了这样一个问题：“因而，这里是一个实验难题：我们必须测定，电磁干扰以什么速度依靠感应通过空气传播。如果这个速度是无穷大的，那么我们就必须遵循旧的理论；假如它与光速相等，那我们就必须接受麦克斯韦的理论。”赫兹最初的实验并没有提供一个容易的答案。实验的结果“似乎无可否认地驳斥了旧的电动力学理论”，但是，“又似乎谴责了麦克斯韦的理论”。在1899年的著作中，彭加勒说，“这个失败仍然不能获得令人满意的解释”。他推测，赫兹用了一面“对于波长来说过于小的”反射镜，所以，“折射反而扰乱了所观察的现象”。无论怎样，后来的实验（首先是萨拉森和德拉里夫进行的实验）无可辩驳地证明，麦克斯韦的理论是正确的。这标志着以远距离瞬时作用为基础的理论的终结，并且表明，人们开始普遍接受麦克斯韦范式中场的理论，以及与光速相等的有限的传播速度。因此，法拉第…麦克斯韦理论上的革命转变成为法拉第…麦克斯韦…赫兹科学中的革命。
对这次革命的证明
在1888年，赫兹把他关于电波的实验的最后结果通知了亥姆霍兹。在这一年所作的一个演讲中，亥姆霍兹（1907，3）谈到“法拉第…麦克斯韦的思想”在理论物理学（“以太的理论物理学”）中所引起的一场“完全的革命”（eine vollstandige Umwalzung）。然后，亥姆霍兹（p。4）用类似库恩的语言，讨论了电学理论很可能要首先经历的“危机”（“eine Krisis，die erst durchgemacht werden muss”）。但是，亥姆霍兹所说的“危机”和“革命”与库恩所说的“危机”和“革命”之间的区别在于，亥姆霍兹似乎已经看到了从“革命”中出现的“危机”，而且所处的条件也与从前不同了。
关于“革命”的一个比较谨严的表述见于1894年奥古斯特·福普尔的教科书《麦克斯韦电学理论入门》。爱因斯坦在苏黎世做学生时，正是从这本教科书中学到了麦克斯韦的理论。（霍尔顿在1973年的著作中（205－212）对福普尔在爱因斯坦思想发展中的重要作用作了探讨。）在该教科书的序言中，福普尔强调赫兹如何不仅证明了电磁波的存在（和速度），而且在理论上确立了一个“转折点”，它强有力地使物理学家们摆脱了以远距离作用量为基础的（韦伯和其他人的）旧理论。赫兹的发现使“舆论产生了转变”（“Umschwung der Meinungen”），导致了“舆论的逆转”＇即颠倒；而且可能是一场革命性的变革］（iii，iv）。
不久，法国哲学家、科学家皮埃尔·迪昂也提出了类似的看法。迪昂的探讨是更为有趣的，因为，他不仅是一位著名的科学家和卓越的哲学家，而且还是一位知名的科学史学家。他声称他的著作对麦克斯韦的电理论进行了“历史的和批判的研究”。在描述麦克斯韦著作的影响时，迪昂（1902，5）接连用了两个术语：‘bouleverser’（使动荡，使震惊）和‘revolution’（革命）——这正是我们在后来恩格斯《反杜林论》法文版中由德文‘Umwalzung’（革命）迻译过来的相同的两个词。迪昂直率地说，“这场革命是一位苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦努力的结果”（1902，5）。在一段关于历史的题外话中，迪昂特别指出，“麦克斯韦推翻了理论物理学据以发展的自然秩序；但是，在他的有生之年，他没有未得及看见赫兹的发现使他的大胆假设转变成为一个先知者的预言”（p。8）
