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大师们的盲目乐观

时间:2022-02-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:盲目乐观者目瞪口呆,无言以对。庞加莱的乐观也不无道理。于是人们得意地认为大自然已基本在人类的掌握之中了,这时,盲目乐观也就在所难免了。因此,驱散乌云,揭示大自然的奥秘,让科学的天空艳阳高照,既是我们在有限时空内不可达到的目标,也是人类孜孜不倦的追求。一切妄自尊大、盲目乐观都是有害的。

从16世纪末意大利伽利略创立现代科学研究的方法论开始,经过其后英国牛顿、法拉第麦克斯韦等科学巨匠的努力,物理学中的力学、光学、热学和电磁学已高度发展,各自建立了完整的体系。在一些科学家眼里,由这些成就构成的清晰画面表明,“物理学的大厦”已经基本建成,虽然大厦上空尚有“黑体辐射”和“迈克尔森一莫雷实验”两朵“乌云”。

这种盲目乐观在20世纪到来时显得更为突出。

当时物理学界最有地位和权威的英国皇家学会会长开尔文(1824~1907),于1900年4月27日在英国皇家研究所发表了一篇讲演,题为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》。他的讲演认为,物理学的大厦已经基本建成,而这两朵乌云可以在20世纪初消失。

德国物理学家普朗克(1858~1947)年轻时曾向他的老师、德国物理学家冯·约里(1809~1884)表示要献身物理学,但老师却劝他说:“年轻人,物理学是一门已经完成了的科学,不会再有多大发展了。将一生献给这门科学,太可惜了。”

和开尔文、冯·约里等人类似的“病人”还有:德国物理学家劳厄(1879~1960)、美国物理学家迈克尔森(1852~1931)等。劳厄说,经典物理和经典力学已“结合成一座具有庄严宏伟的建筑体系和动人心弦的美丽殿堂”;而迈克尔森则说“绝大多数重要的基本原理已经牢固地确立起来了,下一步的发展看来主要是把这些原理认真地利用”。

总之,在这些物理学家看来,物理学的大厦已基本建成,以后物理学的发展不过是做些修修补补的工作。例如把已知公式中常数的小数点后的数字多算出几位,或通过实验再测得准确些而已。

物理学的大厦真的建成了吗?物理学真的不会再有大发展了吗?完全不是。

事实上,在19世纪末,随着1895年X光、1896年放射性、1897年电子、1898年钋和镭的放射性的发现,“原子的大门”已经被打开,原子不可分的观念已经被摧毁,原子物理学——物理的一个重要分支成了一个崭新的研究领域。这时的物理学上空,已不只是两朵乌云,而是危机四伏,山雨欲来风满楼了。在19世纪和20世纪之交,古典物理学领域中,几乎没有一条原理、没有一个基本概念不受到怀疑和重新审查,以往一向被看做天经地义、万古不变的物质不灭、能量守恒、原子不变、时间绝对、空间绝对和运动连续等定理,都产生了动摇。这些迹象表明,物理学面临的不仅仅是一场危机,而是一场伟大的革命,正如列宁所说:“现代物理学是在临产中。”

接下去的故事是,由两朵乌云化作革命的狂风暴雨,以摧枯拉朽之势使物理学的大厦轰然坍塌,诞生了相对论力学和量子力学。盲目乐观者目瞪口呆,无言以对。

真是无独有偶,在数学界,也同时有这种盲目乐观的人。

1900年,第2次国际数学家大会在巴黎召开,著名法国数学家、物理学家庞加莱(1854~1912)在会上乐观地声称,今天我们可以说,数学绝对的严格性已经达到了。

庞加莱的乐观也不无道理。历经两次“数学危机”,19世纪奠定数学基础的分析学不断取得重大进展,微积分有了坚实可靠的基础,集合论的发展和皮亚诺公理体系的确立,自然数理论进而全部数学理论就都可从皮亚诺公理系统出发,并借助于集合论概念和命题得到建立。集合论的概念是逻辑概念,而逻辑理论应该是没有矛盾的。这样,数学的基础归纳到集合论而坚实无比,大部分数学家也和庞加莱一样极为满意。

然而,庞加莱的话音刚落。就在1901年6月,从英国数学家、哲学家罗素(1872~1970)发现“罗素悖论”开始,一系列动摇数学基础的悖论相继被发现,从而爆发了至今还没有完全克服的“第三次数学危机”。在克服这次“危机”的过程中,诞生了三大数学流派。随着1931年奥地利数学家哥德尔(1906~1978)给出的两个“不完备定理”,人们寻找可靠数学基础的努力全部化为泡影,庞加莱“数学绝对的严格性”也消失得无影无踪!

物理学界的开尔文、数学界的庞加莱,如此巧合地都在世纪之交的1900年盲目地认为各自领域已大功告成,这是偶然的吗?他们的失误对今人又有何启迪呢?

这不是偶然的。如果从古希腊以“科学精神”执着地探索自然开始,已有2000多年了。17、18、19世纪,这三个世纪的成就更使科学家们激动不已,诸如发现海王星显示出牛顿力学无比强大威力的例子在人们头脑中已屡见不鲜。于是人们得意地认为大自然已基本在人类的掌握之中了,这时,盲目乐观也就在所难免了。

其实,1944年诺贝尔物理学奖得主、美国物理学家拉比(1898~1988)就说过:“物理学家是人类历程中的彼得·潘,他们永远不会成熟,他们永远怀有好奇心。”彼得·潘是苏格兰剧作家和小说家巴里(1860~1937)所著的幻想剧本《彼得·潘》中的主角——一个永远长不大的孩子。这个剧本于1904年12月27日首次在伦敦公演以后,曾轰动一时,每年的这一天都要在伦敦重演。 事实上,即使进入21世纪的我们,也没有任何值得乐观的理由——现今各领域的“乌云”不止两朵,而是漫天密布。以物理学领域为例,著名学者艾小白在1997年第5期(内页误为第4期)中国《自然杂志》上,就提出了97个至今未解的难题——说不定哪一个难题的解答,就会对当今人们认为“完美”的学说以“毁灭性”的打击。又如,爱因斯坦的光速不变原理在近年也受到挑战。因此,驱散乌云,揭示大自然的奥秘,让科学的天空艳阳高照,既是我们在有限时空内不可达到的目标,也是人类孜孜不倦的追求。这种思想,对克服急于求成和急功近利,或者克服悲观失望的不可知论,都是有益的。

这些大师的失误启迪我们,任何人类已经认识到的自然规律,都仅仅是认识道路上的“一段”,没有理由认定这些规律是一切自然现象和规律的基础,更不是它们的总和;在对自然现象的不同认识、不同解释中互相补充、互相促进,才更符合科学发展的自身规律。一切妄自尊大、盲目乐观都是有害的。1999年5月退休的美籍华裔科学家杨振宁(1922~)于1999年6月2日在北京师范大学也说,那种认为20世纪末科学已发展到顶峰的观点是错误的,还有许多新东西要我们去探索。用爱因斯坦的话来说,则是:“科学决不是也决不会是一本写完了的书。每一次重大发现都带来了新的问题。”

当然,我们不必为这些失误惴惴不安。法国昆虫学家法布尔(1823~1915)在他的《昆虫记》一书第7卷中,就为我们找好了“借口”:“不管我们的照明灯能把光线投射到多远,照明圈外依然死死围挡着黑暗。我们四周都是未知事物的深渊黑洞,但我们应为此而感到心安理得,因为我们已经注定要做的事情,就是使微不足道的已知领域再扩大一点。”

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