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质除暂时是原始的之外,从来也不是原始的

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:“原始质”的称号同样是暂时的。今天不能被还原为任何其他物理性质的质,明天将不再是独立的;也许在明天,物理学的进步将使我们在原始质中辨认出长期以来某些显然大相径庭的结果向我们显露出性质的组合。对光现象的研究导致考虑原始质光。此外,物理学的原始质和化学的简单物体之间的类似,在这里再次是一个引人注目的类似。

拉瓦锡说:“因此,我们从来也不能够确信,我们今天认为是简单的东西将来实际上是如此。我们能够说的一切就是,这样的实物是现在化学分析所达到的终点界标,该实物在我们知识的目前状态下不能进一步被分割。可以推测,土实物不久将不再计入简单的实物之中。……” [17]

确实,在一八○七年,汉弗莱·戴维(Humphry Davy)把拉瓦锡的猜测变为已证明的真理,他证明钾碱和苏打是他称之为钾和钠的两种金属的氧化物。自那时以来,许多长期抗拒每一分析尝试的物体被分解了,现在被从要素的成员中排除出去。

某些物体具有的称号“要素”完全是暂时的称号;正是在比直到现在的分析更精巧、更强大的分析的支配下,分析工具也许将把被看做是简单的实物离解为几种不同的实物。

“原始质”的称号同样是暂时的。今天不能被还原为任何其他物理性质的质,明天将不再是独立的;也许在明天,物理学的进步将使我们在原始质中辨认出长期以来某些显然大相径庭的结果向我们显露出性质的组合。

对光现象的研究导致考虑原始质光。人们为这种质指出方向;它的强度绝非是不变的,而是极其迅速的周期变化,每秒钟几百万亿次地自我重复。其长度随这种异常的频率周期性地变化的谱线提供了适合于想象光的几何符号;该符号即光振动借助数学推理用来处理这个质。光振动将是基本的要素,光理论将借助它建立;它的分量将用于写某些偏微分方程和某些边界条件,从而以令人赞叹的秩序和简洁浓缩和分类所有的光传播定律、光的部分反射或全反射、光折射和光衍射。

在另一方面,对像硫黄、硫化橡胶蜂蜡这样的绝缘实物在带电体存在时显示的现象的分析,导致物理学家把某种性质赋予这些介电体。在徒劳地尝试把这种性质还原为电荷后,他们不得不决定以名称电极化把它做为原始质看待。电极化在绝缘实物的每一点以及每一时刻不仅具有某种强度,而且也具有某种方向和某种向指,从而线段提供了数学符号,容许人们用数学家的语言谈论电极化。

对安培详细的电动力学的大胆推广,为麦克斯韦提供电介质可变状态的理论。这个理论浓缩和理顺了在绝缘体内产生的所有现象的定律,电介质极化在绝缘体从一时刻到下一时刻变化着。所有这些定律用少数方程概括,其中一些方程在同一绝缘物体的每一点被满足,另一些方程在把两种不同的电介质分开的表面的每一点被满足。

支配光振动的方程都被确立起来,就好像电介质极化不存在一样;电介质极化依赖的方程是通过在其中甚至未提及光一词的理论发现的。

现在,看看这些方程之间的出乎意外的会聚是如何确立起来的。

周期地变化的电介质极化必然证实其一切都类似于支配光振动方程的方程。

这些方程不仅具有相同的形式,而且在它们之中出现的系数也具有相同的数值。这样,在真空中或在空气中,起初没有任何电作用使某一区域极化,而一旦开始的电极化便以某一速度传播;麦克斯韦方程容许人们用纯粹电学的程序决定这一速度,其间没有从光学借用任何东西;诸多测量一致同意,这一速度值大约是每秒三十万公里;这个数恰恰等于光在空气或在真空中的速度,这是四种彼此截然不同的光学方法告诉我们的速度。

这个未曾料到的会聚给予的结论是:光不是原始质;光振动无非是可周期变化的电介质极化;麦克斯韦创立的光的电磁理论解决了我们认为是不可还原的性质;它从多年来看来好像与之不相关的质中推出这一性质。

这样一来,理论的进步本身可以导致物理学家还原若干他们起初认为是原始的质,并证明视为截然不同的两种性质只不过是同一性质的两个不同的外表。

我们必须得出结论说,进入我们理论中的质的数目将一天一天地减少吗?作为我们理论化的主题的物质在基本属性方面将越来越不丰富吗,它将倾向于比原子论的或笛卡儿的物质的简单性更简单吗?我认为,这恐怕是急躁的结论。无疑地,理论的真正发展可以不时地产生两种不同的质的融合,类似于光的电磁理论建立的光和电介质极化的融合。但是,另一方面,实验物理学的不断进步屡屡带来新的现象范畴的发现,为了分类这些现象并聚集它们的定律,就必须赋予物质以新的性质。

这两种相反的运动——把质还原为其他质并倾向于简化物质的运动,或者发现新的性质并倾向于使物质复杂化的运动——哪一个将占优势呢?就这个问题系统阐明任何长期的预言也许是轻率的。至少似乎可以肯定,在我们的时代,第二种趋势比第一种趋势强有力得多,并且正在把我们的理论导向越来越复杂的物质概念,在属性方面越来越丰富。

此外,物理学的原始质和化学的简单物体之间的类似,在这里再次是一个引人注目的类似。即使强有力的分析方法把我们今天称为简单的众多物体分解为少数要素的一天也许将要到来,但是还没有某种迹象或可能的预兆容许我们宣布那一天的破晓。在我们自己的时代,化学家在不断发现新的简单物体方面正在做出进步。在半个世纪内,稀有的土继续为已经很长的金属一览表提供新成员;镓、锗、钪等向我们表明,化学家骄傲地把他们国家的名字题写在这张表上。在空气中,我们呼吸氮和氧的混合物,这显然是从拉瓦锡以来就是众所周知的事,我们现在从中看到所揭示的整个新气体的家族:氩、氦、氙等等。最后,新辐射的研究确实将迫使物理学扩大它的原始质的范围,它为化学家提供迄今未知的物体:镭也许还有钋和锕。

的的确确,我们距离笛卡儿梦想的极其简单的物体还有相当长的路要走,这些物体可以被还原为“只是稀罕的广延及其变态”。化学积累起大约一百种物质的物体的集合,这些物体彼此不可还原,也不能还原为物理学联想起能够容纳众多不同性质的形式的各个物体。这两门科学各自都力图把它的要素的数目减少到它能够减少的那么多,可是与每一门科学做出的进步成比例,它看到这个数目在增加。

[1] 原始质(primary quality),也可译为“第一性的质”。——中译者注

[2] P.Gassendi,Exercitationes paradoxicae adversus Aristotelicos(Grenoble,1624),Problem Ⅰ.

[3] Acteon又拼写为Actaeon。其意是:猎人转向牡鹿,让他自己的猎狗咬死牡鹿,为的是看月亮和狩猎女神阿尔特弥斯(Artemis)洗浴。这里的阿尔特弥斯是希腊神话中的女神,而前面的狄安娜则是罗马神话中的月亮和狩猎女神。——中译者注

[4] Galileo,Diologo sopra i due massimi sistemi del mundo(Florence,1632),“Giornata terza.”

[5] G.W.Leibniz,Die philosophischen Schriften,7vols.,ed.C.I.Gerhardt(Berlin,1875-1890). IV,434.

[6] P.Gassendi,Syntagma philosophicum(Florence,1727),I,V,Chs.IX,X,XI.

[7] B.Pascal,De l’esprit géomé trique.

[8] H.Sainet-Claire Deville,“Recherches sur la déconposition des corps par la chaleur et la dissociation”,Archives des Sciences physique et naturelles of the Bibliothé que Universelle,new period,IX(1860),59.

[9] A.M.Ampère,“Exposé sommaite des nouvelles expériences électrodynamiques”,一八二二年四月八日在科学院宣读,Journal de Physique,XCIV,65.

[10] A.M.Ampère,Thèorie mathèmatique des phènomènes èlectrodynamiques uniquement dèduite de l'expèrience(Paris,1826),重印在Hermann(Paris,1883),p.96的版本上。

[11] 需要了解简单物体的观念经由其掠过的这段话的读者,可以查阅我的著作Le Mixte et la Combinaison chimique,Essai sur l'évolution d'une idée(Paris,1902),Part Ⅱ,Ch.1。

[12] A.L.Lavoisier,Traité élémentaire de Chimie(3rd Cd.),I,194.

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