与物理学教学有关的结果

与我们全力以赴确立的东西相反，人们普遍接受，物理学的每一个假设可以与群分离开来，并孤立地经受实验检验。不用说，从这种错误的原则出发，关于应该教物理学的方法只能推演出虚假的结果。人们会喜欢这样的教授：按照某一秩序排列物理学的所有假设，选取第一个假设，宣布它，讲解它的实验证实，然后当后者被公认为是充分的时候，宣告该假设被接受了。或者更确切地讲，人们希望他通过纯粹经验定律的归纳的概括阐述第一个假设；他会在第二个假设、第三个假设等上一而再地开始这种操作，直到构成物理学中的所有假设。会像几何学那样来教的物理学是：假设相互跟随也许就像定理相互跟随一样；每一个假定的实验检验会代替每一个命题的证明；不是从事实引出的或不是被事实直接证明是合理的东西，都不会被颁布。

许多教师提出的理想就是这样的，也许数个教师认为他们已经达到这样的理想。在这里，不缺乏招致他们追求这种理想的权威的声音。彭加勒先生说：“重要的是不要过分地增加假设，而是只能一个接一个地做假设。如果我们在诸多假设的基础上构造理论，如果实验宣布该理论不合适，我们前提中的哪一个必须改变呢？这将是不可能知道的。另一方面，如果实验成功了，我们将认为我们同时证实所有这些假设吗？我们将认为我们用一个方程决定了几个未知数吗？” ^[36]

尤其是，牛顿系统阐明其规律的纯粹的归纳法，是由许多物理学作为容许人们理性地讲解自然科学的唯一方法给出的。居斯塔夫·罗班（Gustave Robin）说：“我们要创造的科学将仅仅是经验所提出的简单归纳的组合。至于这些归纳，我们将总是用容易保留和易于接受直接证实的命题阐述它们，而从未丧失对假设不能被它的推论证实这一事实的洞察。” ^[37] 这就是所推荐的牛顿的方法，尽管并不是针对打算在中学教物理的人描绘的。可是，他们在另一处却被告知：“数学物理学的程序对于中学教育来说是不合适的，因为它们在于从先验地提出的假设或定义开始，以便从这些假设或定义演绎出经受实验核验的结论。这种方法可能适宜于专门化的数学班级，但是现在把它应用在我们中学的力学、流体静力学和光学课程中则是错误的。让我们用归纳法代替它。” ^[38]

我们展开的论据更加充分地确立了下述真理：对于物理学家来说，遵循其实践向他推荐的归纳法是行不通的，正像对于数学家来说，遵循十足的演绎法也行不通一样，演绎法也许在于定义和证明一切，尽管帕斯卡很久以前就恰当地和严格地处置了该方法，但它还是某些几何学家热情地依恋的探究方法。因此，很清楚，那些自称借助这种方法展开一系列物理学原理的人，正在自然地给予它以阐明，这种阐明在某种观点上是有缺陷的。

在这一阐明中的值得注意的易受责难的观点内，最频繁的同时也是最严肃的观点——因为虚假的观念它积淀在学生的心智中——是“虚构的实验”。由于物理学家被迫乞求实际上不是从事实引出的或用归纳法得到的原理，而且不愿意提供这个原理替代它所是的东西即公设，他于是发明想象的实验：如果它被成功地实施了，它便可能导致需要它辩护的原理。

乞求这样的虚构实验，就是提供将要做的实验替代已做的实验；这不是借助观察到的事实，而是借助其存在被预言的事实为原理辩护，这个预言除相信被宣称的实验支持的原理之外别无其他根据。这样的论证方法使信赖它的物理学家卷入恶性循环；他在没有使引证的实验变得极其清楚的情况下就教导说它已被完成了，他犯下了欺诈行为的错误。

有时，如果我们尝试完成物理学家描绘的虚构实验的话，那么它不能产生任何精确的结果；它可能产生的十分非决定性的和粗糙的结果无疑会与被宣称是有理由的命题一致；但是，它们正好也会与某些大相径庭的命题一致；因此，这样的实验的论证价值是十分微弱的，需要小心谨慎。安培为了证明电动力学作用是按照距离的反平方进行的，他设想一个实验但并未完成，这个实验给我们一个这样的虚构实验的引人注目的例子。

可是，有两个更糟糕的事。所乞求的虚构实验十分经常地不仅未被实现，而且也不能被实现；它预设我们在自然界没有碰见的物体和从未观察到的物理性质的存在。因而，居斯塔夫·罗班为了给化学力学的原理以他所希望的纯粹归纳的阐述，他随意创造他所谓的见证物体（corpstémoins），这种物体就它们的存在而言只能鼓动或中止化学反应。 ^[39] 观察从未向化学揭示这样的物体。

未完成的实验、不会精确地完成的实验和绝对不能完成的实验，并没有穷竭在宣称遵循实验方法的物理学家论著中虚构实验所呈现的形形色色的形式；在这里仍然要指出一种比所有其他的更为非逻辑的形式，即荒谬的实验。这种实验宣称证明是矛盾的命题，倘若认为它是实验事实的陈述的话。

最精明的物理学家并非总是了解如何警惕荒谬实验介入他们的阐述之中。例如，让我们引用从J. 贝特朗（J.Bertrand）那里选取的几行话：“如果我们接受电被运载到物体表面为实验事实，并接受导体各点上的自由电的作用应该为零作为必要的原理，那么我们能够从这两个条件——假定它们被严格地满足——演绎出，电引力和电斥力必然与距离的平方成反比。” ^[40]

让我们以命题“当电平衡在导体中建立起来时，在它的内部不存在电”为例，让我们探究一下，是否可以认为它是实验事实的陈述。让我们权衡一下在该陈述中描绘的词语的含义。尤其是内部一词的含义。在我们必须给予这个命题中的这个词的含义上，对一块带电铜来说是内部的点就是在铜的质量之内所选取的点。这样一来，我们如何能够着手确立，在这个点是否存在任何电呢？也许有必要把一个检验物体放置在那里，而且必须预先移走处在那里的铜，但是此时这个点不再会存在于铜的质量之内了；它会在该质量之外。我们在不陷入逻辑矛盾的情况下不能认为我们的命题是观察的结果。

因此，我们宣称用来证明这个命题的实验的意义是什么呢？肯定地，是某种与我们使它们表明的迥然不同的东西。我们在导体的质量中挖一个洞，并注意这个洞的壁不带电。这个观察没有证明在导体质量之内深处的点存在或不存在电。为了从特别提到的实验定律行进到所陈述的定律，我们狡猾地利用内部一词。由于害怕把静电学放在公设的基础上，我们使它立足于双关语。

只要我们仅仅转向物理学的专题论文和手册的版面，我们就能够收集到任何数量的虚构实验；我们在那里会发现这样的实验能够呈现的各种形式的丰富例证，从只是未完成的实验到荒谬实验。让我们在这样一个吃力不讨好的任务上花费点时间。我们讲过的东西足以担保如下的结论：用像牛顿定义的纯粹归纳法教物理学是幻想。无论谁自称抓住这个幻影，都是欺骗他自己和欺骗他的学生。他正在把只是预见的事实作为看到的事实给予他们；他正在把粗糙的报告作为精确的观察给予他们；他正在把其术语在没有矛盾的情况下不能被视为实在的命题作为实验定律给予他们。他所阐述的物理学是假的并被证伪了。

让物理学教师放弃这种从虚假的观念出发的理想的归纳法，并拒绝这种构想实验科学教学的方式吧，这种方式掩盖且歪曲它的基本特征。如果物理学中的最微小的实验的诠释预设整个理论集合的使用，如果这个实验的真正描绘要求众多的抽象符号表示——其意义和与事实的对应仅由理论指明，那么物理学家在试图把理论结构和具体实在稍作比较之前，实际上必须决定展开一长串假设和演绎；在描绘证实已经发达的理论的实验时，他也将十分经常地不得不提前使用未来的理论。例如，在他不仅展开普通力学的命题链，而且也奠定天体力学的基础之前，他将不能尝试动力学原理的最微小的实验证实；在报告证实这个理论集合的观察资料时，他也将不得不假定光学定律——唯有它们保证天文仪器的使用有根据——是已知的。

因此，让我们的教师首先展开基本的科学理论；毫无疑问，由于描述这些理论赖以立足的假设，他必须接受它们；他最好指出常识的资料，通过日常观察或简单实验收集的事实，或导致阐明这些假设的几乎未被分析的事实。而且，我们在下一章将坚持重新返回到这一点；但是，我们必须大声宣告，这些对于启发假设来说是充分的事实，对于证实它们却不充分；只是在他组成广泛的学说主体，建构完备的理论之后，他才能把这个理论的推论与实验加以比较。

教育应当使学生把握这个原始真理：实验证实不是理论的基础，而是它的拱顶。物理学并不像几何学进步的方式那样进步：后者通过不断贡献一劳永逸地证明的新定理并把它们添加到已经证明的定理之中而成长；而前者是符号的描绘，在这种描绘中不断的润色引起较大的综合和统一，符号描绘的整体产生越来越类似于实验事实的整体的图画，而这幅图画的每一个细节却与整体割裂和分离了，从而丧失一切意义而不再描述任何东西。

对于总是察觉不到这个真理的学生来说，物理学看来像是循环推理和用未经证明的假定来狡辩的充满谬误的怪异杂烩；如果他具有高度准确的心智，他将厌恶地排斥这些不断重复的逻辑挑衅；如果他具有较少准确的心智，他将在这里记住带有不精确意义的词语、未完成的和不可能完成的实验的描述和手法熟练的推理路线，从而在这样的无条理的记忆工作中丧失那一丁点含义和他通常拥有的批判精神。

另一方面，清楚地看到我们刚才系统阐述的观念的学生将会比背诵若干物理学命题的学生学得更多；他将理解实验科学的本性和真正的方法。 ^[41]