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物理学的说明

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:原子物理学现象的描述极其生动,我们看到原子带着在轨道上运行的电子,电子到处突进、碰撞和弹跳。我们理顺了众多明显不相关的现象,我们做出预言,而我们的预言成功了。如果容许少数几个数的话,甚至无意义的话语“Jabbarwacky”也会有科学意义。把物理学的根本实在物的本质未知性转变成无意义的话“Jabbarwacky”,不见得对它是一个不好的提示。

如果读者不相信,一个事物在其存在与否的问题中能有任何不确定的话,那就请他看一看下面的问题:考虑在爱因斯坦的“有限而无界”的球形空间内的物质的分布,假定物质如此排列,使得每一个粒子在其对拓点上都有一个完全类似的粒子(有理由相信,物质由于重力法则的结果必然地具有这种排列,但这并不确定)。所以每一个粒子群,不仅在其结构和配置上完全与其对拓点类似,而且在其全部环境中也与之相类似,这两个粒子群实际上用任何可能的实验测试都不能区别。我们开始环球旅行,便遇着一群A;之后继续走到半圈后,我们便遇到任何测试都不能区别的一个完全类似的群,再转另一半圈又把我们带到一个完全类似的群,但我们确定这是原来的A群。现在我们略作端详,我们意识到任何情形下只要走得够远都会回到同一个群,为什么在我们抵达′时不接受这一明显的结论呢?每件事物都完全如我们重行到达出发点一样,我们已经遭遇过一系列精确相似的现象,但出于某种任意的理由,遂决定仅有替代的现象才是真正相同的。要辨别所有它们并不困难,在那种情形下,“椭圆”空间代替了“球形”空间,但是何者为实际的真理呢?不考虑我把A与A′介绍给你们、好似它们不是相同的粒子这一事实,是因为那样回避了问题的实质。想象一下你们实际上在一个你们从未被告诉过的世界里进行这种冒险,你们是不能找到答案的。你们能想象这问题的意义吗?我是不能。答案上所显示的是我们是否将为A和A′分别提供两个光环,抑或提供一个就足够了。

原子物理学现象的描述极其生动,我们看到原子带着在轨道上运行的电子,电子到处突进、碰撞和弹跳。从轨道脱离的自由电子以百倍速度围着原子急剧绕弯疾驰,从原子侧边滑过又间不容发地逃逸。逃逸出的电子被捕获并停留在轨道上,逃逸能撼动以太使之振动,X光撞击着原子并把电子抛向更高能级的轨道。我们看到这些电子又掉回原轨道,有时逐步掉回,有时急剧掉回,在亚稳态的死巷中被捕获,在“禁止通行”的标识前迟疑着。在这些现象背后,量子h用数学的精确性控制着每个变化,这就是唤起我们理解的图景的种类——并非像梦一样消退的不具实质的游行。

这种情景如此壮美,以致我们或许都忘记了曾几何时我们还希望了解一个电子是何物,这个问题始终未获答案,对电子难以编织熟识的概念,那是属于待解之谜。相似地,对过程的描述也必须再三斟酌。电子的轨道转移是描述一个原子状态的特定变化的传统方法,实际上并不能与宏观想象的空间中的运动相关。一些未知之物在做我们所不知道的事情——此即我们的理论所归结的东西。它不像是一个特别启发性的理论,我在别处也读过与之类似的东西——

光滑如菱鲆,蜿蜒蠕动,缠绕如藤萝

关于活动性有相同的建议,关于活动性的本质及什么在活动也存在同样的不确定性。然而从如此一个并不乐观的起点出发,我们也确实到达了某个处所。我们理顺了众多明显不相关的现象,我们做出预言,而我们的预言成功了。对这种进步的理由——唯一的理由,是我们的描述不限于未知的作用实施着未知的活动,而数字则自由地分散在这种描述之中。考虑在原子内运行的电子并不能给我们带来更多东西,但是考虑一个原子内运行的8个电子以及在另一个原子内运行的7个电子,我们便开始意识到氧气和氮气的区别。在氧原子构造里有8个滑溜的电子旋转运行,在氮原子构造里有7个滑溜的电子旋转运行。如果容许少数几个数的话,甚至无意义的话语“Jabbarwacky”也会有科学意义。我们现在能够大胆给出一个预言:如果氧气的一个电子逃逸的话,它将乔装打扮成氮气的样子。在星球及星云中,我们实际上发现了足以令我们震惊的披着羊皮的狼。把物理学的根本实在物的本质未知性转变成无意义的话“Jabbarwacky”,不见得对它是一个不好的提示。如果所有的数字——所有的计量属性不发生变化,那么它一点也无损害。从那些数字中演进着自然法则的和谐,科学的目的是去揭示这些自然法则。我们能够把握音调但把握不住演员,特林鸠罗[3]提到近代物理学时或许会用以下这句话:“这是我们捕捉到的音调,但没有看到演奏者的影子。”

[1]我意指在内在性质上的相似,如罗素所强调的,如果这个概念在科学上是正确的,对外部世界之中的桌子的结构和意识之中桌子的概念的符号描述,则还是相同的,这一点是正确的。如果物理学家不试图洞察构造背后的东西的话,那么他与我们把我们自身想象所讨论的两者之一的事便无关紧要了。

[2]参见《物质的分析》,第320页。

[3]特林鸠罗,是莎士比亚话剧《暴风雨》中的人物——译者注。

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