科学史(下)-第20部分

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以构造式解释大群有机物的结构，新化合物甚至新元素的发现，而且在发现
前就可以预言它们的存在——这一切成就，以及其它成就，都使人产生一种
压倒一切的感觉，觉得人类解释自然与控制自然力的力量在不断地增加。人
们很容易忘记，所谓打破一个谜团，其实不过是用另一谜团来解释它。最后
分析起来，实在的基本问题仍如往昔，并无进展。但事实上，在十九世纪的
前六七十年间，人们往往忘记这一事实，缺乏批判头脑的人最初愈来愈坚信
物质与力是最后的解释，后来又愈来愈相信物质与运动是最后的解释。

人们所以在后来形成物质与力支配一切的观念，中间有一些思想上的演
变线索，我们应该在这里更加仔细地加以探讨。牛顿本人在创立万有引力的
假说时，从来没有承认引力是物质固有的终极本性，也没有把超距作用当作
它的物理学上的解释。他说他对引力的原因不能有满意的说明，仅仅疑心它
可能起因于以太，这种介质在自由空间内比在物质附近更密，所以能压迫有
引力的物体互相接近。牛顿并没有强调这种见解，但是，他显然认为引力尚
侍解释，其原因须留给后人研究。

但在十八世纪与十九世纪初期，许多哲学家与少数物理学家以为牛顿的
体系（伽利略的力的概念的推广）和超距作用有关，在这方面与起源于笛卡
尔的另一学派有别。他们想用某种可了解的机械方式来解释物质间的相互作
用，例如法国物理学家安培与柯西（Cauchy），根据牛顿的平方反比律用数
学方法来研究电力，在英国，法拉第——其后有威廉·汤姆生与麦克斯韦—
—则研究了中间的介质的效应，企图断定电力所以可以在介质中传播是靠了
一种机械作用。

在原子与分子的研究方面也有类似问题。古代的人认为，事实上，伽桑
狄与波义耳，也以为原子只能靠冲撞与接触相互作用。他们假设原子有粗糙
的表面，甚至有齿与钩，以解释物质的黏着与其他性质。但如果原子的相互
作用可以是超距的，那么这些概念就都不必要了。的确，运动说只是在表面
上回到原子或分子通过直接冲撞而相互作用的见解那里去。但这个学说必须


假定分子在互相接近时才彼此起作用，而且由于它们在冲撞后能够跃回，因
此必须把分子看作具有弹性，因而必须有结构，并由更细小的部分所组成。
即使原子在实际上不可分割，在想象中却可以对原子作无限的分割，最后就
可以得到一个无限小的质点，这个质点因为能影响别的类似的质点，必定是
一种力的中心。十八世纪的一个耶稣会士波斯科维奇（Boscovitch）就根据
这种推理，认为原子本身是非物质的力的中心；而十九世纪的具有逻辑头脑
的法国物理学家。如安培与柯西，则认为，他们时代的原子，经过分析，已
经成为没有广延性的力的承载者了，只是没有哲学头脑的人士，才会凭借他
们唯物主义的本能，保留把原子看作是刚硬质点的看法。时至今日；原子已
经不再是非广延的了，就连电子也表现出有更精微的结构，因此有人把它看
作是一种辐射的来源，或一种没有具体形态的波系。当我们注视到电子之外
时，我们似乎仍然需要在两种看法中选择其一：一种看法是，把物质的终极
单位看作是非广延的力的中心；另一种看法是，把物质看作是一个无限序列
的微细的结构，内外相合，愈在内部愈微细。

尽管波斯科维奇、安培和柯西把原子看作仅仅是一个力的中心，牛顿的
科学，却是建筑在把物质看作是微粒的看法基础上，拉瓦锡也把类似观念应
用到化学上去，这就使许多对于这类东西发生兴趣的人，得到一种相反的哲
学，以为硬块的物质，乃是唯一的实在，而硬块物质之间的力则是它们的唯
一作用方式。赫尔姆霍茨与其他物理学家，以为把问题归结到物质与力就充
分解决了问题。在这方面他们是随牛顿亦步亦趋的。这是一种数学的解答，
作为数学的解答是令人满意的，虽然不是物理学上的解释，但是，不熟悉物
理学的人，就以为他们把数学上的解答，看作是最后的解释了。

十八世纪时，第五章所叙述过的唯物主义的哲学，在法国复生，十九世
纪时，又在德国再起①。早期的领袖，如摩莱肖特（Mole…schott），毕希纳
（Buchner）与福格特（Vogt）都把他们的哲学建立在科学成果上，特别是生
理学与心理学的成果上。毕希纳的书名《力与物质》（Kraft　und　Stoff，。。　
1855）就说明把力与物质看作是最终的实在的观念构成这个唯物主义运动的
一个必要部分。在有些玄妙的黑格尔唯心主义盛行半世纪以后，有这样的唯
物主义学派，促使人们注意自然科学的明晰成果，其影响究属良好，但是值
得注意的是这种唯物主义哲学兴起之时，科学家已经用有确切定义的量“质
量”代替了物质，并且指出“力”一词具有“力”或“能量”的双重含义，
因此意义非常含混。而且这些德国作家，还把他们的唯物主义同感觉论和怀
疑论混为一谈。历史上唯物主义的旧观点复活过来，因为同夸大的达尔文主
义吻合无间，就被有些共产主义者看作是经济学和政治学的基础。

能量的理论

物质守恒的原理，经人公认以后，引起一种朴素的唯物主义，已如上节
所述。与之对应的能量守恒的原理，也跟着确立起来。哲学上的唯物主义，
虽然不能强行利用这一原理来为自己服务，但却可以把它当作哲学上的机械
论与决定论的联合理论的证据。

第一，这一原则，使人对流行的生物学上的活力论产生怀疑。这种活力

①　
F。A。Lange，上引书voL。Ⅰ，Chaps。Ⅱ，Ⅲ。　


论以为在生物里有一种生命力，可以控制甚至停止物理和化学的定律，使机
体适应环境，并决定机体的目的。到这时候，人们已经知道动物也象机器一
样，只有在从外面取得能量——取得食物这种燃料以及空气中的氧——的时
候，才能够运动和作功，如果有一种生命原质来进行控制，其方式当较以前
的假定更为复杂。还可以设想用麦克斯韦假想的“鬼魔”的作用一类东西来
规避热力学的第二定律（统计学定律），但是，第一定律（即能量守恒的原
则）已经证实对于有生命的与无生命的体系都是有效的。

其次，如果宇宙间的能量有一定限量，我们就要遇到太阳活动有可能停
止的问题，以及地球过去的年龄与将来的寿命等问题。人们已经知道，把太
阳看作是一个缓慢冷却的热体的旧观念是不正确的；即令它是一团纯炭，它
也很快会焚竭热尽，但这些新的物理学原理还证明，当原始的星云逐渐凝结，
星云的几个部分聚集在一起形成太阳时，会有巨大的能量储藏转化为热。而
且太阳的不断收缩，如果仍在进行的话，也会继续产生热量，或许会使太阳
有充足的时间存在下去。据赫尔姆霍茨在1854　年计算，太阳收缩其半径的万
分之一所生的热量，足以供其辐射二千多年而有余。

威廉·汤姆生（即凯尔文爵士）根据同样的计算，估算了地球的年龄，
用于补充别人根据下面的情况推算出的数字：（1）地壳对于热的传导，（2）
使日夜延长的潮汐的摩擦效应。1862　年，他估计在不到二亿（2×108）年以
前，地球还是一团溶液，1899　年，他又把这一年限缩短为二千至四千万年之
间。到这时，地质学家与生物学家又都要求把地球与地球上居住者的存在年
限大大延长。于是发生一种争论，但物理计算的根据很快就发生问题，最初
是因为发现放射物质而得到一种新的热源，后来是因为有了目前新的原子与
宇宙的理论。现在人们认为，在太阳与恒星的高温下，物质可以发生嬗变，
即由一种元秦变为另一种元素，物质甚至可以直接化为能量，因此，所供给
的能量的储量就远远超过旧有理论的想象。研究宇宙与有机演化的史学家，
无论需要如何悠久的时间，现在都不成问题了。

早期计算出的数字，并不重要。无论太阳与地球在过去的年龄如何悠久，
能量守恒与散逸的原理，都说明它们是有始有终的，因而也就把这种研究纳
于科学范围之内。

威廉·汤姆生还利用热力学的第二原理以另一种方式研究了这个问题。
由热量而来的机械功，只有当热量由一热体传到冷体的时候才能得到。这一
过程总是倾向于减少温度的差异，这种温差还因为热的传导、摩擦与其他不
可逆的过程而减少。在不可逆的体系里，可用的能量总是愈来愈少，而其相
反的量（克劳胥斯称之为熵）则总是倾向于达到一个最大值。所以在孤立的
体系，以及人们这样设想的宇宙内能量渐渐转化为热，趋于平均分布，不能
成为有用之功的来源。当时人们认为，由于这种能的逸散，最后宇宙必将变
得静寂而无运动。

汤姆生的研究成果，象牛顿的研究成果一样，被那些把物理科学与机械
哲学混为一谈、把我们所制定的自然模型与终结实在混为一谈的人们，加以
利用。“宇宙的寂灭”被看作是无神论与哲学上的决定论的另一证据。但根
据相反的有神论学说，如果世界是上帝创造出来的，看来就没有充分理由说
明为什么上帝在厌恶这个世界的时候不能把它毁灭；而且，如果根据这一假
说，人的灵魂是有灵性的和不朽的话，它当然可以对物质世界的更换无动于
衷，因为老早就不能把它禁锢在这个物质世界中了。再者，至少根据十九世


纪的证据来看，把热力学的原理应用于宇宙理论，其有效性是可疑的。把从
这样有限的例证中推出来的结果，应用到宇宙上去，是没有道理的，即令过
去利用这些结果去预言有限的独立的或等温的体系的情况很有成效。我们现
在知道这个问题比最初提出时人们所了解的要复杂得多。不但如此，即使今
天存在的太阳与地球的始末为科学所阐明，我们也必须指出，这一结果对于
整个宇宙的起源、意义与目的这一形而上学问题，也没有很大关系。在探究
太阳与地球，甚至全银河星系的生命时，我们或许可以从最初的星云起一直
探索到最后的寂灭境界。但是，即令是这样，我们也仍然只是探究了宇宙演
化历程的几个阶段，和以往一样仍然不能解决这个伟大存在的秘密。

人们的心灵可以凭理性与经验两种方法去研心理学究。我们可以先接受
某种形而上学的宇宙体系，如罗马教会体系或德国唯物主义哲学的体系，然
后凭理性推出人的心灵在这个体系内的地位，以及人的心灵和这个体系的关
系。另一方面，我们也可以不接受任何这样的体系，而通过经验的观测与实
验，研究心灵的现象。这种凭借经验的研究，又可用两种方法进行，即我们
自己心里的内省，以及对自己或别人的心灵加以客观地观察与实验。靠了这
后一方法，心理学才变成自然科学的一个分支。

十九世纪初叶，理性的心理学是德国所特有的，在大学里，同宇宙论与
神学结合成为一门广泛的形而