科学与反科学
第三章 量子论、相对论和修辞学
开 场 白 科学中的修辞学？对于一个科学家，这句短语有一种矛盾修辞法的所有标记。自古以 来，修辞学本质上是一种说服的技艺，同证明的技艺形成对照。在现代科学的所有主张中， 或许最强硬的主张是，通过过去的四个世纪的痛苦斗争，已经得到了证明自然界的运作方式 、寻找和报道事实的一种"客观的"方法，人们可以相信这些事实，不管提出事实的那些人 ，或者倾听这些事实报道的那些人的个人的、个性的特征如何。在亚里士多德的《修辞学》 （Rhetorica）1中客观性和主观性的作用的区别是明确的：在依靠修辞学和说话者 可用的三 种"说服方式"中，只有第三种"依赖于证明，或由说话的词本身提供的表观的证明"，而 "第一种方式依赖于说话者的人品，而第二种方式是把听众放在某个［正确的］心智框架之中"。确实主要的修辞武器是说话者的内在道德品性：比起别的人来，我们更完全地和更容易地相信好人……说说话者所展现的人品的善对增 加他的说服能力没有贡献，这是不真实的；正好相反，他的品性几乎可以说是他所拥有的最 有效的说服手段。 科学必须找到摆脱这种道德化和人格的话语方式。似乎是强调这种有自我否定的条令 是科学的划界标准之一，罗伯特·胡克起草的皇家学会最初的章程前言特别否定科学家想" 玩弄""修辞学"。自大约17世纪中叶以来，科学家的论著日益反映出他们同意这种告诫 。因此，牛顿为他的《原理》（Principia）采用一种结构，它使人想起同客观性的范 例、 欧几里得几何的表达方式相类似。而牛顿在他的《光学》的第一册开头就说明该书的含意不 包括猜测、类比、比喻、夸张或任何会等同于修辞技巧的其他办法。而是，如牛顿所说，" 我在本书中的设计不是用假说来说明光的各种性质，而是通过推理和实验来提出并证明它们 "。2 久经检验的逻辑和分析机制、现象的直接证据--谁能抗拒这些？谁还需要更多的东 西？牛顿和以前的科学家希望只被认为是一些导水管，通过它们，自然之书可以直接宣讲， 可以 越过独立的、外部的现象世界同观察者内心世界之间的巨大分水岭。但是因为它们同"自然 的方向和过程"3相协调，它们的报道排除了人类那种异想天开和局限。用亚历山大·冯 · 洪堡的话来说，它们应该是观测的结果，剥除了一切"幻想和魅力"。或者，至少如路易斯 ·巴斯德劝告学生那样--正如提交科学期刊的任何研究论文的流行做法--"使他看起来 像是不可避免的"。 这里确实显示出同老的修辞学的最终目标之间的联系。因为，正如亚里士多德所指的 那样，修辞学的各种各样的命题中最令人想望的是"不会错的那一类"命题，是"完全的证明"（τεκμριον）："当人们认 为他们所说的不能被人驳倒，他们就认为他们正 好实现了一种'完全的证明'，意思是说事情现在已被证明而且完成了。"4 像这样，在 受 到告诫之后，我们现在记得科学史家们新近的许多研究表明了，至少在一项工作成熟到可以 发表以前，在它的萌芽时期，传统的修辞学因素，诸如猜测、类比、比喻 和甚至自愿地保留 不相信，都能够对个别科学家的想像产生有力的帮肋。5因此，问一下是否某些戏剧的节 目终究也用在--或者甚至是必要的--最终出版物中，这是有道理的。 确实，我将通过举例在这里提出一种观点并试图使它具有说服力，这种观点不同于而 又补充于通常的解读历史上的科学论文的方式。这就是：出版物不仅是作者对与自然界的秘 密作斗争的结果的说明，--这是出版物的主要目的和重要力量，因此科学家偏爱这种解释 --但它也可以被读作几个"演员"间对话的记录，而这些"演员"的相互影响最终形成了 出版物。而正如我们将要看到的那样，在这方面它类似于一个戏剧的脚本，在这个剧中，有 许多角色出现，每一个对于总的戏剧效果都是必不可少的。6 用补充（complementary）一词时，我们强调的是我并不是主张我们可以、 或者甚至 能够在这两种解读方式中作出选择。第二种解读方式无论如何也不会减损第一种解读方式想 得到的成就。我们将不仅仅主要以科学家原来所设想的主要读者的观点来看科学家的著作， 而是从与此正交的方向，从主要读者的两翼来看科学家的著作。可是，我们一定不要期望用现有已出版的科学论著去使人们辨认出它内部的修辞学，会比从导致最终结果的原始动机或 实际步骤更为简单地推导出它内部的修辞学。确实，科学家很少有人帮助科学史家或科学哲 学家越过必然性的面具，深入地察觉爱因斯坦所说的"个人的奋斗"，看一看促使出版物诞 生的各种各样的影响，即传记文学的、基旨的、体制的、文化的影响，等等。 我们不能期望别的，因为对于那种疏忽和不耐烦，有些好的社会学理由。科学体制本 身，青年科学家的挑选和训练、和科学家内部化了的形象，所有这一切都是这样设计的，其 目的就是要把出版物中对涉及的个人活动的注意降到最小。确实，科学作为一种主体间的一 致的、可共享的活动，它的成功是同科学研究的出版物中对个别的个人斗争保持缄默相联系 的。因此，有用的虚构是科学发生在被现象轴和分析轴界定的二维平面之中，而不是包括基 旨维的三维流形中。7尤其是，有时现实发明中似乎是非逻辑性的状况同发展成熟的物理 概 念的逻辑性之间的明显矛盾，被某些科学家和哲学家看作是对科学的真正基础和理性本身的 一种威胁。（通过一个特别案例的"理性重建"，时髦地尝试去证明科学工作应当怎样做， 似乎已如此地得到了鼓励。）仍然，我们应该学会如何以最微小的注意力去解读科学的作者怎么说或者为何不说，同 时也看一看未经研究的证据，不该仅仅是对出版物的表面解读，还该探视一下必然性面具的 后面。2500多年来，对文学和有政治意图的著作都作过修辞学要素的分析。现在我们将开始 识别以下几方面科学的话语中相应的的要素：在萌芽阶段，科学家看重他们的思想对他们自 己有说服力；在他们已发表的成果中；在关于这些成果的争论中； 在科学家的传记性著作 和自传性著作中；在科学教科书中；也在科学发现的有争议的应用中--这是二阶现象，一 种"有关修辞学的修辞学"。 断言的修辞学对赞同或拒绝的修辞学在把一篇科学论文同对它的种种反应作比较时，显然，人们必须识别支持行动的断言 修辞学和作出反应的赞同或拒绝修辞学。第一种修辞学表示，一个科学家在写可发表著作时 ，已使他或他自己确信这项工作，并希望说服其他人。第二类修辞学描述同时代或以后的读 者对这项工作的反应的特征--我们应该指出，这些反应又是由反应者自己对他们自己的断 言修辞学的承诺而形成的。成功或被拒绝承认，或者它的延误，以及甚至由那些自认为皈依 者的人作出的不恰当的重新诠释，因此都可以用这两类修辞学的每一个中的关键要素间的相 配或不相配来理解。 在科学史的许多案例中这些关键要素最主要的是基旨的承诺：创始者的承诺和批评者 或反对者或自命为信徒的承诺。因为基旨承诺并不总是自觉地坚持的，因此我们时常被迫承 担一些准考古学的任务：挖掘一场争论的可见部分下面的东西，以便找到通常见不到但高度 促成各种各样的参加者所采纳的各自的基旨集的相配、不相配和冲突的因素--而且不仅是 单个的基旨，而且也可以是基旨的群集，它们规定了局域地坚持的科学的世界图像。这种相 符和冲突可以看作是相互竞争的声言者在米歇尔·富柯取名为"修辞空间"的范围内的互动 。8 对于我们的研究来说，好的例子来自两篇经典性论文，在为本世纪物理科学开辟道路和规 定风格方面，它们比大多数别的论文起的作用更大。我将首先讨论对尼耳斯·玻尔的有重大 影响的论文"论原子构造和分子构造"中译文见《尼耳斯·玻尔集》（第二卷），戈革译，北京，商务印书馆，1989年版 ，第158-232页。--译者注的有助于说明的评论。论文从1913年开始分三个部 分发表，这篇论文提出了有核原子及其轨道电子的工作图像，包括原子的光谱和它的化学性 质的某种迹象，长期以来人们早已熟悉这种图像以致于几乎把这当成陈词滥调。今天的物理 学家将同意埃米利奥·塞格雷的评价："有教养的读者将会敬佩玻尔驾帆驶过充满险滩的大 海并平安着陆的机敏技巧……"9 当然，这是在玻尔模型基础上培育出来的那些人的看法。但是，雷昂·罗森菲耳德抓 住了更直接的反应。在他为玻尔的1913年的论文的重印本所写的序言中 ，他写道：玻尔的量子公设的勇敢精神（不说他招人反对的方面）怎么强调也不过份：一个原子发 射或 吸收辐射的频率不等同于它的内部运动的任何频率，对当时绝大多数物理学家必定显得无法 想像。玻尔充分意识到他的想法的这种最为异端的特征：他在他的论文中适当强调地提到了 这一点，而且，在此后不久在他（1913年9月1日）给S·B·麦克拉伦的信中，他写道："我 想 我们都同意引入新假设的必要性；但是您认为像我所用的如此可怕的假设是必要的吗？目前我倾向于最激进的思潮并且确实认为力学的应用只有形式上的有效性。"10确实如果我们仔细地阅读玻尔的论文（载The Philosophical Magazine的第26卷）， 特别是在1913年初不到三个月时间内匆促完成的第一部分，就会明白为什么它在起初会受到 如此各种各样的对待，为什么玻尔在他的晚年的谈话中对以当时那种形式发表感到某些遗憾 。为了将断言的修辞学与赞同或拒绝修辞学相比较，为了看一看像玻尔自己这样的年轻人和 某些当代名人对玻尔的工作的反应是多么不同，我们还可以使用关于一些"未经研究的"、 自发的、口头的评论的相当可靠的叙述，幸运的是，在这个案例中，现存的这类叙述是大量的。 阿布拉罕·派斯已经发表了他所收集到的典型的反应，用的标题是："这是一个相信 的时代，这是一个怀疑的时代"，11虽然在起初怀疑远远超过相信。有少数著名人 士如爱 因斯坦、德拜和金斯是完全接受的。但这是十分明显的少数人的观点。因此，奥托·斯特恩 在玻尔的论文发表后不久告诉派斯说，斯特恩和马克斯·冯·劳厄在到苏黎世城外的乌特利 山郊游时，发了一个他们称之为庄严的乌特利誓言："如果玻尔的那个荒诞的模型结果是对 的的话，他们将不再搞物理学。"12瑞利勋爵以高傲简洁的话语评论玻尔的论文"它 不适合我"。J·J·汤姆孙顽固地反对玻尔的观念，在他从1913年到1936年的有关原子的大多数论 著中都可以觉察。H·A·洛伦兹的宽大是出名的，但也有其限度。当英国《自然》（Natu re）杂志报道玻尔在英国报告他的原子［结构］的首次会议时，洛伦兹（他以前已经提出 反对 意 见，"量子在以太中的单个存在是不可能的"）插话提问道："怎样从力学上说明玻尔原子 "，而玻尔不得不承认"他的理论的这部分还不完备，但……某种这一类的方案是必要的" 。13 玻尔自己在后来指出：当我的第一篇论文发表时，实际上它在格丁根遭到了反对。在那里没有人对它感兴趣， 而且 ，如我告诉过您的那样，那儿甚至有一种普遍一致的意见，认为有关光谱的文献被这一类论 文所玷污，是一件很可悲的事情。这篇论文完全是一种数字游戏，毫无内容……很清楚，这 是普遍一致的意见……因为首先实际上空洞无物。而这就是我们将要谈到的事情。但是现在 的问题是，这篇文章是怎样发表的？14这确实是个问题。在玻尔的工作的预审中，玻尔在1912年警告卢瑟夫，说他玻尔必须采纳一 个假说"关于它将不试图给出力学基础因为这看来是毫无希望的"。 15但当卢瑟夫实际上看到手稿时，他不得不在1913年3月20日写信给玻尔说, 普朗克的思想同旧力学的混合［玻尔自己在1913年3月6日的一封信中把它的特征描述为 "同 时使用的微妙问题"］，使得很难对它的基础是什么形成一个物理思想……当电子从一个定 态过渡到另一个定态时，电子怎样决定它将以什么频率振动？ 这是一个很公正的问题--直到1917年爱因斯坦才指出了一条解决这个问题的路子。16 玻尔的读者，当他们被迫决定是赞同或是拒绝时，最关心的--这些读者是在诸如汤 姆孙的原子模型的基础上培养出来的，这种模型是考虑到"力学的说明"的--不仅是玻尔 本人的表述，一种断言的修辞学，而且还有玻尔引入他的原子的这种不连续性和概率主义的 基旨，而不是牛顿的因果性--对于经典［力学］基础是一种反基旨。当时这些基础也受到 来 自其他方面的威胁。1911年的索尔维会议是有关量子物理学的第一次高峰会议，从这次会议 回来，詹姆斯·金斯非常严重地指出了对许多人来说是物理学论旨基础中的一种不祥之兆的 降临："旧力学基调是连续性，natura non facit saltus （自然界没有飞跃）。而新力学 的基调是非连续性。"17 但是，金斯对于这种深刻的变革比许多其他人有更多的思想准备。爱丁顿谈到他，说金斯是英国唯一一个通过索尔维会议而皈依量子物理学的人。亨利·彭加勒，从同一次会议 回来，当他在他生命的最后一年伤感地对大多数人作出结论时说： 直到近来旧理论似乎能够说明所有已知现象，可是新近遇到了出乎意料 的麻烦……M·普朗克 提出了一个假说，但这个如此奇怪的假说，必须寻求一切可能的手段来避免它。迄今为止， 探索的结果是找不到任何出路……难道非连续性注定要统治物理宇宙？它的胜利将是最后的 胜利？18不像他的许多物理学前辈，27岁的玻尔还没养成以旧物理学的基旨来裁决一切的习惯 他比较年轻，在学生时代就遇到了量子观念的存在。此外，在他写关于金属的电子理论论 文时（他刚完成这篇论文），他就比他的主考人更清楚地理解，经典概念根本不足以处理例 如比热、或黑体辐射的高频部分，或物质的磁性这类问题。 因此，为了理解一项工作的作者使他相信他自己的论据，人们必须寻找该论据的根源 ，它可能在他以前的工作中已经出现。玻尔1913年的论文是他个人的科学的发展的轨迹（S 1）上的一点，该轨迹同公认科学的［轨迹］（S2）在1913年7月该论文发表时相交。在 S1的较早部分，我们不仅找到了玻尔的博士论文，而且也找到了他待在剑桥时未能实现的 同J·J·汤姆孙的讨论，和他在曼彻斯特卢瑟福的实验室关于α粒子散射的富有成效的工作 ；在1913年7月的论文头几页就可以找到它们的痕迹。 不是一个演员而是（至少）两个我们用如下的命题总结这一点:Ⅰ.一个科学家当前的工作像是其起源在他以前工作之中的一种独白的继续。似乎是通过对称，可以得出第二个命题： Ⅱ.在科学家的当前工作中，人们可以看出他未来工作的可能方向的证据。为了补充为命题Ⅰ所已给出的例子，我们可以指出玻尔在1913年7月的勇气是他早些 时候激进化的结果。卢瑟福的原子有核模型是在1910年末十分出乎意料的发现，并在1911年 发表。这起初也广泛地受到怀疑，而卢瑟福自己也并不坚持这个模型（这表现在他于1911年 的索尔维会议上对此表示缄默）。但是它的含义是巨大的，或许艺术家坎丁斯基的惊呼最好 地抓住了这种含义：旧的原子被摧毁了，整个现存的世界秩序烟消云散了，所以可能会有一 个新的开端。19 对于在曼彻斯特的卢瑟福的年轻合作者，特别是对于玻尔（他 为了逃避剑 挢和它对新思想的抵制而来到了曼彻斯特），卢瑟福发现原子的质量集中于一个核揭示了当 时占统治地位的原子模型（首先是J·J·汤姆孙的模型）的关键性缺陷，尽管那个模型，除 了其他有用的特征外，还对原子的大小和多次散射的数据给出了似乎可信的说明。 可是，在卢瑟福的原子模型中，没有人知道如何处理核周围的电子。汤姆孙认为这是 "一场很大的灾难"；20但是当玻尔问他："您是唯一一个对它［卢瑟福原子］作 出好的回 应的人吗？"卢瑟福答道："是，但是您知道我甚至没有对它作出'回应'，我就是相信它 。"21玻尔显然是对这种有核模型有所准备，在他作博士论文之时，在他同经典的原 子模型作了不能令人满意的奋斗之后，他说："现在很清楚，这个关键问题是在卢瑟福原子中， 从它出发我们可以有所收获，但是除了通过一次激进的变革，用任何别的办法，我们终究都 无法前进。"22或者，正如他在1912年7月给卢瑟福的"备忘录"中指出，电子位形 的稳定性"必须用完全不同的观点加以探讨"。23 寻求拯救之路的方向是明确的。多年来，普朗克的作用量子h一直是理解黑体辐射的 工具。关于作用量子，似乎有一种魔术，至少一些青年人准备用它来冒险。（埃德温·C· 肯 布尔在他20多岁时，在美国开创了量子物理的研究，他回忆他的动机时说："任何东西，只 要其中有量子，其中有h，就是激动人心的。"24准备好拥抱新的基旨，这在科学史 中也是常见的，甚至玻尔原子的那些特征对于别的人最终成了有说服力的论据--例如，正确预 测 光谱线和导出里德伯常数值--但对说服玻尔本人，却不是最重要的；因为我们现在知道， 他只是到1913年初最后的时刻才意外地发现这些方面，而那时他论文的主要部分已经确定了 。 要为命题Ⅱ举例也是容易的。例如，玻尔思想的一个引人注意的特征，特别包括他关 于互补性的思想，都贯串在他后来所有的工作中。他的激进化并没有迫使他像某些别的人那 样，完全摒弃旧的机械论观点。恰恰相反，他主张，通过同关于别的问题的已知的东西"作 类比"，将旧物理学，同量子物理学一道继续使用似乎是合法的，在1913年论文的同一段落 中也时常出现这种情况。这正是卢瑟福感到困惑之处。但这正是玻尔1913年大胆建议的核心 ，他后来称这为"对应观点"，接着，从1927年开始迅速发展为他的"互补性论证"。 我们现在可以总结这一段：在或大或小的程度上，一个出版物可以被解读为从作者的 过去的外推以及为了未来的探险的中途区域。换一种说法，在研究一个作者在一项给定工作 中的断言修辞学时，我们看出，这个作者分裂为两个演员，在同一舞台上表演两种不同的独白。演员Ⅰ表演同他自己新近的工作或更遥远的过去的工作的一种内部的对话，而新工作 是从上述工作生长出来的。演员Ⅱ表演在未来的某个时候还不会果实累累的一些想法。作 者的大部分生产成果来自两种独白并从每种独白获得不同的特征：一方面，由于现在克服了 过去的困难而产生的信心；另一方面，由于进一步的成功的吸引力所产生的信心，这些成功 或许还仅仅是一种模糊的但又令人着急的召唤--特别是在玻尔的案例中，互补性的新基旨 更是如此；一方面希望通过他的新原子实现对物质的化学性质和物理性质更加统一的理解； 另一方面，感到远处有某种奇异的隐隐呈现的东西。因此，玻尔在1913年2月7日写给G·赫 维西的信中写道：……我不谈我可用我可怜的手段获得的成果，而只谈观点--期望并相信在未来（或许 很快 对我的理解获得巨大和出乎意料？？的发展--我是通过上述考虑导出产生这种观点的。 25这几乎是伽利略的《两门新科学》（Two New Sciences）中第三天末尾的预言的意译， 伽利 略的预言是"这本小书中提出的一些原理……将导致产生许多别的更为值得注意的结果"。 这样，当演员Ⅰ被新近战胜困难的满足所鼓舞时，演员Ⅱ则被他们的日程中更大的目标的吸 引力拉拽向前。此外，科学中一篇有重大影响的论文的最重要的长期功能之一显然是修辞学 的：就是同它的读者来共享作者的兴奋情绪，共享他对新的远景正被打开、新的问题能被提 出并或许被回答的那种感觉（化学家达德利·海尔施巴赫曾把它命名为好的新科学的"精 神作用"）。但我们还要开始指出，两个演员在论文的文本所规定的舞台上决不是孤独的。每一个 演员表演他的独白时在想像中都有他的重要的伙伴同在。发表的论文为下述情况提供证据： 人们能够明白两个演员中的哪一个在说这段话，又是面对着有哪些想像的支持者或反对者的 背景来编出这段话。（决不是所有这些都将在正文中或注释中指名道姓地予以确认。）因此 ，玻尔的论文在他的第一段中是"卢瑟福教授"的一个助手的致谢（这位教授也是把论文送 给期刊的被确认的推荐者），是卢瑟福新近发现的有核原子的激发力量的信徒的致谢。后两 段是第一段的继续，附加了一条用辞小心的致谢，感谢"J·J·汤姆孙爵士"的居高临下的 幽灵仍然在起作用的威力。在第四段，我们看到玻尔接受了普朗克在1900年引入的革命的希 望（很违背他本人的意愿）。而只有在这之后，在该段的最后半句，在删掉的一行中，有玻 尔自己的思想的第一个证据：自信的直觉的非凡业绩，由于年轻的作者未能在那一群杰出的 人物中清楚地发出他自己的声音，所以几乎使人难以理解。26 到第4页，玻尔引入了那个奇怪的思想：在把一个电子束缚于原子时发出的辐射频率 "等于电子在终末轨道上绕转频率的一半"。一个早期的典型反应是，这是"一个荒唐的噱 头"--但是这里我们又看到演员Ⅱ出现在舞台上，提出一个显然得不到支持的论证，这个 论证后来发展成为玻尔的宝贵的对应论证，通过这种论证，他试图既坚特经典物理又坚持量 子物理。以这种方式，一篇论文可以在断言舞台上一段一段地分解为主要的修辞学成分，例如 ，分解为不同演员表演的不同部分。此外，人们还能够区分随后的赞同或拒绝舞台上的一些 修辞学成分--在玻尔原子的案例中，头几年这在美国物理学家当中是特别忐忑不安的，他 们为把玻尔的二维原子模型看作是一项发现，对物质的三维本性的一个类比，还是把它看作是一个强有力的比喻，感到困惑。27但是，为了指明修辞作用的普遍性（尽管有很 大的个 别的差异），不拟进一步讨论玻尔原子的案例，我现在转向20世纪初物理学史中另一篇有重 大影响的论文。 相对论：它的公众和它的作者 爱因斯坦早期著作的例子主要在一个方面类似于玻尔：阿耳伯特·爱因斯坦关于现在 称之为狭义相对论的理论的表述对于我们也已是如此熟悉，以致于我们可以说，正如他谈恩 斯特·马赫的思想一样，人们吮吸它就像吸自己母亲的奶汁一样。最终，用约瑟夫·本－大 卫的术语来说，相对论成为"最有号召力的"活动之一。因此，人们要把自己从一种有关爱 因斯坦的主张的非历史观点解放出来，这是一种有严肃愿望的行为。爱因斯坦的主张是在一 系列快速通信中形成的，起始于1905年9月26日他的第一篇论文"论动体的电动力学"中译文见《爱因斯坦文集》（第二卷），范岱年、许良英等译，北京。 商务印书馆，1983年版，第83-115页。--译者注的发表。从修辞学角度看来，这篇对于1905年典型的读者几乎是有意要使人难堪的。确实，正 如爱因斯坦在他的一封信中所预测的，如果这篇论文被广大科学共同体立即接受，那 么这项工作可以看作是失败了。赞同当然来自这个不知名的和社会学上"边缘性"人物的少数私人 朋友，诸如米歇尔·贝索、约瑟夫·索特、马塞尔·格罗斯曼和康拉特·哈比希特这些"边 缘性"伙伴。玻尔的论文从第一句话就显示出他是意识到进展的，而且他确实促成了进展， 而爱因斯坦的论文在奥林比亚伙伴 〖ZW(〗1902年4月，爱因斯坦结识索洛文和哈比希特，经常共同讨论哲学和科学问 题，这一活动继续到1905年，他们自己戏称为奥林比亚科学院。--译者注中，流露出这样一种意思，即年轻的作者不习惯或不愿意适当地致力于使他的情况"有所好转"（情况确实也是如此）。在头几年，对爱因斯坦的表述的公正理解，在大物理学家中只是缓慢地增进的。赞同 或拒绝的修辞学严重地倾向于拒绝这一方面。而且甚至那些一个一个地转变态度的人，几乎 在所有场合，以十分不同于爱因斯坦本人所用的方式，诠释了爱因斯坦的工作的主要之点。 可以合理地说，到显示出不可逆转地改变这种不利的形势，即到1911年马克斯·冯·劳厄的 第一本相对论教科书的出版，共花了6年时间；而且，包括H·A·洛伦兹在内的某些人 ，到他们临终的日子，仍不与爱因斯坦的相对论和平相处。我们将看到，所有这些人的一个 大的例外是马克斯·普朗克。爱因斯坦本人认为物理学精英中，普朗克是他第一个也是至关 重要的战友。而且即使如此，当8年以后把相对论推广到广义相对论时，爱因斯坦在一封给 恩斯特·马赫的信中抱怨说，普朗克"对我的理论也是抱拒绝的态度"。28至于其他一些物理学家，诸如威廉·维恩和亨利·彭加勒，爱因斯坦曾经研究并仰慕 过他们的著作，他确实一定希望过他们对他试图做的工作有某种较早的和真正的理解。但是 ，在这种事情上，爱因斯坦是完全失望了；而马赫，在早期表达了简要的、外交辞令式的、 谨慎的鼓励之词后，当他开始认识到相对论的纲领是什么和它要求什么时，转而反对相对论 。赫尔曼·闵可夫斯基1908年热情地欢迎相对论--由他自己重新诠释的相对论--对爱因 斯坦本人在起初却很冷淡。以后几年内，年轻的科学家和哲学家，诸如瑞士的弗里德里希· 阿德勒、德国的约瑟夫· 佩佐尔特、法国的保罗·郎之万、美国的理查德·C·托耳曼和吉 尔伯特·N·刘易斯，都为他们自己的目的开始采纳了相对论。但是他们起初又常常是误解 了 主要之点。在若干学派中，要末是带有误解的赞同，要末是彻底地拒绝，这种情况持续了几 十年。对于现在科学家们是如此清楚的一个理论曾经有这些多种多样的反应，需要作出解释 。在这类事件中，人们并不期望只找到一种或者两种机制，而且也不要求参加者本人都弄清 楚所有这些机制。但是即使一个简单的一览表也必须包含下列这些事实：爱因斯坦的第一篇 关于相对论的论文甚至有比公开声称的更大的雄心；从习惯于当时流行的物理学风格的那些 人看来，这篇文章既复杂而且又作了奇怪的解释--实际上违反了当时物理学中的断言修辞 学--而对于我们这些继承了爱因斯坦的许多思想方法和论证方式的人，论文似乎只提出了 少得多的要求；爱因斯坦的建议对1905年的物理学家确实不是必要的，因为从威廉·詹姆斯 所说的"现金价值"看来，对于当时的人们来说，爱因斯坦的相对论似乎并不比（例如说） 洛伦兹的基础完全不同的并十分成功的理论得出的那些价值高多少；要求作出大的概念牺牲 （诸如放弃时间和同时性的绝对性，和以太）以解除似乎只有不知名的青年作者所感到的痛 苦作为回报。 这篇发表的论文，是经过多年深思之后，在紧张的五六个星期内匆促写成的，它有 一种满不在乎的味道--还有几个必须改正的错误。29这表现在，例如，它不寻常地 没有任 何参考文献的索引，它不愿清晰地证明某些它自己欣赏的观念和含义，例如现在仍称为洛伦 兹变换方程的方程系，现在可以从爱因斯坦的公设很简单地导出，因此，没有必要像洛伦兹 和爱因斯坦认为的那样以特设的方式来引入。（最简单的推导已在论文重印时在编者所加的 脚注中指出。）回想一下亚里士多德所说的一个好的修辞学家必需的三种"说服方式"-- 显示说话者好的个人品格，把听众安排在恰当的精神框架中，通过语言本身来提供一个证明--我们看到爱因斯坦对这三种方式的任何一种似乎都不大在乎。如果有什么在乎的话，他 似乎是想尽可能地少注意它们。 当爱因斯坦在40年代表示对他1905年的论文感到不满时，我不知道他的内心想到的是 哪些"缺陷"。爱因斯坦的长期秘书海伦·杜卡斯曾告诉我下面所说的一个机会：有人曾要 求爱因斯坦把他1905年的论文手稿捐赠给美国政府战时债券的募款征集机构。因为他没有保 存那份手稿，他决定根据印刷版本作一份新的手写抄本（它实际上为政府拍卖了一大笔钱， 手稿现存国会图书馆）。为了加快誊写工作，爱因斯坦要海伦·杜卡斯为他念论文。她告诉 我，爱因斯坦不是忠实地追随她的朗读，而是一再提出意见，说他"能够写得更好 得多" ，而且这时他确实想这样做。她不得不不断地请求他克制自己，不要改变他的旧著作。 30 不管怎样，如果人们仔细地、一行一行地分析1905年的相对论论文，31人们又能够在 整个期间看出两个演员在各自表演他们不同的独白，一个是讲他的过去，一个是讲他的未来 。看一下头几行就足以明白这一点。头一段集中于演员I对爱因斯坦早年努力钻研经典电动 力学的回顾和反思，这是他学生时代的经历，例如阅读奥古斯特·弗普耳的教科书《麦克斯 韦电学导论》（Einfhrung in die MaxwellscheTheorie der Elektrizit），1894年 （它又特别向基尔霍夫、赫兹和马赫致谢，感谢他们在认识论方面的教导）。爱因斯坦在19 05年论文中最初的 Problemstellung （提出问题）完全类似于弗普耳的第五个主要部分， 特别是包括他们二人都援引的法拉第实验，爱因斯坦曾反复指出，法拉第的实验在"建立狭 义相对论的建构中"起着"一种主导的作用"。32 在第二段，我们继续听到爱因斯坦关注他自己青年时代的回声，包括16岁时的思想-实 验和在大学生时代有关实际实验的流产了的计划。但是我们又在关于排除分隔物理学定律的 壁垒的决定中（从排除那些分隔力学和电动力学的壁垒开始)开始看到演员Ⅱ。因为这是爱 因斯坦最执着的激情，从他作为科学家的最初年代直到他的晚年，一直在追求着他所谓的" 我对普遍化的需要"（mein Verallgemeinerungsbedürfnis)（见给W·德西特的一封信 ）。 这种需要当他写第一篇发表的论文（1901年）时已经出现了，该文的主题是论毛细现 象，似乎与这种需要没什么关系。爱因斯坦写给他的朋友马塞尔·格罗斯曼(1901年4月14日 )的信说，他正试图在那里为分子力和牛顿的超距力建筑一座桥梁，并且他突然说 出："复 杂的现象对于直接的观察似乎是十分不同的事物，然而认识这些复杂现象的统一性［Einhei tlichkeit］却是令人无上快乐的事情。"类似地，爱因斯坦在1920年左右写的一篇手稿中 报 道说，他发现当时法拉第实验的解释是"无法忍受的"，因为它被看作是"两个根本不同的 事例"，而他感到要把它们纳入一个更普遍的事例之中。33实际上，在1905年关于 相对论 的论文前后发表的每一篇其他论文中，我们发现对普遍化的祈求支配着、也变成了研究工作 的方向。我们现在知道，甚至正当研究狭义相对论时，爱因斯坦就感到它是太局限了，因此 决定把相对性公设扩展到非匀速运动的坐标系上去。 更透彻地说吧：当爱因斯坦开始他的研究工作之初，他就认识到物理学家们深刻地分 裂在两种研究纲领之下，一派主张机械论的世界图像，一派主张电磁世界图像。早在他的第 三篇（写于1902年）扩展玻耳兹曼的热力学和统计力学思想的论文中，他就参加了以检验他 所谓的"机械论世界观"的某些局限性为目标的战斗。那时，他正在写关于相对论的论文， 他已看出，不论是机械论世界图像还是电磁世界图像本身甚至都不足以处理，例如涨落现象 。这一方和另一方的胜利都不会使他感到满足；正如他后来所说，例如，或许会留给我们" 两类概念要素，一方面是质点和它们之间的力，另一方面是连续的场，……物理学的一种中 间 状态，没有关于整体的一个统一的基础"。34 爱因斯坦的同时代人，不了解演员Ⅱ 面向未 来的这些议程，比起我们这些知道它以后如何发展的现代人来，爱因斯坦的论文必定大大地 令他们感到困惑不解了。 当然，"世界图像"，或者"普遍化"或者"整体的齐一基础"这类鼓动性的词并不 在1905年的论文中到处出现。但是我在这里要强调的论点是，正如盲目地阅读早期科学著作 而不注意其中的历史要素是一种危险，盲目地无视特定时期的研究纲领中静静地潜伏着的那 种向前的推动力也是同样的危险。人们如果对时间t所发生的事情没有作详细的历史研究， 他就不会理解在时间t演出的演员Ⅰ。但是，人们甚至不能正确地听懂演员Ⅱ的独白，除非 他研究了在时间t以后接着发生的事情。有关一种科学出版物的许多过分"内部论的"研究 正是由于这种缘故而不能掌握该著作的精神实质。 济济一舞台 现在我们转向直接注视在我们的比喻中表演剧本中的戏剧人物的演员群，尽管科学家 -作者通常愿意声称他们给予我们的仅仅是接近自然界本身的方法，通过"推理和实验" 来 直接揭示自然。在玻尔论文的例子中，我们看到他通过总结这个领域中的先驱性工作中他认 为什么是正确和重要的，或者什么是不正确的和不完备的之后，转向了卢瑟福、汤姆孙和普 朗克。我们还可以补充其他一些人；例如，玻尔曾经同J·W·尼科耳森作过一次生动然而是 单 方面的谈话（他的论文的第一部分的pp.6-7,15,23-24，以及第二部分更多的地方），谈到 尼科耳森的陷入绝境的线状光谱发射理论。为了进行这种"谈话"，在作者的剧本中，其他的科学家同行在这种场合被直接明显 地或含蓄间接地送上了舞台。但是，当然，他们是按照作者的条件向我们表演的--他们的 声音和主张被调整到或被解释成适合于剧本的需要。尽管玻尔谨小慎微地力求公正，而且确 实无意进行歪曲，但是我们后来仍偶尔地听到某个科学家发出自己的声音，即当他们感到他 们自己的真实观点被误解时，而提出了反对意见。无论如何，我们从玻尔论文中了解到的卢 瑟福、汤姆孙、普朗克或者尼科耳森，即使我们抱着最良好的愿望，仍不能认为是充分表达 了他们的意愿。在这个舞台上，伴随着两个"玻尔"，还有演员3,4,5,6 ……，他们所说的 台词，也许和这个演员对应的原型连想也没有想到过。 同样的考虑也适用于充满了爱因斯坦论文中的人物的主要舞台。在这个舞台上，我们 见到的，除了作为演员Ⅰ和Ⅱ的爱因斯坦，还有H·A·洛伦兹--但是我们知道，在1905年 ，仅仅只有洛伦兹的一个片断登上了舞台，因为爱因斯坦当时还没有读过洛伦兹1904年关键 性的论文，35而且爱因斯坦并不信服他已读过的那些出版物。我们已经遇到过爱因斯 坦的弗普耳，他是爱因斯坦论文中未指名的几个人物之一。恩斯特·马赫也没有被指名；但他的原 型如此明显地主宰着爱因斯坦论文的"运动学部分"那一节，以致于整个一代实证论倾向的科学家和哲学家（从佩佐尔特到海森伯）被误导成认为整个论文主要是实证论的胜利。其他 可以部分地识别但又是未指名的演员，他们的表演与原型只有更弱的相似性--他们是亥姆 霍兹、赫兹、玻耳兹曼、维恩、阿伯拉罕，还有全部人中声音最微弱的大卫·休谟。也可能 还有别人。例如，因为我们在爱因斯坦这儿，不像在玻尔和他周围的人在他写他的论文的关 键时期，有那么大量的手稿和通信，所以我们不知道爱因斯坦论文中哪些段落可能是直接指 他同他的朋友（例如贝索）的对话。36 爱因斯坦论文中所描绘的洛伦兹凭他本身的资格是一个特别有意思的角色，在洛伦 兹后来的论文中洛伦兹所描绘的"爱因斯坦"确实也是如此。在1911年他们初次会晤以后， 爱因斯坦开始钦佩甚至爱戴洛伦兹，把他看作是一位杰出的物理学家和一位非凡的人物；而 当他们开始相互了解之后，洛伦兹对爱因斯坦的友好感情是很深切的。但是正如洛伦兹从来 没有接受相对论一样，爱因斯坦对洛伦兹研究电动力学的进路也没有多大耐心。 因此，他们两个人早年不同的研究纲领在文献中相当广泛地用"洛伦兹－爱因斯坦" 的联名来归类，这是十分富有讽剌意味的，也是科学中的修辞学研究的适当课题。这种虚构 值得更多费点笔墨，不应简单地一笔带过。最早使用"洛伦兹－爱因斯坦"一词的是沃尔特 ·考夫曼，在他的1906年初在《物理学杂志》（Annalen der Physik）上发表的第一篇 回应 爱因斯坦的1905年的论文的文章中--该文对"洛伦兹－爱因斯坦的基本假设"进行检验。37下面我们将更详细地看到，普朗克因此奋起保卫爱因斯坦的相对论。而他也用如 下的句子来开始他的谈话：38"近来，H·A·洛伦兹，而爱因斯坦用更普遍的形式介绍了相 对论原理"，而在此后不久，39普朗克也用"洛伦兹－爱因斯坦的"理论一词了。 当然，有一种意思是，人们可以把洛伦兹1904年的论文和爱因斯坦的1905年的著作解 读为操作上是"等效的"--另一个很有效力的词，值得进一步探讨，而不应一笔带过。 两个理论用的是几乎相同的变换方程，因此对于当时感兴趣的实验可以有效地推导出同样的可观测的结果。可是，除了这一点，两个理论在每一个方面--例如它们的起源，它们的物 理和哲学基础，它们各自的假设（包括它们的基旨假设）和它们隐含的更远的目标--都处 在对立的两极。总之，它们是完全不同的世界观的产物。 例如，正如洛伦兹1895年的书40和他的1904年的论文的结构所表明的那样，他的工 作 主要由对已被新近困惑人的实验打击成千疮百孔的电子论进行修补的战略所驱动。另一方面 ，爱因斯坦的论文，正如他自己一再强调指出的那样，他的动机是渴望"通过发现一个普遍 的形式原理"（以热力学为模型）41建立一门前后一贯的物理学，并得益于他对老的 著名的 一阶实验（法拉第的恒星光行差和斐索的光在运动的水中的传播速度的测量［爱因斯坦曾对 R·S·香克兰说，"它们已经足够了"］）。而洛伦兹却毫不犹豫地在有需要时继续引进他 认为 是"多少是人为的"、特设的辅助观念，42甚至在彭加勒为此指责他以后仍然如此。 在1912 年他坦诚地承认他1904年的理论是建筑在可变形的、力学上不稳定的电子模型的基础之上的 ，显得"粗糙"和不完备，只有爱因斯坦提供了"一条普遍、严格而且精确有效的定律"。43此外，洛伦兹的物理学本质上是关于一种粒子即电子的物理学，而爱因斯坦的则 是关于 时空内任何事件的物理学。以太显然提供了两个人之间的另一个划界标准，洛伦兹的物理学 坚定地以它为基础直到最后，而爱因斯坦在早期的一段文字中，用一种随意处理的波而将以 太摒弃了。因此，我们并不为他们各自的世界图像也是完全不同的而感到惊讶：在洛伦兹这一边 ，力图对当时已有的电磁世界图像作最好的表示；而爱因斯坦这一边，力图寻求一个 新的世界图像，要求它能够适用于物理学的一切领域，以及尽可能地消除不对称性、特设假 设和冗余的东西（爱因斯坦对这些东西的存在感到"难以忍受"），不管这在概念的重组方面要付出多大的代价。但是对基本世界图像中的这样一种基本性差异，人们是慢慢地认识的 ，44 长期坚持使用"洛伦兹－爱因斯坦"一词正是这种状况的一个指标。赞同或拒绝的修辞学中的一个实验在观看了充满爱因斯坦1905年的论文的内部修辞空间中所包含的各个角色的主要舞台 之后，我们现在可以看一看外部的边缘舞台，在这里各种角色的"真实的"说法表演了他们 对爱因斯坦提供的作品（就在它出版之后不久）表示赞同或拒绝的动作。 我们感到幸运的是，在这里发生了反对者的公开相遇，这可以用作赞同或反对修辞学 中的一个"实验"，并可揭示它的某种精神结构。实际上，这是由沃尔特·考夫曼1905年和 1906年论文的发表而发动的，这两篇论文声称要给出经验检验数据，对当时流行的各理论之 间作出判决性裁决。45就我们的目的来说，我们只需要引用一下这位杰出的、以格 丁根为 基地的物理学家自己在这篇对爱因斯坦1905年的工作作实验考察的主要报告接近开始部分所 写的结论就行了。考夫曼用斜体字写了如下的话："我在这里预期，……测量结果将与洛伦 兹 －爱因斯坦基本假设不相容。" 再往下，还是用斜体字，他宣称那假设是"一种失败"。 为了加重分量，考夫曼宣判说，他的数据有利于马克斯·阿布拉罕新近发表的局限得多的理 论。46 而且，在这以后，不到4个月时发表的一份补遗中，考夫曼含蓄地说，如果人们要比 较这两个不可信的研究进路，尽管它们能推导出的对经验事实的预测是等效的，但洛伦兹的 研究进路还是有一点比爱因斯坦的优越。因为洛伦兹的归纳主义的方法论在他的例子中得出 了所建议的"一切观测到的现象同匀速平移运动无关"是一个"最终的结论"，而爱因斯坦 仅 仅是在一开始就提出来，把它"作为一个处于顶峰的公设，" 然后二者"通过纯粹的数学 "得到同样的方程系。47这对洛伦兹当然是件不愉快的事。这位伟大的理论家总是十分尊重实验家的工作，他 看到他自己十多年来的劳动甚至突然地被考夫曼的初步（1905年）结果摧毁了，他似乎难以 承受这个打击，在1906年3月8日写信给他的朋友和同行、理论家彭加勒说："不幸的是，我 的假设……同考夫曼的结果相矛盾，而我必须放弃它。因此我真是黔驴技穷了 。" 他请求 彭 加勒给予帮助。但是没有得到帮助，相反，彭加勒指出，"整个理论"受到了考夫曼的结 果的巨大威胁。48 前面已经指出过爱因斯坦对考夫曼的反应；他的反应完全不同，特别或许是因为他对 来自实验室的最新消息有一种健康的怀疑精神，如果这种消息声称要对他的严密论证过的理 论作出修正的话，--同时他对物理学的实验方面也有兴趣。起初爱因斯坦忽视这些结果， 使得1907年约翰尼斯·斯塔克呼吁对相对论的状况进行考察以打动爱因斯坦。爱因斯坦简要 地指出，人们把他的理论看得太狭窄了，以为它似乎只是对电动力学有所贡献；有可能像考 夫曼的这样一种困难的实验给出的数据最终会和他自己的理论充分一致；考夫曼的数据很像 是有系统的错误。 但是，首先，爱因斯坦的直觉告诉他某种别人不警觉的东西：这似乎是如此确凿的数 据也可能是错误的，因为它们支持的理论，诸如阿布拉罕和布歇雷尔的理论同爱因斯坦自己 的理论相比，只适用于很小的物理学领域：在我看来这两个理论都只有很小的或然性，因为它们关于运动电子的基本假设不能用囊 括大量多样现象的理论体系来加以说明。49同时，新近发生了一场最有助于揭示真相的、有关在没有无可争议的经验证据的情况下相信 任何理论的根据的争论。这场争论开始于马克斯·普朗克对考夫曼的文章的迅速反应。48岁 的世界上最杰出的物理学家之一，正要登上德国物理学严厉的教长的宝座的普朗克，表明他 对爱因斯坦的1905年论文的最深邃的意义是敏感的。在1906年3月23日的简短谈话中，他宣 称，如果"相对论原理"（他最初是这样称呼相对论的）"被证实了，它们是动体电动力学 中所有问题的重大简化"。他补充说，具有如此"简单性和普遍性"的思想，甚至在面对考 夫曼所声称的否证的情况下，也值得经受比仅仅一次更多的检验；而且如果这个观念结果确 有不足之处，然而也不应当把它看作是荒谬的，并应当对它的影响进行考察。50几个月以后，普朗克对考夫曼关于β射线偏转实验的最新结果作了长时间的、详细的 重新考查，这个实验"对于不同的电动力学理论可以说是生死攸关的问题"。51 于是他比 考夫曼本人还更为彻底地改变了考夫曼的实验的理论基础。在也揭示了考夫曼所需要的大量假设（例如，场的均匀性）的同时，普朗克比较了所报道的观测值和根据"那两个迄今为止 最为成熟的理论"所能算出的预期值，这两个理论就是马克斯·阿布拉罕（1903年）的理论 "和洛伦兹－爱因斯坦的［前已指出，普朗克也用这个词］理论，在这个理论中相对性原理 是充分有效的"。 即使在这次重新考查中，普朗克发现考夫曼已经发表的"数据"更接近于阿布拉罕的 预测，而不是"洛伦兹－爱因斯坦"理论的预测；典型的情况是，观测值为00247（用考 夫 曼所用的单位），而第一个理论预测值为00262，而第二个为00273。但是似乎表明"数 据 "本身也有修辞学的用法，普朗克并不认为这些数字"肯定地证明了第一个理论而否证了第 二个理论"。毕竟是，两个理论的预测值之间的差异一般小于考夫曼报道的"观测值"同任 一理论预测值之间的差异。因此，普朗克指出，人们能够开始怀疑实验中的系统错误或者它 的假设中的系统错误。在某个地方"似乎有一个重要的缺陷［L"；因此，肯定地裁决 这两个理论在这个时刻还没有保证。此外，普朗克发现整个实验有一点是被误导了，因为它 用了快β射线，而根据理论可以证明，用慢电子束预期可以更好地判决这两个理论。 值得庆幸的是，普朗克选择在一次公开讲演中（1906年9月19日，斯图加特，德国自 然研究者会议）发表了这些结论，在讲演之后开展了一场活跃的讨论，而讨论的记录也发表 了。52对于赞同或拒绝的修辞学研究来说，这是很说明问题的，而且甚至是它本身 的有趣 的戏剧脚本。沃尔特·考夫曼第一个站起来发言；他很高兴看到普朗克在不同的基础上作出 的计算，而得到"数值相同的结果"--只是稍稍有点夸张--从而使人们相信计算中没有 错误。但是，归根结底，考夫曼必须坚持，洛伦兹－爱因斯坦（L-E）理论的预测偏离他的 数据总计为10%到12%，而阿布拉罕的（A）理论则在3%到5%之内--也是在观测误差范围之 外，但可能是在来源的误差范围之内。 普朗克的反应是有失身份地唐突。他认为，在没有充分理解观测误差之外的其他误差 根源的情况下，对他来说完全可以设想，当最终作出了各种纠正之后，能使数据更接近于L- E理论,而不是接近于它的竞争对手。A·H·布歇雷尔这时站起来，作了一个杂乱的发言，思 考 了普朗克的分析怎样地影响了他自己的理论（一种类似于阿布拉罕的理论）以及它可以怎样 地被改进。（顺便说一下，他确实是对洛伦兹和爱因斯坦的理论作了区分，迄今为止还很少 有人这样做，他相信两个理论由于不同的理由都有缺点，面且他是第一个采用普朗克提出的 新词相对论［Relativtheorie］的人，但在不久以后又塑造了新的词Relativittstheorie。) 可是，关于他的努力，他遭到了普朗克粗暴拒绝，普朗克问他有关布歇雷尔的理论的一个" 很重要的"检验，而布歇雷尔不得不承认他还没有做。 现在轮到马克斯·阿布拉罕发言了。必须记住，他是一个卓越的物理学家，爱因斯坦 也敬仰他，但是他关于刚性电子的理论是根据一个完全不同的、但他忠诚坚持的世界图像。 正如冯·劳埃和马克斯·玻恩在若干年后指出的那样，阿布拉罕发现他从内心深处讨厌爱因斯坦的抽象。他爱他的绝对以太，他的场方程，他的刚性电 子， 像一个青年爱他的第一次恋情，对它的记忆不能被以后的任何经验所抹掉……［爱因斯坦 的］计划对他来说是完全不能赞同的。53阿布拉罕站起来并断言道（面对"很大的笑声"），既然洛伦兹－爱因斯坦理论的预测偏离 考夫曼的数据比他自己的预测要大一倍，因此他的理论就比"相对论［Relativtheorie ］… …好一倍"。他对这个结果表示满意。而且，他的理论还有一个优点，即它是"纯电磁理论 " 。按照这个标准，甚至洛伦兹也未能达到，因为洛伦兹的理论假设了（新近彭加勒也发现了 这一点），除了它的电磁能，还需要加一个项。 普朗克回答说，他完全同意这一点--但是迄今为止阿布拉罕纯电学（elektrische ）理论仅仅是一个有希望的公设，一个尚未成功的纲领。确实，洛伦兹－爱因斯坦理论" 也 奠基于一个公设，即不可能发现绝对的平移运动"。所以，按照普朗克的意见，我们在这儿 有两个未经证明并且也未经否证的理论。在当时那个关键性时刻，他的高贵的听众面临着在 两个对立的公设之间作出抉择，因此也是在两个对立的实在观之间作出抉择，有权威的普朗 克又补充了几句话，这些话肯定算得上是任何未来的修辞学理论的最重要部分： 这两个公设，看来无法统一；所以结果只能是这样：对哪一个公设［洛伦兹－爱因斯坦 公设 或阿布拉罕公设］给予偏爱。对我自己来说，洛伦兹的公设确实更为志趣相投。［Mir ist das Lorentzscheeigentlich sympathischer.］当赌注已下，在没有通过牛顿的"理论和实验"以获得有意义的差别的情况下，要作出抉择 的更深层的动机就变得明显了：这是一种对一个世界图像（而不是它的对立面）的同情和志 趣相投的感情，一种根据自己的科学趣味作出的决策。 在作出这种启示之后（在其中他把洛伦兹－爱因斯坦理论一词进一步简化为仅仅是洛 伦兹理论），普朗克立即补充一个防护性的句子："最好是两个纲领都有进一步的发展，最 终实验可以提供判决。"随即阿诺耳德·索末菲，当时38岁，是物理学界一个新的明星，感 到不得不作出评论，表示他不能赞同普朗克的"悲观观点"，即认为判决必须拖延到实验作 出更明确表白之后。索末菲把考夫曼的结果放在一边，因为"测量非常困难"也许会引起同 预期数据的偏离，这可能来自迄今未知的误差根源，他在这时已能够作出他的抉择：有关普朗克先生提出的原则问题，我猜测那些40岁以下的人，偏爱电动力学公设［即基 于电 磁世界图象的阿布拉罕理论］，而那些40岁以上的人，则偏爱机械论的－相对论的公设［即 支 持爱因斯坦把相对性原理推广到物理学的所有领域］。我自己选择电磁公设。［笑声］虽然索末菲的区分并不十分正确，而且他很快改变了他所拥护的对象，他的声明也强调了观 点的志趣相投是科学中理论选择的唯美学标准--甚至自古典希腊以来，修辞学家们都知道 美学标准在三个传统的表演领域：政治、法庭和礼仪中，都是存在的。 在讨论的结尾时有一种反潮流的气氛，这时考夫曼又一次站了起来，他反对说，相对 论公设的"认识论价值"是很小的，它并不适用于惯性系以外的系统--爱因斯坦当然很了 解这一点，这推动他去作"推广"，而他很快就要成功。普朗克用三句话镇住了考夫曼：考 夫曼没有抓住相对论观点的主要特征--在惯性系中用力学实验不能观测到的东西，用电动 力学实验也应当是观测不到的。 讨论没有强迫任何人改变他的主意，放弃一个理论以及它所根据的世界图像，以及去 支持采纳对立的观点。几年来，个别狭窄领域内的实验结果继续出现，支持一种理论或另一 种理论，取决于人们认为那些基本假设有多大生命力。因此，有这么几年，科学共同体发现 自己多少有点不知所措，不知道如何处理这两个基础如此不同的理论，它们的"现实价值" 却几乎是相同的--而且两个理论都还处在考夫曼实验的阴云之下（直到1916年才充分揭露 出它 是有缺陷的）。另一件有讽刺意味的并且必然使爱因斯坦感到好笑的事是，人们多年来认为 对两个理论的最好支持是这样一个事实，即二者以根本不同的方式解释了萦绕心头的寻找以 太漂移效应的失败。 结束语：修辞的惯性 事情是什么时候完毕的？什么时候玻尔和爱因斯坦的"说服论证技艺"各自成功地使 他们的共同体改变为皈依新理论，或者新的看待世界的方式？玻尔理论的优越性和机会，加 上决定性的实验结果（例如弗兰克－赫兹实验，1914年），使得它很快成为不可抗拒的了。 但在相对论的例子中，没有希望有某种判决性实验很快地在竞争的基于十分不同的世界图像 的各个理论之间作出裁决。要发生的事情通常一定是一个缓慢的过程，通过这一过程，科学 共同体中明显地愈来愈多的成员学会去倾听并理解舞台上的声音（爱因斯坦为此写了脚本） 。例如，富有见地并且地位优越的物理学家威廉·维恩（爱因斯坦自1909年开始同他通信） 开始发表了不同意相对论的文章；但到1909年，他变成被相对论说服了的人，而相对论的世 界图像本质上是根据美学的理由。他写道：无论如何，为它辩护的理由 中，最重要的是它的内部的一致性，这使它能建立在一个没有矛 盾的基础之上，这个基础可以应用于物理外观的整体，虽然因此习惯的观念要经受改变。 54我们曾提到1911年马克斯·冯·劳厄的教科书的出版，有意思的是该书的书名还是《相对性 原理》（DasRelativittsprinzip）,55 这基本上是标志着爱因斯坦的世界观 对洛伦兹的 世界观（以及阿布拉罕的世界观）的胜利的第一个牢靠的指标；但即使在那时，冯·劳厄不 得不承认在洛伦兹理论和相对论之间的真正的实验判决确实还没有得到；然而洛伦兹理论退居幕 后主 要是由于如下事实，就是它虽然接近相对论，但它还缺少大的简单的普遍原理；相对论因为 拥有这种普遍原理，所以从一开始就具有一种给人深刻印象的外观。 确实，在考夫曼之后，布歇雷尔［1909］和E·赫普卡［1910］的很有意义的实验似乎有利于相对论，但是， 关于这些实验的证明能力的意见还是如此分歧，以致相对论这一方面还没有得到毫无疑问的 可靠的支持。 冯·劳厄补充说，相对论包含的大量不同的现象是如此广泛，以致于要通过采纳一种观点来 解释所有这些现象，确实是一项最高级的任务。因此，"毫不奇怪，这项任务深入到了我们 整个物理世界图像［Weltbild］而且触及科学的认识论基础。" 狭义相对论被真正接受为物理学的一部分还花了几年时间。这必须期待远比爱因斯坦 1905年论文本身的范围要大得多的发展--在这类发展中最重要的是实验的成功，例如1919 年的日蚀考察对广义相对论的一项预测的检验，以及利用相对论性计算以说明光谱线的精细结构。 同时，感兴趣的公众和确实还有许多物理学家不得不在相对论能够十分容易地解释A· A·迈克耳孙的实验结果方面寻求对相对论的支持，特别是面对着它的挑战性的佯谬和反传 统 信仰的要求。迈克耳孙实验对爱因斯坦本人算不上什么重要的东西，但这时相对论却得益于 它，因为它在教学上是最容易的说服工具（至少在教科书中可找到的过分简化的说法就是这 样）。爱因斯坦的科学世界图像（Weltbild）已被吸收到科学文化当中，可是迈克耳孙 实验对相对论除了有修辞学的帮助之外，对它的起源并没起什么作用。56 冯·劳厄的书的第一版以后十年，他又出版了他的教科书的第四版，并直接更名为《相对论 》（DieRelativitatstheorie）（1921）。到 那时，在1919年11月对广义相对 论的 著名检验后两年，大多数物理学家已经接受爱因斯坦的狭义相对论，胜过洛伦兹的相对论性 电动力学。然而，仍有一种倾向，在某些深奥的方面把它们二者混为一谈；由于这个缘故， 冯·劳厄感到不得不在他的1921年的书的第一卷末尾加上专门的参考文选这一部分，大部分 引自第一版，其中他耐心地试图再一次把事情交待清楚。 他写道，事态发展的历史顺序引起了一种误解，即认为相对论和电动力学的关系更为 密切。这种误解的根源是变换方程确实最先是从电动力学研究中推演出来的（由高贵的洛伦 兹以不同的、相继改进的形式在1905年为止的几年内推导出来的），而且大多数的物理学家 在他们受专业训练之初就学到了这些方程和它们原来的电动力学的语境。但是，在现代相对 论中，这些方程同样地适用于包括力学在内的物理学所有领域中的现象，即使在力学中人们 不需要这些方程来作那些在力学中绝大多数测量的误差范围内是正确的预测。 他又说，既然物理学中所有的力都遵循洛伦兹变换，那么它们可能有一个共同的起源 ，即电动力学力（洛伦兹最先就是把变换应用到这些力上面的），这是一个相关的误解。而 且这种想法也是完全没有证实的。恰恰相反，相对性原理可以同样适用于所有力并不暗示力 学服从于电动力学，而是"二者同样服从更高级的定律"。 尽管冯·劳厄并没有进一步思考长期萦绕人们心头的混淆的缘由，我们还是可以指出 两点修辞学的根源；旧词"洛伦兹变换"的"动量"，以及长期坚持洛伦兹和爱因斯坦理论 在操作上等效的含义。我们在这儿打交道的正是人们可以称之为修辞学的惯性的东西。 两个（或更多个）基础不同的理论的"等效"一再发生，这是科学中惊人的事实之一 。著名案例包括哥白尼和他的对立面托勒密派的图式纲要（在作有用的预测方面）有同样效 力，从海森伯的矩阵力学或薜定谔的波动力学能导出同样的推论。理查德·费因曼已经在一 段值得注意的文字中恰当地讨论了这个疑难，但是关于另一个这类例子，即关于引力定律 ：数学上，三个不同的形式化，牛顿［的引力］定律、局域场方法和最小值原理，每一 个都精确 地给出同样的推论。这时我们怎么办？在所有的书中，你将读到，在科学上我们不能决定哪 个对哪个错。事情真是这样。它们在科学上是等效的。如果所有的推论都一样，就不能在它 们之间作出决断。但在心理学上，它们在两个方面是很不相同的。第一，哲学上你喜欢它们 或者你不喜欢它们；而训练是治疗这种疾病的唯一方法。在心理学上，它们是很不同的，当 你试图猜测新定律时，它们完全不等效。57 "猜测新定律"在这里是发现新科学的速记，就是要超越不同的形式化已经达到的阶段，这 些形式化对以前的难题得到"等效的"结果。但是--超过大多数其他努力--明天发现新 科学是今天从事科学研究的主要目的。所以这是具有关键性意义的事情，当两个理论都被外 推到超越两个理论的相交点，为了目前的需要，预测（或多或少）是相同的，在发散轨迹上 的下面几步将十分不同。在玻尔和他的批评者的对抗中，在洛伦兹理论和爱因斯坦理论的比 较中，我们都看到，科学中的每一个主要理论是由它自身的基旨和它自己的世界观形成并推 进的。从而每一个理论为科学的未来形式安排的舞台，完全不同于它的竞争者所安排的舞台 --在一个未来的舞台上，一批新的角色能够在一台永不结束的戏剧中作他（她）们自己的 表演。 注释 1.Aristotle,Rhetorica,载The Works of Aristotle,vol.XI,W.D.Ross 编 (Oxford:Clarendon Press,1924),Book I.2,p.1356a. 2.Isaac Newton,Opticks ［1730 年版］(New York:Dover Publications,Inc. ),p.1. 3.同上，p.376.经典性观点总结在爱因斯坦的句子中，"相信有一个独立于知觉主 体的外在世界，是一切自然科学的基础"；Ideas and Opinions(New York:Dell Publi shing Co.,1954),p.260. 4.Aristotle,Rhetorica,pp.1357b,1359a. 5.例如，Gerald Holton,The Scientific Imagination:Case Studies(Cambrid ge:Cambridge University Press,1978)第二章，和 Holton,The Advancement of Scienc e,and Its Burdens(Cambridge:Cambridge University Press,1986). 6.甚至关于我的主要基旨的这个简要声明也不能允许通过，如果不顺从一部著名的
、以类比（但只是类比）推测为基础的著作的话。当然，我指的是亚历山大·
柯瓦雷(Alex andre Koyré)的 Galilean Studies
（《伽利略研究》），其中他证明伽利略的 Tw o New Sciences（《两门新科学》）的修辞表演节目分归五个角色或演员：萨尔维亚蒂，
西姆普利乔和萨格雷多，他们三个以不同的声音和目标一直占据中央舞台；但还有"作者"
（伽利略本人），显然只有简短的演出，还有最重要的、在舞台之外的读者或听众，在他们
的灵魂中，其他四个角色交织在一起。于是我们又发现与文献汇编有关的第六个角色-译者
（例如，在Crew-de Salvio版本中），他们随意地有效地篡改文本以适应他们的、前柯瓦雷
认识论。 7.我将在这儿假设，而不是重复和总结科学思想的基旨分析的要素。 8.Michel Foucault,The Order of Things(New York:Random House,1973),p. 159,又参见p.xi. 9.Emilio Segrè,From XRays to Quarks(New York:W.H.Freeman and Co.,1 980),p.127. 10.Leon Rosenfeld 编，Niels Bohr,On the Constitution of Atoms and Molec ules(New York:W.A.Benjamin Inc.),p.xli. 11.Abraham Pais,Inward Bound(Oxford:Clarendon Press,1986),pp.208-211 . 12.一个有意义但被忽视了的研究领域是科学家认为是荒谬、丑陋、不可容忍的东西 。关于爱因斯坦的一些明确陈述：说在科学中哪些东西他认为是"不能忍受的" ，和一般 标志一个好的科学理论的美学要素， 参见 Holton,The Advancement of Science(同注 5）。 13.Nature(November 6,1913),92:2297,p.306. 14.Niels Bohr,1962 年11月7日谈话，p.1,见American Institute of Physics 转录的Sources for the History of Quantum Physics(SHQP). 15.ais,Inward Bound,p.196 （着重号是原有的）。 16.Rutherford 的信重印在N.Bohr 的Proceedings,Physical Society,78(196 1),1083,而 Bohr 的信见 Rosenfeld,Niels Bohr,p.xxxviii. 17J.H.Jeans,"Report on Radiation and the Quantum Theory"(London,The Electrician,1914),p.89.而且不仅在原子的"新力学" 中-在新世纪的头12年，不连 续性的基旨（因此还有修辞学）也在其他一些独立的领域中，例如遗传学和放射性中出现（ 包括"突变"、"嬗变"）。 18.同上，译自 Henri Poincaré,"L'Hypotheses des Quanta",载 Dernières Pensées(Paris:Flammarion,1913),p.90 19.Wassily Kandinsky 在他的书 Rckblick(BadenB aden:Woldemar Klein Verlag,1955),p.16上有关1901-1913年的自传性描述，指明了他如何克服了当时他的艺术工 作中的一个障碍："一个科学事件排除了一个最重要的障碍：原子的进一步分割。原子模型 的崩溃在我的灵魂中等于整个世界的崩溃。突然，最厚的墙倒塌了。如果一块石头在我的眼 前熔化了，变得不可见了，我不会感到惊讶。对我来说，科学似乎已被摧毁了……" 20.Bohr interview,SHQP,1962年10月31日。 39.M.Planck,"Die Kaufmannsche Messung……",Physikalische Zeitschrift ,7(1906):753-761. 40.H.A.Lorentz,Versuch einer Theorie(Leiden:Brill,1895). 41.引自 Holton,Thematic Origins,p.310. 42.Lorentz,"Electromagnetic Phenomena".又参见Versuch einer Theorie ,在其中洛伦兹起初称他自己的一个假说为"不融洽的"（p.123）并且评论他的另一个假 说为"肯定，它没有根据。" 43.引自 Holton,Thematic Origins,p.321. 44.两种世界图像的主要对立，乍看起来它们根本上是多么不同，在 William Berks on,Fields of Force:The Development of a World View from Faraday to Einstein( New York,1974),p.254上有形象的展示。 45.这些论文已被 Miller,Special Theory,pp.225-235,333-352,和他的Fron
tiers中的论文1很好地分析过 ber die Konstitution……",Annalen der
Physik,19( 1906):487-553 56.对赞同或拒绝的修辞学的整个讨论可以关注1969年出版有关下列文件的历史研究 成果以后发生的事件，这些文件表明我们必须相信爱因斯坦的话，即迈克耳孙实验的发生学 影响至多是间接和微小的。这个发现同当时的科学史家和科学哲学家以及教科书的作者几乎 普遍一致的意见相矛盾，他们认为这些实验对于爱因斯坦曾经是关键性的引导。这种观点是 强调实验作用的科学哲学的一部分，并被这种哲学所强化。 自从1969年的文章发表以来（参见Holton,Thematic Origins,第8章和pp.477-480 ），所得补充的、第一手文件都支持1969年得到的结论。而且一般说来这种认识已充分结合 到流行的观点之中。但是尽管教科书现在应该不再用简单化的方法来讨论相对论的起源 和必然性，许多教科书仍然感到需要虚应故事般地讲讲迈克耳孙实验，希望从而更容易地使 学生相信这个要求很高和反直观的理论。因此《物理学的故事》(The Story of Physics) 的作者 Lloyd Motz 和 Jefferson Hane Weaver(New York:Plenum Press,1989),pp.252- 253写道："［1900年左右的］物理学发展很快……但是一个实验带来了惊慌和混乱-这就 是 著名的迈克耳孙实验。虽然历史事件表明爱因斯坦在他写相对论论文时并不知道这 个实验，但它对相对论的被接受有直接的影响，所以考察一下这个实验是有用的" （黑体是后加的）。而且他们进一步详细地讨论了这个实验。 57.Richard Feynman,The Character of Physical Law(Cambridge,Mass.,and London:MIT Press,1967),p.53.我感谢S·西格德森使我注意到这段话。 |