科学与近代世界-第19章

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可以成为楷模。但在他的门徒中这种美德便不大显著，至于

拥护他这种学说的人物就更差了。欧洲的社会学家和政论家

的思想都沾染了一种习惯，常把注意力都集中在利益的冲突

这一方面。有一种流行的看法，认为在决定商业利益和国家

利益的行为时，如果把伦理观念完全抛开不谈，便是一种极

坚定的现实主义作风。

进化机构的另一面是创生，这是被人忽略的一面。机体

可以创生它自己的环境。在这一点上个别的机体是无能为力

的。如果要产生足够的力量，便必须有机体合作的社群。环

境在这种合作下，将产生与支付力量的大小相适应的可变性。

这种可变性就将改变整个进化的道德面貌。

在不久以前和现在，都流行着一种混乱的看法。科学技

术的进步使人类环境的可变性日益加强。可是人们却用一种

只在固定环境论中才能找到根据的思想习惯来解释这种可变

性。

宇宙之谜不是那样简单的。有一种恒定的位态，其中某

种达成态永无止境地为着自身的缘故而复现。此外也有变为

其他事物的转变位态，其他事物也可能价值较高，也可能价

值较低。同时还有斗争和协调的位态。但浪漫主义式的残忍

和浪漫主义式的自我否定都和实际的政治距离很远。

　
第七章　相　对　论

在本系统讲演的前几讲中，我们讨论了造成科学运动的

先行条件，并将思想的进展从１７世纪一直叙述到１９世纪。到

１９世纪时，思想史如果按科学来分类，便分成了三个部分。第

一部分是浪漫主义思潮和科学的接触，第二部分是该世纪早

期科学技术与物理学的发展，最后一部分是进化论加上生物

科学的一般进展。

在整整这三个世纪中，主要的情形是：唯物主义给科学

概念提供了一个完备的基础。这方面实际上没有人发生怀疑。

如果需要波动的概念，便提出以太作为波动的质料。为了说

明这种说法所采取的全部假定，我概括地提出了另一种说法，

即自然机体论。上一讲中已指出生物学的进展、进化论的出

现、能的理论和分子的理论等，都迅速地破坏了传统唯物论

作为完备基础的地位。但直到这个世纪末，还没有人作出过

这种结论。唯物论一直居最高的统治地位。

现在这一世纪的情况是：关于质料、空间、时间、能等

概念都产生了许多复杂的说法，旧传统假定的稳定性已经一

去不复返了。很显然，它们不会保持牛顿遗留下来的那种形

式，甚至也不会保持麦克斯韦遗留下来的那种形式。我们必

须加以重新组织。现代思想的新形势的出现是由于科学理论

超越了常识。１８世纪所继承下来的是有组织的常识的胜利。

这时已经抛弃了中世纪的幻想和笛卡儿的微粒旋涡说。其结

果是充分地发展了宗教革命时期的历史革命中所产生的反理

性潮流。这种看法的基础就是一般人可以用自己的眼睛或低

倍显微镜所能看到的东西。它把需要测量的明显事物加以测

量，并把需要总结的明显事物加以总结。比方说，它曾总结

了一般关于重量与体积的概念。１８世纪初期就出现一种平静

的信心，认为荒谬的说法毕竟被戳破了。但今天我们却走到

了思想的另一极端。表面上荒谬的东西明天是不是会被证明

成为真理，只有天晓得。我们实际上是大同小异地重复着１９

世纪早期某些情况，只是想像力的水平更高而已。

我们的想像力水平其所以会更高，并不是因为我们具有

更精微的思维能力，而是因为我们有了更好的仪器。在过去

４０年中，科学界发生的最重要事件就是仪器设计的进步。这

一进步有一部分是由少数天才人物如迈克尔逊和德国的光学

家等创造出来的。同时这也是由于制造业、尤其是冶金业工

艺过程的进步而产生的。现在设计者可以掌握各种物理性能

不同的材料。所以他便有把握取得自己所希望的材料，并可

以在极小的公差范围内制成自己所要求的型式。这使思想达

到了一个新阶段。一种新仪器就像一次外国旅行一样，显示

出事物的新奇组合。这种益处不仅是新添了一些东西，而是

引起了一种转变。实验方面的发明创造的进展，也可能是由

于国家有更多的人材流向科学研究的结果。不管原因是什么，

近３０年来精微而富于天才的实验大量地涌现出来了。其结果

是在那些和人类日常经验相去很远的自然领域中累积了大量

的资料。

有两个著名的实验，一个是伽利略在这科学运动开始的

时候做的，另一个是迈克尔逊利用干涉仪在１８８１年完成的。

后者在１８８７和１９０５年又曾重复过。这两个实验都说明了我

的论断。伽利略从比萨斜塔上将重物坠下，证明了重量不同

的东西只要是同时放下就会同时落地。从试验的技术和仪器

的精密度来看，这个试验在以往的５，０００年中随时都可以做。

这儿所牵涉的概念只是重量和落下的速度。这在日常生活中

都是非常熟悉的。克里特岛的敏诺斯王族从海岸边高高的城

墙上把小圆石头向海里扔的时候，就可能熟习了这一整套概

念。科学是从日常经验出发的，这一点特别值得注意。正是

由于这样，它才很容易地和那次历史性革命的反理性主义基

础结合起来。它不追究终极的意义，而只限于观察支配表面

事物互相承接时的关联。

至于迈克尔逊的试验，就不可能在更早的时期里做出来

了。它需要技术上的一般进步和迈克尔逊在物理实验方面的

天才。它要决定的是地球在以太中的运动；同时它也假定光

线是由一种波组成的，这种波的振动可以在以太中以固定的

速度向任何方向传播。当然，地球是在以太中运动的，而迈

克尔逊的仪器则随着地球运动。在仪器的中心有一道光被分

开了。其中的一半沿着仪器走一段距离之后，再由仪器上的

镜子反射回中心。另一半与前一半成直角地横过仪器走同样

一段距离之后，也被反射回中心。像这样重新组合起来的光

线被反射到仪其中的幕上。如果事先作了安排的话便可以看

到干涉带，也就是许多黑线。这是由于两个半道光线射到幕

的某一部分时，路程的长度差发生了微小的差别，因而使一

道光的波峰填充了另一道光的波谷。这种路程上的差别将受

到地球运动的影响。因为最后决定的标准是以太中的路程。因

此，仪器既是随着地球运动，一半光线的路程将会由于地球

运动的影响不同于另一半光线，而受到干扰。读者不妨设想

自己在火车车厢里先沿着车身走一段，再横过车身走一段。然

后请你在铁轨上把你的路程记下来，铁轨在这个比喻中就相

当于以太。但地球对于光线说来，运动是很迟缓的。所以在

这个比喻中你必须设想火车几乎是停下了，而你自己则在很

快地运动。

在实验中，地球运动的效应应当会影响到干涉带在光谱

上的位置。如果你把仪器转动一个直角，那么地球对两个半

道光线的效应就将互换过来，干涉带的位置也会移动。我们

可以计算出由于地球绕着太阳运动而产生的微小移动。此外，

太阳通过以太的运动所产生的效应也必须加上去。仪器的精

密性可以加以测验，我们证明这种移动的效果可以通过仪器

观察出来。然而事实上却什么也观察不到。当你把仪器转过

来时，并不产生任何移动。

从这里便可以得出结论道：要么地球在以太中便是永远

静止的，要不然这个实验所根据的基本原理便有什么地方发

生毛病了。在这个实验中，我们跟敏诺斯王的孩子们的游戏

和他们的思想显然距离很远。以太、以太波、干涉、地球通

过以太的运动等观念，以及迈克尔逊的干涉仪等，和日常生

活中的经验都距离很远。这些虽然都比较疏远，但比起一般

接受的关于这个实验无结果的解释还是要简单而明了得多。

这个解释的理由是一般科学中所运用的关于时间与空间

的概念都太简单了，必须加以修改。这个结论是对常识的直

接挑战，因为早期的科学只是把一般人的普通概念加以精化

而已。像这样激烈地重新组合概念，除非是能得到许多其他

观察的支持，否则是不会被人接受的。群情在这儿无法细谈。

某种形式的相对论似乎可以用最简单的方式对许多事实进行

解释。没有这种理论，每一个事实便都需要一个特殊的解释。

因此，这一理论便不单纯地依靠在产生出它本身的那些实验

上。

相对论这种解释的中心意义是这样：本实验中所用的迈

克尔逊干涉仪这类的仪器，必须会记录出一种结果，说明光

速相对于它本身来说具有同一固定的值。我的意思是说彗星

上和地球上的干涉仪都会记录出一种结果，说明光速相对于

其本身来说具有同一个值。这是显然说不通的，因为光通过

以太运动时有一定的速度。因此，任何两个物体（如地球与

彗星）通过以太运动时速度如不相等，那么就必然会使人预

计它们相对于光说来具有不同的速度。比方说；如果有两辆

汽车在路上行驶，一辆时速１０英哩，另一辆时速２０英哩。同

时另外还有一辆汽车以每小时５０英哩的速度从这两辆车旁

驶过，那么最后这一辆最快的汽车将以每小时４０英哩的速度

驶过其中的一辆，并以每小时３０英哩的速度驶过另一辆。这

情形在光说来便是这样；假如我们用一道光代替那一辆最快

的车，那么它沿着路上传布的速度和它相对于被它本身超过

的两辆车中任何一辆的速度都刚好相等。光速是非常大的，每

秒钟大约有３０万公里左右。我们对空间与时间必须具有某些

概念，使得这种速度刚好具有这种特性。从这里可以看出，我

们关于相对速度的一切概念都必须改变。但这些概念是我们

关于时间与空间的习惯概念的直接产物。所以我们就回到原

先的论点上来了，就是说，我们通常对于时间与空间的说法

中有某种东西被忽视了。

现在我们习惯的基本假定是对空间赋与一种独特的意

义、对时间也赋与一种独特的意义。因此，不论我们对地球

上的仪器的空间关系赋与什么意义，对彗星上和在以太中静

止的仪器也必须赋与同样的意义。在相对论中这一点被否定

了。单就空间说来，如果你想一想相对运动的明显事实，便

不难同意这一说法。但即使在这一点上，意义的变化也比常

识所能同意的要深刻。不过，同样的要求对时间也提出来了。

因此计算事件的相对次序和事件之间的时间间隔时，将会随

着地球上、彗星上和以太中静止的仪器有所不同。这一说法

就使我们轻信的头脑更加感到受不住了。关于这一问题我们

无需深究，只要提出一个结论就够了。这就是说，由于地球

和彗星的条件不同，时间和空间对两者都具有不同的意义。因

此，速度对两个星体便具有不同的意义。总起来说，现代科

学的假定是这样，任何东西相对于任何一种时间与空间的意

义说来，如果具有光速，那么相对于任何另一种时间与空间

便有具有同样的速度。

这对于古典科学唯物论是一个严重的打击。古典科学唯

物论预先假定有一个肯定的现在瞬时，所有的物质在现在瞬

时中都同样是实在的。在现代理论中则没有这种独特的现在

瞬时。你在整个的自然界中都可以为同时瞬间这一概念找到

意义。但对各种不同的时间概念说来就将具有不同的意义。

有一种人趋向于对这种新理论赋与一种极端主观主义的

解释，也就是说时间与空间的相对性被说成似乎可以由观察

者自行选择。其实如果加入观察者这一成分解释起来更方便，

那样做便是完全对的。但我们所需要的是观察者的身体，而

不是他的心灵。而且他的身体的用途，也只是作为一个极常

见的仪器而已。总的说来，我们最好是把注意力集中到迈克

尔逊的干涉仪上，而不牵涉迈克尔逊的身体和心灵。问题是

干涉仪的幕上何以有黑带，当仪器转动时干涉带何以不轻微

地移动