程民治,朱愛國

(巢湖學院物理與電子科學系,安徽巢湖 238000)

物理學史:一部可歌可泣雄偉壯麗的科學史詩

程民治,朱愛國

(巢湖學院物理與電子科學系,安徽巢湖 238000)

本文以一些典型的案例,簡要地從“為了科學而獻身、科學創(chuàng)新方法論、思想觀與文化觀、以科學造福人類、長期執(zhí)著于教壇”5個篇章,論述了物理學史是一部可歌可泣的雄偉壯麗的科學史詩。旨在揭示它具有素質教育的奇效。

物理學史;物理學家;科學史詩;素質教育

馬克思曾精辟地指出:“我們僅僅知道一門唯一的科學,即歷史科學。歷史可以從兩方面來考察,可以把它劃分為自然史和人類史。但這兩方面是密切相聯(lián)的;只要有人存在,自然史和人類史就彼此相互制約?！盵1]21按照馬克思的這一觀點,我們不難發(fā)現(xiàn),物理學史作為歷史科學的一個至關重要的奠基性組成部分,它就是自然史和人類史的統(tǒng)一。一方面,它反映和描述了自然界中物理學知識的產(chǎn)生和發(fā)展的歷史;另一方面,它又反映和記載了各個不同時代物理學人才的輩出和不斷創(chuàng)新的歷史,自始至終都充滿著人性。前者反映和體現(xiàn)的是物理學史的科學屬性,后者反映和凸現(xiàn)的是物理學史的人文屬性。由于人的存在,使得物理學史的科學與人文雙重屬性密切相關和彼此互相牽制,從而賦予了物理學史是一部可歌可泣的雄偉壯麗的科學史詩,閃爍著素質教育的奇光異彩?，F(xiàn)擬就這個問題特作如下論證。這里需要特別指出的是,下文中各個括號內的年份,表示的是某幾位諾貝爾物理學獎得主的具體獲獎時間。

一、為了科學而獻身篇

哥白尼曾信誓旦旦地表白:“人的天職在探求真理”[2],康德在接受博士學位時,也同樣發(fā)誓:“永遠忠誠于真理”[2]。哥白尼與康德的鋼鐵誓言,表達了物理學史上千百萬科學大師立志獻身于人類的科學事業(yè)共同的心聲。這種對科學的情有獨鐘所表現(xiàn)出的敬業(yè)精神,使他們耐得寂寞,甘守清貧,以苦為樂,持之以恒,誠實工作,無私奉獻,乃至以犧牲個人的婚姻大事和寶貴的生命為代價。如:以為了破解“皇冠疑案”而最早發(fā)明比重定律,并率先用明確而普遍的方式敘述了杠桿平衡學說而著稱的阿基米德,面對著一個喝得醉醺醺的入侵者羅馬士兵持刀向他奔來時,他先是吃了一驚,然后從容不迫地說:“我的朋友”,“在你殺我之前,讓我先畫完這個圈圈吧。”[3]10而當這個士兵一刀砍了下去時,這位溫和的老科學家,瀕死之前還躺在地上用微弱的聲音說:“他們奪去了我的身體,可是我將帶走我的心。”[3]10布魯諾為支持和宣揚哥白尼的日心說,于1600年2月17日被活活燒死在羅馬鮮花廣場,臨刑前在聽到判詞時,布魯諾用嘲諷的嚴辭說:“你們對我宣讀判詞,比我聽到判詞還要恐懼!我愿為殉道而死。”[4]264伽利略因通過天文觀測為哥白尼的“日心說”提供了強有力的證據(jù),而宣稱他是哥白尼學說的追隨者,因此而最終成為一個學者兼殉道者。雖然當時宗教裁判所的紅衣主教們嚴令禁止他進行科學研究,但伽利略在阿切特里監(jiān)獄中,不僅無視于反動勢力的禁令,而且不顧病魔纏身,依然以堅強的毅力,完成了一部偉大的著作《運動的法則》。直到1642年1月8日臨終時,當伽利略終于拿到這部被他偷運到荷蘭去出版的書時,感到莫大的安慰,并以模糊不清的語調說:“我認為這是我一切著作中最有價值的,因為它是我極端痛苦的果實。”[3]50開普勒自幼多病,一只手落下了殘疾。雖然他因創(chuàng)立了天文學的三大定律而被任命為“皇家數(shù)學家”,但長期領不到薪俸,不得不靠為皇室貴族占星算命來維持生活。1630年11月15日,他在前往索取薪俸的途中因貧病交困而死去。笛卡爾、牛頓、惠更斯、卡文迪許等為了科學研究而終生未婚。富蘭克林為了研究雷電而冒險進行“費城實驗”,達利巴德和里赫曼為同一目的而慘遭雷擊身亡。對于開啟人類電氣時代歷史先河的大師特斯拉而言,偉大的抱負壓倒了一切,就連金錢與愛情他都在所不惜。1897年,他為了得到一筆充足的資金以便從事更偉大的發(fā)明,居然以26.66萬美元的低價,一次性將他關于電機的40余項專利權賣給了當時美國的一位電器公司的大老板喬治·威斯汀豪斯,要不然他將會把自己的專利變成成千上萬倍的財富。不僅如此,為了從事科學研究,特斯拉無心顧及自己的終生大事,他從未結過婚,甚至沒有處過女朋友,而這絕不意味著他缺乏吸引異性的魅力。事實上,確有幾個大家閨秀對他頗有意思,但他有自己的志向。他說:“我打算將我的全部生命貢獻給我的工作,由于這個原因,我拒絕了一位極好女子的愛情和友誼?！盵5]享有“為美國科學大廈奠基的人”之美譽的約瑟夫亨利,曾在電磁學等物理學基礎研究方面取得了巨大成就。但他的出身卻十分貧寒,父親是個窮苦的車夫,終日辛勞,全家也難得溫飽。特別是他14歲那年,隨著父親的不幸去逝,他只得和寡母相依為命。為了維持生計和掙些錢來交納學費,亨利曾在小商店做過零活,投師學習過修理鐘表和琢磨寶石,當過演員,上過奧爾巴尼市的夜校,在鄉(xiāng)下小學教過書,等等。后來他通過自學,于1819年作為一名超齡生被奧爾巴尼學院破格錄取,終于系統(tǒng)地學習了數(shù)學、化學、物理學、生物學和解剖學,同時還自修了許多其他課程。直至1826年春天,亨利憑借自己的拼搏進取和真才實學,被奧爾巴尼學院正式聘為數(shù)學和物理學教授后,才最終擺脫了將近30年的貧困與顛簸的生活,并開始了歷時半個世紀的科學生涯。

在20世紀,諸如上述的典型案例比比皆是:居里夫婦(1903年度)為提煉鐳而無視于放射性元素對他們身體的侵害……在60年代初,為了鑄造共和國的“核盾牌”,我國有一批物理學精英,如“兩彈一星”功勛程開甲、“兩彈元勛”鄧稼先等,曾隱名埋姓,秘密失蹤,以視死如歸的崇高責任感,在前蘇聯(lián)當局背信棄義、撤走全部專家和資料的情況下,盡心竭力,刻苦攻關,為成功地研制出核武器,而將自己的汗水和智慧揮撒在祖國西部那片號稱“死亡之?！钡牧_布泊戈壁灘上。其中鄧稼先還因長期過度勞累加上體內放射性物質的入侵,而身患直腸癌最終獻出了寶貴的生命?；艚鹫碉L華正茂之年,因患了一種名為“廬伽雷病”的不治之癥,從此被禁錮在輪椅上,但他卻以超乎常人的毅力投身于宇宙學的研究之中。不僅神話般活了下來,而且奇跡般地取得了舉世矚目的科學成就,被科學界公認為繼愛因斯坦之后,人世間最杰出的理論物理學家和最著名的科學思想家。如此等等,不一而足。所有這些令人可敬可佩的生動史例,無一不充分展示了歷代物理學家,毫不利己、為真理而奉獻的科學精神。

二、科學創(chuàng)新方法論篇

一部物理學史,實際上就是一部歷代物理學家進行機智運籌、不斷推陳出新的歷史長卷。通過透析各個時代的物理學家的傾心、巧妙、敏銳、堅忍、廣博和深邃的研究風格,我們能夠充分領略到物理學研究方法的無窮魅力與風采。

我們知道,觀察方法、實驗方法、假說方法、數(shù)學方法、大綜合法、理想化方法、邏輯思維方法(比較、分類、歸納、演繹、分析、證明、反駁等)、創(chuàng)造性思維方法(直覺、靈感、類比、想象力、幻想、猜測等)、物理佯謬(或挬論)、美學方法等,是物理學中常用的科學方法。一些偉大而天才的物理學家,正是把這些基本方法創(chuàng)新性地應用于科學實踐中,而樹立了一個又一個歷史的豐碑。例如,1895年11月8日,倫琴在利用希托夫-克魯克斯放電管進行陰極射線的實驗時,他偶然觀察到離放電管大約1米遠的一塊涂有鉑氰酸鋇的紙屏上出現(xiàn)了一個閃爍的微光。精細入微的倫琴,非但沒有對這一紙屏意外曝光的現(xiàn)象不屑一顧,反而引起了高度的關注。后經(jīng)他反復的觀察和進一步的實驗,結果發(fā)現(xiàn)了一種貫穿性極強的特殊射線,他將其命名為射線,并因此而獲得了1901度的諾貝爾物理學獎,開辟了物理學家榮登諾貝爾獎壇和影像診斷學的歷史先河。在倫琴之前,同一實驗現(xiàn)象曾被克魯克斯、古德比斯德和勒納觀察到過,可惜的是這3個人均未對此予以重視,只能與首次諾貝爾獎擦肩而過。將科學實驗視為發(fā)現(xiàn)大自然奧秘的鑰匙的戴維斯和小柴昌俊,他們各自通過自制的儀器設備、獨創(chuàng)的實驗方法或者對已有的儀器設備進行了精心的改良后,一舉彼此獨立地探測到宇宙中的中微子,而共同分享了2002年度的諾貝爾物理學獎。實驗方法在科學發(fā)現(xiàn)領域的威力是如此,在技術發(fā)明領域和理論創(chuàng)新領域同樣帶來了無比的輝煌。如2000年度的諾貝爾物理學獎得主之一、集成電路的發(fā)明者——J基爾比,他按照達默于1952年提出的創(chuàng)造性設想,即應該能夠研制出不需要連接線的、單塊整體形式的電子器件。經(jīng)過反復的實驗研究,他終于得出一個技術性結論:利用臺面管和硅的體電阻可以實現(xiàn)半導體晶體內各電子元件的相互絕緣,而電路則將其布在半導體的表面。從而成功地研制成第一塊集成電路。而泡利則是依據(jù)實驗結果建立了研究對象的唯象理論——“泡利不相容原理”,而摘取了1945度的諾貝爾物理學獎的桂冠。

恩格斯指出:“只要自然科學在思維著,它的發(fā)展形式就是假說。”[6]而彭加勒則提出:“沒有假設(假說),科學家將永遠寸步難行?！盵6]長期以來,一代又一代的物理學家面對著變幻莫測的大自然,出于神圣的好奇心的驅動,他們敏于發(fā)現(xiàn)問題,善于解決矛盾,敢于突破舊理論,勇于接受新觀點,提出了許多帶有革命性品質的假說,如:以克勞修斯等的貢獻作奠基的“熱動說”,麥克斯韋的“電磁場理論”,普朗克的“能量子假說”,愛因斯坦的“光量子假說”,以及狄拉克的“反物質假說”,等等。后經(jīng)大量的實驗和觀察事實的反復論證,均已轉化上升為科學理論。其中普朗克、愛因斯坦和狄拉克還因此而分別于1918年、1921年、1933年先后榮膺了諾貝爾物理學獎。即使是那些錯誤的假說,也能夠為日后新假說的形成和新理論的創(chuàng)立,提供科學材料和某些局部的正確原理、方法、公式和定律等。如“以太”的假說是不對的,然而,它不僅使人們懂得:空間不可能是虛無的,物體之間不存在任何超距作用;而且它還為狹義相對論的創(chuàng)立提供了思維的素材。

物理學的發(fā)展離不開數(shù)學這一重要的工具。在物理學這個博大精深的知識體系中,一個個簡潔與對稱的數(shù)學公式,就像一行行優(yōu)美、雋永的詩句,準確、深刻地描繪出事物運動的規(guī)律。例如,萊布尼茲和牛頓在前人的基礎上,經(jīng)過仔細比較研究,巧奪天工,創(chuàng)造了dy/dx和這兩個數(shù)字符號。它們既能說明運動的過程,又能說明運動的起始動因和終極結果,既是運算符號,又是運算結果,是靜與動的統(tǒng)一,求導與積分的鏈狀規(guī)則各自渾然一體,使人感到美不勝收。難怪“微積分被視為人類精神創(chuàng)造的花朵”、“不可思議的事物的藝術”、“無限的交響樂”。[7]但更為重要的是,物理學中的許多重大發(fā)現(xiàn),都與巧妙、合理地應用數(shù)學方法有著直接或間接的關系。尤其是到了現(xiàn)代時期,面對物理學理論研究的高度數(shù)學化和抽象化的傾向,“理論物理學家越來越不得不服從于純數(shù)學的形式考慮的支配”,[7]并越來越認定理論物理的“創(chuàng)造性原則寓于數(shù)學之中”。[7]因此,崇尚和執(zhí)著地追求數(shù)學美,幾乎支配著現(xiàn)代物理學家的全部工作。同時他們還將對數(shù)學美的不懈追求,看成是一種創(chuàng)造的動機、一種信念,以至于上升為一種信仰。如狄拉克曾于1928年提出了一個電子方程,他在通過求解這個自由電子相對論性波動方程時,得出了在數(shù)學上極具對稱性的兩個根,而直覺地預言出正電子,即建立了如上所述的“反物質假說”。這在當時曾被物理學界的一些著名學者權威看成是一種毫無事實根據(jù)的玄想。但對將數(shù)學美看成“象是一種宗教”的狄拉克而言,他始終堅持自己的觀點。4年后,安德遜在宇宙線中果然發(fā)現(xiàn)了正電子,證實了狄拉克的偉大預言。據(jù)此,狄拉克由衷地宣稱:“一個方程的美比之它能擬合實驗更重要……因為,(對實驗的)偏離可能是由于一些未被注意到的次要因素造成的,似乎可以這樣說,誰只要依照方程的美的觀點去工作,誰只要具有良好的直覺,誰就確定地走在了前進的路上?！盵8]他甚至要求“必須把簡單性原理改為數(shù)學美原理。研究工作者……主要應該追求數(shù)學美?！盵8]

理想化方法是一種突出事物本質的抽象,它既能排除各種次要的或干擾性的因素的影響,又能幫助人們用思辨的方法,去設計一些現(xiàn)實中不存在的模型,以及進行一些無法實現(xiàn)或暫且不能開展的實驗,借以求得理論上的突破。所謂的理想模型,諸如質點、單擺、理想氣體、點電荷、理想反射面、絕對黑體、各類唯象核模型等等,就是從多維的具體形象中,抓住最有本質特征的主要形象,舍棄一些次要表象,建立起一個輪廓清晰、主題突出的新形象。這如同繪畫上的速寫,寥寥數(shù)筆,勾形達意,人物的風貌神彩躍然紙上。這些模型在令人心悅誠服、深感美在其中的同時,更為關鍵的是它們能在探索物理現(xiàn)象、揭示物理規(guī)律、解決物理問題等方面大顯神手。如剛體模型的建立,就為我們研究其中任意兩個質點間的距離,不因力的作用而發(fā)生改變的特殊質點組,在作機械運動時所遵循的基本規(guī)律,提供了可能。所謂的理想實驗,雖然不是一種真實的實驗而僅僅是一種特殊的思維方式。但鑒于它具有實際實驗的最一般特征和讓全部的實驗過程在完全理想化的狀態(tài)下進行,使得它在揭示舊理論的局限性和謬誤、促進新理論的建立等方面,發(fā)揮了真實實驗所不能起到的作用。如愛因斯坦用被后人稱道為“愛因斯坦列車”的理想實驗,形象而生動地揭示了同時性的相對性,從根本上否定了牛頓的絕對時空觀,為狹義相對論的創(chuàng)立,找到了一個基本的前提條件。后來又通過電梯的理想實驗,愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了引力的最重要的特性:可以在任何一個局部范圍內找到一個參照系,使其中的引力作用被全部清除。由此,他抽象出廣義相對論的一個重要原理——等效原理。

人類在認識自然的長期探索中,以不同事物之間潛在的相似性為前提,創(chuàng)造了一種類比的推理方法。許多著名的物理學家都將這一方法作為自己通向創(chuàng)新的橋梁。除了德布羅意(1929年度)在進行電子波動性的理論研究中,曾成功地采用了類比推理法外,湯川秀樹在提出原子核結合力的介子理論中,也得益于這種方法,并因此而成為1949年度的諾貝爾物理學獎獲得者。誠如他后來在回首往事時所說:“我自己提出介子理論的最初階段,也是因為把當時熟知的電磁力作了類推,而抓住了當時還不十分清楚的核力的本質……像這樣類推的思考過程若能把過去熟知的東西作為線索,對于發(fā)現(xiàn)和理解與其類似而性質不同的新事物是很起作用的?！盵9]P250

在物理學發(fā)展的歷史長河中,人們曾遇到過形形色色、五花八門的物理悖論(或佯謬),諸如:“阿拉果之謎”、“引力佯謬”、“紫外災難”、“孿生子佯謬”,等等。何謂悖論?它是怎樣產(chǎn)生的?其本質是什么?如果按照A.A.弗蘭克爾所作的比較準確的陳述,即為“‘如果某一理論的公理和推理規(guī)則看上去是合理的,但在這個理論中卻推出了兩個互相矛盾的命題,或者證明了這樣一個復合命題,它表現(xiàn)為兩個矛盾命題的等價式,那么,我們說這個理論包含了一個悖論’?？茖W中之所以出現(xiàn)各種悖論,其根本原因在于人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的邏輯矛盾,也是一種‘二律背反’?！痹诖嘶A上,他道出了“悖論在實質上是客觀事物的辯證性同主觀思維的形而上學性以及方法的形式化特征之間矛盾的一種集中反映。”[10]物理悖論雖然令人絞盡腦汁,但又最能吸引人。因為物理悖論是引起科學風暴的“烏云”,它能夠驅動著物理學的不斷發(fā)展:它們之中有的成了錯誤學說的送葬曲和新學說的催生婆;有的則使舊的理論框架受到了嚴重的沖擊而幾乎瀕臨坍塌。它在給人帶來了迷茫、失望和惶惶不可終日的同時,隨著所出現(xiàn)的悖論的被消除,迎來的則是一代壯觀的物理學。如:被牛頓稱之為開辟道路的拓荒者伽利略,通過對從亞里士多德的運動學說之結論中所導出的“落體佯謬”的有力駁斥,他得到了著名的自由落體定律,并進而觸及到了力和運動的真實關系,最終把力學研究引上了正確的方向。為牛頓完成物理學史上的第一次大綜合,構筑經(jīng)典力學的理論體系,奠定了堅實的基礎。面對著“ -Q疑難”,楊振寧和李政道沖破了傳統(tǒng)的宇稱守恒的信條的束縛,于1956年提出了“弱相互作用下的宇稱不守恒理論”,后經(jīng)吳健雄通過嚴格的實驗論證后,楊、李雙雙走向了1957年度的諾貝爾物理學獎的領獎臺。而“在宇宙學發(fā)展進程中,一種佯謬被克服并產(chǎn)生著另外的佯謬;其中每一種佯謬的克服都意味著在宇宙構造的普遍規(guī)律性上的認識前進了一大步?！盵9]P342

此外,物理學史上經(jīng)典時期的三大科學綜合,以及發(fā)生在20世紀初的第4次、第5次科學大綜合,先后分別迎來了經(jīng)典力學、熱力學與統(tǒng)計物理學、經(jīng)典電磁學理論、相對論力學體系和量子力學體系的創(chuàng)立。其中,前三大體系共同組成了經(jīng)典物理學的理論基礎,后兩大體系則構成了現(xiàn)代物理學的理論根基。它們共同囊括了物理學幾乎所有的觀察、實驗事實和理論研究成果,是物理學自17世紀初成為獨立的自然科學學科以來,近400年歷史中最輝煌的偉大成就。足見,科學大綜合能夠起著歸并、融匯和升華的作用。這對于構建完整的物理學理論體系、確立重要的物理學概念、變革物理學思想、確保物理知識的傳承性,有著不可思議的有效性。

無庸置疑,物理學家在科學研究的艱辛歷程中,無論運用上文中所述的哪一種方法,都離不開邏輯與非邏輯的思維方式,尤其是離不開愛因斯坦所說的“那種以對經(jīng)驗共鳴的理解為依據(jù)的直覺”。[11]102與此同時,無一案例不體現(xiàn)出物理學家們的自由探索的精神、用于批判的精神、嚴謹求實的精神和大膽創(chuàng)新的精神。

三、思想觀和文化觀篇

如上所述的第4次、第5次科學大綜合,徹底革新了傳統(tǒng)的物理學思想。探尋這一物理學思想進化的脈絡,對于思考21世紀科學的走向,具有極其深遠的戰(zhàn)略意義,它必將為未來物理學的發(fā)展,增添新的詩篇。鑒于筆者先前已撰文專門論及過這個問題,故現(xiàn)僅將20世紀物理學思想的進化所包括的11個方面的內容作一下介紹。它們是:“由絕對時空觀到相對論時空觀;由確定性到不確定性;由連續(xù)性到分立性;由‘構成論’到‘生成論’;由‘歸一’到‘統(tǒng)一’;由‘細部’到‘整體’;由簡單到復雜;由存在到演化;由靜觀到參與;由實驗物理到理論與計算物理;由臻美到達真?！盵12]

物理學家們不僅以自己所創(chuàng)立的具有革命性品質的豐碩成果,使20世紀初期的物理學思想令人耳目一新;而且他們還以大力推進“兩種文化的聯(lián)姻”的浪漫之舉,為物理學史詩增添了新的內容。自19世紀下半葉以來,隨著科技的發(fā)展,科學文化與人文文化之間的對立與分裂日趨嚴重,直接造成了整個人類文化的危機,并導致了科學的濫肆運用和嚴酷異化。對此,那些力圖將科學怎樣才能有益于社會,作為貫穿其一生的主題和原動力的諾貝爾獎獲得者們,心急如焚,表示了極大的關注。他們以“人類最高的理想境界——追求真善美相統(tǒng)一”為目標,從對“科學文化與人文文化相融合的卓識遠見”入手,為消除兩種文化的彼此分離作了不懈的努力,并立下了汗馬功勞。

其中,最杰出的代表人物主要有:N玻爾(1922年度)、亨利·布拉格(1915年度)和拉比(1944年度),等等。至于他們是如何將這個世界難題擺到頭等重要的地位,極力呼吁兩種文化融合的緊迫性和可行性等問題,筆者已另外行文進行了較為系統(tǒng)的探討,故而在此不再贅述。但為了突出科學大師們在推進“兩種文化聯(lián)姻”中的真知灼見,我們不妨再將該文中10余位諾貝爾獎得主關于這個方面的具體構想,簡要地歸結為:(1)在觀念上加強自然科學和社會科學之間的聯(lián)盟,不斷克服作為科學文化代表的科學家和以人文文化為代表的人文學者之間的誤解和偏見,是促進科學文化與人文文化的融合發(fā)展的有效途徑之一。(2)鑒于在科學文化的深層次結構中,蘊含著邏輯的、直覺的、價值的、審美的、道德的等諸多因素。據(jù)此,可以在深層底蘊和價值取向上,去努力實現(xiàn)科學文化與人文文化的相互溝通與互補。只有這樣,才能構成一個完整的系統(tǒng)。也只有這個融合的文化系統(tǒng),才能以其人道的、文化的和人生意義等的人文指向和尺度蘊含,表達著人的世界。(3)由于科學精神強調科學方法和科學理性,追求客觀真理;而人文精神則主要強調尊重人的價值。而如何將這兩種精神融為一爐,正是我們現(xiàn)行的教育理念、教育模式、課程設計等大為忽視的。因而兩種文化的分離及其對立,有著深刻的教育原因。為了促進兩種文化的交融,一方面必須重視文理兼治,另一方面應該在科學教育實踐中,積極探尋和善于利用傳統(tǒng)文化意蘊所形成的人文精神與現(xiàn)代科技精神之間的聚集點和契合點[13]。拉比說得好:“我建議科學應該以人文方式去教,而不論是什么水平的,從低級到高級,同時科學應該被傳授以某種歷史理解、哲學理解、社會理解和人性理解……。”[14](4)N玻爾的偉大創(chuàng)舉。[15]即他試圖將其用于詮釋量子力學的“互補原理”的“概念構架”加以擴充,來消除科學文化和人文文化的彼此分離。雖然他的這種寬容的態(tài)度并不能盡然消除“兩種文化”的隔閡,但很有必要。

四、以科學造福人類篇

費曼(1965年度)曾強調指出:“科學知識給予人們能力去行善也可以去作惡,它本身并沒有附帶使用說明”。[16]249翻開物理學史的巨幅篇章,我們不難發(fā)現(xiàn),幾乎所有的物理學家都十分關心研究成果必須應用于社會的健康發(fā)展,堅決反對科學的應用所造成的負面效應。這不僅是他們獻身于科學、將探求真理作為自己的天職的根本原因,也是他們從不同的角度、通過各種途徑、采取各種形式,致力于科學與人文之間必須握手言和、大力弘揚人性至上的根本宗旨。如,上文中提及的居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳后,不要商業(yè)專利,無私地讓鐳為全人類服務,并且她還將榮獲的第二次諾貝爾獎(化學獎)的全部獎金捐獻給了和平事業(yè)。又如,自從20世紀初期以來,一些著名的物理學家,還運用了當時物理學的一些新思路、新理論、新技術和新方法,同生物學家攜手合作,全神貫注地投入了探求“生命奧秘”的浪漫舉動。這一創(chuàng)舉所取得的偉大成就主要有:一是開啟了分子生物學研究的歷史先河。其中N玻爾、薛定諤(1933年度)和德爾布呂克在關于生物學思想方面提出了系列精辟的見解;而勞倫斯·布拉格(1915年度)、肯德魯和佩魯茲則在生物大分子結構測定方法方面作出了重大貢獻。二是物理學家R.E.富蘭克林和威爾金斯拍攝了關于DNA雙螺旋結構的清晰而精美的 -衍射圖片。三是迎來了偉大的分子生物學時代。其中沃森(生物學家)和克里克(物理學家)在別人所獲得成果的基礎上,于1953年成功創(chuàng)立了DNA雙螺旋模型,擷取了生物學史上一顆璀璨的明珠。沃森、克里克和威爾金斯3人因此而共同分享了1962年度諾貝爾生理學與醫(yī)學獎。無疑,生物學家與物理學家的優(yōu)勢互補,以及物理學與生物學的交叉滲透與完美結合,為當今基因重組等的發(fā)現(xiàn),進而使生物技術為人類謀福利開辟了廣闊的前景。再如,自從上述的J基爾比于1959年成功研制成第一塊集成電路之后,J赫爾尼和R諾依斯于同年就全力以赴地發(fā)明了獨特的“平面工藝”,迅速使集成電路的生產(chǎn)實現(xiàn)了工業(yè)化,并且后來R諾依斯和一些同事還組建了一個世界著名的英特爾公司。以此又推動了計算機科學技術和信息與通訊科學技術的突飛猛進,使現(xiàn)代社會的各個領域都發(fā)生了翻天覆地的變化。如此等等,不勝枚舉。更動人心弦和膾炙人口的是,還有不少的物理學家,運用自己的社會影響,主持正義,關注社會,反對戰(zhàn)爭。法拉第成名后,曾斷然拒絕英國政府請他領導研制用于克里米亞戰(zhàn)爭的毒氣;N玻爾在第二次世界大戰(zhàn)后一直致力于促進核能的和平利用;在上個世紀40年代末,拉比和費米(1938年度)一起曾強烈地表示反對美國制造氫彈和超級彈;拉比還曾以駐聯(lián)合國教科文組織的美國代表的身份,積極促成了歐洲核子研究中心(CERN)的建立,特別是在他的不懈努力下,終于使聯(lián)合國在1954年12月4日通過一項召開國際和平利用原子能會議的決議,并成立了一個顧問委員會,從而促使了該會議的首屆于次年如期在日內瓦舉行。當拉比被人問及他對以往的許多行為哪些感到滿意并具有特殊意義時,他自豪地回答:“我非常引以為榮的就是日內瓦原子能和平利用國際會議”。[17]245

除上文中所述的之外,物理學史這部雄偉壯麗的科學史詩還包括為了確?？茖W知識的傳承性,一些第一流的物理學家“長期執(zhí)著于教壇篇”。關于這方面的內容,筆者在已發(fā)表的文章中均已經(jīng)涉及,如:《M普朗克——執(zhí)著教壇的科學泰斗和音樂家》(物理.1998.6),《物理科學泰斗的執(zhí)教風范與教育觀》(巢湖學院學報.2005.3)、《培養(yǎng)創(chuàng)新人才之方——諾貝爾得主的科學教育觀》(物理通報.2008.6)、《試論在基礎物理教學中必須給學生“留下空間”》(物理與工程,2009.2),等等。鑒于篇幅所限,在此就不再贅言了。

綜上所述,物理學史這部可歌可泣的科學史詩,既是歷代物理學家嘔心瀝血、機智運籌的集體智慧的結晶,又是他們的文化思想、科學精神和崇高品德得到淋漓盡致的發(fā)揮的真實寫照。由于它蘊涵著極其豐富的素質教育的素材,因此,物理學史對消除兩種文化的對立、樹立歷史感和批判精神、培養(yǎng)創(chuàng)新品質和意識,洞悉科學思想與方法、弘揚高尚的品格等方面,均具有極其重要的作用。的確是一部對學生進行素質教育的不可多得的理想教材。

我們還是以三位卓越的物理學大師愛因斯坦、拉比和亨利·布拉格各自所說的一句至理名言,作為全文的結尾吧。愛因斯坦指出:“第一流人物對于時代和歷史進程的意義,在其道德品質方面,也許比單純的才智成就方面還要大,即使是后者,它們取決于品格的程度,也遠超過通常所認為的那樣”。[11]339拉比則聲稱:“科學家在社會上的角色不能僅僅限定在他在科學上的特殊貢獻,它(按:指科學貢獻)經(jīng)常表現(xiàn)為個人魅力和工作作風在其中起很大作用。在我們時代,我們對玻爾、愛因斯坦了解很多,不僅僅在于他們的科學貢獻?！盵18]706-707而亨利·布拉格也強調說:“一些最偉大的科學家,世界從他們的生活中比從他們的發(fā)現(xiàn)中得到的更多……他們對真理的崇敬和追求真理的無私奉獻……追求知識的精神和應用知識的方式,比知識本身更重要更真實。”[19]11

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O4-09

:A

:1673-1794(2010)04-0075-05

程民治(1945-),男,教授,研究方向:物理學史、理論物理、科學哲學和科學美學。

2009-10-12