程民治 朱愛國

（巢湖學院電子工程與電氣自動化學院，安徽 巢湖 238000）

“上帝的鞭子也會打錯地方”
——論物理學家的失誤及其教育功能

程民治 朱愛國

（巢湖學院電子工程與電氣自動化學院，安徽 巢湖 238000）

本文簡要地介紹與評析了科學史上數(shù)則物理學家受不同因素的影響而造成的重大過失，尤其是痛斥了因倫理道德的喪失而導致的那種令人發(fā)指的極端化的錯誤。旨在揭示阻礙物理學發(fā)展的諸多“科學反例”及其潛在的教育功能。

物理學家；科學反例（失誤）；教育功能

在物理學史上，人們往往都是將目光鎖定在成功者舉世矚目的成就上，而對于“智者千慮，必有一失”，以及那種因私欲膨脹而喪失良知并犯下嚴重錯誤者，卻少有關(guān)注。據(jù)此，筆者本著“失敗乃是成功之母”的千年古訓，刻意反其道而行之，將那些隱藏在物理學耀眼的光輝背后似乎是陰暗的東西，即筆者稱之為“科學反例”揭示出來，藉以警示后人。誠如古人所云：“以銅為鑒，可以正衣冠；以史為鑒，可以知興替?！爆F(xiàn)特作如下論述。

1 科學史中形式各異的失誤

翻開物理學史的巨幅篇章，我們不難發(fā)現(xiàn)，在物理學家這個人類最杰出的人群當中，竟然會出現(xiàn)如此眾多的失誤和遺憾，甚至其中有的還令人觸目驚心。通過對這些形形色色的科學反例的縱覽和評析，按其不同的過失原因，可將其劃分為：

1.1因唯利是圖而淪為歷史的罪人

在物理學精英之林中，勒納德（P.Lenard）和斯塔克（J.Stark）屬于極少數(shù)非常特別的人物。他們的前半生有著輝煌的科學經(jīng)歷，才華出眾，碩果累累。其中勒納德因在進行有關(guān)陰極射線的工作中所做出的杰出貢獻，斯塔克因發(fā)現(xiàn)了陰極射線中的多普勒效應(yīng)和原子光譜線在電場中的分裂，而使兩人分別于1905年和1919年先后榮登了諾貝爾物理學獎壇。但是，在金錢和名譽面前，并非所有的科學家都能夠泰然處之，勒納德和斯塔克便是經(jīng)不住考驗的典型。出于對金錢和權(quán)術(shù)的貪婪，日益膨脹的狼子野心最終使他們在后半生身敗名裂，成了著名科學家隊伍中少數(shù)幾個永遠被釘在歷史恥辱柱上的人。其主要嚴重過失和罪行有：

其一，財迷心竅利欲熏心。斯塔克在得到了數(shù)萬美元的諾貝爾獎金后，為了使自己的財富像滾雪球一樣增加，他居然公開違背瑞典諾貝爾獎基金委員會的規(guī)定，用這筆獎金開辦了一個瓷器廠。面對著科學界同行們的苦心規(guī)勸或嚴厲的批評，非但沒有使斯塔克改弦更張，相反地倒使他干脆撕破臉皮，徹底拋棄了科學家的職業(yè)，成了一個地地道道的以盈利為目的的商人。由于斯塔克的行為已經(jīng)和他的身份格格不入，他當時所在的德國浮茲堡大學只好被迫將其開除。

其二，兩人頑固地對抗新理論。勒納德分別于1920年9月21日和1922年9月18日，先后兩次在德國科學界的有關(guān)會議上，公開惡毒攻擊愛因斯坦（A.Einstein）及其相對論。他指責愛因斯坦是個半路出家的無名鼠輩，靠著杜撰出一種虛妄的理論嘩眾取寵，說什么關(guān)于相對論的經(jīng)驗證據(jù)是漏洞百出。甚至他還欣然允許魏蘭德等人及其組織援引他的名義對愛因斯坦大張撻伐，以公開演講等方式大肆謾罵侮辱愛因斯坦。盡管如此，勒納德對相對論的批評沒有任何分量，反而暴露出他對理論物理學的無知和偏見。對此，愛因斯坦一針見血地指出：“在有國際聲望的物理學家中間，直言不諱地反對相對論的，我只能舉出勒納德的名字來。作為一位精通實驗物理學的大師，我欽佩勒納德；但是他在理論物理學中從未干過一點事，而且他反對廣義相對論的意見如此膚淺，以至于到目前為止我都不認為有必要給他們詳細回答。我現(xiàn)在打算糾正這種疏忽?！盵1]即使是到了晚年，勒納德還是對相對論心懷敵意，指責相對論“純屬猶太佬的騙人把戲，透過它的嘩眾取寵，只要稍有種族知識，就可以把它一眼看穿，因為它的發(fā)明者愛因斯坦是個猶太人。然而物理學界絕大多數(shù)頭面人物居然都或多或少地贊同這套猶太人的理論伎倆，我失望至深莫過于此?！盵1]

而斯塔克則對量子論和量子力學始終持否定態(tài)度。如他在1920年6月3日的諾貝爾獎演講中說：“盡管我對玻爾理論的成就評價很高，但是我不敢把它當作一個確定的結(jié)論來接受?！盵1]又如，即使1929年量子力學的公理化體系已經(jīng)完成，整個物理學界都在全新的基礎(chǔ)上工作，但斯塔克還在逐條逐句地批判薛定諤（E.Schr·dinger）的波動力學。至于對愛因斯坦及其理論成果，開始時他還是抱有好感的。但后來二人因在引入光量子概念的優(yōu)先權(quán)問題上發(fā)生爭吵，開始交惡。斯塔克因此而在上個世紀20年代轉(zhuǎn)而堅決反對廣義相對論。與此同時，他還和勒納德一起，指責諾貝爾獎評委會擬給愛因斯坦的光量子研究成果頒獎。玻恩（Max Born）曾指稱斯塔克在擺弄實驗儀器方面可算得上是個天才，可是玻恩卻認為“他從來就不懂物理 （He never understood physics）”[2]。實質(zhì)上，斯塔克與勒納德是一丘之貉，他們對科學理論的態(tài)度并非取決于這個理論本身，而是決定于他們對這個理論的提出者的態(tài)度，并且他倆都是純粹的實驗物理學家，其理論的興趣和素養(yǎng)都非常有限。

其三，投靠納粹勢力的丑惡行蹤。早在20世紀20年代初，勒納德和斯塔克就臭味相投，狼狽為奸，效忠納粹了。用斯塔克自己的話來說，就是“參加了追隨阿道夫·希特勒的斗士們的行列?！盵1]就是這兩位打著諾貝爾獎榮膺者招牌的納粹分子，一唱一和，為虎作倀，喪盡天良。是一支在納粹惡潮中興風作浪、迫害猶太人和愛因斯坦、編造所謂的“日耳曼物理學”的特別行動隊。他們給科學造成的損害，則是別的破壞力量所無法替代的。他們徹底地墮落成反動的法西斯政客的歷史史實，構(gòu)成了科學家失誤中的一個奇特的極端化的典型。

歷史是公正的，隨著第二次大戰(zhàn)的結(jié)束，這兩位在科學革命的大潮中落伍，野心勃勃轉(zhuǎn)而投靠納粹勢力，倒行逆施、胡作非為的歷史罪人，他們曾經(jīng)撈到的所有好處[1]，也隨著納粹集團的覆滅而一同消失。

1.2堅守于傳統(tǒng)的舊觀念而失足

在19世紀末葉，正當人們?yōu)楫敃r的物理學已經(jīng)“結(jié)合成一座具有莊嚴雄偉的建筑體系和動人心弦的美麗的廟堂”[3]，而額手相慶之際，一系列新的實驗發(fā)現(xiàn)在人們面前展現(xiàn)出了微觀、高速領(lǐng)域的新奇世界，以無可辯駁的事實，將經(jīng)典物理學推向了嚴重的“危機”。在這場“危機”面前，一些缺乏革命勇氣的物理學家感到彷徨和猶豫，找不到正確的前進道路。雖然他們也不能無視于這場科學革命的洪流，對經(jīng)典物理學的致命沖擊，但出于頑固的保守思想，使他們依然以機械自然觀和力學先驗論作為自己行動的指南，不敢越出雷池一步。這樣的案例比比皆是：

素以保守著稱的開爾文（Lord Kelvin）勛爵，雖然他直覺地道出了懸浮在19世紀物理學晴朗上空的“兩朵烏云”，并指出了較為明智的努力方向。但要他以放棄傳統(tǒng)的物理學為代價，則難于上青天。如：對于倫琴（W.K.R?ntgen）所發(fā)現(xiàn)的χ射線，開爾文說這是一場“精心設(shè)計的騙局”；當盧瑟福（E.Rutherford）和索迪（F.Soddy）發(fā)現(xiàn)元素嬗變時，他硬說是憑空捏造；當邁克爾遜-莫雷實驗宣告“以太漂移零結(jié)果”后，他也堅決不相信。直至1907年去世那年，開爾文還贊成空間中每立方毫米的宇宙以太可以千噸來計量的說法。

洛倫茲（H.A.Lorentz）可謂是19世紀末至20世紀初最有成就的理論物理學家之一。即使他的卓越工作——明確區(qū)分了對于優(yōu)越參照系直接可用的“真正的”絕對時間，以及由它和位置坐標算出的適用于其他參照系的“地方時間”，即“局部時間”，已經(jīng)深刻地改變了相對論以前的經(jīng)典物理學基礎(chǔ)；他的某些結(jié)論——如一切粒子，無論是帶電的還是不帶電的，質(zhì)量都會隨著速度而變化；一切在以太中運動的粒子都以光速為其速度的上限，已經(jīng)遠遠超越了舊的理論框架。但是，洛倫茲卻擺脫不了絕對時空和以太觀念的桎梏，始終沒有邁出跨入新的時空觀念的這一關(guān)鍵性的步驟，而錯失了創(chuàng)立狹義相對論的良機。在通向新力學的進程中，法國著名的數(shù)學家兼物理學家彭加勒（H.Poincaré）于1899年，就深刻地洞察到數(shù)學物理學“有著嚴重危機的跡象”[4]，并認為以太可能不存在，絕對運動很可能在原則上不能覺察到。特別是他在1906年發(fā)表的《論電子的動力學》一文中，已經(jīng)在很高的水平上建造了相對論的腳手架，在某些方面的見解[5]，超出了愛因斯坦，走得比愛因斯坦還要遠。但是同樣由于絕對時空觀念的束縛，致使他未能把已經(jīng)出現(xiàn)的新思想再提高一步，作出根本性的理論突破。因此，盡管彭加勒既能深諳物理學的歷史和現(xiàn)狀，又能對它的未來作出驚人的預(yù)見，堪稱是“理性科學的活躍智囊”、“本世紀（指20世紀）初唯一留下的全才”[4]，但他也不敢“犯上作亂”，其結(jié)果是看到了“皇冠上的寶珠”，卻缺乏勇氣前去采摘。難怪洛倫茲曾于1915年十分痛心地寫道：“我失敗的主要原因是我死守一個觀念：只有變量t才能作為真正的時間，而我的當?shù)貢r間t’僅能作為輔助的數(shù)學量?！盵6]楊振寧曾一針見血地指出，洛倫茲和彭加勒之所以“沒有抓住那個時代的機遇”，在于 “他們都錯失其重點，因為他們死守著舊觀念?！逼渲小奥鍌惼澯袛?shù)學，但沒有物理學；而龐加萊（彭加勒）有哲學，但也沒有物理學”。唯獨當時僅有“26歲的愛因斯坦敢于質(zhì)疑人類關(guān)于時間的原始觀念，堅持同時性是相對的，才能從而打開了通向微觀世界的新物理之門。”[6]

邁克爾遜 （A.A.Michelson）和莫雷（Edward W.Morley）于1887年7月，曾以他們舉世聞名的精確實驗結(jié)果，向全球物理學界宣布：“靜止以太的假設(shè)是錯誤的”。[4]但同樣也是對以太觀念的留戀，他們對這一實驗結(jié)果感到十分失望，原來打算在不同季節(jié)繼續(xù)實驗的想法也隨之取消了。尤其是邁克爾遜，到了晚年還經(jīng)常提到“可愛的以太”。在他去世前4年出版的最后一本書中他還表示，雖然相對論已被“普遍接受”，但他個人仍持懷疑態(tài)度。其實，與其說他懷疑相對論，倒不如說他沒有勇氣接受對自己昔日輝煌的否定。

1900年，普朗克（M.Plank）依據(jù)實驗事實提出了量子假設(shè)，使人類對物質(zhì)世界的認識從宏觀進入了微觀，開辟了現(xiàn)代物理學的新紀元，普朗克因此而摘取了1918年度的諾貝爾物理學獎的桂冠。但是，他在作出這一劃時代的發(fā)現(xiàn)之后，又千方百計地把它納入經(jīng)典物理學的框框。聲稱自己發(fā)現(xiàn)基本量子是在無可奈何的情況下，所采取的“孤注一擲的行動?！盵7]并說：“我生性喜歡平和，不愿進行任何吉兇未卜的冒險?！盵7]正是這種趨于保守的世界觀，使得普朗克即使打開了量子力學的大門，卻仍然不敢走進去，使自己禁錮在經(jīng)典物理學理論的框架中不能自拔。除了叮囑別人“在將作用量子引入理論時要盡可能周密行事”[7]之外，他還尖銳批評過愛因斯坦用于研究光電效應(yīng)問題而提出的“光量子假說”，以及玻恩于1954年榮獲諾貝爾獎的成果 “對波函數(shù)的統(tǒng)計詮釋”(按：因其與決定論相悖)。

1.3傳統(tǒng)的定向思維帶來的過失

費米（E.Fermi）可稱得上是20世紀中一位將理論、實驗和教學達到完美結(jié)合的杰出物理學家。特別是他因用中子輻射法制備人工放射性元素而成了1938年度的諾貝爾物理學獎得主。但是，費米也曾有過失誤，即失去了發(fā)現(xiàn)核裂變的大好機會。整個事件的進程是這樣的：1934年1月，費米認真分析了居里夫婦利用α粒子（氦的原子核）轟擊鋁的實驗。在這一實驗中，鑒于α粒子的質(zhì)量比電子質(zhì)量大7300倍，α粒子散射“受電子的影響是微不足道的”。因此，α粒子只和鋁原子核發(fā)生作用，兩者之間的正電荷所產(chǎn)生的靜電斥力會阻礙α粒子接近靶核。據(jù)此，費米立即想到，如果用中子轟擊原子核，就可以免除這一阻力。于是，他就從這一年的3月開始了這種試驗。按照費米預(yù)先的設(shè)想，當用中子轟擊化學元素周期表中的許多元素時，這些元素的原子核在吸收了一個中子后，就會變?yōu)樵瓉碓卦雍说耐凰?，即質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)增加1的原子核。但因該同位素極不穩(wěn)定，在放出β射線也即電子后，很快就會變成原子序數(shù)增加1的周期表中下一個位置元素的原子核。按照這一規(guī)律，如果用中子轟擊周期中第92號元素，即天然的最后一個元素鈾，那豈不就可以產(chǎn)生原子序數(shù)比鈾大1的所謂“超鈾元素”嗎？實驗表明：鈾核的確吸收了中子，也放出了射線。但放出的β射線具有4種不同的能量，所產(chǎn)生的元素也不止一種。費米還發(fā)現(xiàn)，其中至少有一種元素并不是靠近鈾的已知元素。事實上，此時的費米已經(jīng)觸及到了發(fā)現(xiàn)核裂變現(xiàn)象的邊緣。但令人遺憾的是，由于過分信賴傳統(tǒng)的定向思維推理方式，堅持認為得到的是“超鈾元素”，并為此而迷惑不解，使他坐失了發(fā)現(xiàn)核裂變的良機。

當然，沒有發(fā)現(xiàn)核裂變現(xiàn)象的豈止是費米。其他的諸如居里夫婦等著名科學家，也就這個問題做過許多實驗，同樣是遵從常規(guī)的核反應(yīng)規(guī)律推斷認為：“元素受到中子轟擊后，生成原子序數(shù)增加1的新元素”，也無一例外地得出了一模一樣的錯誤結(jié)論。足見，傳統(tǒng)的定向思維習慣對科學研究所產(chǎn)生的負面影響是何等的深刻。但他們的失誤卻給日后哈恩（O.Hahn）發(fā)現(xiàn)重核裂變現(xiàn)象，奠定了堅實的基礎(chǔ)，哈恩因此而榮膺了1944年度的諾貝爾化學獎。

1.4固執(zhí)傲慢的作風自釀的苦果

朗道（Lev Davidovich Landau）不僅因為研究物質(zhì)的凝聚態(tài)業(yè)績卓著而獲得了1962年度的諾貝爾物理學獎，而且在前蘇聯(lián)為數(shù)不多的獲此殊榮者當中，他的研究幾乎囊括了當時理論物理學的所有方面，從而使他躋身于如同愛因斯坦、尼耳斯 玻爾（N.Bohr）這樣的世界頂級物理學大師之列。他不僅當選為前蘇聯(lián)的科學院院士，獲得過社會主義勞動英雄的稱號、列寧獎金和3次前蘇聯(lián)國家獎?wù)?，而且還被丹麥、荷蘭、英國和美國等一些國家的最高科學機構(gòu)，先后推選為外籍會員。科學上所取得的巨大成就及由此紛涌而至的榮譽，使朗道顯得有些飄飄然，對于自己的才華與貢獻過于自負，對于自己敏銳的物理洞察力過于自信。在他眼里，似乎世界上沒有幾個物理學家能與他比肩。特別是他擔任了前蘇聯(lián)物理學部主任以后，這種固執(zhí)、武斷、傲慢的“學閥”作風顯得更加嚴重。朗道的這種自以為是的工作作風隨著其科學地位的不斷上升愈演愈烈的結(jié)果，最終導致他犯下了不可饒恕的失誤，即給前蘇聯(lián)“扔”掉了一項諾貝爾物理學獎，從而使前蘇聯(lián)科學院蒙受了無法彌補和挽回的損失。

原來事情是這樣的：1956年，前蘇聯(lián)物理學家沙皮羅（I.I.Shapiro）在對介子衰變的研究中，發(fā)現(xiàn)了介子在衰變過程中宇稱不守恒，他就向朗道介紹了自己的發(fā)現(xiàn)，并將自己擬就這一課題的研究成果，撰寫成的論文提交給朗道審閱。但朗道對此卻不以為然，連看也不看一眼就若無其事地將該論文扔在了一邊。因為朗道太相信自己的物理直覺所作出的判斷，在他看來，無論是宏觀狀態(tài)或者是微觀狀態(tài)，宇稱一直是守恒的。

幾個月后，楊振寧和李政道便提出了沙皮羅已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的弱相互作用下宇稱不守恒的理論，不久，又由吳健雄作出了嚴格的實驗論證。次年，楊、李兩人雙雙登上了諾貝爾物理學獎的領(lǐng)獎臺。而沙皮羅卻因為朗道對他發(fā)現(xiàn)在先的同一顯赫成果不屑一顧，最終與諾貝爾獎擦肩而過。當楊振寧和李政道榮獲諾貝爾獎的消息傳到朗道耳中時，他才如夢方醒，認識到被自己扔掉的是什么，但已無可奈何花落去，悔之晚矣。所以，天才、成就和榮譽的光環(huán)釀成的專橫與武斷，使朗道白白葬送了前蘇聯(lián)科學家摘取諾貝爾物理學獎桂冠的一次寶貴機會。

無獨有偶，因研究基本電荷與光電效應(yīng)而獲得1923年度諾貝爾物理學獎的密立根 （R.A. Millikan），也嘗到了由驕傲帶來的苦果。綜觀密立根的科學生涯及其在科學研究中的所作所為，他似乎表現(xiàn)出一種特有的風格，那就是他對自己所信奉的假說，一味過分地自信以至于十分的固執(zhí)，他總是絕對信任已經(jīng)進入他思想中的先入之見，結(jié)果釀成了他科學人生中3次重大失誤。第一次是他約在1906年前后所啟動的關(guān)于電子e基本電荷的測定中，為了自圓其說，他隱瞞真相，私自修改實驗數(shù)據(jù)，弄虛作假。雖然他與奧地利物理學家厄倫哈夫特（F.Ehrenhaft），在關(guān)于“電子基本電荷”的論戰(zhàn)中，僥幸地取勝了。那是因為密立根玩弄小動作，將實驗數(shù)據(jù)進行了“精心加工”以及其他一些社會因素綜合作用的結(jié)果。第二次是密立根對于愛因斯坦光電方程的研究。此時他還是沿襲了原來的手法，首先抱定一個非常明確的先入之見，即堅信光絕不是量子化的，光只能是一種連續(xù)的電磁波動。但到了1915年以后，他經(jīng)過多次努力竟意外地用實驗證實了愛因斯坦方程的每一個細節(jié)幾乎都是正確的，于是他不得不公開了其實驗測定的細節(jié)和數(shù)據(jù)。當然，從實驗程序來看，這次密立根無可挑剔。但他仍然固執(zhí)己見，還是認為光量子假說“看上去是站不住腳的”，甚至直到1920年，他還聲稱光量子不可能存在。第三次是密立根于1932年12月底，在與年輕的對手康普頓（A.Compton）關(guān)于宇宙射線本質(zhì)的爭論中，又一次故伎重演。當時康普頓認為宇宙射線可能是由高速帶電粒子組成的；而密立根則試圖用一切方法將“緯度效應(yīng)”予以否定，來為自己所堅信的宇宙射線是由光子組成的立場作辯護。因為“緯度效應(yīng)”將判決性地證明康普頓所堅持的假說是正確的。然而，隨著研究的深入，當形勢對密立根的假說極為不利時，他終于在無計可施的情形下開始退卻，有限度地承認自己在某些方面不夠細致，但他的策略則是人們沒想到的。他以“退一步，進兩步”的手法，對以前拒絕承認的“緯度效應(yīng)”提出了優(yōu)先權(quán)；他還采用了許多令人困惑、甚至是令人厭惡的詭計，文過飾非，瞞天過海。他所表現(xiàn)出的固執(zhí)、狂妄和不公正，讓他的論戰(zhàn)對手感到驚訝和迷惘，從而激怒了國際上許多著名的物理學家。如1968年度諾貝爾物理學獎得主阿爾瓦雷斯（L.W.Alvarez）曾尖銳批評說，密立根的辯護手法是：“首先，我不相信緯度效應(yīng)，但是如果真有這種效應(yīng)的話，那是我首先發(fā)現(xiàn)了它?！盵8]這可真是刻畫得入木三分！

物理學中由形式各異的失誤構(gòu)成的史實俯首皆是。如：伽利略（G.Galilei）無法擺脫傳統(tǒng)的理論思維和偏見的束縛坐失發(fā)現(xiàn)萬有引力的良機；信奉形而上學自然觀的牛頓（I.Newton），為了解釋地球繞日運行軌道沿切線方向的力的來源，求助于上帝而得出“第一推動力”的荒謬結(jié)論，以及他由于堅持 “折射望遠鏡的色差問題無法解決”這一錯誤主張，而憾失“色散率可變性”的發(fā)現(xiàn)；歐姆（G.S.Ohm）由于受哲學對科學的錯誤裁判，而最終使他發(fā)現(xiàn)的歐姆定律遲遲難見天日；法拉第（M.Faraday）苦于自己的老師戴維（H.Davy）對他的嫉妒、打擊和壓制，耽誤了10年的寶貴時光，推遲了“電磁感應(yīng)定律”的問世；“被賦予了美學上真正完美的對稱形式”的麥克斯韋方程組[9]，由于保守勢力的排斥，居然經(jīng)歷了相當長的“埋沒期”；開啟人類電氣時代歷史先河的大師特斯拉（N.Tesla）后來之所以屢遭失利或挫敗，原因主要在于他的科研工作中滲入了浮夸的作風，即他認為完全可以設(shè)計出一種“無線電力傳輸系統(tǒng)”，嚴重地違背了科學的規(guī)律；克魯克斯（W.G.Crookes）因陷入唯靈論的泥坑使他蔑視一切理論，不相信一切理論思維；卡文迪什（H.Cavendish）迷戀于燃素說，誤將他發(fā)現(xiàn)的氫氣當作碳素，致使他與氫氣失之交臂；富蘭克林（R.E.Fraklin）雖然拍攝了人類歷史上第一張關(guān)于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的清晰而精美的χ-衍射圖片，但她囿于結(jié)晶學而不了解遺傳學與生物化學，缺乏知識綜合能力而被他人捷足先登，最終與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)無緣；愛因斯坦和海森堡（W.K.Heisenberg）在他們的后半生，都分別各自致力于“統(tǒng)一場論”（按：引力場和電磁場的統(tǒng)一）和“量子統(tǒng)一場論”的研究，但由于盲從于“純數(shù)學的構(gòu)造”，而均在其晚年，遭到了失敗的悲劇式命運。如此等等，不一而足。雖然在絕大多數(shù)的情況下，物理學家的失誤所產(chǎn)生的均是負面效應(yīng)。但也有例外，如“天然鈾元素的放射性”的發(fā)現(xiàn)，就是法國物理學家貝克勒爾（A.H.Becquerel）在一個錯誤的假設(shè)支配下，所獲得的一個偉大成就，他因此而分享了1903年度的諾貝爾物理學獎，真可謂是“歪打正著”。

2 科學反例奇特的教育功能

通過瀏覽上文中所述的眾多物理學家形形色色的失誤，有的屬于科學家自身的個人行為，有的則屬于受外在社會原因的影響所致或他人所為。如果將它們歸納起來，造成物理學家失誤的主要因素有：受腐朽的世界觀和人生觀的支配，傳統(tǒng)觀念的束縛，恪守定向思維方式的習慣，狂妄自大自以為是的學閥作風，因利欲熏心而爭名奪利，受錯誤的哲學思想或保守勢力的壓制，惡性嫉妒心理作怪，不懂得“美”對于發(fā)現(xiàn)“真”的意義，迷戀于封建迷信思想，居功驕傲而滋生的浮夸作風，認識水平的局限，被“唯理論的黑洞”所吞噬，等等。

無疑，物理學家的失誤不僅使其本人或相關(guān)人士遭遇不幸，也會給科學事業(yè)蒙上沉重的陰影，甚至帶來極大的危害。但是，通過展示物理學家的失誤，卻能使人從中獲得諸多發(fā)人深省的啟示和教益，可謂是忠言逆耳，良藥苦口。然而，鑒于在物理專業(yè)課教學中，普遍存在著這樣的教學方式：出于邏輯自洽的考慮，往往抹去了歷史的真實過程，使學生容易產(chǎn)生一種錯覺，即認為物理學的進展似乎一帆風順，沒有曲折反復(fù)，沒有遺留問題。物理學史簡明教程雖然幾言片語地論述了歷次物理學革命的背景、內(nèi)容和作用，但給學生留下的印象卻極其膚淺，況且它對名目繁多的物理學家的失誤涉及很少或是一片空白。顯然，這對于培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)是極為不利的。而科學反例卻能彌補專業(yè)課程和物理學史教學中在這方面的不足。據(jù)此，我們在這兩門課程的教學實踐中，根據(jù)授課內(nèi)容，刻意有針對性地適量介紹這樣的科學反例，果然獲得了預(yù)期的良好效果。其主要體現(xiàn)在：

2.1有助于學生正確地理解與評價科學反例

通過剖析眾多物理學家失誤的史實，回顧自近代以來物理學所走過的光輝歷程，能使學生看到，科學發(fā)展的道路和其他文明的進程一樣充滿著艱辛，科學發(fā)展也絕對不是一蹴而就的。面對著在科學的征途上所遭受到的挫折與意想不到的惡作劇的戲弄，物理學家會經(jīng)受著無數(shù)次反復(fù)的考驗。一些重大的科學發(fā)現(xiàn)與發(fā)明，往往需要幾代人前赴后繼的艱苦奮斗才能成功；一個輝煌的科學成果，常常也要以若干科學家的失誤為代價。例如，我們在講解“狹義相對論”一課時，就特意地指出，作為該理論的兩條基本原理之一的“相對性”這一概念，它的發(fā)明者決非是愛因斯坦，而是彭加勒。在狹義相對論問世的前一年，即于1904年彭加勒就在其講演《新世紀的物理學》[10]中，曾十分明確地指出：“根據(jù)相對性原則，物理現(xiàn)象的規(guī)律應(yīng)該是同樣的，無論是對于固定不動的觀察者，或是對于作勻速運動的觀察者。這樣我們不能，也不可能，辨別我們是否正處于這樣一個運動狀態(tài)。”同樣，愛因斯坦根據(jù)狹義相對論的兩條基本原理，所建立的 “新的坐標變換公式”，也不是出自于愛因斯坦之手，而是在此之前就由洛倫茲所寫下。因此當時這個公式是以洛倫茲命名的，直至現(xiàn)在仍然是這樣。正如上文所述，雖然這兩位先驅(qū)者囿于傳統(tǒng)的舊觀念而未能登上新力學的頂峰，但卻為愛因斯坦的成功奠定了堅實的基礎(chǔ)。1949年度諾貝爾物理學獎得主湯川秀樹（Hideki Yukawa）說的很到位：“沒有少數(shù)成功背后的許多失敗，知識就幾乎不可能有任何的進步。”[11]通過這種簡明扼要地插入科學反例的授課方式，學生自然而然地就會領(lǐng)悟到，物理學家不是神而是人，在他們進行“客觀”研究時，不可避免地帶著“主觀”色彩，他們同樣會有過失。并且在某些特定的歷史文化背景中和某些特定的時刻，一些物理學家的失誤，非但是在所難免的，而且也是可歌可泣的，前輩物理學家在失誤的同時，也給后人指明了前進的路標。這樣學生既克服了那種對物理學家盲目崇拜的現(xiàn)象，也不會對他們的過失不分青紅皂白地一概持批評的態(tài)度。當然，對于那些因世界觀和人生觀出了問題而形成的科學反例，則另當別論。

2.2科學反例對提高學生的智能水平大有裨益

如：通過對19-20世紀之交物理學革命的洪流中所出現(xiàn)的保守派的透析，可以使學生了解到：新的實驗事實與經(jīng)典理論間的矛盾沖突表現(xiàn)在何處？墨守成規(guī)者為什么會抱殘守缺或惶惶不可終日、或向新物理學邁出了關(guān)鍵性的一步卻又想走回頭路？而革命派又是怎樣找到新知識的生長點與突破口的？從而有助于培養(yǎng)和提高學生的科學洞察力。通過剖析類似于上文中所提及的富蘭克林與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)無緣的科學反例，能夠使學生懂得物理學與其他門類的自然科學乃至同哲學、美學之間，均有著千絲萬縷的內(nèi)在聯(lián)系。只有文理兼治、接受通識教育，方可有望將來取得突破性的成果……凡此種種，無疑對激發(fā)學生強烈的求知欲，博采眾長、擴展眼界膽識，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)造性思維能力等，均能起到積極的推進作用。

2.3科學反例有利于培養(yǎng)學生的優(yōu)良思想品德

通過對因唯利是圖而淪為歷史的罪人和由于固執(zhí)傲慢而自釀了苦果等科學反例的剖析，會使學生懂得：作為一個物理學家，他首先應(yīng)該是一個品德高尚、求實和崇尚理性、謙虛謹慎和甘為科學事業(yè)奮斗終生的人。那種私欲膨脹、趾高氣揚固執(zhí)己見者，盡管也會因為種種機遇和天分而作出一些重大貢獻，但終究會由于這樣或那樣的過失而給社會造成不可估量的損失，甚至于會毀滅了自身的發(fā)展。這就從反面教育學生，只有加強自身的科學道德修養(yǎng)，繼承和發(fā)揚科學的精神，倡導追求真理、拋棄偏見的崇高風尚，以及運用發(fā)散型的科學思維方式，將來才能在科學上有所作為。即既要做到戒驕戒躁、淡泊名利，無私奉獻，造福于人類；又要做到嚴謹治學，尊重事實，勤于實踐；還要做到善于思考，大膽質(zhì)疑，勇于探索，敢于創(chuàng)新。特別是在如同前文中所述的關(guān)于斯塔克、勒納德這樣典型的科學反例，其所發(fā)出的警鐘，往往能震撼學生的心靈，這就從反面起到了潛移默化的作用。

2.4科學反例對于學生樹立正確的科學觀、世界觀和方法論至關(guān)重要

如上所述，導致物理學家失誤的主要原因之一，就是有些人深受形而上學自然觀的制約，堅持一成不變的定向思維模式，或者受到錯誤的哲學思想的壓制，甚至陷入封建迷信思想的深淵而不能自拔，或者過分夸大數(shù)學的作用而墜入遠離實驗的萬丈深淵，等等。而要擺脫諸如此類的困境，避免失誤，唯一的途徑就是要用馬克思主義哲學來武裝人的頭腦。因為馬克思主義哲學創(chuàng)立了辯證唯物主義的自然觀，它的思想精髓就在于：克服了近代自然觀的機械性和形而上學性，推崇以實證性為基礎(chǔ)的科學精神，堅信運用辯證思維，反對宗教神學自然觀，尤其是它的正確性，已被物理學的精華如相對論和量子力學等的產(chǎn)生與發(fā)展所證實，并被普遍作為“全部科學研究之母”。這就教育了學生要想以史為鑒，確保自己在日后的科研工作中不走或少走彎路，必須自覺認真地努力學習馬克思主義哲學，藉以樹立正確的科學觀、世界觀和方法論。

著名的科學史家薩頓說得好：“科學的歷史也許可以定義為客觀真理的發(fā)現(xiàn)史，人的心智逐漸征服物質(zhì)的歷史；它描述漫長而無終結(jié)的為思想自由、為思想免于暴力、專橫、錯誤和迷信而斗爭的歷史”。[12]只要我們正確地處理與運用好物理學史正反兩面素材的教育關(guān)系，尤其是恰如其分地引用一些科學反例，就能夠在教學實踐中，引領(lǐng)我們的學生從科學史中學哲學、學方法、學治學為人的態(tài)度。

[1]程民治.勒納德與斯塔克[J].現(xiàn)代物理知識，2004，（1）:61-64.

[2]Max Born.My Life[M].London:Taylor&Francis Ltd,1978：86.

[3]張相輪,程民治.物理科學美論[M].西安:陜西人民教育出版社，1994：41-63.

[4]李醒民.激動人心的年代[M].成都:四川人民出版社，1984：77,89,658.

[5]申先甲,張錫鑫,祁有龍.物理學史簡編[M].濟南:山東教育出版社，1985:675-676.

[6]方在慶.愛因斯坦、德國科學與文化[M].北京:北京大學出版社，2006：283,284.

[7]程民治.試論“普朗克原理”[J].現(xiàn)代物理知識，2005，（1）:61-63.

[8]楊建鄴.驕傲帶來的苦果:密立根與康普頓關(guān)于宇宙射線本質(zhì)的爭論[J].自然辯證法通訊（京），1998，（4）:47-57.

[9]MV勞厄.物理學史[M].范岱年譯.北京:商務(wù)印書館，1978：52.

[10]L.H.Poincaré.Physics for A New Century,AIP Publication on History.Vol 5,1986.

[11]湯川秀樹.創(chuàng)造力和直覺[M].周林東譯.上海:復(fù)旦大學出版社，1997:54.

[12]科學與哲學（研究資料）（第四輯）[C].1984:166.

GOD'S WHIP WILL BE THE WRONG PLACE——On the error and its educational function of physicists

CHENG Min-zhiZHU Ai-guo
（School of Electronic Engineering and Electrical Automation of Chaohu University,Chaohu Anhui238000）

During the history of science,a few physicists’ extreme errors affected by different factors were introduced and commented.Especially,the heinous ultra errors caused by the loss of ethics were denounced.Designed to reveal some scientific counterexamples which blocked the development of physics and potential educational function.

Physicists；Scientific counterexample（error）；Educational function

book=150,ebook=44

O4-09

：A

：1672-2868（2012）04-0150-07

責任編輯：陳 鳳

2012-03-27

程民治（1945-），男，安徽績溪人。巢湖學院教授，研究方向：物理學史、理論物理、科學哲學和科學美學。