（五）电原子论

在过去几十年里，诞生了一种新的物理世界图象，并赢得了对所有其他图象的胜利。在这一理论中既不试图对全部自然现象作出机械的说明，也不象唯能论那样力图把物理学各不同领域互相归并。代之，它通过少量大胆的假设，达到了自然概念的统一。这种统一如果始终一贯地发展下去，将会在一定程度上满足物理学家和自然哲学家的期望。

新理论赖以建立的基础概念是从电学理论中汲取过来的；由于后者的帮助，原子理论吸收了新的内容。物质的原子结构已被化学的及其他的材料证实到了这种程度，以至于这种或那种形式的原子理论已成为任何一种物理世界图象所不可或缺的东西了。虽然如此，这也并不就一定要把原子理论说成是最终的说明原则，就象在德谟克利特和博斯科维奇的观念中那样。它很可以是派生的，并与这样一种假设相协调，该假设认为最终的实在并非原子的结构而是一种连续的结构物。在涡旋原子假设中我们已熟悉了该后一可能性的一个实例。

对这一新理论的推动来自于把原子论引入电学理论。无数经验材料越来越肯定地证实了这一假设——电也是由微细而不可分的粒子所组成的；而且可以十分成功地证明，物质的原子——即化学元素的原子——完全由这些带电粒子所组成。按照这一假设，每个化学原子都是由一个带正电的“核”和多个带负电的粒子——所谓“电子”所组成，这些电子以极大速度绕核旋转。一切电子都是相似的——也就是说，每一个电子代表了相同的微量负电。核的基本的正电荷数等于（在原子的正常状态下）绕核旋转的电子数。这样，整个原子所带的正电与所带的负电是相等的，——因此就显得是电中性的。化学元素相互之间的区别仅仅是在于核内的正电荷数。氢原子是最简单的原子，它的核带一个正电荷，伴有一个对应的电子。氦原子的核带两个正电荷并伴有两个电子——如此等等经过整个化学元素序列而一直到铀，它的原子拥有一大群电子——不少于 92 个——和对应的正电荷。

这儿并没有必要深入这一理论的细节，只要强调这样一点也就够了，那就是借这一理论的帮助，已经说明并部分预言了如此庞大数量的物理及化学材料，以至于可以说，这一理论概念的内容一定具有很高的真理价值。附带说，这一理论也为我们大量地提供了某种科学知识；但在这儿，我们唯一关心的是它的哲学意义。

初看起来，这一理论似乎一定标志着实体概念的巨大胜利，这一实体现在被认为是电。看来把实体的特性归之于电比以前所考虑的归之于质量或能量似乎更为合理。今天我们十分肯定地知道，质量——这个量（通常由其“重量”来度量）在所有机械的世界图象中充当着实体的角色——不是一个不变量。虽然“质量守恒定律”——该定律过去曾被认为是基础定律——通常近似地是对的，但它却不是精确无误的。特别是相对论告诉我们，物体的质量依赖于其速度，而且当物体的速度接近光速时其质量就巨大地增加。这样，从我们现阶段的科学知识来看，质量不能再在旧有的意义上被看作是实体了。——此外，就我们所讨论过的能量而言，有两点理由使我们认为它不如电那么有资格自称为具有“实质性”。首先，任何闭合系统的恒定的总能量

随着该系统相对于进行测量的系统的运动状态而变化。当然，没有必要把这一不利条件当作是决定性的。其次，在量子论领域内，最新的实验使我们对能量原理的绝对有效性产生重大的怀疑。的确，看来已几乎不可能避免下列的假定，即能量只有平均说来才是恒定的，而能量原理对于发生在原子内部的十分精细的过程来说也不是永远为真的；小量的能量甚至可能整个儿消失，而又再次重新出现——于此必须注意，所失与所得结果正好互相抵销。这类怀疑不会在电的量值方面发生。根据我们目前的知识，正电荷与负

电荷永远不能创生或消失①；它们的量也不依赖于观察者的处境或运动。事实上，它们的恒定性或不变性似乎是无条件的——而这就是为什么电的基本粒子确曾被认为代表着自然的真正实体。我将在此摘引一位伟大的物理学家素未菲的话。这些话引自他的《原子结构与谱线》一书②。“今天我们认为电是一种具有实体性的东西，这当然是对的。它是唯一能与另一种称为荷正电物的基本实体并列的普遍而基本的实体⋯⋯与质量相反，电荷以它的恒定性证明它是真正的实体。”在一部现代物理学教程①中我们找到大意如下的论述： “现代物理学可以有根据地认为电是真正的原始实体，一切知觉可及的事物均由它而衍生。它是自然探索者寻找了几千年的东西。”

当人们发现在运动中的电的量子——即如电子——其行为就好象该粒子具有机械质量一样（因为按照电学原理，它以一种有特征的方式抵抗任何加速——亦即它呈现出惯性的性质，恰如惯性机械质量一样），于是就谈到电的“表现”质量。结果，就出现了把一切机械质量都说成是“表观”质量的可能性——亦即，把一切机械质量均归结为电的质量。这样，“电动力学的物质论”发展起来了，这一理论被认为是旧机械论的继承者；而且还流行着这样一种见解，认为这样一来，力学就还原为电学了。

但是，必须注意“电的物质论”这种提法未免有点儿为时过早，因为举例来说究竟核的质量（该质量结合于带正电的粒子，其值约为电子质量的 1， 800 倍）是否能被看作纯粹电的质量似乎还是一个很大的问题。虽然，从原则上来说，这是非常可能的，但该事实通常却以如下的方式来构写，即认为

（参见上引索末菲的话）正电仅当与“普通”物质结合的时候才表现出来—

—亦即正电只有在与质量结合的时候才表现出来，而该质量的电性质并不能被认为是已证明了的。其次，是否电子本身的全部质量都可以被阐明为在性质上纯粹是电的，或者是否那些存在于电子内部的定域“内聚能”也许不应被看作是一种有贡献的因素（亦即，有时引入某些内聚力来说明为什么负电荷不因排斥而爆炸性地散裂，却在电子内保持集中状态），这些都还是疑问。

——最后，而且是最重要的，物质的最根本的性质——即相互吸引，或万有引力——还是作为牛顿力学的不可归并的剩余物而保留下来了。这样，力学的和电动力学的基本概念在世界图象中还是没有统一起来。物理世界的所有其他领域似乎——就象我们刚才说过的那样——已最后被还原为力学和电的理论。但物理体系这两个方面的最后统一似乎不能通过力学被电动力学同化而获得。要达到这种统一似乎应将力学与电动力学都吸收到一个包罗一切的

① 当代研究提供了一种“弥散辐射”，这是由一正一负两种组分组成的一对电子的统一。

② 不伦瑞克 1919，第三版 1922。

① 阿图尔·哈斯：“Einfuhrungindie theoretische Physik ”（《理论物理学引论》），莱比锡 1919—21 第五、六版，柏林 1930。

体系之中，而在此体系内它们二者将结合为更高的统一体。

和机械论相反，电原子论涉及到的是些完全非感性的基本概念，——因为电和电磁力的“本质”都是无法在知觉中呈现的。当然，人们确是把一定的广延归之于电子和原子核，这种广延在数值上甚至可以估计；但这并不因此就断言电子应被设想为一种独特的带电的体积，就象德滇克利特原子被想象为不可人的充满实体的空间一样；相反，对这类粒子直径的数值估计只能被看作是下列距离的一个平均值，该距离代表各粒子假定中心之间互相接近的极限。就象博斯科维奇的动力原子论那样，这一事实应被看作为表现了事件的确定的规则性，而不应被看作是“不可入实体”存在的标志或诸如此类的东西存在的标志。电粒子不能被看成某种可与其环境清楚明晰地分离开来的东西，在这儿内部与外界很难区别，可以说，粒子逐渐消融在其环境中了。

这一环境就是“电磁场”，一种充满了电磁力的真空。对于这种电磁力我们则必须想象为是完全非图象性的“向量”。但在这一理论中，电磁场所扮演角色的重要性，正不亚于嵌入在该电磁场中的那些电子的行为。