劳而少益

进入了 20 世纪之后,人们对微观世界的探索取得了重大的进展。 1911 年,卢瑟福建立了原子结构的模型。证实原子内部有着复杂的天地:有一个处于原子中心的原子核,核的周围又有若干电子作绕核运动。1919 年,卢瑟福首次实现人工核反应,用α粒子从氮原子核中打出质子; 1927 年建立了关于微观粒子的运动规律及其性质的基本理论——量子力学;1932 年,英国的查德威克在人工核反应中发现了中子 ,证实了原子核是质子和中子组成的;同年,美国的安德森在宇宙射线中又发现了电子的反粒子——正电子, 它和电子一样重,但是带正电。不仅如此,以后又发现光和电磁波(光也是一种电磁波)同样是物质的一种存在形式,也是一份一份的,每一份称为一个光子。人们把比原子更深入的一个新层次——电子、正电子、质子、中子、光子,⋯⋯统称为“基本粒子”。继而,人们又发现了许多新的基本粒子, 从 1932 年至今,已发现了 300 种之多。

“基本粒子”登上物理学舞台后,“原子不可再分”的说法自然销声匿迹了。但是,基本粒子很快又扮演了以前原子所扮演的角色,被认为是组成各种物质的永远不变、不可再分的基本单元。原来企图在“原子”的基础上建造“终极理论”大厦的希望,现在又寄托在基本粒子身上。

英国科学家爱丁顿,早期在天体物理、相对论和量子论方面都有出色的贡献,可是到了晚年,他把 20 年代关于基本粒子的知识,看做是最后的知识, 一味追求所谓“终极理论”。他浪费了半辈子的时间和精力,来研究和推导所谓“精细结构常数”,并试图计算出宇宙中一共有多少个电子和质子。爱丁顿宣称,有了他这个“终极理论”,什么事情都可以从中得到答案。可是, 就在他经营“终极理论”大厦的过程中,物理学又向前推进了。

事物完全没有按照爱丁顿的思路发展。正当爱丁顿拼命建造“终极理论” 的大厦时,中微子、介子、超子、奇异粒子、反超粒子等新的基本粒子不断被发现,爱丁顿的“终极理论”也就不攻而自破了。

德国著名物理学家海森堡,是量子力学的创始人之一,曾在物理学上取得过出色的成就,但是,海森堡也热衷于追求“终极理论”。早年,他坚持认为基本粒子是一种没有“内部结构”的“物质始原”。由于许多新的科学发现证实了基本粒子结构的复杂性,海森堡又提出一种新理论——“非线性旅量场论”他宣称:存在着一种“非线性旋量物质”,这是一种“没有内部结构”、“不可分割”的基本物质。海森堡认为,既然这种物质是万物的“始原”,是构成世界的“最小砖石”,那么,只要认识了这种物质及其规律,

人们就能穷尽真理,建立“终极理论”。

在海森堡看来,他已经走到“终极理论”的门口,似乎真理的极限已经在望,只要经过一番努力,就可以得到“终极理论”。海森堡花费了十多年的时间,来建造自己的“宇宙”。他说:“在我的理论完成之后,今后物理学将不再向深度的方向发展,而只是向广度的方向发展了。”一句话,一旦建立了一个统一描述基本粒子的理论,科学就到此为止,不再前进了。然而, 流光空逝,了无进展,白白浪费了许多宝贵的光阴。

近一二十年的科学实验,向人们提供了许多证据,说明基本粒子并不是“物质的始原”,基本粒子也不是没有内部结构的。

1956 年,日本物理学家坂田昌一提出重子一介子复合模型:认为强子一类的基本粒子是由更基本的东西组成的。1964 年美国物理学家盖尔曼提出三种具有分数电荷的所谓“夸克”粒子构成强子。1965~1966 年我国物理学家根据实验中提供的强子有内部结构的一些迹象,提出了强子是由“层子”组成的层子模型。这些假说,越来越得到更多的实验材料的支持。

事实证明,爱丁顿和海森堡的努力无疑是劳而少益的;任何形式的最终真理和“终极理论”,都会成为束缚我们前进的锁链。

著名的诗剧《浮士德》,也许可以给人们带来启示。19 世纪德国大文豪歌德,曾花了 60 年的功夫,创作了一部世界的诗剧:《浮士德》。歌德在这部作品中描写主人公浮士德一生探求真理的痛苦经历。浮士德老博士在中世纪的书斋中和恶魔靡非斯特汀下契约:在他没有表示自我满足之前,恶魔做他的奴隶,一待浮士德表现了自我满足之后,他便要成为靡非斯特的奴隶。契约订立之后,恶魔服侍浮士德走出了中世纪的书斋,返老还童,经历了种种生活,不知厌倦,最后浮士德由于忧愁而双目失明。可是,当他想到完成了改造自然的乌托邦美景时,浮士德不禁满足地赞叹了一声“美呀!停留一会”。这一“停留”便坏了大事,使他沦落为恶魔的奴隶而郁闷地死去。

浮士德的故事具有一定的教育意义,它不但反映了资本主义上行阶段, 进步与反动、科学与迷信之间的斗争,而且告诫人们,在从事任何艰难事业的过程中,决不能安于现状,停滞不前。因为“在生产斗争和科学实验范围内,人类总是不断发展的,自然界也总是不断发展的,永远不会停止在一个水平上,因此,人类总得不断地总结经验,有所发现,有所发明;有所创造, 有所前进。停止的论点,悲观的论点,无所作为和骄傲自满的论点,都是错误的”。