历史

第八章 量子论(1/2)

    相对论的理论引起了人们极大重视,这是理所当然的。它虽十分重要,但却不是近来吸引物理学界兴趣的主要论题。这个地位无疑地被量子论占据了。这个理论中有趣的地方在于,根据这种说法,某些可以渐增渐减的效应实际上都是以某种明确的跳跃方式增减的。这好像是说,你能每小时走三英里或四英里,但却不能走三英里半。

    上述的效应牵涉到分子受到碰撞时所激发的发光现象。

    光是由电磁场中的振动所产生的波组成的,当一个完整的波经过某一点的时候,那一点上的一切东西便又恢复原状,准备接受随之而来的第二个波。大家不妨设想一下海洋里的波,把一个接着一个的波峰数一数。在一秒钟之内通过某一点的波数就是这一波动体系的频率。具有一定频率的光波体系就相当于光谱中的一定颜色。当一个分子受到激发时,便以几种固定的频率振动。换句话说,分子振动有一套固定的方式,而每一个方式都有一个固定的频率,它能在电磁场中激起与它本身频率相同的波。这种波带走振动的能,所以当这种波形成之后,分子也就失去了激发的能,随着波就停止了。因此,分子可以辐射出一定颜色的光,也就是可以辐射出一定频率的光。

    大家也许会认为,每一种振动的方式都可以激发到任何强度;因之,这种频率的光便可以带走任何量的能。但实际上却不然。似乎有一种最小量的能是不能复分的。这情形就好像是一个美国人用国币付款时,无法把分币分成更小的单位来支付他所得到的最小分量的货物一样。分币就相当于光能的最小量,取得的货物就相当于激发原因的能。这种激发原因要么就强到能得到一分钱能的发射,要么就根本得不到任何能的发射。在任何情况下,分子都只能发射整分币数的能。

    另外还有一个特征可以用一个英国人来解释。这人如用英国货币来付款,其最小的单位是法寻。法寻的价值和分币是不同的,大约只及半分左右。在分子中,不同的振动方式具有不同的频率。我们不妨把每一种方式都比作一个国家;一个比作美国,一个比作英国。那么有一个方式便只能以整分币数的量辐射出能。因而一分钱的能便是它所能付出的最小量。至于另一种方式,则只能以整法寻数辐射出能,因而一法寻的能便是它所能付出的最小量。此外,我们也可以找出一个法则来计算某一方式中一分钱的能和另一方式中一法寻的能的相对价值是多少。这一法则简单得连三岁小孩子都能明白。因为每一个最小钱币的能的价值和该方式中的频率是严格地成比例的。根据这一法则来比较法寻与分币,美国频率将等于英国频率的二倍。换句话说,一个美国人在一秒钟之内所做的工作等于英国人的二倍。至于这情形和外间传说的两国人的性格是不是相同,就要让大家来评价了。最后我还要提出一点,太阳光谱的两端都被认为有一定作用,有时人们需要红光,有时则需要紫光。

    我想量子论关于分子的叙述是不难理解的,迷乱的情形是由于把这个理论硬套到科学上关于原子与分子内部情形的一般描述中而产生的。

    唯物论的基础是,自然界的事物应当用物质的空间运动来解释。根据这一原则,光波便要用物质性的以太的空间运动来解释,而分子的内部情况则必须以分立的物质所组成的部分的空间运动来解释。关于光波方面,物质性的以太退到后面一个不稳定的地位上去了。现在谈到它的人已不多了。但把这一原理应用到原子上则没有人怀疑过。例如,一个中性的氢原子被认为至少是由两团物质组成的,一团是包含着正电的物质的核,另一团是构成负电的单个电子。有迹象表明核的结构是复杂的,并说明可以重新分为更小的物质团,有些成为正电物质团,有些则成为电子物质团。这个假设的意思是说,原子中不论发生什么振动,都应归结到可以从其余物质上分离出来的一小片物质的振动式的空间运动。根据这种假说,量子论的困难就在于:我们必须把原子描绘成具有有限数目的凹槽作为振动发生的唯一轨道。然而古典科学的描述却没有这种凹槽。量子论所要求的是路线有限的电车,而科学的描述却只能提供在原野里奔驰的马。其结果是物理学上的原子理论很像哥白尼以前的天文学上的本轮说。

    根据自然机体论说来,便有两种完全不同的振动。一种是振动式的空间运动,一种是振动式的机体变形。这两种变化的条件性质是不同的。换句话说,一种是整个模式的振动式的空间运动,另一种是振动式的模式变化。

    机体论中的完整机体,相当于唯物论中的质点。有一种原始的属,包含着若干种机体。凡是这原始属中的种所包含的机体,都不可分解为次级的机体。这种机体我都称之为原始体,所以我们将有许多不同种的原始体。

    我们必须记住现在谈的是物理学的抽象概念。所以我们心目中所想的便不是包容具体位态而形成模式的原始体本身,也不是原始体的具体位态被包容在环境内的关系。我们所想到这些位态时只是它们对模式和空间运动发生可以用时—空关系表达的效应时的情形。因此,在物理学说来,原始体的位态只是它加到电磁场中去的东西。实际上这正是我们所知道的关于电子与质子的一切。对我们说来,电子仅是它在环境中有关电磁场的位态模式。

    现在讨论相对论的时候,我们就可以看出,两个原始体的相对运动,仅意味着它们的机体模式正在利用不同的时—空系统。假如两个原始体不继续处于相对静止中,或作相对均速运动,那么其中至少有一个是在改变它的内在的时—空系统。运动定律所说明的是这些时—空系统发生改变的条件。

    振动式空间运动的条件便是以这种普遍的运动定律为基础的。

    但有几类的原始体在导致时—空系统改变的条件下常常发生分裂。这些种类只有在不同种类的原始体之间造成有利的联合,以便让分裂的趋势被联合的环境抵销,它们才能具有长期的持续性。我们可以设想,原子核包含着大量不同种类的原始体,其中有些原始体是属于同一种类的,整个联合便有利于稳定。带正电的原子核和带负电的电子组成中性的原子便是这种联合的例子。中性的原子像这样就隔绝了电场。

    在其他情形下;电场是会要在原子的时—空体系中引起变化的。

    物理学的要求提供了一个和机体哲学非常配合的概念。

    现在不妨用问答方式来讲:持续性的机体论是不是受到唯物论的薰染,以致毫无疑问地认为持续性必然意味着在有关的生命史中始终不分化的同一性呢?大家也许会注意到,我在前一章中把“重现”当成“持续”的同义语用。显然,这两个字的含义不完全相同。现在我要指出,重现与持续性发生区别的地方,正是重现更接近机体论的要