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术纷争的观念中转移到个别科学家或派系之间的纷争中。库恩的影响可以看成是把学术
界日益增长的对一个大规模的近代科学革命的关注转向个别的小规模科学革命。即使我
们认为还有第二，第三或是第四次近代科学革命，与大量科学中的革命相比，这也仅仅
是一小部分。此外，库恩从整体上观察了在科学领域的革命并从整体的观点出发对本书
中的几场革命（哥白尼，达尔文和爱因斯坦革命）进行了讨论。
　　　　关于近代科学革命的研究
　　　　很自然地，对近代科学革命的存在的认同刺激了许多新的关于那场革命的性质的研
究。其中一项研究导致了推翻A．柯伊雷最热衷的主题，也就是得到H．巴特费尔德认同
和响应的主题——在近代科学革命中实验的地位和作用被过分夸大了。尤其是柯伊雷坚
持认为据传由伽利略和帕斯卡等人进行的实验记述实际上是哲学的传奇故事，它们是编
造出来为他们的研究寻找的冠冕的经验性依据。例如，他认为伽利略并未进行过在《两
种新科学》中描述的那次著名的斜塔实验。但柯伊雷通过伽利略的叙述得出对1／10脉冲
的不同实验得出的观察结果存在一致性，但当T．B．塞托制造出和伽利略描述的那个实
验中相似的仪器并重作这个实验时，他发现很容易达到这种精确度。最近，S．德拉克发
现新的手稿证据说明伽利略早期关于运动学的发现是以实验为基础的。当然，柯伊雷强
调用新思维看待伽利略的运动的作法是对的，但新思维需要实验来帮助发现，需要把实
验当做发现规律的检验标准。
　　　　现在正探讨的近代科学革命的另一个方面是炼丹术、炼金术等这类被强调理性科学
的学者们忽视的思想背景。这一领域的先锋，并发挥了重大影响的是已故的F．耶茨。我
们对这些学科在科学发展上产生的影响，甚至这类研究对牛顿这类人物产生的真实影响
进行估价还为时过早。但我们至少可以确切得知牛顿对炼金术和预言学的研究深入持续
了多年。若有可能发现他参与到我们称之为非科学领域或非理性思想中的理性活动影响
他的科学研究到了何种程度时，这将是富有挑战性的一件事。
　　　　对于科学活动的社会结构的研究一直在进行着，一些论著有相当价值，很多学者从
社会因素的影响角度发表对近代科学革命的理解。但迄今为止，还存在含糊的被忽视的
关于科学革命的心理研究。这是一个无人涉足的领域，这片大有希望的领域可能为科学
革命研究开出一个全新的天地，因而在科学及科学活动的学术分析中开创新纪元。

第二十七章　相对论和量子论

　　　　无论是对非科学家还是对科学家来说，相对论简直就是本世纪科学革命的同义语，
而对于那些知情者来说，量子论（尤其是它的发展形式量子力学）是一次更为伟大的革
命。我们将看到爱因斯坦作为科学家的伟大之处，他对这两场革命都做出了根本性的贡
献。
　　　　谈到相对论，我们必须记住有两种不同的相对论理论：一是狭义相对论（1905），
它研究时间，空间和同时性问题，由此推导出著名的质能关系式E＝mc2。二是广义相对
论（1915），它研究引力问题。尽管两种相对论都是革命性的，但对相对论革命的探讨
主要集中在狭义相对论的结果上。然而，真正促成全世界对狭义相对论引起重视的事件
是1919年广义相对论的一个预言——星光经过太阳附近时，会因太阳引力场的作用而发
生偏转——获得了证实。这次验证是在一次日蚀时进行的天文观测完成的，这一事件立
即使相对论风靡全世界，而爱因斯坦也一夜之间成了家喻户晓的人物。
　　　　狭义相对论
　　　　爱因斯坦于1905年首次提出狭义相对论原理，论文发表在《物理学年鉴》上，同年，
他对狭义相对论作了重要补充，并为辐射问题建立了最初形式的质能关系式。1907年，
爱因斯坦完成了一篇的相对论的综述文章，其中包含一般形式的质能关系式E＝m2。他的
卓越论文建立了全新的质量，时间和空间概念，并向明显简单的同时性观念提出了挑战。
最初，爱因斯坦提出了“相对性原理”，并引进了“另一个假设”：“在任何给定的惯
性系统中，无论发光物体是处于静止状态还是在作匀速运动，光在真空中的传播速度都
是一个确定值C”。相对论的伟大意义在于，它抛弃了“绝对”时空观以及空间充满了以
太的思想；而在当时，以太被视为是光和其它形态电磁波的传播媒介。
　　　　现在看来，1905年6月爱因斯坦关于相对论的开创性论文在《物理学年鉴》上发表，
是理论革命阶段的典型例子。我们在第2章中已经看到，M．玻思1905－1906年间在哥廷
根研究“运动物体的电动力学和光学”时，竟然从未听说过爱因斯坦和他的工作。1906
…1907年间，英国剑桥大学的情况亦是如此。根据爱因斯坦妹妹的回忆（佩斯1982，150
…151），爱因斯坦当时“想象在有名的，拥有众多读者的杂志上发表论文，便会立即引
起注意”。当然，他期望“强烈的反对和最严厉的批评”，但缺少反响和“冷处理”反
而使他“非常失望”。不久，他收到M．普朗克的一封信，就论文中几处疑点提出问题，
这使爱因斯坦感到“异乎寻常的高兴”，因为普朗克是“当时最伟大的物理学家之一”。
相对论后来迅速变成了物理学家感兴趣的议论和研究课题。这种戏剧性转变主要是由于
普朗克较早且较深入地介入了相对论研究所引起的。爱因斯坦论文发表的第二年，普朗
克就开始在柏林讲授相对论理论，但他当时讲演的基础不是爱因斯坦的工作而是洛伦兹
的电子论。1907年，普朗克的助手冯·劳厄（后来的诺贝尔奖金获得者）发表了一篇关
于相对论的专论。
　　　　1906年9月，普朗克在德国物理学会上发表了关于相对论的演讲（同年刊登在杂志上）；
1907年，在普朗克的指导下，K．V．莫森格尔完成了第一篇专论相对论的博士论文（佩
斯1982，150…151）。佩斯指出，早期介入这一领域的人实在是太少了。乌尔茨堡的Y．
劳布和布莱斯劳（乌罗斯劳）的L．拉登伯格是为数不多的几个例外。劳厄曾经来到伯尔
尼拜访爱因斯坦，他发现难以置信的是，这个‘年轻人”竟然是“相对论之父”。几年
后，冯·劳厄撰写了一篇非常出色的介绍相对论的学术论文。冯·劳厄在1917年3月24日
写给爱因斯坦的信中，表达了对自己的物理学革命性工作的兴奋之情：“终于实现了！
我的关于波动光学的革命观点发表了”。他接着写道：在“这一紧要关头”，它们“无
疑会激起每一个保守的物理学家最强烈的憎恨”；但“我仍然要坚持这些备受谴责的观
点”。
　　　　除了队玻恩自己介绍了他是怎样每一次听说相对论的之外，我们还从L．英费尔德那
里了解到当时的一些情形。英费尔德（1950，44）曾谈到他的朋友S．洛里亚教授告诉他
的一件事，洛里亚的老师“克拉克大学的维特科夫斯基教授（他是一位非常伟大的教师）”
读了爱因斯坦1905年关于相对论的论文后，冲着洛里亚兴奋地喊道：“读读爱因斯坦的
论文吧，又一个哥白尼诞生了！”又过了一段时间（玻恩说是1907年）洛里亚在一次物
理学会议上遇到了玻恩，他向被恩谈起爱因斯坦，并问他是否读过那篇相对论论文。结
果，“不光是玻恩，在场的每一位都从未听说过爱因斯坦”。英费尔德的故事说，他们
立即“跑到图书馆，从书架上取出《物理学年鉴》第17卷，开始读起爱因斯坦的论文”。
英费尔德说，M．玻恩立即认识到相对论的伟大，同时感到有必要对它进行数学形式化。
英费尔德认为，玻思后来对相对论的研究工作，“是早期对这一科学领域做出的重要贡
献”。
　　　　最初，表示愿意接受爱因斯坦狭义相对论的物理学家很少，因此不足以在世界范围
内引发一场科学革命。但德国理论物理学家中却有一部分拥护者。1907年7月，普朗克在
致爱因斯坦的信中说：“相对论原理的倡导者仅仅形成了一个不大的圈子”，由此他坚
信，他们之间“取得意见一致尤显重要”（佩斯1982，151）。“相对论原理”既体现了
普朗克个人偏爱的洛伦兹理论，也体现了爱因斯坦的相对论，然而，爱因斯坦的声望在
持续增长，尽管仍然缓慢，1907年秋，J．斯塔克（《放射性和电学年鉴》的编辑）写信
给爱因斯坦，要求他写一篇相对论的评述文章。1906年普朗克曾使用过相对性理论的术
语（米勒1981，88），但1907年爱因斯坦采用了今天人们更熟悉的名称——相对论。第
一篇引用爱因斯坦相对论论文的文章是W．考夫曼1905年撰写的。他认为爱因斯坦的“研
究……与洛伦兹的研究在形式上是相同的”，只不过后者有益于推广。考夫曼最后说，
他自己的实验数据驳倒了爱因斯坦和洛伦兹的电子理论，我们将稍后再来研究这个问题。
　　　　lop年，B．爱伦菲斯特写了一篇以爱因斯坦理论为主题的论文。第二年（1908），
H．闵科夫斯基发表文章，把爱因斯坦理论从根本上转化为数学形式，“大大简化了狭义
相对论”。经过这样几个步骤，理论革命才变成了真正的科学革命。佩斯（1983，152）
指出，从1908年开始，爱因斯坦的名声及影响迅速提高。
　　　　爱因斯坦的学术生涯开始坦荡起来了。1909年春，他从伯尔尼瑞士专利局一个地位
低微的审查员，一跃而成为苏黎士大学理论物理学助理教授，这很明显是由于他在固体
量子论方面所做的工作。爱因斯坦的推荐人之一写道：爱因斯坦“当属最伟大的理论物
理学家之列”（佩斯1982，185）。“由于相对论原理方面的工作，他正受到极其广泛的
重视”。lop年7月8日，爱因斯坦获得了日内瓦大学的荣誉学位，同时获得这项荣誉的还
有化学家W．奥斯特瓦尔德和M．居里夫人，他在这个职位上只呆了两年，1911年3月他来
到了布拉格，晋升为德国卡尔·费迪南大学正教授。在那里工作了16个月后，F．弗兰克
接替了这个职位。爱因斯坦又返回苏黎士，担任综合技术学院的物理学教授。
　　　　当然，影响接受狭义相对论的困难主要是观念上的，但也的确存在实验上的障碍。
在1905年开创性的论文的结尾，爱因斯坦推导出一个电子横质量公式。这个公式与洛伦
兹理论中的公式极其相似，其中的差异很快就被消除了。于是，这两种理论能给出相同
的结果。但是，考夫曼在分别发表于1902和1903年的论文中指出，他的实验结果与洛伦
兹理论（同样适用于爱因斯坦理论）的预言有很大差异，爱因斯坦对这些结果无动于衷
（见米勒1981，81－92；333—334）。1906年，考夫曼在《物理学年鉴》（一年前爱因
斯坦发表相对论论文的同一杂志）发表了一篇文章，详细归纳了爱因斯坦的时空观（米
勒1981，343），并探讨了洛伦兹…爱因斯坦电子理论。他总结道，他自己的测量结果于
洛伦兹…爱因斯坦理论的“基