彭加勒对物理学革命的直接贡献

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1、彭加勒对物理学革命的直接贡献朱尔•昂利•彭加勒(1ulesHenriPoincaré，1854～1912)是法国著名的科学家和科学哲学家。他在数学、天文学、物理学的几乎每一个分支都做出了杰出的贡献。在他不长的一生中共发表了将近500篇科学论文和30多部专著。本世纪初，他陆续出版了《科学与假设》(1902年)、《科学的价值》(1905年)、《科学与方法》(1998年)等科学哲学名著，产生了较大的影响，被认为是逻辑经验主义的始祖之一。由于他的卓越成就，他赢得了法国政府所能给予的一切

2、荣誉，也得到英国、俄国、璃典、匈牙利等国的奖赏。长期以来，人们对彭加勒有不少误解和曲解。关于他在物理学革命中的表现和作用，有人就认为：“彭加勒在物理学新发现面前的表现是非常突出、非常恶劣的”。他“别有用心”地“走上前台”，进行“丑恶的表演，虚伪的喧嚣”。在这些人的眼中，彭加勒似乎成了破坏物理学革命的罪魁祸首。事实究竟怎样呢?物理学革命先后是在三个领域——物质结构、量子论、相对论——展开的，就让我们来考察一下彭加勒在这三方面的具体贡献吧。在物质结构方面的贡献物理学革命也许可以说是从1895年伦琴发现X射

3、线开始的。X射线的发现引起了极大的轰动，使整个科学界都陷入极度的激动和深深的沉思之中。由于X射线从阴极射线撞击在克鲁克斯管上的萤光斑发出，这使彭加勒想到，被日光照射而发磷光的各种物质也应当发出一种不可见的、有贯穿能力的类似于X射线的辐射。1896年初，彭加勒在法国科学院的会议上提出这一设想，尽管该设想是从一个错误的前提出发的，但是客观上却促成了放射性的发现。彭加勒的同行、一位长期从事发光物质研究的专家贝克勒尔从中受到启发。经过几次反复，贝克勒尔终于在同年发现了铀射线。这又直接导致居里夫人于1898年发

4、现了放射性更强的新元素钋和镭，由此开辟了原子结构研究的新天地。在世纪之交，物理学家所讨论的一个重大问题是：原子、分子是否存在？众所周知，在19世纪末期，由于热力学的成功以及原子论在热力学第二定律、汽化热、渗透压、化学平衡等问题上遇到了困难，因此奥斯特瓦尔德在发展能量学时批评了原子假设的实在论作用，并主张用唯能论的纲领代替原子论的纲领。奥斯特瓦尔德的观点得到许多从事热力学和化学研宄的科学家的支持。对此，坚持原子论的玻耳兹曼等人与之进行了唇枪舌剑、旷日持久的论争。当时，在科学共同体内部，彭加勒既避免把他与

5、唯能论物理学联系起来，也避免把他与机械论物理学联系起来，他对原子论持保留和审慎态度。19世纪90年代，彭加勒以既不能被证实、又不能被否证这种意义，使用“中立性”假设来描述原子假设的特征。他论证说，原子、分子还不能看作是已知的经验事实，它们既不能认为是真实的，也不能认为是虚假的，原子论依然是一个悬而未决的问题。彭加勒像奥斯特瓦尔德那样，也发现可逆的分子碰撞与自然过程和热力学第二定律的不可逆性之间存在着悖论，这对于原子论来说是一个最大的困难。他既不同意亥姆霍兹的令人困惑的“隐蔽运动”的回答，也不满意麦克斯

6、韦妖的回答。他的观点虽然完全类似于玻耳兹曼对气体运动论的解释，但是显然怀疑该理论的数学精确性，并为上述悖论而感到烦恼。值得注意的是彭加勒早就意识到用实验来验证分子运动论的可能性。他在1902年提醒公众注意：“我们且把古依(M．Gouy)先生关于布朗运动的新奇观念说一说。按照这位学者的说法，这种奇异的运动不符合卡诺原理。那些使之振动的分子就比那十分致密的乱丝X孔还细小，我们几乎能够看到麦克斯韦妖作怪呢。”在1904年的圣路易斯(美国)会议上，他提到古依的猜测：布朗运动因摩擦而转化为热，热反过来又转化为运

7、动；由于运动永远持续，因而违背卡诺原理。“假若如此”，彭加勒沉思道：“我们就不需要麦克斯韦妖全智全能的眼睛了，显微镜就能使我们满足。”后来，爱因斯坦和斯莫鲁霍夫斯基(M．VonSmoluchoann)指出，他对高速电子荷质比的测定有利于亚伯拉罕(M．Abraham)的理论预言，而不利于洛伦兹和爱因斯坦的理论时，彭加勒便立即怀疑相对性原理的价值。按照彭加勒的意思，光在真空中速度不变也不完全意味著光速是普适常数。光速不变仅仅是相对于绝对参照系即以太参照系而言的。在相对以太参照系运动的惯性系中，由于斐兹杰惹

8、-洛沦兹收缩使得光速表观上是不变的。彭加勒之所以没有达到相对论，部分原因在于他没有像爱因斯坦那样，把两个原理提高到普遍公设的高度来看待。彭加勒在相对论出现后长期保持缄默，他很可能把爱因斯坦的相对论看作是他和洛伦兹已完成的理论中的微不足道的一部分，而且他恐怕不认为爱因斯坦的理论是一种很好的理论。虽然爱因斯坦在撰写“论动体的电动力学”时并不知道洛伦兹和彭加勒在1904～1905年间发表的有关论文，但是他在1902年和他的“奥林比亚科学院”的同伴一块读了彭加勒