“上帝的鞭子也會(huì)打錯(cuò)地方”
——論物理學(xué)家的失誤及其教育功能

程民治 朱愛國(guó)

（巢湖學(xué)院電子工程與電氣自動(dòng)化學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

“上帝的鞭子也會(huì)打錯(cuò)地方”
——論物理學(xué)家的失誤及其教育功能

程民治 朱愛國(guó)

（巢湖學(xué)院電子工程與電氣自動(dòng)化學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

本文簡(jiǎn)要地介紹與評(píng)析了科學(xué)史上數(shù)則物理學(xué)家受不同因素的影響而造成的重大過失，尤其是痛斥了因倫理道德的喪失而導(dǎo)致的那種令人發(fā)指的極端化的錯(cuò)誤。旨在揭示阻礙物理學(xué)發(fā)展的諸多“科學(xué)反例”及其潛在的教育功能。

物理學(xué)家；科學(xué)反例（失誤）；教育功能

在物理學(xué)史上，人們往往都是將目光鎖定在成功者舉世矚目的成就上，而對(duì)于“智者千慮，必有一失”，以及那種因私欲膨脹而喪失良知并犯下嚴(yán)重錯(cuò)誤者，卻少有關(guān)注。據(jù)此，筆者本著“失敗乃是成功之母”的千年古訓(xùn)，刻意反其道而行之，將那些隱藏在物理學(xué)耀眼的光輝背后似乎是陰暗的東西，即筆者稱之為“科學(xué)反例”揭示出來，藉以警示后人。誠(chéng)如古人所云：“以銅為鑒，可以正衣冠；以史為鑒，可以知興替?！爆F(xiàn)特作如下論述。

1 科學(xué)史中形式各異的失誤

翻開物理學(xué)史的巨幅篇章，我們不難發(fā)現(xiàn)，在物理學(xué)家這個(gè)人類最杰出的人群當(dāng)中，竟然會(huì)出現(xiàn)如此眾多的失誤和遺憾，甚至其中有的還令人觸目驚心。通過對(duì)這些形形色色的科學(xué)反例的縱覽和評(píng)析，按其不同的過失原因，可將其劃分為：

1.1因唯利是圖而淪為歷史的罪人

在物理學(xué)精英之林中，勒納德（P.Lenard）和斯塔克（J.Stark）屬于極少數(shù)非常特別的人物。他們的前半生有著輝煌的科學(xué)經(jīng)歷，才華出眾，碩果累累。其中勒納德因在進(jìn)行有關(guān)陰極射線的工作中所做出的杰出貢獻(xiàn)，斯塔克因發(fā)現(xiàn)了陰極射線中的多普勒效應(yīng)和原子光譜線在電場(chǎng)中的分裂，而使兩人分別于1905年和1919年先后榮登了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)壇。但是，在金錢和名譽(yù)面前，并非所有的科學(xué)家都能夠泰然處之，勒納德和斯塔克便是經(jīng)不住考驗(yàn)的典型。出于對(duì)金錢和權(quán)術(shù)的貪婪，日益膨脹的狼子野心最終使他們?cè)诤蟀肷頂∶眩闪酥茖W(xué)家隊(duì)伍中少數(shù)幾個(gè)永遠(yuǎn)被釘在歷史恥辱柱上的人。其主要嚴(yán)重過失和罪行有：

其一，財(cái)迷心竅利欲熏心。斯塔克在得到了數(shù)萬美元的諾貝爾獎(jiǎng)金后，為了使自己的財(cái)富像滾雪球一樣增加，他居然公開違背瑞典諾貝爾獎(jiǎng)基金委員會(huì)的規(guī)定，用這筆獎(jiǎng)金開辦了一個(gè)瓷器廠。面對(duì)著科學(xué)界同行們的苦心規(guī)勸或嚴(yán)厲的批評(píng)，非但沒有使斯塔克改弦更張，相反地倒使他干脆撕破臉皮，徹底拋棄了科學(xué)家的職業(yè)，成了一個(gè)地地道道的以盈利為目的的商人。由于斯塔克的行為已經(jīng)和他的身份格格不入，他當(dāng)時(shí)所在的德國(guó)浮茲堡大學(xué)只好被迫將其開除。

其二，兩人頑固地對(duì)抗新理論。勒納德分別于1920年9月21日和1922年9月18日，先后兩次在德國(guó)科學(xué)界的有關(guān)會(huì)議上，公開惡毒攻擊愛因斯坦（A.Einstein）及其相對(duì)論。他指責(zé)愛因斯坦是個(gè)半路出家的無名鼠輩，靠著杜撰出一種虛妄的理論嘩眾取寵，說什么關(guān)于相對(duì)論的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)是漏洞百出。甚至他還欣然允許魏蘭德等人及其組織援引他的名義對(duì)愛因斯坦大張撻伐，以公開演講等方式大肆謾罵侮辱愛因斯坦。盡管如此，勒納德對(duì)相對(duì)論的批評(píng)沒有任何分量，反而暴露出他對(duì)理論物理學(xué)的無知和偏見。對(duì)此，愛因斯坦一針見血地指出：“在有國(guó)際聲望的物理學(xué)家中間，直言不諱地反對(duì)相對(duì)論的，我只能舉出勒納德的名字來。作為一位精通實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的大師，我欽佩勒納德；但是他在理論物理學(xué)中從未干過一點(diǎn)事，而且他反對(duì)廣義相對(duì)論的意見如此膚淺，以至于到目前為止我都不認(rèn)為有必要給他們?cè)敿?xì)回答。我現(xiàn)在打算糾正這種疏忽?！盵1]即使是到了晚年，勒納德還是對(duì)相對(duì)論心懷敵意，指責(zé)相對(duì)論“純屬猶太佬的騙人把戲，透過它的嘩眾取寵，只要稍有種族知識(shí)，就可以把它一眼看穿，因?yàn)樗陌l(fā)明者愛因斯坦是個(gè)猶太人。然而物理學(xué)界絕大多數(shù)頭面人物居然都或多或少地贊同這套猶太人的理論伎倆，我失望至深莫過于此。”[1]

而斯塔克則對(duì)量子論和量子力學(xué)始終持否定態(tài)度。如他在1920年6月3日的諾貝爾獎(jiǎng)演講中說：“盡管我對(duì)玻爾理論的成就評(píng)價(jià)很高，但是我不敢把它當(dāng)作一個(gè)確定的結(jié)論來接受?！盵1]又如，即使1929年量子力學(xué)的公理化體系已經(jīng)完成，整個(gè)物理學(xué)界都在全新的基礎(chǔ)上工作，但斯塔克還在逐條逐句地批判薛定諤（E.Schr·dinger）的波動(dòng)力學(xué)。至于對(duì)愛因斯坦及其理論成果，開始時(shí)他還是抱有好感的。但后來二人因在引入光量子概念的優(yōu)先權(quán)問題上發(fā)生爭(zhēng)吵，開始交惡。斯塔克因此而在上個(gè)世紀(jì)20年代轉(zhuǎn)而堅(jiān)決反對(duì)廣義相對(duì)論。與此同時(shí)，他還和勒納德一起，指責(zé)諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)擬給愛因斯坦的光量子研究成果頒獎(jiǎng)。玻恩（Max Born）曾指稱斯塔克在擺弄實(shí)驗(yàn)儀器方面可算得上是個(gè)天才，可是玻恩卻認(rèn)為“他從來就不懂物理 （He never understood physics）”[2]。實(shí)質(zhì)上，斯塔克與勒納德是一丘之貉，他們對(duì)科學(xué)理論的態(tài)度并非取決于這個(gè)理論本身，而是決定于他們對(duì)這個(gè)理論的提出者的態(tài)度，并且他倆都是純粹的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，其理論的興趣和素養(yǎng)都非常有限。

其三，投靠納粹勢(shì)力的丑惡行蹤。早在20世紀(jì)20年代初，勒納德和斯塔克就臭味相投，狼狽為奸，效忠納粹了。用斯塔克自己的話來說，就是“參加了追隨阿道夫·希特勒的斗士們的行列。”[1]就是這兩位打著諾貝爾獎(jiǎng)榮膺者招牌的納粹分子，一唱一和，為虎作倀，喪盡天良。是一支在納粹惡潮中興風(fēng)作浪、迫害猶太人和愛因斯坦、編造所謂的“日耳曼物理學(xué)”的特別行動(dòng)隊(duì)。他們給科學(xué)造成的損害，則是別的破壞力量所無法替代的。他們徹底地墮落成反動(dòng)的法西斯政客的歷史史實(shí)，構(gòu)成了科學(xué)家失誤中的一個(gè)奇特的極端化的典型。

歷史是公正的，隨著第二次大戰(zhàn)的結(jié)束，這兩位在科學(xué)革命的大潮中落伍，野心勃勃轉(zhuǎn)而投靠納粹勢(shì)力，倒行逆施、胡作非為的歷史罪人，他們?cè)?jīng)撈到的所有好處[1]，也隨著納粹集團(tuán)的覆滅而一同消失。

1.2堅(jiān)守于傳統(tǒng)的舊觀念而失足

在19世紀(jì)末葉，正當(dāng)人們?yōu)楫?dāng)時(shí)的物理學(xué)已經(jīng)“結(jié)合成一座具有莊嚴(yán)雄偉的建筑體系和動(dòng)人心弦的美麗的廟堂”[3]，而額手相慶之際，一系列新的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在人們面前展現(xiàn)出了微觀、高速領(lǐng)域的新奇世界，以無可辯駁的事實(shí)，將經(jīng)典物理學(xué)推向了嚴(yán)重的“危機(jī)”。在這場(chǎng)“危機(jī)”面前，一些缺乏革命勇氣的物理學(xué)家感到彷徨和猶豫，找不到正確的前進(jìn)道路。雖然他們也不能無視于這場(chǎng)科學(xué)革命的洪流，對(duì)經(jīng)典物理學(xué)的致命沖擊，但出于頑固的保守思想，使他們依然以機(jī)械自然觀和力學(xué)先驗(yàn)論作為自己行動(dòng)的指南，不敢越出雷池一步。這樣的案例比比皆是：

素以保守著稱的開爾文（Lord Kelvin）勛爵，雖然他直覺地道出了懸浮在19世紀(jì)物理學(xué)晴朗上空的“兩朵烏云”，并指出了較為明智的努力方向。但要他以放棄傳統(tǒng)的物理學(xué)為代價(jià)，則難于上青天。如：對(duì)于倫琴（W.K.R?ntgen）所發(fā)現(xiàn)的χ射線，開爾文說這是一場(chǎng)“精心設(shè)計(jì)的騙局”；當(dāng)盧瑟福（E.Rutherford）和索迪（F.Soddy）發(fā)現(xiàn)元素嬗變時(shí)，他硬說是憑空捏造；當(dāng)邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)宣告“以太漂移零結(jié)果”后，他也堅(jiān)決不相信。直至1907年去世那年，開爾文還贊成空間中每立方毫米的宇宙以太可以千噸來計(jì)量的說法。

洛倫茲（H.A.Lorentz）可謂是19世紀(jì)末至20世紀(jì)初最有成就的理論物理學(xué)家之一。即使他的卓越工作——明確區(qū)分了對(duì)于優(yōu)越參照系直接可用的“真正的”絕對(duì)時(shí)間，以及由它和位置坐標(biāo)算出的適用于其他參照系的“地方時(shí)間”，即“局部時(shí)間”，已經(jīng)深刻地改變了相對(duì)論以前的經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)；他的某些結(jié)論——如一切粒子，無論是帶電的還是不帶電的，質(zhì)量都會(huì)隨著速度而變化；一切在以太中運(yùn)動(dòng)的粒子都以光速為其速度的上限，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了舊的理論框架。但是，洛倫茲卻擺脫不了絕對(duì)時(shí)空和以太觀念的桎梏，始終沒有邁出跨入新的時(shí)空觀念的這一關(guān)鍵性的步驟，而錯(cuò)失了創(chuàng)立狹義相對(duì)論的良機(jī)。在通向新力學(xué)的進(jìn)程中，法國(guó)著名的數(shù)學(xué)家兼物理學(xué)家彭加勒（H.Poincaré）于1899年，就深刻地洞察到數(shù)學(xué)物理學(xué)“有著嚴(yán)重危機(jī)的跡象”[4]，并認(rèn)為以太可能不存在，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)很可能在原則上不能覺察到。特別是他在1906年發(fā)表的《論電子的動(dòng)力學(xué)》一文中，已經(jīng)在很高的水平上建造了相對(duì)論的腳手架，在某些方面的見解[5]，超出了愛因斯坦，走得比愛因斯坦還要遠(yuǎn)。但是同樣由于絕對(duì)時(shí)空觀念的束縛，致使他未能把已經(jīng)出現(xiàn)的新思想再提高一步，作出根本性的理論突破。因此，盡管彭加勒既能深諳物理學(xué)的歷史和現(xiàn)狀，又能對(duì)它的未來作出驚人的預(yù)見，堪稱是“理性科學(xué)的活躍智囊”、“本世紀(jì)（指20世紀(jì)）初唯一留下的全才”[4]，但他也不敢“犯上作亂”，其結(jié)果是看到了“皇冠上的寶珠”，卻缺乏勇氣前去采摘。難怪洛倫茲曾于1915年十分痛心地寫道：“我失敗的主要原因是我死守一個(gè)觀念：只有變量t才能作為真正的時(shí)間，而我的當(dāng)?shù)貢r(shí)間t’僅能作為輔助的數(shù)學(xué)量?！盵6]楊振寧曾一針見血地指出，洛倫茲和彭加勒之所以“沒有抓住那個(gè)時(shí)代的機(jī)遇”，在于 “他們都錯(cuò)失其重點(diǎn)，因?yàn)樗麄兯朗刂f觀念?！逼渲小奥鍌惼澯袛?shù)學(xué)，但沒有物理學(xué)；而龐加萊（彭加勒）有哲學(xué)，但也沒有物理學(xué)”。唯獨(dú)當(dāng)時(shí)僅有“26歲的愛因斯坦敢于質(zhì)疑人類關(guān)于時(shí)間的原始觀念，堅(jiān)持同時(shí)性是相對(duì)的，才能從而打開了通向微觀世界的新物理之門?！盵6]

邁克爾遜 （A.A.Michelson）和莫雷（Edward W.Morley）于1887年7月，曾以他們舉世聞名的精確實(shí)驗(yàn)結(jié)果，向全球物理學(xué)界宣布：“靜止以太的假設(shè)是錯(cuò)誤的”。[4]但同樣也是對(duì)以太觀念的留戀，他們對(duì)這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果感到十分失望，原來打算在不同季節(jié)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)的想法也隨之取消了。尤其是邁克爾遜，到了晚年還經(jīng)常提到“可愛的以太”。在他去世前4年出版的最后一本書中他還表示，雖然相對(duì)論已被“普遍接受”，但他個(gè)人仍持懷疑態(tài)度。其實(shí)，與其說他懷疑相對(duì)論，倒不如說他沒有勇氣接受對(duì)自己昔日輝煌的否定。

1900年，普朗克（M.Plank）依據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出了量子假設(shè)，使人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)從宏觀進(jìn)入了微觀，開辟了現(xiàn)代物理學(xué)的新紀(jì)元，普朗克因此而摘取了1918年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的桂冠。但是，他在作出這一劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)之后，又千方百計(jì)地把它納入經(jīng)典物理學(xué)的框框。聲稱自己發(fā)現(xiàn)基本量子是在無可奈何的情況下，所采取的“孤注一擲的行動(dòng)?！盵7]并說：“我生性喜歡平和，不愿進(jìn)行任何吉兇未卜的冒險(xiǎn)。”[7]正是這種趨于保守的世界觀，使得普朗克即使打開了量子力學(xué)的大門，卻仍然不敢走進(jìn)去，使自己禁錮在經(jīng)典物理學(xué)理論的框架中不能自拔。除了叮囑別人“在將作用量子引入理論時(shí)要盡可能周密行事”[7]之外，他還尖銳批評(píng)過愛因斯坦用于研究光電效應(yīng)問題而提出的“光量子假說”，以及玻恩于1954年榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的成果 “對(duì)波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋”(按：因其與決定論相悖)。

1.3傳統(tǒng)的定向思維帶來的過失

費(fèi)米（E.Fermi）可稱得上是20世紀(jì)中一位將理論、實(shí)驗(yàn)和教學(xué)達(dá)到完美結(jié)合的杰出物理學(xué)家。特別是他因用中子輻射法制備人工放射性元素而成了1938年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主。但是，費(fèi)米也曾有過失誤，即失去了發(fā)現(xiàn)核裂變的大好機(jī)會(huì)。整個(gè)事件的進(jìn)程是這樣的：1934年1月，費(fèi)米認(rèn)真分析了居里夫婦利用α粒子（氦的原子核）轟擊鋁的實(shí)驗(yàn)。在這一實(shí)驗(yàn)中，鑒于α粒子的質(zhì)量比電子質(zhì)量大7300倍，α粒子散射“受電子的影響是微不足道的”。因此，α粒子只和鋁原子核發(fā)生作用，兩者之間的正電荷所產(chǎn)生的靜電斥力會(huì)阻礙α粒子接近靶核。據(jù)此，費(fèi)米立即想到，如果用中子轟擊原子核，就可以免除這一阻力。于是，他就從這一年的3月開始了這種試驗(yàn)。按照費(fèi)米預(yù)先的設(shè)想，當(dāng)用中子轟擊化學(xué)元素周期表中的許多元素時(shí)，這些元素的原子核在吸收了一個(gè)中子后，就會(huì)變?yōu)樵瓉碓卦雍说耐凰兀促|(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)增加1的原子核。但因該同位素極不穩(wěn)定，在放出β射線也即電子后，很快就會(huì)變成原子序數(shù)增加1的周期表中下一個(gè)位置元素的原子核。按照這一規(guī)律，如果用中子轟擊周期中第92號(hào)元素，即天然的最后一個(gè)元素鈾，那豈不就可以產(chǎn)生原子序數(shù)比鈾大1的所謂“超鈾元素”嗎？實(shí)驗(yàn)表明：鈾核的確吸收了中子，也放出了射線。但放出的β射線具有4種不同的能量，所產(chǎn)生的元素也不止一種。費(fèi)米還發(fā)現(xiàn)，其中至少有一種元素并不是靠近鈾的已知元素。事實(shí)上，此時(shí)的費(fèi)米已經(jīng)觸及到了發(fā)現(xiàn)核裂變現(xiàn)象的邊緣。但令人遺憾的是，由于過分信賴傳統(tǒng)的定向思維推理方式，堅(jiān)持認(rèn)為得到的是“超鈾元素”，并為此而迷惑不解，使他坐失了發(fā)現(xiàn)核裂變的良機(jī)。

當(dāng)然，沒有發(fā)現(xiàn)核裂變現(xiàn)象的豈止是費(fèi)米。其他的諸如居里夫婦等著名科學(xué)家，也就這個(gè)問題做過許多實(shí)驗(yàn)，同樣是遵從常規(guī)的核反應(yīng)規(guī)律推斷認(rèn)為：“元素受到中子轟擊后，生成原子序數(shù)增加1的新元素”，也無一例外地得出了一模一樣的錯(cuò)誤結(jié)論。足見，傳統(tǒng)的定向思維習(xí)慣對(duì)科學(xué)研究所產(chǎn)生的負(fù)面影響是何等的深刻。但他們的失誤卻給日后哈恩（O.Hahn）發(fā)現(xiàn)重核裂變現(xiàn)象，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，哈恩因此而榮膺了1944年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

1.4固執(zhí)傲慢的作風(fēng)自釀的苦果

朗道（Lev Davidovich Landau）不僅因?yàn)檠芯课镔|(zhì)的凝聚態(tài)業(yè)績(jī)卓著而獲得了1962年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，而且在前蘇聯(lián)為數(shù)不多的獲此殊榮者當(dāng)中，他的研究幾乎囊括了當(dāng)時(shí)理論物理學(xué)的所有方面，從而使他躋身于如同愛因斯坦、尼耳斯 玻爾（N.Bohr）這樣的世界頂級(jí)物理學(xué)大師之列。他不僅當(dāng)選為前蘇聯(lián)的科學(xué)院院士，獲得過社會(huì)主義勞動(dòng)英雄的稱號(hào)、列寧獎(jiǎng)金和3次前蘇聯(lián)國(guó)家獎(jiǎng)?wù)?，而且還被丹麥、荷蘭、英國(guó)和美國(guó)等一些國(guó)家的最高科學(xué)機(jī)構(gòu)，先后推選為外籍會(huì)員?？茖W(xué)上所取得的巨大成就及由此紛涌而至的榮譽(yù)，使朗道顯得有些飄飄然，對(duì)于自己的才華與貢獻(xiàn)過于自負(fù)，對(duì)于自己敏銳的物理洞察力過于自信。在他眼里，似乎世界上沒有幾個(gè)物理學(xué)家能與他比肩。特別是他擔(dān)任了前蘇聯(lián)物理學(xué)部主任以后，這種固執(zhí)、武斷、傲慢的“學(xué)閥”作風(fēng)顯得更加嚴(yán)重。朗道的這種自以為是的工作作風(fēng)隨著其科學(xué)地位的不斷上升愈演愈烈的結(jié)果，最終導(dǎo)致他犯下了不可饒恕的失誤，即給前蘇聯(lián)“扔”掉了一項(xiàng)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，從而使前蘇聯(lián)科學(xué)院蒙受了無法彌補(bǔ)和挽回的損失。

原來事情是這樣的：1956年，前蘇聯(lián)物理學(xué)家沙皮羅（I.I.Shapiro）在對(duì)介子衰變的研究中，發(fā)現(xiàn)了介子在衰變過程中宇稱不守恒，他就向朗道介紹了自己的發(fā)現(xiàn)，并將自己擬就這一課題的研究成果，撰寫成的論文提交給朗道審閱。但朗道對(duì)此卻不以為然，連看也不看一眼就若無其事地將該論文扔在了一邊。因?yàn)槔实捞嘈抛约旱奈锢碇庇X所作出的判斷，在他看來，無論是宏觀狀態(tài)或者是微觀狀態(tài)，宇稱一直是守恒的。

幾個(gè)月后，楊振寧和李政道便提出了沙皮羅已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的弱相互作用下宇稱不守恒的理論，不久，又由吳健雄作出了嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)論證。次年，楊、李兩人雙雙登上了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。而沙皮羅卻因?yàn)槔实缹?duì)他發(fā)現(xiàn)在先的同一顯赫成果不屑一顧，最終與諾貝爾獎(jiǎng)擦肩而過。當(dāng)楊振寧和李政道榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的消息傳到朗道耳中時(shí)，他才如夢(mèng)方醒，認(rèn)識(shí)到被自己扔掉的是什么，但已無可奈何花落去，悔之晚矣。所以，天才、成就和榮譽(yù)的光環(huán)釀成的專橫與武斷，使朗道白白葬送了前蘇聯(lián)科學(xué)家摘取諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)桂冠的一次寶貴機(jī)會(huì)。

無獨(dú)有偶，因研究基本電荷與光電效應(yīng)而獲得1923年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的密立根 （R.A. Millikan），也嘗到了由驕傲帶來的苦果。綜觀密立根的科學(xué)生涯及其在科學(xué)研究中的所作所為，他似乎表現(xiàn)出一種特有的風(fēng)格，那就是他對(duì)自己所信奉的假說，一味過分地自信以至于十分的固執(zhí)，他總是絕對(duì)信任已經(jīng)進(jìn)入他思想中的先入之見，結(jié)果釀成了他科學(xué)人生中3次重大失誤。第一次是他約在1906年前后所啟動(dòng)的關(guān)于電子e基本電荷的測(cè)定中，為了自圓其說，他隱瞞真相，私自修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，弄虛作假。雖然他與奧地利物理學(xué)家厄倫哈夫特（F.Ehrenhaft），在關(guān)于“電子基本電荷”的論戰(zhàn)中，僥幸地取勝了。那是因?yàn)槊芰⒏媾?dòng)作，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了“精心加工”以及其他一些社會(huì)因素綜合作用的結(jié)果。第二次是密立根對(duì)于愛因斯坦光電方程的研究。此時(shí)他還是沿襲了原來的手法，首先抱定一個(gè)非常明確的先入之見，即堅(jiān)信光絕不是量子化的，光只能是一種連續(xù)的電磁波動(dòng)。但到了1915年以后，他經(jīng)過多次努力竟意外地用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了愛因斯坦方程的每一個(gè)細(xì)節(jié)幾乎都是正確的，于是他不得不公開了其實(shí)驗(yàn)測(cè)定的細(xì)節(jié)和數(shù)據(jù)。當(dāng)然，從實(shí)驗(yàn)程序來看，這次密立根無可挑剔。但他仍然固執(zhí)己見，還是認(rèn)為光量子假說“看上去是站不住腳的”，甚至直到1920年，他還聲稱光量子不可能存在。第三次是密立根于1932年12月底，在與年輕的對(duì)手康普頓（A.Compton）關(guān)于宇宙射線本質(zhì)的爭(zhēng)論中，又一次故伎重演。當(dāng)時(shí)康普頓認(rèn)為宇宙射線可能是由高速帶電粒子組成的；而密立根則試圖用一切方法將“緯度效應(yīng)”予以否定，來為自己所堅(jiān)信的宇宙射線是由光子組成的立場(chǎng)作辯護(hù)。因?yàn)椤熬暥刃?yīng)”將判決性地證明康普頓所堅(jiān)持的假說是正確的。然而，隨著研究的深入，當(dāng)形勢(shì)對(duì)密立根的假說極為不利時(shí)，他終于在無計(jì)可施的情形下開始退卻，有限度地承認(rèn)自己在某些方面不夠細(xì)致，但他的策略則是人們沒想到的。他以“退一步，進(jìn)兩步”的手法，對(duì)以前拒絕承認(rèn)的“緯度效應(yīng)”提出了優(yōu)先權(quán)；他還采用了許多令人困惑、甚至是令人厭惡的詭計(jì)，文過飾非，瞞天過海。他所表現(xiàn)出的固執(zhí)、狂妄和不公正，讓他的論戰(zhàn)對(duì)手感到驚訝和迷惘，從而激怒了國(guó)際上許多著名的物理學(xué)家。如1968年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主阿爾瓦雷斯（L.W.Alvarez）曾尖銳批評(píng)說，密立根的辯護(hù)手法是：“首先，我不相信緯度效應(yīng)，但是如果真有這種效應(yīng)的話，那是我首先發(fā)現(xiàn)了它?！盵8]這可真是刻畫得入木三分！

物理學(xué)中由形式各異的失誤構(gòu)成的史實(shí)俯首皆是。如：伽利略（G.Galilei）無法擺脫傳統(tǒng)的理論思維和偏見的束縛坐失發(fā)現(xiàn)萬有引力的良機(jī)；信奉形而上學(xué)自然觀的牛頓（I.Newton），為了解釋地球繞日運(yùn)行軌道沿切線方向的力的來源，求助于上帝而得出“第一推動(dòng)力”的荒謬結(jié)論，以及他由于堅(jiān)持 “折射望遠(yuǎn)鏡的色差問題無法解決”這一錯(cuò)誤主張，而憾失“色散率可變性”的發(fā)現(xiàn)；歐姆（G.S.Ohm）由于受哲學(xué)對(duì)科學(xué)的錯(cuò)誤裁判，而最終使他發(fā)現(xiàn)的歐姆定律遲遲難見天日；法拉第（M.Faraday）苦于自己的老師戴維（H.Davy）對(duì)他的嫉妒、打擊和壓制，耽誤了10年的寶貴時(shí)光，推遲了“電磁感應(yīng)定律”的問世；“被賦予了美學(xué)上真正完美的對(duì)稱形式”的麥克斯韋方程組[9]，由于保守勢(shì)力的排斥，居然經(jīng)歷了相當(dāng)長(zhǎng)的“埋沒期”；開啟人類電氣時(shí)代歷史先河的大師特斯拉（N.Tesla）后來之所以屢遭失利或挫敗，原因主要在于他的科研工作中滲入了浮夸的作風(fēng)，即他認(rèn)為完全可以設(shè)計(jì)出一種“無線電力傳輸系統(tǒng)”，嚴(yán)重地違背了科學(xué)的規(guī)律；克魯克斯（W.G.Crookes）因陷入唯靈論的泥坑使他蔑視一切理論，不相信一切理論思維；卡文迪什（H.Cavendish）迷戀于燃素說，誤將他發(fā)現(xiàn)的氫氣當(dāng)作碳素，致使他與氫氣失之交臂；富蘭克林（R.E.Fraklin）雖然拍攝了人類歷史上第一張關(guān)于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的清晰而精美的χ-衍射圖片，但她囿于結(jié)晶學(xué)而不了解遺傳學(xué)與生物化學(xué)，缺乏知識(shí)綜合能力而被他人捷足先登，最終與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)無緣；愛因斯坦和海森堡（W.K.Heisenberg）在他們的后半生，都分別各自致力于“統(tǒng)一場(chǎng)論”（按：引力場(chǎng)和電磁場(chǎng)的統(tǒng)一）和“量子統(tǒng)一場(chǎng)論”的研究，但由于盲從于“純數(shù)學(xué)的構(gòu)造”，而均在其晚年，遭到了失敗的悲劇式命運(yùn)。如此等等，不一而足。雖然在絕大多數(shù)的情況下，物理學(xué)家的失誤所產(chǎn)生的均是負(fù)面效應(yīng)。但也有例外，如“天然鈾元素的放射性”的發(fā)現(xiàn)，就是法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾（A.H.Becquerel）在一個(gè)錯(cuò)誤的假設(shè)支配下，所獲得的一個(gè)偉大成就，他因此而分享了1903年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，真可謂是“歪打正著”。

2 科學(xué)反例奇特的教育功能

通過瀏覽上文中所述的眾多物理學(xué)家形形色色的失誤，有的屬于科學(xué)家自身的個(gè)人行為，有的則屬于受外在社會(huì)原因的影響所致或他人所為。如果將它們歸納起來，造成物理學(xué)家失誤的主要因素有：受腐朽的世界觀和人生觀的支配，傳統(tǒng)觀念的束縛，恪守定向思維方式的習(xí)慣，狂妄自大自以為是的學(xué)閥作風(fēng)，因利欲熏心而爭(zhēng)名奪利，受錯(cuò)誤的哲學(xué)思想或保守勢(shì)力的壓制，惡性嫉妒心理作怪，不懂得“美”對(duì)于發(fā)現(xiàn)“真”的意義，迷戀于封建迷信思想，居功驕傲而滋生的浮夸作風(fēng)，認(rèn)識(shí)水平的局限，被“唯理論的黑洞”所吞噬，等等。

無疑，物理學(xué)家的失誤不僅使其本人或相關(guān)人士遭遇不幸，也會(huì)給科學(xué)事業(yè)蒙上沉重的陰影，甚至帶來極大的危害。但是，通過展示物理學(xué)家的失誤，卻能使人從中獲得諸多發(fā)人深省的啟示和教益，可謂是忠言逆耳，良藥苦口。然而，鑒于在物理專業(yè)課教學(xué)中，普遍存在著這樣的教學(xué)方式：出于邏輯自洽的考慮，往往抹去了歷史的真實(shí)過程，使學(xué)生容易產(chǎn)生一種錯(cuò)覺，即認(rèn)為物理學(xué)的進(jìn)展似乎一帆風(fēng)順，沒有曲折反復(fù)，沒有遺留問題。物理學(xué)史簡(jiǎn)明教程雖然幾言片語地論述了歷次物理學(xué)革命的背景、內(nèi)容和作用，但給學(xué)生留下的印象卻極其膚淺，況且它對(duì)名目繁多的物理學(xué)家的失誤涉及很少或是一片空白。顯然，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)是極為不利的。而科學(xué)反例卻能彌補(bǔ)專業(yè)課程和物理學(xué)史教學(xué)中在這方面的不足。據(jù)此，我們?cè)谶@兩門課程的教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)授課內(nèi)容，刻意有針對(duì)性地適量介紹這樣的科學(xué)反例，果然獲得了預(yù)期的良好效果。其主要體現(xiàn)在：

2.1有助于學(xué)生正確地理解與評(píng)價(jià)科學(xué)反例

通過剖析眾多物理學(xué)家失誤的史實(shí)，回顧自近代以來物理學(xué)所走過的光輝歷程，能使學(xué)生看到，科學(xué)發(fā)展的道路和其他文明的進(jìn)程一樣充滿著艱辛，科學(xué)發(fā)展也絕對(duì)不是一蹴而就的。面對(duì)著在科學(xué)的征途上所遭受到的挫折與意想不到的惡作劇的戲弄，物理學(xué)家會(huì)經(jīng)受著無數(shù)次反復(fù)的考驗(yàn)。一些重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與發(fā)明，往往需要幾代人前赴后繼的艱苦奮斗才能成功；一個(gè)輝煌的科學(xué)成果，常常也要以若干科學(xué)家的失誤為代價(jià)。例如，我們?cè)谥v解“狹義相對(duì)論”一課時(shí)，就特意地指出，作為該理論的兩條基本原理之一的“相對(duì)性”這一概念，它的發(fā)明者決非是愛因斯坦，而是彭加勒。在狹義相對(duì)論問世的前一年，即于1904年彭加勒就在其講演《新世紀(jì)的物理學(xué)》[10]中，曾十分明確地指出：“根據(jù)相對(duì)性原則，物理現(xiàn)象的規(guī)律應(yīng)該是同樣的，無論是對(duì)于固定不動(dòng)的觀察者，或是對(duì)于作勻速運(yùn)動(dòng)的觀察者。這樣我們不能，也不可能，辨別我們是否正處于這樣一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。”同樣，愛因斯坦根據(jù)狹義相對(duì)論的兩條基本原理，所建立的 “新的坐標(biāo)變換公式”，也不是出自于愛因斯坦之手，而是在此之前就由洛倫茲所寫下。因此當(dāng)時(shí)這個(gè)公式是以洛倫茲命名的，直至現(xiàn)在仍然是這樣。正如上文所述，雖然這兩位先驅(qū)者囿于傳統(tǒng)的舊觀念而未能登上新力學(xué)的頂峰，但卻為愛因斯坦的成功奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1949年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主湯川秀樹（Hideki Yukawa）說的很到位：“沒有少數(shù)成功背后的許多失敗，知識(shí)就幾乎不可能有任何的進(jìn)步?！盵11]通過這種簡(jiǎn)明扼要地插入科學(xué)反例的授課方式，學(xué)生自然而然地就會(huì)領(lǐng)悟到，物理學(xué)家不是神而是人，在他們進(jìn)行“客觀”研究時(shí)，不可避免地帶著“主觀”色彩，他們同樣會(huì)有過失。并且在某些特定的歷史文化背景中和某些特定的時(shí)刻，一些物理學(xué)家的失誤，非但是在所難免的，而且也是可歌可泣的，前輩物理學(xué)家在失誤的同時(shí)，也給后人指明了前進(jìn)的路標(biāo)。這樣學(xué)生既克服了那種對(duì)物理學(xué)家盲目崇拜的現(xiàn)象，也不會(huì)對(duì)他們的過失不分青紅皂白地一概持批評(píng)的態(tài)度。當(dāng)然，對(duì)于那些因世界觀和人生觀出了問題而形成的科學(xué)反例，則另當(dāng)別論。

2.2科學(xué)反例對(duì)提高學(xué)生的智能水平大有裨益

如：通過對(duì)19-20世紀(jì)之交物理學(xué)革命的洪流中所出現(xiàn)的保守派的透析，可以使學(xué)生了解到：新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)與經(jīng)典理論間的矛盾沖突表現(xiàn)在何處？墨守成規(guī)者為什么會(huì)抱殘守缺或惶惶不可終日、或向新物理學(xué)邁出了關(guān)鍵性的一步卻又想走回頭路？而革命派又是怎樣找到新知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)與突破口的？從而有助于培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)洞察力。通過剖析類似于上文中所提及的富蘭克林與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)無緣的科學(xué)反例，能夠使學(xué)生懂得物理學(xué)與其他門類的自然科學(xué)乃至同哲學(xué)、美學(xué)之間，均有著千絲萬縷的內(nèi)在聯(lián)系。只有文理兼治、接受通識(shí)教育，方可有望將來取得突破性的成果……凡此種種，無疑對(duì)激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，博采眾長(zhǎng)、擴(kuò)展眼界膽識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造性思維能力等，均能起到積極的推進(jìn)作用。

2.3科學(xué)反例有利于培養(yǎng)學(xué)生的優(yōu)良思想品德

通過對(duì)因唯利是圖而淪為歷史的罪人和由于固執(zhí)傲慢而自釀了苦果等科學(xué)反例的剖析，會(huì)使學(xué)生懂得：作為一個(gè)物理學(xué)家，他首先應(yīng)該是一個(gè)品德高尚、求實(shí)和崇尚理性、謙虛謹(jǐn)慎和甘為科學(xué)事業(yè)奮斗終生的人。那種私欲膨脹、趾高氣揚(yáng)固執(zhí)己見者，盡管也會(huì)因?yàn)榉N種機(jī)遇和天分而作出一些重大貢獻(xiàn)，但終究會(huì)由于這樣或那樣的過失而給社會(huì)造成不可估量的損失，甚至于會(huì)毀滅了自身的發(fā)展。這就從反面教育學(xué)生，只有加強(qiáng)自身的科學(xué)道德修養(yǎng)，繼承和發(fā)揚(yáng)科學(xué)的精神，倡導(dǎo)追求真理、拋棄偏見的崇高風(fēng)尚，以及運(yùn)用發(fā)散型的科學(xué)思維方式，將來才能在科學(xué)上有所作為。即既要做到戒驕戒躁、淡泊名利，無私奉獻(xiàn)，造福于人類；又要做到嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，尊重事實(shí)，勤于實(shí)踐；還要做到善于思考，大膽質(zhì)疑，勇于探索，敢于創(chuàng)新。特別是在如同前文中所述的關(guān)于斯塔克、勒納德這樣典型的科學(xué)反例，其所發(fā)出的警鐘，往往能震撼學(xué)生的心靈，這就從反面起到了潛移默化的作用。

2.4科學(xué)反例對(duì)于學(xué)生樹立正確的科學(xué)觀、世界觀和方法論至關(guān)重要

如上所述，導(dǎo)致物理學(xué)家失誤的主要原因之一，就是有些人深受形而上學(xué)自然觀的制約，堅(jiān)持一成不變的定向思維模式，或者受到錯(cuò)誤的哲學(xué)思想的壓制，甚至陷入封建迷信思想的深淵而不能自拔，或者過分夸大數(shù)學(xué)的作用而墜入遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)的萬丈深淵，等等。而要擺脫諸如此類的困境，避免失誤，唯一的途徑就是要用馬克思主義哲學(xué)來武裝人的頭腦。因?yàn)轳R克思主義哲學(xué)創(chuàng)立了辯證唯物主義的自然觀，它的思想精髓就在于：克服了近代自然觀的機(jī)械性和形而上學(xué)性，推崇以實(shí)證性為基礎(chǔ)的科學(xué)精神，堅(jiān)信運(yùn)用辯證思維，反對(duì)宗教神學(xué)自然觀，尤其是它的正確性，已被物理學(xué)的精華如相對(duì)論和量子力學(xué)等的產(chǎn)生與發(fā)展所證實(shí)，并被普遍作為“全部科學(xué)研究之母”。這就教育了學(xué)生要想以史為鑒，確保自己在日后的科研工作中不走或少走彎路，必須自覺認(rèn)真地努力學(xué)習(xí)馬克思主義哲學(xué)，藉以樹立正確的科學(xué)觀、世界觀和方法論。

著名的科學(xué)史家薩頓說得好：“科學(xué)的歷史也許可以定義為客觀真理的發(fā)現(xiàn)史，人的心智逐漸征服物質(zhì)的歷史；它描述漫長(zhǎng)而無終結(jié)的為思想自由、為思想免于暴力、專橫、錯(cuò)誤和迷信而斗爭(zhēng)的歷史”。[12]只要我們正確地處理與運(yùn)用好物理學(xué)史正反兩面素材的教育關(guān)系，尤其是恰如其分地引用一些科學(xué)反例，就能夠在教學(xué)實(shí)踐中，引領(lǐng)我們的學(xué)生從科學(xué)史中學(xué)哲學(xué)、學(xué)方法、學(xué)治學(xué)為人的態(tài)度。

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[9]MV勞厄.物理學(xué)史[M].范岱年譯.北京:商務(wù)印書館，1978：52.

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[12]科學(xué)與哲學(xué)（研究資料）（第四輯）[C].1984:166.

GOD'S WHIP WILL BE THE WRONG PLACE——On the error and its educational function of physicists

CHENG Min-zhiZHU Ai-guo
（School of Electronic Engineering and Electrical Automation of Chaohu University,Chaohu Anhui238000）

During the history of science,a few physicists’ extreme errors affected by different factors were introduced and commented.Especially,the heinous ultra errors caused by the loss of ethics were denounced.Designed to reveal some scientific counterexamples which blocked the development of physics and potential educational function.

Physicists；Scientific counterexample（error）；Educational function

book=150,ebook=44

O4-09

：A

：1672-2868（2012）04-0150-07

責(zé)任編輯：陳 鳳

2012-03-27

程民治（1945-），男，安徽績(jī)溪人。巢湖學(xué)院教授，研究方向：物理學(xué)史、理論物理、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)美學(xué)。