1.“第十一條誡律”
開(kāi)爾文出身于一個(gè)由于宗教壓迫而離國(guó)逃遷的蘇格蘭誓約派教徒的家族。10歲時(shí)喪母。父親是格拉斯哥大學(xué)的自然哲學(xué)教授。他為他的6個(gè)子女,提供了一套旨在保護(hù)他們的心靈而磨礪他們智力的教育方式。他所設(shè)計(jì)的這個(gè)教育方式,既有廣度,又有深度。幾乎從嬰兒時(shí)期起,孩子們的成長(zhǎng)就與思想的廣闊天地結(jié)成友誼。他們被地質(zhì)學(xué)和天文學(xué)的原理所吸引,而植物則是他們游玩時(shí)的小伙伴。當(dāng)他們圍坐在桌子四周時(shí),他們驚奇地注視著桌上的玩具地球儀;他們夢(mèng)想著到地球上最遙遠(yuǎn)的地方去遨游。而后他們的眼睛又轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)更大的球體上。這是他們的父親為他們購(gòu)買的一個(gè)天球儀——它講出了天體的史詩(shī),而地球只不過(guò)是這個(gè)偉大史詩(shī)中一個(gè)小小的音節(jié)而已。 威廉在弟兄中排行最小,但他的想象力卻是最敏捷的。他發(fā)現(xiàn)自己完全被這兩個(gè)球的故事迷住了。盡管年齡還小,他已決心接受挑戰(zhàn),把這個(gè)故事的神秘弄清楚。當(dāng)他還只有16歲時(shí),就在日記中寫(xiě)下了第十一條誡律。正如十誡是宗教對(duì)他的良心的召喚一樣,這第十一條誡律則是心智對(duì)開(kāi)爾文理性的召喚:
科學(xué)領(lǐng)路到哪里,就在哪里攀登不息;
前進(jìn)吧,去測(cè)量大地,衡量空氣,記錄潮汐;
去指示行星在哪一條軌道上奔跑,去糾正老黃歷,叫太陽(yáng)遵從你的規(guī)律。 2.第一所現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室在酒窖里誕生
開(kāi)爾文的智力成熟得很快。他17歲進(jìn)入劍橋大學(xué),18歲就寫(xiě)出了一篇杰出的熱力學(xué)方面的論文,還在《劍橋數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了幾篇文章。畢業(yè)時(shí),他認(rèn)識(shí)了法國(guó)和英國(guó)一些第一流物理學(xué)家,并對(duì)他們提出頗有價(jià)值的研究建議。22歲時(shí),他被任命為格拉斯哥大學(xué)教授。
大學(xué)里文質(zhì)彬彬的蘇格蘭同事們,對(duì)于開(kāi)爾文的血?dú)夥絼偟哪欠N進(jìn)取勁頭,頗有點(diǎn)受不了。開(kāi)爾文剛剛被選拔到很多白發(fā)蒼蒼的對(duì)手們求之不得的光榮職位上,就決定在格拉斯哥的物理系來(lái)一場(chǎng)革命。他到幾個(gè)老前輩那里,申請(qǐng)撥給他一間房子,以便進(jìn)行課堂以外的實(shí)驗(yàn)。這種狂妄氣焰是他們前所未聞的。多年以來(lái),節(jié)約成癖的蘇格蘭教授們滿足于把實(shí)驗(yàn)統(tǒng)統(tǒng)擠到教室里去進(jìn)行。這個(gè)剛被提升的小伙子竟然要求自己占一間房子,天下哪有這個(gè)道理?
然而,他們的好奇心戰(zhàn)勝了他們的反感?!凹偃裟阋欢ㄒ脑?,那么你可以把那間地窖拿去,我們把那些酒桶搬走就是了?!?/span>
這樣,英國(guó)的第一所現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室,就在一個(gè)酒窖里誕生了。
3.用塔頂樓作思考的房屋
年輕的湯姆孫的工作勁頭,就像一股龍卷風(fēng)。他就是他自己提出的動(dòng)力學(xué)理論的化身。他從班級(jí)里的90個(gè)學(xué)生中,挑選了30人。組成了一個(gè)志愿隊(duì)伍,他促使他們飛快地工作。工作成果累積得如此之快,以致他發(fā)現(xiàn)他需要更多的空間——“再給我一間作思考的房屋。”
他的同事們又奇怪地看著他了。他們說(shuō):“你用那間塔頂樓好了。”
從早到晚,他鉆入深處,爬到高處,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)或抽象的設(shè)想。晚上,他散步回家——只有50碼之遙—把一個(gè)技術(shù)專家的身軀和一個(gè)哲學(xué)家的心靈送進(jìn)了睡鄉(xiāng)—一個(gè)身強(qiáng)力壯的人的休憩。
4.把證明“浸透”到學(xué)生心里
對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),這位冷熱無(wú)常的大教授是很令人興奮的。沒(méi)有人知道他下一步會(huì)干什么。有一天,他的朋友德國(guó)科學(xué)家 亥姆霍茲來(lái)到他的實(shí)驗(yàn)室,參觀開(kāi)爾文進(jìn)行陀螺儀的實(shí)驗(yàn)。一個(gè)厚的金屬圓盤正在快速旋轉(zhuǎn)。大教授打算證明,圓盤在旋轉(zhuǎn)中,應(yīng)該是垂直不動(dòng)的,從而可以用類比法來(lái)說(shuō)明,地球就其軸心來(lái)說(shuō),也是垂直不動(dòng)的。突然間,他抓起一個(gè)釘錘,對(duì)著圓盤猛擊了一下。金屬圓盤失去平衡,馬上向離心方向飛去,恰巧擊中了衣帽架上懸桂著的亥姆霍茲的帽子,并將帽子砸破了。學(xué)生們哄堂大學(xué)。亥姆霍茲無(wú)可奈何,只得也隨著大家笑了。開(kāi)爾文倒是滿天真的,他輕描淡寫(xiě)地說(shuō):“出了點(diǎn)毛病,我會(huì)賠你一頂新帽子的?!?/span> 他的話從不沉悶。他說(shuō):“我取消了上課宣讀發(fā)了霉的論文的辦法。”他的課堂和實(shí)驗(yàn)室堆滿了各種各樣的儀器,真是五花八門,樣樣俱全。小配件堆積在桌上,有的吊在天花板上,有的還掛在墻上。至于大件,有一套三件的螺旋彈簧振蕩器;一座30英尺長(zhǎng)的擺鐘,擺的尾巴上還懸掛著一個(gè)12磅重的炮彈;一部怪樣子的機(jī)器,里面裝著許多的彈子球,球不斷地向各個(gè)方向滾動(dòng),藉以揭示星云的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng);此外還有成堆的陀螺儀。他把一個(gè)陀螺儀放在另一個(gè)陀螺儀上面旋轉(zhuǎn),藉以研究行星的運(yùn)動(dòng)。他把這些陀螺儀用各種方式放到一起,扭來(lái)扭去。在課堂的一角,從天花板上吊下一件看上去平凡無(wú)奇的裝置——一個(gè)覆蓋著橡皮薄膜的金屬圈,是用來(lái)揭示露滴的性質(zhì)的。有一天,他叫人弄了水來(lái),把水澆在金屬圈上,使橡皮往下垂脹。加上更多的水。最后橡皮破裂,“像一個(gè)負(fù)載過(guò)重的露滴?!彼恢睗?a class="dict" href="/azsoft/x2761371.html">到了教室前排學(xué)生的頭上。教授笑了,“我向來(lái)喜歡把我的證明浸透到你們的心里去。” 5.“每個(gè)困難一定有解決的辦法”
開(kāi)爾文的思想很豐富,數(shù)學(xué)能力很強(qiáng),在物理學(xué)的各個(gè)方面都開(kāi)辟了許多新的道路。他在當(dāng)時(shí)科學(xué)界享有極高的名望,受到英國(guó)本國(guó)和歐美各國(guó)科學(xué)家的推崇。他的科學(xué)觀點(diǎn)可以引用1800年5月他在倫敦皇家研究所關(guān)于大氣電學(xué)的講演中對(duì)現(xiàn)象與本質(zhì)問(wèn)題的話來(lái)說(shuō)明: “常常提出這樣的問(wèn)題,人們是否只管事實(shí)和現(xiàn)象,而放棄追究隱藏在現(xiàn)象后面的物質(zhì)的最終性質(zhì)呢?這是一個(gè)必然由純正哲學(xué)者回答的問(wèn)題,它不屬于自然哲學(xué)的范圍。但是近許多年來(lái)世界上看到從這個(gè)屋子的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中所發(fā)生的,在實(shí)驗(yàn)科學(xué)史上未曾有過(guò)的一連串的令人驚奇的發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)必然把人們的知識(shí)引導(dǎo)到這樣一個(gè)階段,將使無(wú)生物世界的規(guī)律表現(xiàn)出每一現(xiàn)象基本上與所有全體現(xiàn)象相連,而無(wú)窮無(wú)盡的多樣化的運(yùn)用規(guī)律所達(dá)到的統(tǒng)一性將被認(rèn)為是創(chuàng)造性智慧的產(chǎn)物?!?/span>
這一段話表達(dá)了開(kāi)爾文的理想,他想像一個(gè)完善的統(tǒng)一的理論,能把世界的現(xiàn)象包羅無(wú)遺。他的意志是堅(jiān)強(qiáng)的。他在1904年出版的《巴爾的摩講演集》的序言上關(guān)于如何對(duì)待困難有這幾句話:
“我們都感到,對(duì)困難必須正視,不能回避;應(yīng)當(dāng)把它放在心里,希望能夠解決它。無(wú)論如何,每個(gè)困難一定有解決的辦法,雖然我們可能一生沒(méi)有能找到?!?/span>
開(kāi)爾文終生不懈地致力于科學(xué)事業(yè),他不怕失敗,永遠(yuǎn)保持著樂(lè)觀的戰(zhàn)斗精神。1896年,在紀(jì)念他在格拉斯哥大學(xué)任教50年的會(huì)上,他說(shuō)過(guò):“我在過(guò)去55年里所極力追求的科學(xué)進(jìn)展,可以有‘失敗'這個(gè)詞來(lái)標(biāo)志。我現(xiàn)在不比50年以前當(dāng)我開(kāi)始擔(dān)任教授時(shí)知道更多關(guān)于電和磁的力,或者關(guān)于以太、電與有重物之間的關(guān)系,或者關(guān)于化學(xué)親合的性質(zhì)。在失敗中必有一些悲傷;但是在科學(xué)的追求中,本身包含的必要努力帶來(lái)很多愉快的斗爭(zhēng),這就使科學(xué)家避免了苦悶,而或許還會(huì)使他在日常工作中相當(dāng)快樂(lè)?!遍_(kāi)爾文的這段話,可以說(shuō)是對(duì)自己的科學(xué)生涯的總結(jié)。
6.“開(kāi)爾文勛爵,研究生”
他更老了。他抱怨光陰流逝得太快?!耙幻腌娛翘檀倭耍覀冃枰L(zhǎng)一些的時(shí)間量度?!泵刻?,他口授幾個(gè)小時(shí),身旁有兩名秘書(shū),一左一右。兩名秘書(shū)各自記錄他分別口授的東西,題目各不相同。
而現(xiàn)在,他已經(jīng)快走到生命之路的盡頭了。用畢生時(shí)間搞出來(lái)的學(xué)說(shuō)和發(fā)明,眼看就要被更新的一些學(xué)說(shuō)和發(fā)明擠進(jìn)陰暗的角落里。威廉·倫琴、亨利·貝克勒耳以及 瑪麗·居里等人,他們?yōu)閷?lái)開(kāi)辟了多么豐富的研究園地!在科學(xué)的世界觀方面,他們又進(jìn)行了一場(chǎng)什么樣的革命!比起他們來(lái),他又顯得多么渺小和不足!在他擔(dān)任格拉斯哥大學(xué)教授五十周年紀(jì)念日時(shí),他有點(diǎn)自嘲地笑了。 任職五十周年慶祝后又過(guò)了三年,他辭去了格拉斯哥大學(xué)教授的職務(wù)。董事會(huì)希望他不要退休,繼續(xù)工作。但是他搖搖頭。“請(qǐng)不必感情用事吧,我已經(jīng)沒(méi)有什么用處了?!?/span>
他最后一次看到了他的學(xué)生們?!拔易罱嘈?,當(dāng)一個(gè)人老了的時(shí)候,他在家內(nèi)爐邊最欣賞的,就是那些把他帶回到大學(xué)生活時(shí)代的照片……使你們的生活充滿光明和純潔的那些照片……”就這樣,他離開(kāi)了他的教授崗位,可是并沒(méi)有離開(kāi)格拉斯哥大學(xué)。只要一息尚存,他無(wú)法割斷他同格拉斯哥的紐帶。1899年,當(dāng)學(xué)年開(kāi)始時(shí),這位76歲的年邁學(xué)者,同大學(xué)本科生一道,走進(jìn)注冊(cè)室,也報(bào)了名:“開(kāi)爾文勛爵,研究生?!彼K于懂得,他不能再教了;從現(xiàn)在起,他只是學(xué)。
7.預(yù)言20世紀(jì)初物理學(xué)的兩朵烏云
1900年4月27日,是特別的一天。英國(guó)的倫敦市,是特別的城市。阿爾伯馬爾街,是一個(gè)特別的地方。此時(shí)此刻歐洲著名科學(xué)家正匯聚一堂。此時(shí)這里正舉行一場(chǎng)世紀(jì)之交的物理學(xué)報(bào)告會(huì)。在雷動(dòng)的掌聲中,白發(fā)蒼蒼、已是76歲高齡的德高望重的開(kāi)爾文勛爵走上了講臺(tái),發(fā)表了開(kāi)幕祝詞——《在熱和光動(dòng)力理論上空的19世紀(jì)烏云》的演講,他在回顧物理學(xué)所取得的偉大成就時(shí)說(shuō),物理大廈已經(jīng)落成,所剩的只是一些修飾工作.同時(shí),他在展望20世紀(jì)物理學(xué)前景時(shí)講道:“動(dòng)力學(xué)理論斷言,熱和光都是運(yùn)動(dòng)的形式。但是現(xiàn)在這一理論的優(yōu)美性和明晰性卻被兩朵烏云遮蔽而顯得黯然失色,第一朵烏云出現(xiàn)在黑體輻射實(shí)驗(yàn)和理論的不一致(光的波動(dòng)理論爭(zhēng)議上),第二朵烏云出現(xiàn)在關(guān)于能量均分的麥克斯韋一玻爾茲曼理論上(發(fā)現(xiàn)光速不隨運(yùn)動(dòng)參考系而變)?!薄?/span> 物理學(xué)后來(lái)發(fā)展的歷史表明,正是19世紀(jì)初的這兩朵小小的烏云,釀成了一場(chǎng)大風(fēng)暴。
第二朵烏云導(dǎo)致相對(duì)論的爆發(fā)。