·科海无涯·

汤姆生决定不看乌云

长江日报 2025年05月27日

    陈洁 科普作家,北京理工大学副教授,著有《山河判断笔尖头》《何以科学家》等。

    □ 陈洁

    威廉·汤姆生是个传奇。他爸爸是数学教授,他从小就在爸爸的大学数学课堂上玩,10岁正式入学,入的是格拉斯哥大学。在剑桥大学,他同时获得过赛艇和数学的最高奖,可见其精神和肉体都健硕卓越。他用英文和法文写数学论文,用笔名发表,因为他的家族及其社交圈里,到处都是形形色色的科学家,他不想让长辈和长辈的朋友们因为不如一个小孩子而尴尬或痛苦。对于一个天才青年来说,这是一种难得的温厚善意和人情练达。

    21岁大学毕业后,汤姆生花了一年时间游学欧洲大陆,回来后便担任格拉斯哥大学的自然哲学(就是物理学)教授。一当就是半个多世纪,后来还当了校长、皇家学会会长,荣誉多多。

    因为铺设了英法间第一条海底电缆和横穿大西洋的海底电缆,68岁的汤姆生被英国王室封为开尔文勋爵。“开尔文”现在还是热力学温度的单位(简称开,符号K),国际单位制中七个基本单位之一。

    勋爵在光的波动理论、电磁学和热力学领域都有建树,是热力学第二定律的奠基人之一,也是制冷技术的发明人,解决了越洋发送电报的技术难题,还研制发明了一大堆电工仪器。他在生前就获得了巨大的荣誉,被认为是英国维多利亚时代的科学巨人,死后葬于牛顿的旁边。

    但是后人谈论汤姆生,更津津乐道的是他的几次错误:他估计地球和太阳的年龄时,保守得相当离谱;他在法拉第的引领下研究电磁,新理论已经呼之欲出,却奇怪地戛然止步,把“创建电磁场理论”的历史功绩拱手相让;同样的情况发生在他研究热力学即将突破时,又是临门不射,否则频率的单位也许就不是赫兹,而是汤姆生了。

    汤姆生留下的最大话柄,是他作为权威,在1900年英国皇家学会的演讲(也就是20世纪的第一个新年致辞)中宣称,以经典力学、电磁学、热力学和统计物理学为支柱,一座宏伟又完美的经典物理学大厦已经完全建成。任何人都能感觉到他此时的踌躇满志和幸福陶醉。

    事实上,他并不缺乏最前沿的学术认知,因为他的演讲清清楚楚地提到了经典物理学天空上两朵不祥的“乌云”:美国科学家的“以太实验”,以及被德国科学家引入热力学的“黑体辐射”问题。

    那两朵乌云,后来确实带来了大风暴。前者催生出相对论。后者则导致量子力学的诞生。

    于是,就在物理学历史上最伟大的革命初露端倪之际,汤姆生却宁愿选择无视“乌云”的存在,志得意满地宣布,“物理学现在已经没有新东西可以发现”了,“剩下的一切,只是更加精确的测量”,以后的学者只要做些边角修补的工作,不可能也不需要再有大改动了。

    汤姆生不仅知道乌云,还知道乌云意味着什么,他只是太不愿意面对随后的飓风,宁可相信那仅仅是两朵终将飘散的小云彩。他真正缺乏的,不是知识和能力,而是精神和勇气。

    不是随便什么人、不是随便什么时候,都可以承受“打破”“重组”和“从头再来”的。人,到一定的时候,都会累、会倦怠、会恐慌,会害怕攀登的道路永无尽头,真理永不可穷尽,于是渴望一劳永逸地抵达终点,渴望一间真理的小屋,供全部的思想和精神停下来,安居乐业。这种心理的危机感和对安全稳定的追求,是人性的本能需求。很多热衷于建立体系的哲学家和物理学家都是如此。