科学中的革命-第44章
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永占岢秩衔╬．12）“麦克斯韦著作中永恒的要素”在于这样一个事：“它独立于一切特殊的解释”。
赫兹在德国伟大的物理学家亥姆霍兹的建议下所进行的实验证实了麦克斯韦的预言。在欧洲大陆，尤其是在德国，（高斯，韦伯等人）倾向于——正如普朗克所解释的（普朗克，1931，58…59）——“根据位势理论——这是高斯从牛顿的远距离作用的定律为静电磁场推演出来的，而且由此产生了很高的数学成就”——专门探求“电动力学的成就”。法拉第…麦克斯韦关于不存在任何这样的“直接的远距离作用”以及力场具有“一种独立的物理实在”的见解，是如此令人不可思议和如此难以理解，以致普朗克认为，这种新的理论“在德国找不到任何立足点，而月．甚至几乎引不起人们的注意”。亥姆霍兹提出了他自己的一种理论，在这种理论中，他试图保持瞬时作用的程式，而且仍然包含着麦克斯韦的方程式。他鼓励赫兹进行实验，不仅是为了发现电磁波是否存在或是否能够被产出（因为这两者都是他的理论和麦克斯韦的理论所需要的），而且是为了在两种不同看法之间作出选择，因为这两种看法都导致了关于电磁波的物理特性的非常困难的预言。（关于亥姆霍兹与麦克斯韦之间理论差别的简洁说明，请参见特纳1972，251—252。）
在关于“麦克斯韦的理论和赫兹的动摇”的一部通俗的——也就是说，非数学的——著作（1899；英译本，19O4，第7章）中，彭加勒解释了赫兹的实验如何在麦克斯韦的理论与它的对手之间提出了“实验难题”。这两种理论都一致同意许多被证实的预言（例如，电干扰沿一导线传播的速度与光速相同，电磁干扰通过空间传导），它们就这些作用在空间中传播的时间则有不同意见。假若不存在麦克斯韦的“位移电流”，那么传播就应当是瞬间的。但是，根据麦克斯韦的理论，在空气或真空中的传播速度，应当与沿导线传播的速度为同一速度——也就是说，它应当与光速相同。因此．彭加勒提出了这样一个问题：“因而，这里是一个实验难题：我们必须测定，电磁干扰以什么速度依靠感应通过空气传播。如果这个速度是无穷大的，那么我们就必须遵循旧的理论；假如它与光速相等，那我们就必须接受麦克斯韦的理论。”赫兹最初的实验并没有提供一个容易的答案。实验的结果“似乎无可否认地驳斥了旧的电动力学理论”，但是，“又似乎谴责了麦克斯韦的理论”。在1899年的著作中，彭加勒说，“这个失败仍然不能获得令人满意的解释”。他推测，赫兹用了一面“对于波长来说过于小的”反射镜，所以，“折射反而扰乱了所观察的现象”。无论怎样，后来的实验（首先是萨拉森和德拉里夫进行的实验）无可辩驳地证明，麦克斯韦的理论是正确的。这标志着以远距离瞬时作用为基础的理论的终结，并且表明，人们开始普遍接受麦克斯韦范式中场的理论，以及与光速相等的有限的传播速度。因此，法拉第…麦克斯韦理论上的革命转变成为法拉第…麦克斯韦…赫兹科学中的革命。
对这次革命的证明
在1888年，赫兹把他关于电波的实验的最后结果通知了亥姆霍兹。在这一年所作的一个演讲中，亥姆霍兹（1907，3）谈到“法拉第…麦克斯韦的思想”在理论物理学（“以太的理论物理学”）中所引起的一场“完全的革命”（eine vollstandige Umwalzung）。然后，亥姆霍兹（p。4）用类似库恩的语言，讨论了电学理论很可能要首先经历的“危机”（“eine Krisis，die erst durchgemacht werden muss”）。但是，亥姆霍兹所说的“危机”和“革命”与库恩所说的“危机”和“革命”之间的区别在于，亥姆霍兹似乎已经看到了从“革命”中出现的“危机”，而且所处的条件也与从前不同了。
关于“革命”的一个比较谨严的表述见于1894年奥古斯特·福普尔的教科书《麦克斯韦电学理论入门》。爱因斯坦在苏黎世做学生时，正是从这本教科书中学到了麦克斯韦的理论。（霍尔顿在1973年的著作中（205－212）对福普尔在爱因斯坦思想发展中的重要作用作了探讨。）在该教科书的序言中，福普尔强调赫兹如何不仅证明了电磁波的存在（和速度），而且在理论上确立了一个“转折点”，它强有力地使物理学家们摆脱了以远距离作用量为基础的（韦伯和其他人的）旧理论。赫兹的发现使“舆论产生了转变”（“Umschwung der Meinungen”），导致了“舆论的逆转”＇即颠倒；而且可能是一场革命性的变革］（iii，iv）。
不久，法国哲学家、科学家皮埃尔·迪昂也提出了类似的看法。迪昂的探讨是更为有趣的，因为，他不仅是一位著名的科学家和卓越的哲学家，而且还是一位知名的科学史学家。他声称他的著作对麦克斯韦的电理论进行了“历史的和批判的研究”。在描述麦克斯韦著作的影响时，迪昂（1902，5）接连用了两个术语：‘bouleverser’（使动荡，使震惊）和‘revolution’（革命）——这正是我们在后来恩格斯《反杜林论》法文版中由德文‘Umwalzung’（革命）迻译过来的相同的两个词。迪昂直率地说，“这场革命是一位苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦努力的结果”（1902，5）。在一段关于历史的题外话中，迪昂特别指出，“麦克斯韦推翻了理论物理学据以发展的自然秩序；但是，在他的有生之年，他没有未得及看见赫兹的发现使他的大胆假设转变成为一个先知者的预言”（p。8）。在对麦克斯韦的第一篇论文的讨论中，迪昂比较了电现象与一种流体在阻抗介质中的运动。与此同时，他发现，麦克斯韦的语言似乎表明，“使物理学的这一学科革命化”根本就不是“他的意图”（p．55）。迪昂还高度赞扬路德维希·玻尔兹曼在1891年和1893年发表的著作。在这些著作（论文）中，玻尔兹曼试图“用全新的概念，建构一个在其中可以合乎逻辑地把麦克斯韦的方程式联系在一起的体系”，而且迪昂认为，这个体系是排除在麦克斯韦本人提出他的不同方程式的过程中的一个主要问题的途径。迪昂发现，在麦克斯韦的那一系列方程式中，充满“矛盾和谬误”（pp．223－224）。
在迪昂讨论麦克斯韦和革命一年之后，约翰·西奥多·默茨出版了其《19世纪欧洲思想史》的第2卷（1903年）。在这一卷中，他把麦克斯韦关于电磁理论的论文看作是一套“革命的丛书”，并且指出，“麦克斯韦的思想对科学的——不但如此，甚至公众的——思想的发展产生了相当大的影响”（pp．77－78，88）。
我已经提到爱因斯坦连续用革命的术语谈论麦克斯韦。在1920年的一次谈话中（莫斯科夫斯基1921，60），爱因斯坦对麦克斯韦的革命作了如下概括：
经典力学把所有电的和力学的现象归之为粒子相互间的直接作用，而不考虑它们彼此间的距离。对这种最简单的定律牛顿是这样表述的：“引力等于质量的乘积除以距离的平方”（引力与两物质粒子的质量乘积成正比，而与它们之间距离的平方成反比）。与此截然不同，法拉第和麦克斯韦引入了一种全新的物理实在，即力场。这些新的实在的引入，给予我们以极大的助益，以致于与我们的日常经验相违背的远距离作用的概念首先变得不必要了，因为，场从一个点到另一个点附着于整个空间之中，没有任何中断或间隔。其次，场的定律，尤其是就电而言，呈现为一种比在不设想任何场的存在的条件下要简单得多的形式，而且只有质量和运动才被看作是实在。
在他的“自传笔记”中（希尔1949，32－33），爱因斯坦详尽阐述了这个主题：
在我的学生时代，最迷人的主题就是麦克斯韦的理论。由远距离的力向作为基本的量值（参量）的场的转变使它看来好像是一种革命的理论。把光学结合到电磁理论之中，这一理论所确立的光速与绝对静电和电磁单位系统之间的联系，折射指数与介电常数的联系，以及一个物体的反射率和金属传导率之间的质的联系——它就像是一个天启。
在赫兹用实验证实电磁波的预言大约半个世纪以后，爱因斯坦对一场麦克斯韦革命的感觉敏锐的评价，在卡尔·波普尔对科学革命的清晰而鲜明的概括中又重新得到表述（1975，89）。他说，“法拉第和麦克斯韦的革命，从一种科学的观点看，正像哥白尼的革命一样伟大”，因为“它推翻了牛顿的主要教条——向心力的教条”。
许多评论家指出，麦克斯韦的理论在英国比在欧洲大陆获得了更普遍的支持。但是，仍然存在不同意见。开尔文勋爵就是其中之一。在1884年于约翰斯·霍普金斯大学所作的《巴尔的摩讲演》中，他直率地说：“如果我知道什么是光的电磁理论，那么，我也许就能够联系光的波理论的基本原理来思考它”。此外，“我也许可以说，在我看来，关于它的一个似乎可以理解的唯一正合需要的东西，我认为是不可接受的”。在分析1875年到1908年间英国的状况时，阿瑟·舒斯特爵士说，在英国，没有人进行实验以证实麦克斯韦的预言，因为“我们也许过于自信麦克斯韦的看法固有的真理和单纯”。既然我们“考虑到支持电磁理论的间接证据，所以认为不值得进行一个‘广泛展开的实验研究”’，那么，为什么还要进行这样一个“肯定将占用和耗费大量时间和劳动”的实验研究呢？实际上，进行这样一个实验似乎并无多大意义，因为看来显而易见的是，实验的“结果”将是“一个定论”。但是，舒斯特说，卡文迪什实验室的年轻人“错了”，因为他们“忘记了，在国外，而且在某种程度上说在这个国家中，绝大部分科学思想并无兴致甚至舍不得放弃一种灵活多变的有实体的非常有用的以太，转而接受一种其性质并不像任何已知物体的性质的介质”。
麦克斯韦的革命与我们前面一直在讨论的那些革命多少有些不同；那些革命可以比较容易地与像拉瓦锡或达尔文这样的单个人的科学思想联系起来。这场已经进行了长达半个多世纪之久的革命需要三个显著的贡献，即法拉第废克斯韦和赫兹三个人分别作出的贡献。对于这三位伟大的物理学家的重要作用，存在不同的看法。麦克斯韦的革命这个称呼也许源于这样一个事实：电磁理论集中体现在麦克斯韦的方程式中，这可能就是爱因斯坦认为麦克斯韦在这场革命中“发挥了最大作用”的原因。但是，爱因斯坦同样尊敬法拉第，而且在他的研究中对两者都作了生动的描述。这场革命看来似乎像人们归功于哥白尼的革命。在哥白尼的革命中，开普勒改造了哥白尼的概念，然后，牛顿又发展了这些概念。然而，两者之间仍然有一个根本的差别，因为开普勒基本放弃了哥白尼的原理，而麦克斯韦则在自己的理论中把法拉第置于一个非常重要的地位，给予法拉第的概念以新的精确性和重要性，并且在牛顿以开普勒思想为基础进行创建的意义上发展了法拉第的思想。
麦克斯韦对一种新物理学的贡献并不限于他的电磁学理论。它们还包含其他许多论题，其中有分子物理学、热力学和气态运动论。他使科学家们意识到量纲分析的重要性，并且在物理理论中传播了模式的概念，这个概念已经成为我们时代物理学的一个重要特点。我们已经看到，麦克斯韦的电磁理论顺利通过了三次革命的检验：亲眼目睹者的证明，历史学家的评判，科学家们的看法。第四次检验——物理学思想的记录——表明，麦克斯韦的革命（或者说，法拉第、麦克斯韦利赫兹的革命）是由18世纪和19世纪的经典物理学向2世纪新的相对论物理学和量子论转变过程中的一个重要因素。像牛顿革命以及采用和推广了理解外部世界现象的新方法的科学中的其他革命一样，它也是人类思想中的一场伟大革命。
《科学中的革命》
科恩著
第21章 一些其他的科学发展
达尔文和麦克斯韦的革命，并不是在他们所处的时代被认为是革命性的而在我们今天所处的时代仍可能被普遍认为是革命的生物学和物理学中唯一的剧变。历史学家和科学家在从数学和统计学到地质学和医学等领域中，提出了19世纪科学革命的许多候选者。在这一章中，我们将简短考察一下这其中的一些发展，最后再概括地说一下应用科学领域中的伟大革命。
赖尔在地质学中的革命
在考察19世纪期间地球科学中的进步时，伦纳德·威尔逊所举出的实例是“在1841年之前”所发生的“地质学中的革命”。在这一年，赖尔创立了他的“均变说”；他在其3卷本《地质学原理》（1830－1833）中对这一学说和理论作了详尽阐述。正如赖尔在1829年的一封信中所解释的，他的目标是宏伟的（威尔逊，1972，256）。他说，尽管他的书“不敢妄想对地质学中所有已知的东西作出概括”，但是，它“将努力确立起科学中的推理原则，而且，作为对我关于那些原则的看法的描述，作为巩固由于接受这些原则而必然产生的体系的证据，整个我的地质学将呈现在人们面前”。从根本上说，他认为，“除了那些现在发生作用的原因外，从我们可以追忆的远古一直到目前，无论什么东西，都不曾有任何原因发生过作用。而且那些现在发生作用的原因，也从未发生过与它们现在所发挥的作用的能量不同的作用”。威尔逊认为，他书中的第17章，“以‘依据现在发挥作用的原因解释他表以前的变化’为题，实现了这一诺言”（p．280入此外，赖尔在该书中还用四章的篇幅陈述了“显然是新的和创造性的思想”。威尔逊断言，这本书是“革命性的”（p．280，281，293），因此前进了一大步。他同时还强调指出，这本书是造诣精深的，而且人们争相购买。我们可以补充说，这本书的不同版本接连不断地问世（第2版，3卷本，1832－1833；第3版，4卷本，1834），说明了人们对该书的兴趣以及该书具有的重要性。因此，显然，如果这确实是一场革命，那么它就不只是论著中的一场革命。
但是，并非所有研究地质学的史学家都赞同威尔逊的结论：“赖尔在人们关于地球历史的思想中开始了一场革命”（p．293）。在对威尔逊传记的一篇评论中（载1973年6月5日《科学》，179：57－58），塞西尔·施奈尔论述了人们可以用来“驳斥传记作者”的证据，而且他认为，“赖尔的均变论思想并没有多少新颖之处，而且，就说他的思想是革命性的思想的根据而言，它们对于正在出现的世俗的世界史也是无关紧要的”。的确，威尔逊所引证的任何断言赖尔的《地质学原理》是革命性的或引起革命的评论家或同时代的阐释者的论述，并没有证实他自己的判断。然而，正如我们已经看到的，只是在赖尔的论著第一卷发表20年之后，查尔斯·达尔文在《物种起源》第9章接近开始的地方（1859，282）才对“赖尔爵士关于地质学原理的宏篇巨著作了评价”。达尔文说，“未来的史学家将会认识到，它�
