首頁 > 誰才是對的?科學家的爭論與合作
:::
誰才是對的?科學家的爭論與合作
在專業領域中存在兩種學術流派分歧,彼此長期爭論是正常的現象,例如「燃素說」是18世紀出現的一種錯誤學說,人們認為可燃物質中存在著「燃素」,最後反對與支持派學者合作推翻此一說法。但學術爭論也可能變成謾罵,甚至扭曲為政治勾結。科學研究的目的是揭示大自然的奧祕,對科學問題的爭論摒應棄門戶之見,既能使是非越辯越明,推動科學事業向前發展。
 
 

玻爾(左)與愛因斯坦(右)圍繞著對「量子力學」的解釋問題展開過爭論,而且長達30年之久。
▲玻爾(左)與愛因斯坦(右)圍繞著對「量子力學」的解釋問題展開過爭論,而且長達30年之久。
 
在科學上,一種新理論的誕生,一個新發現的問世,往往伴隨著激烈的爭論。如對於光的本質的認識,從「微粒說」到「波動說」,又到「波粒二像性」,整整爭論了一個多世紀。又如地質學上的「大陸漂移說」與「地球固定論」,也曾爭論不斷。1928年,14位地質權威雲集紐約,對「大陸漂移理論」進行學術論戰,爭論結果:7票贊成,7票反對,真可謂勢均力敵,不分上下。

爭論,本是一件好事,可以活躍學術空氣,繁榮科學事業。然而,並非都是如此。

學術爭論的悲劇

18世紀下半葉,在地質學史上,圍繞著岩石成因問題,展開過一場「水成」和「火成」的爭論。「水成派」的首領是德國礦業大學的教授威爾納(Abraham Gottlob Werner),他認為地殼上所有岩石都是從原始的海水或洪水時期沉積出來的,因此,人們稱之為「水成派」。1788年,英國地質學家哈頓(James Hutton)提出地殼中存在著岩漿岩,它是由高溫的岩漿冷卻結晶而成的,人們稱之為「火成派」。兩派爭論異常激烈,後來甚至發展到指責和謾罵,最後竟動了拳頭,真可說是「水火不容」。

在遺傳學中,也存在著兩種學派,一種是以蘇聯摩爾根(Thomas Hunt Morgan)為代表的遺傳學派,認為一切生物都能把它的各種遺傳性狀傳遞給它的後代。那麼,依靠什麼來傳遞呢?奧地利的孟德爾(Gregor Johann Mendel)從豌豆雜交實驗開始,提出了「基因」的概念,認為通過「基因」傳遞遺傳信息。另一種是以米丘林(Ivan Vladimirovich Michurin)為代表的遺傳學派,它是在蘇聯十月革命前後,在長期的果樹育種的實踐中,提出了「獲得性遺傳」的理論。
 
遺傳學中,孟德爾認為通過「基因」傳遞遺傳信息;米丘林則提出「獲得性遺傳」(後天獲得性狀遺傳)的理論。
▲遺傳學中,孟德爾認為通過「基因」傳遞遺傳信息;米丘林則提出「獲得性遺傳」(後天獲得性狀遺傳)的理論。
這兩種學派在遺傳學領域中存在分歧,並且進行長期的爭論,這原是認識發展過程中必然的、正常的現象。可是,在1940年代前後,以李森科(Trofim Lysenko)為代表的一派,卻利用行政的手段對蘇聯摩爾根學派進行鎮壓,把摩爾根學派說成是西方資產階級的東西,因而把純學術的爭論與政治聯繫在一起,造成了學術爭論中的悲劇。

李森科為代表的一派,利用行政手段鎮壓蘇聯摩爾根學派,把純學術的爭論扭曲為政治。
▲李森科為代表的一派,利用行政手段鎮壓蘇聯摩爾根學派,把純學術的爭論扭曲為政治。
 
這些事件在科學史上雖然為數不多,卻構成了學術爭論的悲劇。雖是如此,為科學而爭論,又從中取長補短、尊重對方、增進友誼的良好典範,卻比比皆是,並傳為美談。

給反對者提供論據

在近代化學史上,有一場推翻「燃素說」和堅持「燃素說」的爭論歷史。然而,雙方並不是「劍拔弩張」,明爭暗鬥,而是互相學習、傳授經驗。

1783年的一天,法國化學家拉瓦錫(Antoine Lavoisier)舉行了一個儀式,由他夫人焚燒「燃素說」的書籍,慶祝化學理論產生了新的突破。

「燃素說」是18世紀出現的一種錯誤學說,當時人們認為可燃物質中存在著一種特殊的東西,叫做「燃素」,當物體燃燒時,「燃素」以光和熱的形式逸出,留下灰燼。這個學說有時能解釋一些燃燒和化學現象,因此,在當時歐洲的化學界裡占了統治地位。著名的化學家卡文迪許(Henry Cavendish,發現氫氣的化學家)和普利斯特列(Joseph Priestley,發現氧氣的化學家)都是堅定的「燃素說」擁護者。

但是,拉瓦錫從「燃素說」的本身發現了一些矛盾。譬如,以木柴燃燒過程來說,灰燼比木柴輕,因此說明逸出的「燃素」是有質量的;而在金屬燃燒後留下的灰燼卻往往比原物來得重,那麼逸出的「燃素」變成負的質量,這就不能自圓其說了。

因此,拉瓦錫在他的日記中寫下了革新化學理論的計畫,決心要擺脫「燃素說」的束縛,弄清燃燒的本質。

拉瓦錫在開始研究時認為,金屬在空氣中鍛燒,不但不是放出「燃素」,反而是吸收了空氣,因此燃餘之物反而重了。可是,正在這時,「燃素說」學派的普利斯特列也做了一個實驗,發現金屬放在封閉瓶中鍛燒後,瓶中的空氣卻少了五分之一。拉瓦錫馬上就把這個實驗接過來,並且自己動手也做了類似的實驗,他開始把注意力集中到這少掉的五分之一空氣上,究竟是什麼成分?

1774年,普利斯特列又做了一個重要的實驗。他在加熱氧化汞的過程中,發現了一種氣體,它能促使物體燃燒,實際上這就是氧氣。可是由於普利斯特列是一個堅定的「燃素說」論者,氧氣在他鼻尖底下白白地溜了過去。他從「燃素說」的觀點出發,稱它是「失去燃素的空氣」。

兩個月後,普利斯特列來到巴黎,他應邀拜訪了好客的拉瓦錫,在餐桌上,普利斯特列談起了自己兩個月前的新發現。飯後,他在拉瓦錫的盛情下,把自己的實驗表演了一遍。拉瓦錫看後深受啟發,當送走客人後,他一頭栽進了實驗室,馬上動手做氧化汞分解實驗,終於使拉瓦錫得出了這樣的結論:空氣是由能夠助燃的「氧氣」和不能助燃的「窒息氣體」─ 氮氣 ─所組成,從此揭開了燃燒之謎,氧化燃燒理論基本上建立起來了。

然而,拉瓦錫的學說還是不夠完善,因為金屬在稀酸溶液中會放出氫氣,而金屬氧化物溶入後卻不產生氫氣。這種化學現象用「燃素說」卻能解釋,他們說氫就是「燃素」,反之,拉瓦錫的氧化燃燒理論卻解釋不了。

就在這節骨眼上,卡文迪許在實驗時發現氫氣在氧氣中燃燒後形成水滴。1783年,卡文迪許派他的助手把他的發現原原本本地告訴了拉瓦錫,使他擺脫了困境。原來水是由氫和氧組成,溶解在稀酸溶液中的金屬攝取了水中的氧形成氧化物,它與酸結合而成為鹽類,同時放出水中的氫。而金屬氧化物本來就是氧化物,當然放不出氫氣。拉瓦錫的理論在他的論敵的幫助下逐步完善起來,從此推翻了「燃素說」,使人類對燃燒現象的認識大大地向前邁進了一步。
 
「燃素說」是18世紀出現的一種錯誤學說,人們認為可燃物質中存在著「燃素」。最後反對與支持的學派學者合作推翻此一說法。
▲「燃素說」是18世紀出現的一種錯誤學說,人們認為可燃物質中存在著「燃素」。最後反對與支持的學派學者合作推翻此一說法。
 
虛懷若谷的氣度

玻爾(Niels Bohr)與愛因斯坦(Albert Einstein)是當代物理學界的兩位巨星,前者是「量子力學」的奠基人,後者創立了「相對論」。他們圍繞著對「量子力學」的解釋問題展開過爭論,而且長達30年之久。

1927年9月,在召開的國際物理學學術會議上,玻爾首次提出了「互補原理」(Complementary Principle)。他認為在「量子力學」中,不可能同時準確地測定微觀粒子的速度和位置。這是由於微觀粒子與測量儀器之間存在著「原則上不可控制的相互作用」,因此,微觀粒子的「波動性」與「粒子性」不可能在同一實驗中表現出來。但是在描述「量子」現象時,這兩個概念缺一不可,它們「互補」起來就能提供「量子」現象詳盡無遺的描述。這一觀點在物理學界迅速得到廣泛的支持。

可是,僅隔一個月,在第五屆比利時舉行的國際物理學會議上,愛因斯坦正式對「互補原理」提出了質疑,他說:「用原則上不可控制的相互作用來解釋『量子』現象,勢必導致對因果性和決定論的某種否定。」因此,這種對「量子力學」的描述「是不夠完備的」。

爭論開始了,並且越來越激烈。其現實意義遠遠超出了物理學領域,進入到哲學範疇,使許多著名的自然科學家和哲學家去思考現代自然科學發展中的哲學問題。爭論一直持續到愛因斯坦逝世為止。

值得讚頌的是,激烈的爭論並沒有使雙方傷害感情,反而使他們之間更加了解,加深了友誼。玻爾說:「愛因斯坦的關懷和批評很有價值地激勵我們所有的人,來再度檢驗和原子現象的描述有關的形式的多個方面。」

有一次,玻爾從丹麥的哥本哈根來到美國紐約,第二天就去拜訪愛因斯坦。玻爾毫無保留地向愛因斯坦介紹了中子轟擊鈾核會引起「鏈鎖反應」或原子爆炸的新想法,愛因斯坦認為這是非常重要的「訊息」。

後來他上書美國總統羅斯福,建議研製原子彈,並且對物理學的同伴們說:「有人似乎稱我為天才,或是這一類的東西,可是我阿爾伯特.愛因斯坦向你們發誓,我並沒有想到這一步!」「玻爾曾說,借助於『鏈鎖反應』,這就成為可能的了,我沒有想到的也正是這個『鏈鎖反應』。」這種虛懷若谷的氣度是何等的可貴!

科學研究的任務是為了揭示大自然的種種奧祕,對科學問題的爭論,摒棄門戶之見,既能使是非越辯越明,曲直越分越清,也能使科學家之間,學派之間增進友誼,進而推動科學事業向前發展。

推薦文章

TOP