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20世纪头30年的物理学革命及其影响

作者:主编 时间:2022年12月03日 阅读:126 评论:0

20世纪头30年里,俄国十月革命的爆发开辟了人类政治生活的新纪元;而在此期间默默进行的物理学革命,开辟了人类科学文化生活的新纪元。在第一次世界大战期间,爱因斯坦(1879—1955)发表了他的广义相对论,这个理论预言,在日蚀时可以观测到光线在太阳引力场中的偏转。1919年5月29日恰逢日蚀。英国天文学家爱丁顿(1882—1944)领导的观察队的工作,证实了相对论的这一预言。1919年1 1月6日,英国皇家学会和皇家天文学会确认了这一结果。英国皇家学会会长汤姆孙(1856—1940)在一次会议的讲话中说:爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一——也许是最伟大的成就,因为他不是发现一个孤岛而是发现了新的科学思想的新大陆。
在这同时,一个17岁的中学生海森伯(1901—1976)在战争结束后决心投身“探索蕴藏着世界和谐”的科学,他终于在对物质结构的探索中找到了这种秩序和和谐,为人类思想的另一伟大成就量子力学的建立,作出了伟大的贡献。
也许列举一些同我们的日常生活密切相关的技术成就能有助于人们理解科学在现代文明史中的作用。例如,人口不断增长会给解决吃饭问题带来巨大困难。早在1898年英国物理学家克鲁克斯(1832—1919)就在英国的一次科学协会的会议上,列举事实警告人们说,由于人口增加,土地变得狭小了,长此下去,食粮不足的时代就会到来,解决的办法是必须寻找新的氮肥。在这方面,由于能斯特(1864—1941)和伯克兰、艾德等人的研究,于1905年在挪威实现了电弧法合成硝酸的工业化,再把硝酸变成硝酸钙而制成化学肥料;由于奥斯特瓦尔德(1853—1932)、哈伯(1868—1934)、能斯特、勒夏特里(1850—1936)、波施(1874—1940)、米塔希(1869—1953)等人的研究,于1913年在德国实现了高压高温合成氨的工业化,从而能生产大量的硫氨化肥。化肥对于增产粮食无疑起了重要作用,可是食粮不足至今是人类的重大危惧之一。
从穿的方面看,19世纪的化学提供了合成染料茜素和靛蓝等,完成了人造丝制法,但是人造丝工业化和人造棉的发明在20世纪初,20年代末开始研究合成高分子化合物,30年代美国杜邦公司用缩合和聚合酰胺的方法制成人造纤维耐纶,开辟了解决穿衣问题的新途径。
在居住方面,中国一直是“秦砖汉瓦”和木石的建筑,外国也差不多。19世纪已有了水泥、混凝土和钢材。1903年在巴黎建造了钢筋混凝土建筑。而1931年在纽约建成102层、高375米的“帝国大厦”。
在交通方面,飞机的使用是一项重大进展。19世纪后期,德国人利里恩塔尔做过大约2千次滑翔实验。他在1889年还写了一本关于机器飞行的书《飞行技术基础——鸟的飞翔》。14年之后,1903年,美国莱特兄弟制造了以4缸12马力的汽油发动机为动力的最早的飞机。1919年伦敦—巴黎开始最早的客运航班。
在信息方面,有声电影、无线电广播、电视广播,都是在20世纪头30年里开始出现的。
这些被列举的诸发明大大地改变了人们的生活方式,但是,给本世纪人类思想带来深刻影响的却是在这30年里发生的物理学革命。
这场物理学革命是19世纪末达到顶峰的古典物理学理论的内在矛盾以及它在新的实验事实面前无能为力而陷入危机的必然结果。1900年普朗克(1858—1974)的“量子”假说一举打破了“自然界无飞跃”的古老格言,吹响了物理学革命的号角。爱因斯坦是这场革命的主将,1905年不但发表了光量论,推进普朗克的量子理论,而且发表了狭义相对论,变革近3百年来的物理学时空观。他马不停蹄地前进,1915年完成了狭义相对论的推广,提出广义相对论,并于1917年应用广义相对论考察宇宙问题,开创了现代科学宇宙学。丹麦物理学家玻尔(1885—1962),在1913年以其著名的“三部曲”原子理论推动了这场物理学革命的一个战场的胜利前进。沿着爱因斯坦和玻尔的两种不同的思路, 在1925年至1926年,海森伯和薛定谔(1887—1961)等完成了数学上等价的两种不同形式的量子力学:波动力学和矩阵力学。相对论和量子力学是这场物理学革命的主要标志和成果,它们构成了新物理学发展的理论基础。
20世纪头30年被称为“物理学的黄金时代”、“激动人心的年代”、“需要而且产生巨人的时代”。这场物理学革命带动了20世纪整个科学技术的革命,并为人类文明开辟了新纪元,是20世纪人类历史的重要事件之一。

古典物理学的矛盾和危机


在19世纪后半叶,继牛顿力学之后又完成了关于热现象和电磁现象的两个理论体系。在热现象领域,由于卡诺(1796—1832)、焦耳(1818—1889)、克劳修斯(1822—1888)、开耳芬勋爵(1824—1907)及其他人的工作,建立了热的能量理论——能量守恒定律和能量耗散定律,即热力学第一和第二定律。赫尔姆霍兹(1821—1894)的工作,把能量守恒定律纳入力学的数学化体系中去。麦克斯韦(1831—1879)和玻尔兹曼(1844—1906)又把统计的方法和几率的概念引入热力学,在力学的基础上解释了热力学第二定律,建立了统计力学。在电磁现象领域,由法拉第(1791~1867)和麦克斯韦完成了电磁场理论;洛伦兹(1853—1928)把电磁场和电粒子的概念综合起来建立了电子论。
在19世纪末,许多物理学家对当时物理学的状况感到满意,认为物理学已经达到相当完善的地步,似乎牛顿力学、电磁场理论、热力学和统计力学可以解开一切自然现象之谜,物理学的主要框架已经构成,剩下的问题只是提高精度和推广应用的问题了。其实不然,热力学和统计力学以及电磁场理论都突破了牛顿力学的框架和力学自然观,并且这些理论之间还存在着内在矛盾。
热力学第二定律的不可逆性同牛顿力学的可逆性相对立。虽然热力学第二定律的统计解释表明可以从力学定律导出热现象的不可逆性,但它引入了和牛顿力学规律的确定性相对立的统计规律;同时统计力学的“各态历经假说”根本不能归结为力学原理。另外,统计力学中的能量均分定理不能适用于具有无限力学自由度的电磁场。电磁场理论和电子论揭示了同分立的原子概念相对立的连续的电磁场这一新的物理实在;并且导致电磁相互作用以有限速度传播的结论,这同引力的瞬时超距作用相对立。此外,麦克斯韦的电磁场方程和伽利略相对性原理不协调,电磁现象领域中质量和电动力的速度相关也同牛顿力学的质量和力的速度无关相矛盾。
但是,在实验发现导致古典物理学危机之前,正视这些矛盾并从根本上抛弃力学自然观,探索新的物理学认识以推动物理学理论变革的物理学家为数不多。多数人仍然盲目乐观。其中有些人看到了这些矛盾,但他们没有怀疑传统物理学的研究纲领和力学自然观,而是在它的基础上修补漏洞。只有少数物理学家为了克服这些矛盾开始探索新的物理学认识论和方法论。这主要表现为摆脱力学自然观和力学物理学方法的种种努力。在这个探索过程中,以奥斯特瓦尔德(1853—1932)为代表人物的唯能论物理学和维歇特、维恩、阿伯拉罕等人发展的电磁自然观出现了。
然而唯能论和电磁自然观并不比力学自然观高明。马赫(1838—1916)在它们出现之前就曾通过自己的探索指出:用力学来解释一切自然现象是一种偏见,应该揭穿“力学神话”,任何特殊类型的自然现象的规律都没有资格作为解释其他现象的基础,应该寻求对各种现象的统一解释。彭加勒(1854—1912)从非欧几里得几何学的成功看到了科学原理是可以改变的真理,提出理论的一部分具有约定的性质,人们可以自由构造理论,由经验去选择。这些思想在物理学家中所产生的影响,事实上为物理学革命准备了认识论的条件。
古典物理学内部的矛盾和为克服这些矛盾所进行的认识论和方法论的探索,都还不足以动摇大多数物理学家对古典物理学的信任。真正造成物理学危机的是19世纪末的一系例出人意料的实验发现,而物理学革命正是古典物理学危机的直接产物。
19世纪末许多物理学上的实验发现和古典物理学理论不相容。检验地球相对以太运动效应的迈克尔逊-莫雷实验得到否定的结果。根据麦克斯韦-玻兹曼的能量均分定理计算的双原子和多原子气体比热值和实验得到的值明显偏离。黑体辐射现象、光电效应以及原子的线状光谱都不能从古典物理学理论得到理论上的说明。最令人震惊的是x射线、放射性和电子的发现。
1895年,德国物理学家伦琴(1845—1923)意外地作出了一项轰动世界的发现。他发现放电管能射出一种射线,它可以穿透近千页的书、2、3厘米厚的木板、15毫米厚的铝板以致手的筋肉。他用这种射线照射他的夫人的手,得到了手骨和手指上的戒指都清晰可见的照片。他把这种射线叫“x射线”。伦琴的发现, 伦琴夫人的手骨照片成了轰动世界的新闻。于是伦琴被皇帝召见,被邀请到大学讲演。他的论文被译成英、法、意、俄等国文字发表,许多国家的科学家立即重复他的实验。
x射线的发现成了另一项重大发现的契机。1896年初, 伦琴的发现传到法国。法国物理学家贝克勒尔想到x射线可能和他长期研究的荧光有关。他立即着手研究,结果发现铀盐能使包着黑纸的照相底片感光。继贝克勒尔之后波兰物理学家居里夫人(1868—1934)又发现钍能发射类似铀发射的射线,她称它为“放射性”。接着,她又发现了钋和镭元素的放射性。
x射线的发现也促成了电子的发现。法拉第电解光律就暗示了电的原子性。赫姆霍兹曾根据电解定律推断电是由粒子形成的。斯通尼给电的基本单位起名为“电子”。洛伦兹又提出电子论。1896年塞曼发现钠火焰光谱的D线在磁场下变宽,他用洛伦兹的电子论解释它,并由光谱线的宽度计算出带电粒子的电荷同质量的比e/m为107数量级。1897年英国物理学家汤姆孙在对阴极射线长期研究的基础上,成功地通过阴极射线在电场和磁场中的偏转测定了m/e值为10-7,电子的存在被直接证实了。
这3项发现震动了整个物理学界,因为它们和几千年来关于元素的不变性和原子的不可分性的观念相冲突。放射性进一步研究的惊人成果是元素嬗变的发现。到1900年已经查明放射性物质可以自动地发射3种射线:α射线、β射线和r射线。1902年卢瑟福(1871—1937)和索迪(1877—1956)提出放射性嬗变理论:放射性元素的原子是不稳定的,它们自发地放出射线和能量而衰变成另一种放射性元素,直到成为一种稳定的原子为止。电子的发现导致原子可分的认识。人们很快把电子看成构成原子的要素。汤姆孙在1897年就提出阴极射线粒子(即电子)是“建造一切化学元素的物质”。此后,各种原子结构模型相继提出。最有影响的是汤姆孙的正电球浸泡着负电子的模型(1903年)和卢瑟福的负电子绕正电核心绕转的模型(1911年)。诸实验发现和由它们引出的这些物质结构的经典模型都不能在古典物理学理论的基础上得到合理的说明。物理学家们开始怀疑和重新审查物理学既有的基本概念和原理。正是在这个过程中酝酿着一场物理学革命,相对论和量子力学应运而生。

相对论和量子力学的诞生


物理学革命的第一个理论成果是爱因斯坦的相对论。它包括狭义相对论和广义相对论,前者本质上是关于时空的物理理论,后者是前者的推广并且还包含一种新的引力理论。它的诞生从根本上改变了物理学的时空观,它作为一种启发原理可以应用于一切物理理论,从而完成了一次物理学时空观的革命。
古典物理学诸多矛盾的根源之一是牛顿力学中所包含的绝对时空和绝对运动的观念。这种绝对时空观念的局限性,在运动物体电动力学的研究中集中体现在地球相对电磁以太运动的最恼人的难题中。迈克蒂逊-莫雷实验对澄清这个问题作出了伟大的科学贡献。为了解释这个实验的否定结果,爱尔兰的物理学家斐兹杰惹(1851—1901)和洛伦兹沿用旧的时空观念先后于1889年和1892年分别独立地提出了一个特设性的假说,认为运动物体在运动方向上的长度要缩短,所以不能观测到地球相对于以太的运动的光和电磁的效应,然而专门设计的一些实验并没有证实收缩效应存在。于是1904年洛伦兹又提出一个运动座标系和静止座标系之间的变换关系式,对于远小于光速的情况它保证了麦克斯韦方程在这种变换下形式不变。彭加勒支持洛伦兹这个理论,并把这个变换叫”洛伦兹变换”。他早在1895年就指出,要证明地球相对以太的运动是不可能的。1898年他甚至还讨论过对一切观察者光速恒定和同时概念的相对性的必要性。1904年他明确提出物理现象的定律对于静止观察者和运动观察者必定是相同的。然而洛伦兹的理论借助于特设假定保留了没有经验证据的电磁以太和绝对运动,彭加勒只在经验的意义上确认了运动的相对性、光速恒定和同时概念的相对性。
爱因斯坦的研究不是洛伦兹和彭加勒工作的直接继续,他从自然界的统一性出发,于1905年创立了狭义相对论。在牛顿力学领域里普遍成立的伽利略相对性原理,在麦克斯韦电动力学中不成立。他根据法拉第电磁感应定律分析了这一事实,认为这种不统一不是自然界所固有的,而是由于描述这种现象的牛顿力学体系有局限性。他吸取了休谟(1711—1776)对先验论、马赫对绝对空间概念的批判成果,首先考查了在两个空间上分隔开的事件的”同时性”问题,得出同时性是相对的结论。他以运动的相对性原理和光在真空中以确定的速度传播这两条作为公理前提,并利用同时的相对性,导出空间座标和时间座标在不同惯性系之间的变换关系式,即洛伦兹变换。由洛伦兹变换联系起来的空间距离和时间间隔随着座标系的相对速度而变化,这就意味着空间和时间本身没有绝对性。又按照相对论原理来改造牛顿力学而得到相对论力学,它把古典力学作为物体低速运动这一极限情况的描述,包括到了自身之中。这样,狭义相对论就把力学和电磁学在运动学的水平上统一起来了。
爱因斯坦把相对性原理从相互作均速运动的惯性系推广到相互作加速运动的非惯性系。他接受了马赫的观点,认为非惯性系理论一定要包括引力理论。他从惯性质量同引力质量相等的实验事实出发,于1907年提出等效原理:一个加速的非惯性系等效于一个含有均匀引力场的惯性系。他在他的朋友格罗斯曼(1878—1936)的帮助下,借助于黎曼几何学和张量分析,于1915年完成了狭义相对论的推广,提出广义协变原理:在任何座标系中物理学规律的数学形式相同。因为广义协变原理是狭义相对性原理的推广,所以他把它称为“广义相对论”。广义相对论用空间结构的几何性质来表示引力场,使非欧几里得几何学获得了物理应用。广义相对论揭示了空间的几何结构决定于物理分布状况并体现着引力场的强度。这里所揭示的物质与时空的关系,表明时空不能脱离物质而存在。这就在比狭义相对论更深的层次上否定了牛顿的绝对时空观念。
物理学革命的另一个重要理论成果是量子力学。它能够描述古典物理学所不能描述的微观世界的现象。但是它不只是适用于微观现象的一种有效的物理理论,原则上它也适用于由原子、分子构成的宏观物体以至天体和宇宙。它作为自然界的一种普遍的量子原理,和相对论原理一起构成现代科学的理论基础。由于量子力学根本改变了古典物理学的因果观和实在观,它从与相对论不同的方面实现了物理观的革命。
量子力学是在普朗克、爱因斯坦、玻尔的旧量子论的基础上发展起来的。1900年德国物理学家普朗克“孤注一掷”提出量子假说,成功地解释了古典物理学所不能解释的黑体辐射光谱的能量随频率分布的情况。按照这个假设,辐射能量的发射和吸收是以不连续的“能量子”的形式实现的,它的大小同辐射频成正比,比例常数记为h,赋名“作用量子”或“量子”,亦称“普朗克常数”。能量子的概念第一次揭示了能量的不连续性,打破了“自然界无飞跃”的古老的格言。这一假说可以看作是对能量均分定理的制度和修正。
爱因斯坦把普朗克的能量不连续的概念从发射和吸收过程推广到空间传播过程,认为辐射本身就是由携带着能量和动量的“光量子”组成。这里除了能量的不连续性外又引入了动量的不连续性。这种光量子,瞬时效应表现为粒子性,而统计平均效果则表现为波动性,它第一次揭示了光的波粒二象性。
玻尔接着又迈出决定性的一步。他把能量的不连续概念推到原子内部的能量上去。按照古典电动力学去理解卢瑟福的核式原子,电子在核外绕转,必须连续的辐射,而电子的轨道半径由于辐射能量而越来越小,最后落到核上而停止辐射。这是同原子的线状光谱和原子的稳定性不符的。玻尔提出电子在核外只能在特定的轨道上做周园运动,当电子在这些轨道上运动时不发射辐射,原子的能量有确定值。他把原子所处的这种状态叫“定态”。电子占据的轨道离核愈远,原子的定态能量愈高,当电子从高能态过渡到低能态时,原子发射辐射;反之只有原子吸收了辐射,电子才从低能态过渡到高能态。他把原子的这种能态之间的过渡叫做“跃迁”。发射或吸收辐射是单频的,并且辐射频率γ和能量E的关系由E=hγ给出。他利用这样一个模型成功地解释了氢原子光谱的经验规律。量子论的进一步发展是循着爱因斯坦的和玻尔的两个不同的纲领进行的,从而导致了波动力学和矩阵力学的诞生。
1923年,法国物理学家德布罗意(1892—)把爱因斯坦的光的波粒二象性观点推广到电子,认为电子伴随着波。他用电子相波的观点解释了玻尔硬性假设的电子特定轨道的存在条件。奥地利物理学家薛定谔考察了电子的量子轨道问题并发展了德布罗意的物质波思想,他认为不是电子伴随着波而是波包形成电子。因此,他不试图由轨道电子相波导出电子轨道,而是致力于寻找支配这种波的波动方程。1926年从力学—光学的相似和类比建立了波动方程,玻尔理论中的量子化条件作为这个方程的本征值给出。
沿着玻尔的对应原理即借助古典理论的概念和定律构造量子理论,必须把古典理论作为极限情况包括在其中。德国物理家海森伯成功地发展出矩阵力学,他利用对应原理处理辐射问题,用电的傅利叶展式的频率和振辐计算辐射的频率和强度,也就是说,抛弃电子轨道的概念,不把力学定律写为电子的位置和速度的方程,而是写为电子的傅利叶展式中的频率和振幅的方程。这样,理论工作就成了寻找可观察的辐射频率和强度所对应的那些量之间的关系。1925年海森伯给出了一个数学形式系统,牛顿力学的运动方程被矩阵之间的类似的方程所代替,称为矩阵力学。不久,玻恩(1882—1970)和约丹(1902—)同海森伯一起完善了这个理论。英国物理学家狄拉克(1902—)发展了矩阵力学的数学形式,称为q数理论;玻恩和美国物理学家维纳用算符理论推广了矩阵力学,称为算符力学。
不久证明波动力学和矩阵力学在数学上是等价的。1926年玻恩结合电子碰撞实验,提出对薛定谔波的物理解释,即波函数的平方代表电子在某时某地出现的几率。因此,薛定谔波不能认为是存在于三维空间的真实的波,而是一种位形空间的“几率波”。
1927年,海森伯提出测不准原理,玻尔提出互补原理,对量子力学的物理原理作出进一步的阐释。测不准原理说,两个共轭的物理量不能同时被确切预言,它们的不确定量的乘积大于或等于普朗克常数。互补原理说,一种古典物理学的应用排斥另一种古典物理学概念的同时应用,而这另一种古典概念在不同的联系上对阐明现象是同样必须的。

物理学革命的意义和影响


物理学革命的实质在于,通过物理学基本概念和原理的变革,改变了以往指导物理学研究的牛顿纲领。牛顿纲领是用牛顿力学体系解释整个物理世界的纲领。这场革命所建立起来的,以相对论和量子力学为核心的新的研究纲领则成为整个现代物理学发展的指导方针。
这个新的研究纲领表明,古典物理学所达到的主要是关于自然现象和过程规律的宏观描述,而现代物理学则深入到从微观过程机制说明宏观过程的水平。现代物理学同古典物理学相比具有更高的普遍性,相对论和量子力学都把牛顿力学作为某种极限情况包括在自身之中;现代物理学提供了认识自然和描述自然的新的思考方式,放弃了关于物理事件在空间和时间上的进程与观察无关的古典物理学的信念,限制了古典物理学概念有效性的适用范围。
在物理学危机和革命过程中,一些物理学家曾经出现过认识论观点的混乱。在他们看来,古典物理学的真理性是绝对的,所以在古典物理学的适用界限被发现之后,就怀疑它的有效性;在物理学的基本原理变革之后,就惊呼“科学原理普遍毁灭”。实际上,受到限制的不是古典物理学的有效性而是它的适用范围;现代物理学把实验揭示出来的古典物理学理论框架内的矛盾提升为原理,为科学知识开拓了新经验领域,恰好证明科学原理是可以改变的。认识混乱的重要根源是对待科学的教条主义态度。随着物理学革命的进展,教条主义的呼喊逐渐被革命胜利的欢呼淹没。几个世纪以来在整个自然科学领域占统治地位的力学自然观终于在这场革命中被冲垮,物理学实现了认识论的变革。
这场物理学革命带动了20世纪整个科学和技术的革命。正是在它的影响下产生了量子化学、分子生物学、相对论宇宙学和量子宇宙学。正是在它的推动下出现了原子能技术、固体电子技术和激光技术等新技术。
爱因斯坦狭义相对论的一个重要的结论是,质量和能量并非是相互独立的属性,而是同一种属性的两种表现形式。这就是所谓的质能关系式。它意味着,从理论上讲,极小的质量可以释放出巨大的能量;反之,巨大的能量可以聚合成极小的质量。这就为以后解释太阳能和其他天体贮藏着似乎用之不尽的能量提供了理论基础。由于所有生命过程都与太阳能有关,因此生活的活力来自何方的问题就得到了解决。质能关系式也揭示了原子核贮藏的巨大能量可以用来制造极其可怕的毁灭性的武器,也可以用来发电的奥秘。
爱因斯坦在量子论基础上提出的受激发射理论和量子力学为60年代出现激光技术奠定了理论基础。由于量子力学应用于固体物理学研究推动了固体电子技术的发展,因此才出现了固体电子器件和大规模集成电路的发展。如果没有这些也就不会出现大容量高速度的电子计算技术。没有高超的电子通讯和电子计算技术,航天事业也就不可能实现。
就科学理论的发展来说,由于量子力学在化学研究中的应用,在1927年产生了量子化学。它为化学的发展开拓了新方向,分子设计工程的进展很可能导致化学的革命。从量子力学的观点理解生命,促进了分子生物学在50年代诞生。1945年薛定谔在英国出版了《生命是什么?》一书,概括了30年代物理学家对生命的看法,启发人们用物理学的思想和方法探讨生命问题。有人把这本书叫做“唤起生物学革命的小册子”。
相对论和量子论都被用于宇宙的研究。爱因斯坦在完成广义相对论以后,立即用它来考虑大尺度的空间问题。他于1917年发表了《对广义相对论的宇宙学考察》,开创了现代宇宙学。他在这篇文章中给出了广义相对论场方程的第一个宇宙学解。按照这个解,宇宙的体积有限但没有边界,并且不随时间而变化。在他的工作的影响下,许多学者提出各种宇宙模型。当前被认为有前途的是“大爆炸”宇宙学说。
在物理学革命中诞生的相对论和量子论,作为人类智力的伟大成就,它的影响远远越出了自然科学和技术本身。首先,新物理学的哲学含义同传统哲学相冲突。但是,这些新思想的力量又使得任何想要维持旧传统的哲学家们不能无视。于是,他们就以曲解科学内容和同日常生活概念类比的方式,或者把它纳入他们自己的旧传统或者斥为同他们敌对的思想体系。唯心论者们不是把相对论解释成对唯物论的胜利就是把它说成粗糙的唯物论形式。因为哲学同意识形态的密切关系,所以纳粹德国的哲学代表人物把相对论斥为唯物论的思想产物; 30年代的一些苏联学者则说相对论浸透着反动的马赫哲学的唯心论观点。传统宗教的信仰者则用海森伯的测不准原理论证精神的“自由意志”。但是,这种旧传统对新思想的对抗的力量愈来愈弱,新物理学的哲学含义愈来愈成为真正现代哲学的丰富营养。
新物理学和技术结合所产生的力量,影响到人类对掌握自己命运能力的看法。科学技术的力量不但可以造福人类,也可以为害人类。新物理学导致的原子武器的威力足以毁灭人类。和平民主力量的发展和使用原子武器不免毁灭自己的心理因素,使得毁灭人类的世界大战有可能避免,但这却造成把使用常规武器的战争视为平常的危险。无限制地利用科学技术的力量发展经济会造成对生态环境的严重破坏,这一点业已被人们所认识。例如,无限制的燃烧会增加大气中的二氧化碳和氧气不足,长此下去就会为害人类的生存。
鉴于科学技术的力量在发展国民经济和改变国际政治关系中的这种巨大的作用,各国政府都已把发展科学技术列为国策之一,并且不得不吸收科学家参政。科学技术力量为害人类的事实和可能性也激起科学家的社会责任感。但是,诚实的科学家对社会政治生活的某些见解,如果和统治者的政见不合,他们往往被作为持不同政见者受到不同程度的各种政治迫害。现在已经明确,利用现代科学技术发展经济所造成的环境破坏会超出国界成为全球性问题。因此,各国都开始注意国际合作,国家之间的科学文化交流增多了,而且这种科学技术交流往往作为改善国家政治关系的先导。科学家全力促进国际合作的努力,必将为现代文明社会的发展发挥极大的作用。

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