在学习科学的过成中,我们经常会读到一些突破性,或是对往后科学发展有重大影响的理论或学说。各位有没有好奇过,到底这些科学家的脑袋装了些什么,才能让他们在知识与资源相对现代匮乏的年代,想出这些之于当代仿佛外星语言的理论?难道各个都是骨骼精奇、天生神力的学术奇才,用脑袋凭空就能想出这些精美的理论?
事实上当然不是如此!其实科学史如果摊开来,就是长江后浪推前浪,一代新人打旧人。
如果观落阴来看这些伟大的科学家,背后一定都有一排脸被打肿肿的前辈们。就拿原子来说好了,最著名的就是道尔吞(John Dalton)的原子说。也就是:一切物质都是由不可分割的原子所组成;相同元素的原子质量大小皆相同,反之则否;化合物是由不同种类的原子以固定的比例组成的;化学反应是原子间以重新排列组合出新的结果。在反应的过程中,原子不会改变它的质量或大小,数量也不会增减。
但其实原子这个理论,可是从好久好久以前,宙斯还在变身下凡把妹的古希腊时代,就已经成形了呢!生于西元前四百年的哲学家德谟克利特(Δημόκριτος)认为,整个世界的本质由「原子」与「空虚」(或译做虚空)所组成。原子是组成世间万物不可再切割的小颗粒,不同颗粒间没有性质上的不同,仅有排列次序、位置以及形状的不同。而空虚是指空虚、寂寞、觉得冷的那种空虚吗?绝对不是!
我们看到的存在东西,都是由原子组成;至于我们没看到的那些非存在东西,则是由所谓的空虚所构成的。这些都是德谟克利特经由观察水蒸气,以及香味飘散等等的生活经验,把这些科学现象透过哲学思考而来。所以初代版本的原子说,并不完全是科学理论,像是「空虚是『非存在』不等于『不存在』」,甚至最后得出「人便是一个小宇宙」这样的结论,通篇充满了哲学的味道。
同一时期,中国恰逢百家争鸣的战国时代,墨翟,就是我们所熟知的墨子,也提出了类似的理论。中国自古信奉五行论,就是万物都由金木水火土,五个元素所组成。这与西方的三元素说或四元素说类似,可以看出当时对于物质的理解是相对直观的。而墨子却在其著作《墨经》里面提到:「端;体之无序最前者也」,意思就是物体切到不能再切以后留下的东西,就叫做「端」。这是中国首次有人提出,物质最终会呈现一个不可分割状态的概念。
相对于同时期的公孙龙:「一尺之棰,日取其半,万世不竭。」意思是木杖可以被无限次的被分成两半再两半,也就是物质永远不会到达不可切割的状态。换句话说,如果你失恋后说自己心碎成无数片了。公孙龙会点点头,墨翟则会跳出来指着你的鼻子,告诉你:「不可能真的无数片,一定数的出来,只是你不够努力!」
至于我们耳熟能详,除了白雪公主以外的苹果最佳代言人——牛顿。
他不止发现地心引力,以及发明让许多大学新鲜人崩溃的微积分,同时他也是微粒说的拥护者。他引用了古希腊人,以及波以耳对于原子的看法。他把运动定律导入原子理论,从此原子说不再是原子乱飘乱排列,而是像小皮球般,受力就会移动、碰撞时会反弹,有了十分具体且可预测的运动模式。同时他也支持光也是像原子般的微粒,所以遵循直线运动、反射等等的运动定律。
但他把原子的概念限缩在物质世界,对于所谓「空虚」或者是其他德谟克利特所提到的哲学思考分,则是不被牛顿接受而被果断放生,真是一个不空虚的人呢!
后来就是我们在文章前面所提到的道尔吞原子说了,相信聪明的你一定有看出,其实道尔吞原子说的理论里面,多少都能看出一些前人理论的影子。本文说提及的人物们,仅仅是原子理论发展史中,几位比较代表性的人物。每次新的理论提出,都替原本的理论补齐缺失,亦或是修正错误的部分,总之就是替旧理论去芜存菁。而原子说正是靠着这些科学家们,前仆后继地打人脸然后被打脸。
其实道尔吞的原子理论也并不是完全正确的版本,他的四大理论中的三项也分别被汤木森(Joseph John Thomson)、拉塞福(Ernest Rutherford)等人修正,甚至后世的原子理论在量子力学的世界里几乎推翻,靠着不停的修正后重新到达全新的领域。所以说,科学就是不停的搞错。重要的是虚心学习的同时,也要记得保持一颗谨慎怀疑的心。