我的麦克斯韦情结

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   我的麦克斯韦情结

孙慕天

我倾心于麦克斯韦的研究，是二十七年前的事了。

1984年7月11—18日，中国社会科学院哲学研究所在香山枫林村主办了“科学发现的模式”学术讨论会。那时，正值国内集中译介西方科学哲学研究成果的高潮，而美国学者1978年在雷诺（Reno）召开了关于科学理论结构的学术讨论会，会议的一个主题恰恰是科学发现的模式问题，其缘起是检讨莱辛巴赫（H.Reichenbach）发现和证明的二分法。会上所谓“限制意义上的发现的朋友们”（the friends of discovery in a strict sense）的意见占了上风，认为虽然发现没有严格的逻辑，但却存在着发现的方法论，换言之，肯定了存在着发现的模式。会后尼科尔斯（T.Nickels）主编了《科学发现：案例分析》（Scientific Discovery: Case Studies）一书，并于1980年出版。国内学者对科学发现问题的兴趣显然与西方科学哲学的最新动向直接相关，但是我们对美国学者的研究并不完全满意，经验主义、理性主义、直觉主义的认识论导向，归纳法、假说—演绎法、溯因法或外展法（abductive method）的方法论选择，都只是发现过程的某一侧面。科学发现是一个多变量的复杂系统动力学过程，而且受对象域的性质和特点、发现的文化语境和发现者的个人特质的综合制约。有鉴于此，邱仁宗先生提议由我们中国学者撰写一本根据案例分析探讨科学发现模式的专著。开始选择了十个案例，后来扩大到十五个，其中麦克斯韦经典电磁理论就分给了我。

其实，当时我仅仅学过大学《普通物理学》的电磁学。邱仁宗先生制定的编辑条例要求，首先必须保证在实证科学上和科学史实上经得起推敲，为此规定审稿时请科学院相关学科的专家和科学史所的专家对每篇论文把关。记得交稿时间是五个月。于是，我用了两个月的时间啃了阚仲元的《电动力学教程》（人民教育出版社，1979年版），吳大猷的《电磁学》（科学出版社，1983年版），特别是杨诚明编的《电磁场的基本物理量E、D、B、H》（人民教育出版社，1982年版）。我觉得自己在电动力学这门学科上大体完成了恩格斯所说的“脱毛”过程。但是，麦克斯韦电磁场方程是完成了的成果形式，我的任务是要追踪麦克斯韦达到这一结论的思想过程。问题是，正如特里克尔（R.Tricker）所说，麦克斯韦所使用的模型等手段只是搭建理论大厦的“脚手架”，一旦得出结论就把这些“脚手架”拆掉了，所谓“得鱼而忘筌”。探寻麦克斯韦的思想发展轨迹，只能从他的自述、书信、传记、回忆以及各个时代的相关研究成果中，去爬梳钩沉，披沙沥金。国内的研究只有松鹰先生的一篇介绍性的短文，而麦克斯韦的四篇主要论著《论法拉第的力线》、《论物理学的力线》、《电磁场的动力学理论》和《电磁学通论》都没有中文版，而且连国图都没有找到英文版。多亏清华大学的曾晓萱老师，告诉我清华电机系一位老教授有此书，我终于得到了巴黎J.Hermann出版的《The Scientific Papers of James Clerk Maxwell》一书的复印本，其中有《论法拉第的力线》和《论物理学的力线》，后来又找到了特里克尔的《法拉第和麦克斯韦对电学的贡献》（R.Tricker: The Contributions of Faraday and Maxwell to Electrical Science. Oxford: Pergmon。1960），其中收入了《电磁场的动力学理论》。同时，我念大学时在东安市场旧书摊花六毛钱掏到一本俄文版的《麦克斯韦电磁场理论选集》（Джемс Клерк Максвелл: Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. Государственное издательство технико-теоретической литературы.М.: 1954），其中有《电磁学通论》，还附有玻耳兹曼的注释。这样我就有了基本的原始文献，同时，又找到了吉利斯皮（C.Gillispie）、霍尔顿（G.Holton）、萨姆伯斯基（S.Sambursky）、库德里雅甫采夫（П.С.Кудрявцев）等人研究麦克斯韦的专著，俗话说“巧妇难为无米之炊”，有了可资研究的根据，一点点地理清了麦克斯韦形成电磁场理念的心路历程。1986年夏，携草稿在中央党校接受专家的评审。欣慰的是，无论是电磁学专家还是科学史家，都没有发现我的文章在科学上和史实上存在硬伤，只是提出了一些改进意见，属于“锦上添花”，这大大提升了我的自信。1987年8月，这本《成功之路——科学发现的模式》由人民出版社出版，初版发行14600册。翌年该书获国家哲学社会科学百佳著作奖。我的这篇文字收入时题名《物理类比•唯象模型•形成概念•演绎推论：麦克斯韦建立经典电磁理论》。

    当时我迷上麦克斯韦主要是因为他是所谓“哲人科学家”。说到英国科学家，人们会立即想到他们共有的经验论特质，牛顿就说过：“物理学，当心形而上学！”那种重观察实验、轻理论思辨的思维方式，是英国科学根深蒂固的传统。恩格斯说过：“对消除对立丧失信心因而完全听从经验，这是英国人的民族特性所固有的。”但是，这里所说的英国其实是英格兰，苏格兰的情况却有所不同。据《麦克斯韦传》的作者伊万•托尔斯泰的研究，麦克斯韦曾受到两位学者的决定性影响，一位是哈密顿（Sir William Hamilton），另一位则是福布斯(James Farbes)。哈密顿是源远流长的苏格兰传统的一个代表，这一传统强调领悟数学的哲学基础的重要性，轻视单纯的技巧或操作技能。这种态度是总体的高等教育观的一个部分，强调所有学科中的基础考试，鼓励教授和学生之间的自由争论——这是为英格兰人所反对的一种系统观点，他们认为这会导致偏颇的评价、肤浅化甚或无政府主义倾向。福布斯却是剑桥的热情追随者和威廉•惠威尔（William Whewell）的门徒，惠威尔是三一学院的院长，是一位有影响的科学史家和哲学家，是一位对苏格兰松散的高等教育持强烈反对意见的人。福布斯对技能表现出现代意义的尊重——没有它科学和技术就不可能进步。另一方面，哈密顿却坚持需要通晓知识的基础，科学是建立在这一基础之上的；哈密顿的课激发了麦克斯韦对哲学的偏好，促使他开始认真思索科学的本性，给了他一种基本的认识论关怀，这在当时甚或今日的科学家中，都是凤毛麟角。还在爱丁堡大学时，17岁的麦克斯韦就表示：“我觉得我迷上了形而上学，少搞点连续不断的计算”。并说他要以哈密顿的方式读康德的《纯粹理性批判》。麦克斯韦的思想的确没有离开物理的或形而上学的问题，他把这些问题视之为基础。他对知识的根基的兴趣始终如一，而且当他记述自己见解的出发点时，就发生了兴趣的回归。

当人们普遍鄙视哲学的时候，发现了这样一位科学家，他做出改写历史的伟大科学成就竟是源于哲学思想的启迪，——这对一个从事科学哲学研究的学子该是何等振奋的事情啊！我如饥似渴地搜集关于麦克斯韦哲学思想的文献，其中吉利斯皮的《客观性的边缘：科学思想史论文集》（C.Gillispie: The Edge of Objectivity: an Scientific Ideas. New Jersey: Princeton University Press.1960），沙夫纳的《十九世纪的以太理论》（Kenneth F.Schaffner: Nineteenth-Century Aether Theories. Oxford: Pergamon Press.1972），西格尔的《作为麦克斯韦电磁理论目标的完美性》（Daniel M.Siegel: Completeness as a Goal in Maxwell’s Electromagnetic Theory. Isis. Vol.66,No.23.1975）等文献，提供了麦克斯韦哲学思想的大量原始资料，包括自然观、认识论和方法论诸多维度，是哲学理念孕育和哺乳实证科学研究的生动而令人信服的史证。玻耳兹曼在为麦克斯韦文集的德文版所作的第一条注释就是：“麦克斯韦在认识论上也和在理论物理领域一样，是一个巨匠。”可惜，国内的科学哲学家和科学史家对此却迄无所知。友人李醒民教授编辑哲人科学家丛书，也没有收入麦克斯韦。我一直想写一篇专论，系统阐发一下麦克斯韦的自然哲学和科学认识论思想，这个文债当然是尽快地还为好。

在研究麦克斯韦的哲学思想时，还有一个重要发现。麦克斯韦一再申明，他提出的场论是受到一位鲜为人知的先贤的启发，他就是波斯科维奇（Ruggiero Giusseppe Boscovic,1711-1787），耶稣会士，意大利数学家和哲学家。1758年，他在维也纳发表《导出自然界存在的唯一力的法则的自然哲学理论》（Theoria philosophiae naturalis redacta ad unicam legem verium in natura existentium），提出了“力点论”（the theory of the point of force），反对牛顿派的超距论（direct action at the distance），主张相互作用力是通过空间中的每个点传递的。麦克斯韦多次表示是波斯科维奇启发了他，使他从超距论的迷思中解放出来。他指出，从力学上说，超距论“假定粒子以依赖于速度的力而发生超距作用”本身就是个悖论；而从哲学上说，物质不能在它不存在的地方发生作用。麦克斯韦明确指出：“波斯科维奇提出的理论是，物质是数学点的集合，每一个点都按照一定的规律而对另一个点施以引力和斥力。”这个基本观念成了麦克斯韦场论的理论出发点，其数学形式正是偏微分方程。力点论是异于超距论的范式，它是新物理学纲领的真正发轫，而这一案例也是哲学决定科学思想发展理路的最伟大的史证。可惜，国内的科学哲学家和科学史家的视界均不及于此，我是我国学术界第一个指出这一史实的人。几年前，我的一位研究生立志研究这一主题，并以此撰写学位论文，但由于缺乏必要的精神前提而功亏一篑。我现在仍希望能亲自撰写一篇专论，实现多年的夙愿。

大约十多年前，我得到了伊万•托尔斯泰的《詹姆斯•克拉克•麦克斯韦传》一书（Ivan Tolstoy: James Clerk Maxwell: A Biography. The University of Chicago Press.1981）。作者确系列夫•托尔斯泰的后裔，美籍俄人，是一位实证科学家，著有《水声学：水下声音的理论和实验》（Ocean Acoustics:Theory and Experiment Underwater Sound. McGrew-Hill Companies.1966），《波的传播》（Wave Propagation. McGrew-Hill Companies.1973）。作为科学史家他还写出《知识和权力：对科学史的反思》（The Knowledge and Power:Reflections on the History of Science.Canongate Books Ltd.1990）。这本传记使我看到了麦克斯韦不为人知的内心世界，作者特别注意的是支撑麦克斯韦伟大科学创造的两大力量：学养和信仰。整个世界都辜负了这个改变了世界历史的人，而麦克斯韦毫无怨言地承受了这样的委屈，简直像被钉在十字架上的基督，这强烈地震撼了我的心灵。传记作者披露， 48 31661 48 15288 0 0 3508 0 0:00:09 0:00:04 0:00:05 3508克斯韦校订老师和亡友亨利•卡文迪什未公开发表的涉及电学实验的论文遗稿，仔细地复制并检查了其中的大部分稿子，使卡文迪什的名字因跻身于最早一批实验电学大师之列，并且和普莱斯特利一起于1773年最先制定了电荷间作用力的“库仑定律”，而名垂史册。这件事耗费了麦克斯韦许多时间——有人认为，把这些时间用在自己的研究上可能更好一些。但是，正如这位传记作者所说：“他一生最后的艰巨工作之一是编辑亨利·卡文迪什在剑桥未曾发表的关于电的研究手稿，这是他矢志不渝的责任感的明证。很多人都和我一样觉得，麦克斯韦要是用这样艰苦的努力直接去探索自己对这些问题的深刻见解，岂不更好。也许如此罢，不过这样的论断有一种想当然的味道。创造性是一朵变幻莫测的奇葩，没有人能说出它怎样绽放，也没有人能说出它为何枯萎。”麦克斯韦就是麦克斯韦，他从未把自己的名声放在心上，以至成就远不如他的二三流科学家如司铎克斯、W•汤姆生都被封为爵士，赢得身前身后名，而他自己却籍籍无名，直到他诞辰百年纪念时，他的母校校刊还在为一个用来修饰他的副词“非常”争论不休——“麦克斯韦究竟是一位伟大的科学家，还是一位非常伟大的科学家？”

顾炎武说：“天下之事，有其识者，不必逢其时；而当其时者，或无其识。”伟大的成就，未必得到所处时代的认可，同时代人常常遗弃他们中最杰出的英才。我研读麦克斯韦，常觉难平心中郁垒。斯蒂芬森（M.Stephenson）说过，科学上这些伟大先驱像是战争中抢占突出带的先锋，他们冲了上去，后续部队却没有跟上，待到最后胜利时，人们常常忘记了一马当先的尖兵。但是，麦克斯韦不管这些，他终生低调，谦退，孤独，超脱，他说：“我对物比对人更有兴趣。”他的心属于无限时空和彼岸世界，他永远和真理相伴。I•托尔斯泰说：“在科学思想史上，麦克斯韦的重要性堪与爱因斯坦（麦克斯韦启发了他）和牛顿（麦克斯韦削弱了他的影响）媲美。他们三人都有崇高的声誉，作为理论物理学家，他们深刻改变了我们看世界的方式，文艺复兴以来，只有少数科学家享有这样的声誉”，而这样的人却不为世人所知，这本身就值得深思。一位哲人说：“不被人知的伟大才是真正的伟大”，信哉斯言。

当今这个时代，上下交征利，艳帜高张，欲海无涯，滚滚红尘真有无穷诱惑。记得先烈瞿秋白有一首诗：“不向刀丛向舞楼，摩登风气遍神州，旧书摊畔新名士，正为西门说自由”，这诗写于整整八十年前，描述的却像今天我们每天面对的生活现实。在这个花花绿绿的世界中，谁会关心一百多年前一个本来就鲜为人知的寂寞的科学家呢？有识者愤怒于学界的沦落，麦克斯韦和今天中国的学人实在是太隔膜了。时下一刻也离不开电视、手机、网络的中国人，真如过江之鲫，但知道这些成就应拜麦克斯韦之所赐者，却寥若晨星；大概在中国我是唯一一个纪念这位伟人180周年诞辰的人。但是，不管别人怎样，我爱麦克斯韦，我心中的麦克斯韦情结将伴随着我孤寂的人生旅程。

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