第十四章 物质的终极 [4]_科学与假设

近年来，物理学家宣布的最惊人的发现之一，就是物质不复存在。我们要赶紧说这个发现还不是最终的。物质的主要特征，就是它的质量和惯性。质量处处永远不变，尽管化学变化改变了物质的一切可感知的特性，并且仿佛变成了另一种东西，但质量却始终不变。所以，如果有人证明物质的质量和惯性实际上不属于物质，而认为这只不过是它的一种装饰，甚至最永恒的质量也是可以改变的，那么人们将肯定说，物质是不存在的。而人们所宣称的，恰恰是这一点。

我们至今所能观察的速度是很缓慢的，因为那些使我们的所有汽车都望尘莫及的天体，其速度仅达到每秒60或100公里；不错，光的速度是它的三千多倍，不过这并非物质在移动，这是经过相对不动质体时的一种扰动，有如海洋的波浪。在对这些小速度的现象进行观察时，都表示质量是永恒的，但是从未有人问过，在较大的速度时，是否也是这样？

倒是那些极小的物体反而打破了最快的行星即水星的记录，我是说在阴极射线与镭射线中运动的微粒。人们知道这些射线确实来自分子的轰击。由此发射出的微粒都带有负电，人们可以用法拉第圆筒收集它们而证实这一点。因为它们带有电荷，所以会被磁场或电场偏转，通过比较这些偏转，我们可以知道它们的速度以及电荷与质量的关系。

但是，这些测量一方面使我们知道，它们的速度是极大的，其速度约为光速的十分之一或三分之一，比星球要快千倍；另一方面，它们的荷质比是非常大的。因此，每一个运动的微粒可代表一个可觉察的电流。但是，我们知道，电流有一种特殊的惯性，即所谓的自感现象。电流一旦产生后，总是具有保持不变的倾向，当人们切断电路以阻止它通行时，可以看到在断路点产生电火花。由此可知，电流极力保持它的强度，犹如一个运动中的物体总有保持其速度的倾向。所以，阴极射线中的微粒能抵抗变更其速度的原因有二：首先在于它们的真正惯性，其次在于它们的自感现象。因为速度变化时，同时电流也变化。因此，微粒——人们所谓的电子——应当具有两种惯性：力学的惯性和电磁的惯性。

亚伯拉罕（Abraham）先生与考夫曼（Kaufmann）先生，一位是计算家，一位是实验家，他们曾齐心协力进行这样两种惯性的研究。他们不得不承认一种假设；他们设想所有负电子都是相同的，它们具有同一电荷，必然是不变的。我们觉察它们的不同仅仅是它们的运动速度不同。当速度变化时，真正的质量即力学的质量不变，这可以说原来是它的定义；但是，有助于形成表观质量的电磁惯性随其速度按照某种规律而增加。因此，在速度与电荷之间，存在着一个关系。我们曾经说过，这些量可以由观察射线经过磁场或电场时的偏转，通过计算而得到。研究这种关系，就可以确定两种惯性的分量。其结果十分令人惊奇：真实质量等于零。这当然应该承认最初的假设，因为理论曲线与实验曲线符合得相当好，所以这个假设是很可能的。

因此，这些负电子没有真实质量；如果它们具有惯性，是由于它们在改变速度时扰动以太。它们的表现惯性仅仅是租借品，它不属于它们，而属于以太。但是，这些负电子不全是物质的，因此人们可能认为，在它们之外还有具有真正惯性的真正物质。有些射线，例如哥耳德斯坦（Goldstein）的极隧射线、镭的α射线，也是抛射物之雨，不过这些抛射物带正电，这些正电子也没有质量吗？不能这样说，因为它们比负电子重得多、慢得多。于是，有两种可以承认的假设：或者因为电子较重，除了它们借来的电磁惯性而外，它们本身还具有力学惯性，从而只有它们才是真正的物质；或者它们也同别的东西一样没有质量，如果它们比较重，是由于它们比较小，虽然这种说法似乎有点荒诞不经；因为在这种观念中，微粒将不过是以太中的空隙，唯有它是实在的，唯独它具有惯性。

迄今还是没有过于牵累物质，我们还可以采取第一种假设，甚或除了相信正电子和负电子之外，还有中性原子。根据洛伦兹最近的研究，我们就要丧失这最后的办法了。地球迅速地移动，我们也受其曳引；光现象或电现象不会因这种移动而变化吗？人们冥思苦想了好长时间，并且曾经假定，随着仪器相对于地球运动方向的不同，观察理应具有不同的结果。实际并非如此，最精密的测量也没有得出这样的结果。在这里，实验证实了物理学家都讨厌的事情；事实上，假如人们找到某种东西，那么人们不仅能知道地球相对于太阳的相对运动，而且还将知道它在以太中的绝对运动。但是，有许多人难以相信，除了相对运动之外，任何实验也不会得到其他结果，他们倒是乐于承认物质是没有质量的。

因此，人们对于所取得的否定结果并不感到十分惊异。这些结果与讲授的理论相反，但它们能满足在这些理论之前的一种深刻的本能。而且，还要根据结果对这些理论加以修正，以便使它们与事实符合。斐兹杰惹（Fitzgerald）用一种令人惊讶的假设这样做了：他认为物体沿地球运动的方向运动时，必须收缩一亿分之一。球会变成椭球，如果让它转动，其形变总是使短轴平行于地球的速度。由于测量仪器所受的形变与被测量的物体相同，人们一点也察觉不到收缩，除非人们不留意去确定光线经过物体的长度所需要的时间。

这个假设可以说明观察到的事实。可是这还不够。总有一天人们可以进行更精密的观察；那时可以得到肯定的结果吗？这些观察可以使我们测量地球的绝对运动吗？洛伦兹并没有这样想。他相信这种测量永远是不可能的；许多物理学家的共同本能以及迄今各种实验所遭受到的失败，都足以证明他的想法。因此，我们可以认为，这种不可能是自然界的普遍定律；并且承认这是一个公设。可是，后果将如何呢？这正是洛伦兹所寻求的东西，他发现所有原子、所有正电子和负电子都具有惯性，按照同一规律随速度变化。这样，一切物质的原子都是由小而重的正电子和大而轻的负电子构成，至于可感觉的物质在我们看来似乎不带电，那是因为这两种电子在数目上几乎是相等的。这两者都没有质量，而只有假借的惯性。在这个系统中没有真正的物质，只有以太中的孔洞。

按照朗之万（Langevin）先生的见解，物质也许是液化的以太，而且丧失了它的一切特性；当物质移动时，并不是这种液化的质体在以太中移动，而是液化向以太各部分逐渐扩充，同时在后方已变成液体的部分又逐渐恢复原状。物质在运动中不保持其原形。

这就是最近对于这个问题研究的概况；现在，考夫曼先生又发表了新的实验。速度极大的负电子，必须受到斐兹杰惹收缩，因此速度与质量的关系也发生变化；可是，最近的实验不能证实这种预见；不过一切都要覆灭了，而物质将会获得存在的权力。但是，这些实验是不容易的，在今日想要做最后的结论，还为时尚早。

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[1] 参阅勒邦著：《物质的进化》（L''évolution de matière，Gustave LeBon）。