科學與假設 · 第十四章 物質的終極 [4]

近年來，物理學家宣布的最驚人的發現之一，就是物質不復存在。我們要趕緊說這個發現還不是最終的。物質的主要特徵，就是它的質量和慣性。質量處處永遠不變，儘管化學變化改變了物質的一切可感知的特性，並且仿佛變成了另一種東西，但質量卻始終不變。所以，如果有人證明物質的質量和慣性實際上不屬於物質，而認為這只不過是它的一種裝飾，甚至最永恆的質量也是可以改變的，那麼人們將肯定說，物質是不存在的。而人們所宣稱的，恰恰是這一點。 我們至今所能觀察的速度是很緩慢的，因為那些使我們的所有汽車都望塵莫及的天體，其速度僅達到每秒60或100公里；不錯，光的速度是它的三千多倍，不過這並非物質在移動，這是經過相對不動質體時的一種擾動，有如海洋的波浪。在對這些小速度的現象進行觀察時，都表示質量是永恆的，但是從未有人問過，在較大的速度時，是否也是這樣？ 倒是那些極小的物體反而打破了最快的行星即水星的記錄，我是說在陰極射線與鐳射線中運動的微粒。人們知道這些射線確實來自分子的轟擊。由此發射出的微粒都帶有負電，人們可以用法拉第圓筒收集它們而證實這一點。因為它們帶有電荷，所以會被磁場或電場偏轉，通過比較這些偏轉，我們可以知道它們的速度以及電荷與質量的關係。 但是，這些測量一方面使我們知道，它們的速度是極大的，其速度約為光速的十分之一或三分之一，比星球要快千倍；另一方面，它們的荷質比是非常大的。因此，每一個運動的微粒可代表一個可覺察的電流。但是，我們知道，電流有一種特殊的慣性，即所謂的自感現象。電流一旦產生後，總是具有保持不變的傾向，當人們切斷電路以阻止它通行時，可以看到在斷路點產生電火花。由此可知，電流極力保持它的強度，猶如一個運動中的物體總有保持其速度的傾向。所以，陰極射線中的微粒能抵抗變更其速度的原因有二：首先在於它們的真正慣性，其次在於它們的自感現象。因為速度變化時，同時電流也變化。因此，微粒——人們所謂的電子——應當具有兩種慣性：力學的慣性和電磁的慣性。 亞伯拉罕（Abraham）先生與考夫曼（Kaufmann）先生，一位是計算家，一位是實驗家，他們曾齊心協力進行這樣兩種慣性的研究。他們不得不承認一種假設；他們設想所有負電子都是相同的，它們具有同一電荷，必然是不變的。我們覺察它們的不同僅僅是它們的運動速度不同。當速度變化時，真正的質量即力學的質量不變，這可以說原來是它的定義；但是，有助於形成表觀質量的電磁慣性隨其速度按照某種規律而增加。因此，在速度與電荷之間，存在著一個關係。我們曾經說過，這些量可以由觀察射線經過磁場或電場時的偏轉，通過計算而得到。研究這種關係，就可以確定兩種慣性的分量。其結果十分令人驚奇：真實質量等於零。這當然應該承認最初的假設，因為理論曲線與實驗曲線符合得相當好，所以這個假設是很可能的。 因此，這些負電子沒有真實質量；如果它們具有慣性，是由於它們在改變速度時擾動以太。它們的表現慣性僅僅是租借品，它不屬於它們，而屬於以太。但是，這些負電子不全是物質的，因此人們可能認為，在它們之外還有具有真正慣性的真正物質。有些射線，例如哥耳德斯坦（Goldstein）的極隧射線、鐳的α射線，也是拋射物之雨，不過這些拋射物帶正電，這些正電子也沒有質量嗎？不能這樣說，因為它們比負電子重得多、慢得多。於是，有兩種可以承認的假設：或者因為電子較重，除了它們借來的電磁慣性而外，它們本身還具有力學慣性，從而只有它們才是真正的物質；或者它們也同別的東西一樣沒有質量，如果它們比較重，是由於它們比較小，雖然這種說法似乎有點荒誕不經；因為在這種觀念中，微粒將不過是以太中的空隙，唯有它是實在的，唯獨它具有慣性。 迄今還是沒有過於牽累物質，我們還可以採取第一種假設，甚或除了相信正電子和負電子之外，還有中性原子。根據洛倫茲最近的研究，我們就要喪失這最後的辦法了。地球迅速地移動，我們也受其曳引；光現象或電現象不會因這種移動而變化嗎？人們冥思苦想了好長時間，並且曾經假定，隨著儀器相對於地球運動方向的不同，觀察理應具有不同的結果。實際並非如此，最精密的測量也沒有得出這樣的結果。在這裡，實驗證實了物理學家都討厭的事情；事實上，假如人們找到某種東西，那麼人們不僅能知道地球相對於太陽的相對運動，而且還將知道它在以太中的絕對運動。但是，有許多人難以相信，除了相對運動之外，任何實驗也不會得到其他結果，他們倒是樂於承認物質是沒有質量的。 因此，人們對於所取得的否定結果並不感到十分驚異。這些結果與講授的理論相反，但它們能滿足在這些理論之前的一種深刻的本能。而且，還要根據結果對這些理論加以修正，以便使它們與事實符合。斐茲傑惹（Fitzgerald）用一種令人驚訝的假設這樣做了：他認為物體沿地球運動的方向運動時，必須收縮一億分之一。球會變成橢球，如果讓它轉動，其形變總是使短軸平行於地球的速度。由於測量儀器所受的形變與被測量的物體相同，人們一點也察覺不到收縮，除非人們不留意去確定光線經過物體的長度所需要的時間。 這個假設可以說明觀察到的事實。可是這還不夠。總有一天人們可以進行更精密的觀察；那時可以得到肯定的結果嗎？這些觀察可以使我們測量地球的絕對運動嗎？洛倫茲並沒有這樣想。他相信這種測量永遠是不可能的；許多物理學家的共同本能以及迄今各種實驗所遭受到的失敗，都足以證明他的想法。因此，我們可以認為，這種不可能是自然界的普遍定律；並且承認這是一個公設。可是，後果將如何呢？這正是洛倫茲所尋求的東西，他發現所有原子、所有正電子和負電子都具有慣性，按照同一規律隨速度變化。這樣，一切物質的原子都是由小而重的正電子和大而輕的負電子構成，至於可感覺的物質在我們看來似乎不帶電，那是因為這兩種電子在數目上幾乎是相等的。這兩者都沒有質量，而只有假借的慣性。在這個系統中沒有真正的物質，只有以太中的孔洞。 按照朗之萬（Langevin）先生的見解，物質也許是液化的以太，而且喪失了它的一切特性；當物質移動時，並不是這種液化的質體在以太中移動，而是液化向以太各部分逐漸擴充，同時在後方已變成液體的部分又逐漸恢復原狀。物質在運動中不保持其原形。 這就是最近對於這個問題研究的概況；現在，考夫曼先生又發表了新的實驗。速度極大的負電子，必須受到斐茲傑惹收縮，因此速度與質量的關係也發生變化；可是，最近的實驗不能證實這種預見；不過一切都要覆滅了，而物質將會獲得存在的權力。但是，這些實驗是不容易的，在今日想要做最後的結論，還為時尚早。 * * * [1] 參閱勒邦著：《物質的進化》（L'évolution de la matière，Gustave LeBon）。