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第16章 慧眼看宇宙(2)

1754年6月,康德发表了第一篇科学论文——《对一个问题的研究,地球是否由于绕轴旋转时发生过某种变化》。这篇论文是按照普鲁士科学院悬赏征文的题目写的。征文奖金评给了一位神父。

这位神父认为,地球自神创之日起,没有发生任何变化。

康德提出了地球自转速度因潮汐摩擦而延缓的理论。他认为,在月球的引力作用下,地球自转时必然在月球引力切线方面落潮,垂直方面涨潮,涨潮、落潮必然造成潮水与地球表面产生摩擦,地球要带着潮头自转,潮汐摩擦消耗的能量得不到补偿,这就对地球自转产生直接影响,使地球自转速度缓慢地降低。

虽然这种降低的速度很小,甚至可以忽略不计,但在永恒不息的作用中,必然使地球自转速度逐渐迟缓。由此,地球和整个太阳系都将走向毁灭。

这就是康德著名的潮汐假说。

康德在当家庭教师的生活中,基本上完成了一部天文学方面的哲学著作,1755年初定稿,定名为《关于诸天体的一般发展史和一般理论,或根据牛顿原理试论整个宇宙的结构及其机械起源》。

由于康德是一位年轻的小人物,又慑于当时神学自然观的声威,便匿名发表这一著作并以最恭敬的颂辞题献给普鲁士国王腓特烈二世。

1755年3月,这一著作在哥尼斯堡出版,中文译名为《宇宙发展史概论》。

在这部著作里,康德认为,宇宙的初始状态是一种由各种物质微粒组成的原始星云,它们像灰尘一样弥漫在整个空间,星云处于不断的运动中。物质微粒之间存在着两种作用力:引力和斥力。

引力使一些物质微粒之间相互吸引,密度大的质点会把密度小的质点吸引过去,形成引力中心,这个中心质量越来越大,最后形成太阳。斥力使一些物质微粒发生旋转运动,并使其他星云物质产生另外的引力中心,便依次形成行星、卫星和其他天体。

这就是康德的星云假说,它有三个特征。一是,肯定宇宙的本原是一种原始的星云物质;二是,引力和斥力是天体起源和演化的相互联系的基本作用力;三是,天体起源与演化是一个逐渐发展的过程。

康德的两个自然科学假说,一个说明了地球的毁灭,一个宣布了太阳系的诞生,从而说明了宇宙有其产生、形成、发展,而又衰老、死亡、毁灭的过程,第一次使宇宙生成问题从神学的禁锢中解放了出来,取消了牛顿的神的“第一次推动”,在18世纪的僵化自然观上打开了第一个缺口,是第一次真正的革命。

遗憾的是,在当时康德的学说不被理解,他的《宇宙发展史概论》出版后没有得到应有的重视,书的初版印数不多,销路不广,出版商宣告破产,致使康德的卓越思想被埋没了半个世纪。

但是康德积极进取勇于探索的科学战斗精神是值得我们学习的。

当时的欧洲弥漫着“宇宙不变论”的沉闷气氛,而地位低微的康德却很少保守思想,他不断学习,勇于接受新事物,不畏名人权威,23岁时曾在一次讲演中说:“我若是想发现真理,那么牛顿、莱布尼茨的威仪,应当丝毫不顾。”他冒着遭受宗教势力围攻的危险,研究天体演化理论,大胆地提出“给我物质,我就用它造出一个宇宙来!”31岁时就出版了巨著《宇宙发展史概论》。

敲开达兰贝尔的家门

《宇宙发展史概论》出版41年后,即1796年,法国天文学家拉普拉斯在他的《宇宙体系论》一书中,提出了与康德类似的星云假说,人们才重新复兴了康德的思想。1799年,《宇宙发展史概论》再版。为了纪念这两位伟大的科学家,人们把宇宙起源于原始星云的学说,称为“康德一拉普拉斯星云假说”。

拉普拉斯,1749年出生在法国诺曼底卡尔瓦多斯县的一个村庄,是一个农民的儿子,从小刻苦勤奋,对数学很感兴趣,16岁进入开恩大学。后来他在天文学、数学、力学方面做出了巨大贡献。

拉普拉斯这位千里马的成就,是与伯乐达兰贝尔分不开的。

达兰贝尔是什么人?

1717年冬天,和往年一样寒风刺骨,在一个冰冷的夜晚,繁华的法国巴黎也显得凄凉,街道上看不见人影,冷冷清清。

突然,在街头巡逻的一名士兵,在寒风中隐约听到了婴儿的哭声,他便顺着声音的方向找寻,发现在圣哲勒教堂边有一个孤独的婴儿,已被冻得奄奄一息。

“他的父母呢?”周围没有一个人影。

“肯定是被遗弃了!”

士兵自言自语。

怜悯之心油然而起,士兵抱起这个无助的婴儿,请求一个贫穷的玻璃匠抚养。

谁也没有想到,这个马路边被遗弃的婴儿,就是后来闻名于世的大科学家达兰贝尔。

好心的玻璃匠,把这个弃儿抚养长大,送他上学读书。

达兰贝尔对自然科学很有研究,22岁时向巴黎科学院呈交了关于固体在流体中运动和积分学的两篇论文而获得知名度,被选为法国科学院院士,从此开始了科学生涯。

这一时期,法国封建专制统治非常腐朽,丰年满目疮痍,荒年饿殍载道。

天主教会肆无忌惮地推进文化专制主义和蒙昧主义,进一步把法国推入黑暗的深渊。

在思想文化领域,教会大肆散布宗教迷信,极力煽动宗教狂热,迫害“异端”。在当时,宗教迫害案层出不穷,巴尔案就是惊人的一例。

19岁的青年新教徒巴尔,被控玷辱了阿倍维耶城一座桥上的木制基督像,而被判处火刑。教会反动分子丧心病狂地折磨巴尔,割去他的舌头,砍掉他的右手,然后在广场上将他烧死。

天主教会的思想统治达到了多么疯狂的程度。

法国的科学受到了严重的摧残,社会经济陷入了深重的危机。

英国则是另一番局面。

英国大力倡导科学,涌现出一大批科学巨人,大科学家牛顿、物理学家胡克、天才天文学家哈雷、化学家波义耳等掀起了科学革命的风暴。科学的繁荣促进了工业革命的进程,使社会经济迅速发展。

法国的有识之士不甘祖国的落后,寻找腾飞的良策。他们清醒地认识到,国家的振兴要靠全民族的共同努力。为了发挥人民的聪明才智,必须把他们的思想从宗教神学的牢牢禁锢中解放出来。

18世纪20年代,伏尔泰和孟德斯鸠吹响了思想启蒙运动的战斗号角。

这次思想启蒙运动,涉及哲学、政治学、经济学、文学艺术、科学教育等各个思想领域,是西欧近代最壮观的一次文化革命。

著名的《百科全书》的编撰和出版是启蒙运动的高潮。

1750年,达兰贝尔和哲学家狄德罗,组织了160多位科学家、思想家等社会各界知名人士,编写《百科全书,或科学、艺术、技艺详解辞典》,简称《百科全书》。

《百科全书》是科学知识的总汇。达兰贝尔是前7卷的主编,并亲自撰写了“动力学”和“几何学”等内容,为此书做出了很大贡献。

《百科全书》广泛宣传了科学,沉重打击了宗教迷信和封建思想,使科学知识在全民的范围内开始普及,给沉闷的法国科学吹来了融融的春风,从20世纪70年代起,科学事业走向繁荣,一代新人脱颖而出,拉普拉斯就是其中杰出的一位。

再说拉普拉斯在开恩大学毕业后,只身一人,带着几封名人的推荐信前往巴黎,拜见负有盛名的学者达兰贝尔。

“咚,咚”,满怀信心的拉普拉斯敲响了达兰贝尔家的大门。

门开了,一个陌生的小伙子站在面前。

拉普拉斯立即掏出推荐信,呈给他崇拜的科学前辈。

当看到要为来人在巴黎找职业时,达兰贝尔皱起了眉头。

“我无能为力。”

“砰”门关上了。

拉普拉斯失望地返回住处。

他不甘心。此次来巴黎就是要找一个能发挥自己才能的职业,为科学做贡献,为法国做贡献。

他不气馁,立即就力学一般原理写了一封论文式的求教信,以自己的才能打动达兰贝尔。

达兰贝尔在信中惊讶地看到,这位青年知识丰富,很有见解,是一位了不起的人才,日后定成大器。便热情地接见了拉普拉斯,并推荐他到巴黎军事学校担任数学教授。

拉普拉斯赶走上帝

达兰贝尔慧眼识英才,不徇私情举荐有为青年,被传为佳话。拉普拉斯由此开始他的科学的政治生涯,没有辜负前辈的厚望,在科学上作出了卓绝的贡献。

1796年,拉普拉斯的《宇宙体系论》出版。在书中叙述了天文学史和牛顿力学体系,最精彩的是他独立完成的天体起源的星云假说。

拉普拉斯假设形成太阳系的原始星云,是一团温度很高并缓慢旋转的稀薄物质,占据比现在太阳系范围还大的空间,星云内各质点由于相互吸引的作用,使它成为球形并向中心高度密集。这个星云逐渐冷却和收缩,随着半径的减小转动必然越来越快,离心力也不断加大,使星云逐渐变成扁平的圆盘状,其中心形成更加密集的凝聚体——这就是原始的太阳了。

拉普拉斯还进一步分析了行星及其卫星的形成过程。由于星云继续收缩,旋转不断加快,就使一定距离上的离心力等于向心力,此地的物质便离开星云而独立,形成第一道圆环。星云不断收缩,又分离出第二道、第三道圆环,直到最靠近中心体的一环。

围绕中心体旋转的第一环内的物质,由于相互吸引而聚集,后来环断裂了,就成为原始的行星。在行星周围的物质以同样的过程形成卫星。

拉普拉斯认为土星光环就是还没有完成演化的原始状态的遗迹,是星云假说的自然结果。

从拉普拉斯的星云假说内容看,和康德在1755年提出的假说内容虽然有所不同,但是很相似。康德主要是从哲学的角度入手的,而拉普拉斯比康德有更多的力学基础和物理学依据,并进行了数学论证。《宇宙体系论》比《宇宙发展史概论》产生了更深远的影响。

正是由于拉普拉斯的“星云说”才使人们想起了康德的“星云说”。拉普拉斯严格的计算和准确的说明,使天体起源于星云的看法得到了很多人的承认。所以,人们通常把这两个假说合称为“康德一拉普拉斯星云假说”。

1799年,拉普拉斯发表了《天体力学》,在这一重要著作中,进一步发展了行星运动的摄动理论。

据说,有人告诉拿破仑,说拉普拉斯在他的《天体力学》中没有提到上帝。拿破仑便问拉普拉斯:“您的宇宙体系的大作中,为什么没有提宇宙的创造者?”

“陛下,我不需要那样的假设。”拉普拉斯回答。

拉普拉斯把上帝从宇宙中赶出去,是他的一大功劳。

拉普拉斯在数学方面也有很多贡献。在行列式方面,创立了拉普拉斯展开定理;对代表万有引力的位势方程的求解做出了贡献,后来称这个方程为拉普拉斯方程;在概率论方面,1812年出版了《分析概念论》,导入了“拉普拉斯变换”。

在法国大革命时期,拉普拉斯积极参与,还曾参加巴黎高等师范学校和工科大学的组织工作。

在政治上,据说他有些趋炎附势,容易改变自己的政治操守,因此得到政府给予的很多荣誉。1799年,拿破仑发动雾月政变上台后,封拉普拉斯为帝国伯爵,授予他荣誉军团大十字勋章和骑士团勋章,甚至让他担任过内务大臣。后来在波旁王朝复辟时期,路易十八任命这位曾参加法国大革命的科学家担任巴黎工科大学委员会主席。

1827年,拉普拉斯因病逝世。

康德和拉普拉斯的星云假说,猛烈地抨击了神学自然观,确立了科学的天体演化理论,成为19世纪科学发展的先导。

但对康德、拉普拉斯和他们的星云说,我们都应采取一分为二的分析态度。

康德对神学自然观中的宇宙不变论的批判是不彻底的。他一面论证自然界的发展遵循自然的规律,另一方面又声称这个规律本身就是“神的意志”;一方面论述宇宙的无限性,另一方面又含糊地暗示宇宙有中心,时间有开端。

同时,他感叹人类的理解力对广阔无垠的宇宙“无能为力”。

拉普拉斯虽然赶走了上帝,但作为天文学家和数学家,他把计算方法和计算结果神圣化,导致“拉普拉斯决定论”。在1812年,他提出“神圣的计算者”概念,认为,计算者只要知道宇宙中的一切物质微粒在确定时刻的位置和速度,那么它的过去和未来一切都能计算出来。从而说明宇宙一切都是决定了的必然性。

星云假说是那个时代的产物,随着时间的推移,科学上新发现的许多事实,都是星云假说无法解释的,暴露了其本身的弱点。

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