科學家預言未來是要冒風險的。因為預測往往會出差錯，出了差錯難免出乖露醜。從前，關於航空發展前景的一些預言，就不止一次出過洋相。比如1903年傑出的西蒙·紐康教授宣稱，除非再發現一條新自然法則，否則，沒有氣囊根本不可能飛行。然而時隔不久，萊特兄弟就駕駛有翼飛機進行了歷史性飛行。
　　這次失言對紐康教授來說是夠難堪的，而5年之後，這位無所畏懼的教授看到早期飛行發展緩慢，再次斷言說，任何人都能下這樣的結論：將來乘飛機要像今天乘火車一樣普及只是一種夢想。很顯然，到過現代化機場的人都會對這個說法感到忍俊不住。
　　我憑經驗深知預言錯了是什麼滋味。話說回來，我也認為，在第二次世界大戰後我們為美國空軍制定的遠景規劃中，有些預測是相當成功的。由於這方面的鼓勵，我也想對不遠的將來發表一些看法。此外，我年已81歲，就這點來說，預測20年還是相當安全的。因為到了回頭驗看預測結果的時候，我早已遠離塵世，只好在另一個世界的科學殿堂裡進行回顧了。
　　總的說來，目前的航天事業正面臨著類似於萊特兄弟初次飛行那樣的新時代。在研究了若干早期飛行前的文獻資料之後，我可以說，那時進行的研究工作，並不比我們現在航天學會會議上聽到的外行與科幻小說家提出來的東西更具有科學性。考慮到萊特兄弟成功之後的科學進展，我覺得上述情況也許是個好兆頭。
　　我認為，今後10年，航天科學將是一塊造福人類的沃土。天文學、氣象學和通訊技術會有很多驚人的發展。在天文學方面，從地球軌道實驗室進行觀測，能更加精確地測定恆星和行星之間的距離以及外層空間的狀態。極稀薄氣體中超音速運動方面新知識的應用，將進一步深化和發展康德、拉普拉斯和其他哲學家的太陽系起源學說。
　　在氣象學上，由於星際氣體、太陽風和空間電磁場密度方面的知識逐漸增加，我們也許能夠精確洞察它們對地球氣候（颶風的形成）的影響。運用氣象衛星確實有可能發現大氣現象的規律；從而使氣象學真正成為一門符合邏輯的科學。
　　一些樂觀主義者，包括我在內，一直相信控制天氣是可能的。不過，我認為這是遙遠的後事了。
　　從航天技術最早得到好處的將是遠距離通訊。我認為，在今後數年內，遠距離通訊會不斷取得巨大進展。看來，運用現有技術就能發射一系列人造衛星，用於解決全世界電話和電報通訊問題；最佳方案是發射幾顆週期為24小時的人造衛星，跟地球同步運轉。其優點是，任何時候都有一顆人造衛星停留在天空中一個固定位置上。今後幾年肯定會湧現出許多人造衛星發射計劃，從中可以選擇一個切實可行的計劃付諸實施。
　　不少性急的記者訪問我的時候，總要我對空間旅行作些猜測。我毫不猶豫地回答說，我堅信它將會以某種方式實現的，而且比很多人設想的時間可能更早些。儘管我們已經熟知空間飛行的基本原理；然而，具體實現的時間，則要取決於航天技術的發展了。
　　不言而喻，月球是空間旅行的第一站。眼下，蘇聯正考慮以載人繞月飛行作為向月面登陸的過渡。我們也在研究這個方案以及其他種種方案，比如，從地球上直接把宇航員發送到月面就是其中的一個方案。總而言之，人類急切需要探索，正如德國幽默作家莫裡茨·布赫所說的那樣，遠處總有好地方，這裡還是我家鄉。
　　我和弗朗克·馬林納考慮到在月球著陸肯定能行，因此早在1960年8月23日，我們就開始探討在月球上建立第一個有人實驗室的步驟。
　　毫無疑問，月球實驗室是一個工程浩大的國際性項目。據粗略估計，它的建造費用高達每工時8萬美元這樣一個令人瞠目的數字。那麼，月球上能搞哪種類型的實驗室呢？從月面極高和極低的溫度著眼，是搞移動式還是選擇一塊地方建固定實驗室恰當呢？在月球上搞什麼科學研究才值得花那麼大代價呢？
　　我倆認為，從長遠的觀點考慮，應該組織一個專門委員會來研究上述一系列問題。
　　馬林納這人有時明顯地體現出得克薩斯人的性格。他答道，「說幹就幹，我們馬上動手擬定一份國際月球實驗室委員會成員名單。」
　　我們兩人討論月球問題時，正在一家餐廳品嚐地球上的美味。干是，弗朗克就在菜單背面開了一張名單。第二天，國際航天協會就予以批准，並同意馬林納擔任主席，英國的焦德雷耳·班克天文臺射電望遠鏡的負責人伯納德·勒維爾為副主席。有幾位成員認為，現在就研究有人月球實驗室為時過早，這倒不是登月飛行在技術上有多大困難，而是在於宇宙射線和長期失重對人體健康的危害性還沒有進行過深入試驗，其影響程度不大清楚。儘管如此，委員會還是受到鼓勵，把研究工作繼續搞下去。
　　我們離開餐廳時僅僅提出了一些設想，而數月之後，到了1961年，國會通過了肯尼迪總統提出的議案：1970年年底前把一名美國宇航員送上月球。這樣，馬林納的研究計劃不再是一紙空文，而成了一項具有重大現實意義的研究計劃了。
　　在月球上著陸並建立實驗室之後，我們還要不要飛向其他行星呢？我看是要去的，起碼也得飛到火星和金星上去。在最佳條件下，宇航員花1年左右時間就能飛個來回。至於能否飛到其他恆星上去，我看指望不大。因為最近的一顆恆星——半人馬星座的X星離地球4.3光年。這就是說，即使以目前技術上無法達到的光速飛行，宇航員也得費4年多時間才能到那裡。德國的尤金·桑格爾認為，利用光子火箭，有可能達到這個目的。不過，眼下只是一種假想而已。
　　從理論上講，若搞得出一種熱核聚變的控制方法，桑格爾的光子火箭也許能行得通。不過，老實說，展望飛行速度達到光速的火箭，實非我力所能及。即使技術上到了這一步，飛到比鄰的恆星上去，也要5年到30年時間。從人類的角度看，一個人為了登上恆星而關閉在座艙裡耗費掉自己短暫的生命也是愚蠢的。聽說有人提議在漫長的旅途中可以把宇航員冷凍起來。說句笑話，這可是個冷冰冰的生活方式，在等待解凍期間，一路上，他可要失去不少進餐廳享受美味的良機呢。
　　我也聽到這樣一種說法：根據愛因斯坦的相對論推測，當一個人以光速運動時，生長速度會緩慢得多；因此，宇航員到達某個恆星時仍然是年輕人。我想，這是對物理學的一種誤解。因為人的生長過程並非單純按照數學規律。這個問題，我跟我的物理學家朋友們熱烈爭論過。我堅信，人的生長過程不光取決於時間，而且與另外許多因素有關係。
　　目前，儘管人們在大談特談空間，但只要地球上還覆蓋著空氣，只要人們還得靠呼吸空氣活著，飛機就不會消失。軍用和民用航空所面臨的一系列問題，今後越來越嚴重。機場要佔用巨大面積，噪音公害不斷增加，這將迫使機場離居住區愈來愈遠。有人設想，在沿海城市，將機場建在水面上，採用兩棲飛機（格萊恩·馬丁預言，水上飛機將會復興）。
　　軍用航空方面，飛行速度仍然是個比較突出的問題。它要求起飛和著陸過程實現徹底變革。比如，成敗取決於飛機航速和靈活性的戰術飛機，要盡可能與跑道長短無關。做到這一點，勢必要創造出一些簡化起飛與著陸條件的新方法才行。採用滑行架、彈射器或噴氣助推起飛都是可能的解決方法。另一種辦法就是採用垂直升降系統。
　　將來，在極高的空中飛行毫不足奇。我堅信，我們正處於一個新時代的起點。到時候，沖壓式噴氣飛機、火箭和各種組合式飛機都會發展到我們今天很難估計的程度。也許可以料想，這些飛機從地面起飛，穿越大氣層，達到一定速度和高度，進入地球軌道後靠慣性飛行，然後重返大氣層，像普通飛機一樣選擇著陸地點。這就是我心目中未來的飛機——人造衛星飛機。
　　至於說到技術革命對個人及個人生活的影響，毫無疑問，這種影響將不斷擴大。比方說，我們不難預見，嶄新的工種將層出不窮，有些熟知的舊工種將會逐漸消失。從航天工業和電子計算機行業的發展過程來看，這點已經是一清二楚了，例如，電子計算機行業中的程序設計員和「軟件」專家，這是一種前幾年還無法料到的新職業。
　　技術發展的勢頭雖然很猛，而且將繼續下去，然而，我卻認為，要是把它對人們生活的影響看得大絕對了也是不明智的。可以肯定，它不可能使以前的技術工作和經驗教訓都作廢。比方說，航空界現在有一種說法：在空間時代，空氣動力學過時了。我根本就不信這種說法（前幾年我在康奈爾大學講學時談過這個問題）。很多飛機設計的基本問題，在導彈和其他飛行器設計中照舊存在。要是這些問題消失了，那才真怪呢。我看，一個人應該通達些，如果從廣闊的角度來觀察技術發展，他就能懂得過去和將來對人們思考問題和作出決定是同等重要的。科學的發展是永恆的；幾千年前就開始起步的科學將繼續不斷前進。那些根基深厚的科學原則，根本不可能變為轉瞬即逝的過眼煙雲。
　　此外，有人常問我，科學家對自己的同胞應該肩負什麼責任，在社會上又應該發揮什麼作用？
　　從整體來說，我認為科學家無需促使或勸說政府按自己的意圖行事，只要把運用某種科學方法可能導致的實際情況提供給政府就行了。科學家不必去制訂計劃，而應該分析做一件事可能產生的後果。照我看來，一個科學家對待公共事務，既不要像泰勒那樣不聞不問，也不要像愛因斯坦那樣管得太寬。
　　有些科學家非常害怕與軍事部門合作。愛好和平的馬克斯·玻思過去常指責我「加入」了美國空軍。我的好友尼爾斯·玻爾在第一顆原子彈試爆之前就離開了洛斯·阿拉莫斯試驗場，拒絕與軍方再發生任何瓜葛。而我卻一直認為，我與軍事部門結合是很自然的事情。作為科學家，我感到軍事部門是很好共事的團體。眼下我還發覺，在這個有缺陷的世界上，軍事部門是有資金、有幹勁的機構，能迅速而有效地推動科學向前發展。
　　我無意為軍事與科學合作做一番粉飾，也不妄想從中得出什麼永恆的哲理。然而，有一點可以充分肯定：恐懼戰爭和為科學而科學的單純科學觀點相比，前者對促進導彈研究的作用要大得多。在某些科學家看來，這個動機不純，但在整個人類歷史上，科學都包含著這樣的矛盾：自古以來，科學和科學家一直是在為戰爭搞創造發明與解開宇宙之謎和揭示物質微觀結構之間進行抉擇和艱難前進的。我認為，軍事與科學合作的基礎今天比以往任何時候都要好。鑒於當今世界越來越依賴武裝力量，科學家有必要充分利用軍事部門的支持來發展科學。
　　此外，科學與軍事合作還有一層理由。我始終認為，處於軟弱地位去侈談國際合作與裁減軍備用是無濟於事的。聖經的舊約全書告誡說，要達到目的，最好有一根大棒；你不一定非用它不可，有它你就能隨意商談，不受干擾。
　　我非常尊敬玻恩和玻爾，但始終不理解他們的理想主義立場。毫無疑問，我當然願意與他們看法一致，不過，那只有當戰爭從地球上消失以後才成。在我看來，一個理想主義者對他無法控制的局面談得再起勁，充其量不過是畫餅充飢而已。
　　當代科學家的基本信念是什麼？這個問題恐怕只能概括地談談。我是一位哲學家的後人，我始終篤信那些穩定的、超越當代緊張形勢和種種困難的哲理。當我進入一生中第9個10年的時候，更加相信上帝對人類是公正的。我們將在毀滅的幽靈手下存活；創造戰爭武器的科學也能建設和平事業，這一點往往容易被人們忽視。發射防空導彈的工具也能把人造衛星送上軌道預報天氣；製造原子彈的科學規律已經成為向疾病鬥爭的有力武器；致命的毒氣也可以用於救死扶傷。有朝一日，絕大部分科學力量將會造福於人類。
　　簡而言之，我是個樂觀主義者，堅信未來是美好的。要是我做的一點微不足道的工作對此有所促進，那我就心滿意足了。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（曹開成　譯）
　　　

　　
　　本人應邀來講講原子時代，它的發展和本質。我不想有意把這個題目擴大，詳細去談物理上的發現和它們在技術目的和軍事目的上的應用，我寧願談談我對這些發現的歷史根源以及它們對人類命運的影響的看法。

　　這幾年發生了一些改變我們生活的新事情。這個新特徵含有光輝的希望，同時也含有可怕的威脅。毀滅的威脅特別表現在令人難忘的廣島和長崎事例中，這兩件事足以使人信服了。但是我願一開始就指出，投在那裡的原子彈跟以後發展的熱核武器比較起來，只不過是玩具而已。這並非一個簡單的破壞力相乘的問題：使一定數量的不幸的人遭到毀滅，而更多的比較幸運的人倖免於難。這是根本一網打盡性質的變化。今天，美國和蘇聯所存儲的原子彈、氫彈和鈾彈，可能足夠互相毀滅各自所有的較大城市，大概還要加上其餘的所有的文化中心，因為幾乎所有的國家都或多或少和這兩個大國之一有關係。但是更壞的東西還在準備著，也許已經可以應用了：例如能在大面積地區產生輻射塵而殺傷一切生物的鈷彈。特別罪惡的是：放射性輻射對後代有遺害：可能引起人類退化的變化。我們正站在人類在過去的世紀裡從未到過的十字街頭上。
　　然而，這個生死存亡關頭只是我們智力發展階段的一個徵兆。我們要問：把人類捲入這進退維谷境地的更深刻的原因是什麼呢？
　　基本的事實是這樣一個科學發現：造成我們人和我們周圍環境的物質不是牢固不可破的，而是不穩定的，爆炸性的。正確地說，我們大家都是坐在火藥桶上。誠然，這火藥桶有著相當堅固的壁，我們需要幾千年的時間才能在它上面鑽一個洞。今天我們剛剛度過了這段時間，但在任何時候，只要我們劃一根火柴就可能把我們自己炸到天空中去。
　　收穫到希臘原子論者播種的果實的，是我們這一代。物理學研究的最後結果就是證實了他們的基本概念，即物質世界本質上是由相同的基本粒子組成的，這些粒子的位移和相互作用產生出各種現象。但是這個簡單的描繪當然只是實驗結果的粗略縮影，由於補充了許多特點，它最終是非常複雜的。
　　在整個元素序列中，大約到鐵的位置以後，每個原子核都有分裂的趨勢，只是由於閘門阻止著才未分裂。在自然界發現的最後一個元素鈾，有最弱的閘門，1936年由哈恩和他的同事斯特拉斯曼在實驗中第一次打破的，就是這個元素。從這些精細的實驗室裡的實驗到1942年費米在芝加哥建成第一座原子鈾反應器，經過了很長的一段道路，要求大量的才能、勇氣、技巧、組織和金錢。決定性的發現是由中子碰撞而裂變，同時放出幾個中子；這個過程要能控制到一定數量的中子不致逸出，或者不致與雜質碰撞而消失，以便產生雪崩似的新的裂變，即產生獨立自足的反應。開始時沒有人能預言它的結果，但自然對它作了這樣的安排，以致一旦手段齊備，人類就馬上發現了它。它的利用是歷史上的一件偶然事件，是世界大戰的影響。1945年7月16日爆炸的原子彈，其製造的技術花了3年的光陰和近5億美元。
　　相反的過程，即原子核熔合成更重的核（例如氫熔合成氦），是太陽和所有恆星的能源。在它們的中央部分，溫度和壓力都非常高，以致4個核子有可能按照一系列步驟通過連鎖反應結合起來。現時地球上已成功地利用鈾彈作為引火物質使4個核子結合起來，那就是我們現在已有的氫彈。這真是魔鬼似的發明，因為當時還不知道有什麼方法可以減輕其爆炸威力。但是最近已經宣佈有方法控制這種反應了。
　　一切物質都是不穩定的，這點不容再懷疑了。如果不是如此的話，星星就不會發亮，太陽也不會發熱和發光，地球上就沒有生命。穩定性和生命是不相容的。因此生命必須冒著危險，或者是幸福的結局，或者是壞的結局。今天的問題是如何才能把最大的危險引向幸福的結局。
　　現在我想談談，如果人們的作為理智些，那就能獲得怎樣的幸福。首先是能源的問題。
　　原子核物理學的另一種和平應用方式，是利用原子反應器的放射性副產品生產出來的很多元素的不穩定的放射性同位素。可以用於許多目的：在醫藥、技術、農業等方面作為輻射源，以代替貴重的鐳，例如治療癌，進行材料試驗，通過演變創造植物的新品種等等。「示蹤元素」的觀念也許比這一切都更重要。把少量放射性同位素加到某種元素裡，觀測它們放出的輻射，就可能推知這種元素在化學反應中、甚至在生物機體內的作用。生物化學中已經日益增多地利用這些方法進行實驗，這代表著我們在瞭解生命過程方面的一個新紀元。
　　所有這些，以及將來可能由此發展起來的事，都是偉大的事。聯合國在日內瓦召開的國際會議的工作能帶來豐富的成果。但我不禁要問，這樣一個技術天堂能否與原子彈的罪惡相抗衡呢？
　　我們相信，大國之間（——現時只有兩三個這種國家）的大戰已經是不可能的了，或者最低限度在最近的將來不可能。因為我早已經說過，這多半會引起總的毀滅，不僅是交戰國，而且還有中立國。戰爭已經成了瘋狂的事。如果人類不能廢止戰爭，人類這個動物學名詞就不應當是源出於智慧，而應當源出於癲狂了。
　　愛因斯坦在臨死前曾和偉大的哲學家羅素以及其他人發表了一個明朗的聲明。在林多舉行科學討論會的18個諾貝爾獎金獲得者，化學家和物理學家，一致通過了一個同樣的宣言。讓他們今天像些夢想家吧，但他們是未來世界的建設者。
　　但沒有很多時間來等待他們的言辭生效了。一切都依賴於我們這一代人的才能，去重新調整我們對新事物的想法。如果不能這樣做，地球上的文明生活的日子就要到達末日。
　　因為地球上充滿了不可解決的矛盾：人們常聽到許多責難原子物理學家的話：所有的災難，不單是原子彈，還有那壞天氣，都是這些腦力活動者的過失。我曾力圖說明人類智力的發展必有一天將打開和應用儲存在原子核內的能。其所以發生得如此之快，如此完全，以致達到一種危急情況，則是由於一件悲劇性的歷史偶然事件：鈾分裂的發現正好是在希特勒當權的時候，而且正好就在他執政的德國，我目睹過這種使全世界為之震驚的恐怖。希特勒在開始時的成功，顯得他好像有可能征服地球上的一切國家。從中歐走出的物理學家都知道，如果德國能成為第一個生產原子彈的國家，那將是不可救藥的事。甚至終生是和平主義者的愛因斯坦也有這種憂慮，他曾被一些青年匈牙利物理學家勸說去警告羅斯福總統。戰爭後期對日本使用這種炸彈就是另外一回事了。我認為這是一樁野蠻行為，並且是愚蠢的行為。對此負責的不僅有政治家和軍人，還有杜魯門總統任命的在決策委員會裡當顧問的一小部分科學家。
　　我們必須學會忍讓，必須習慣於諒解和容忍，用助人的意願來代替威脅和武力。否則文明人類就要接近末日。因為我相信羅素是對的，他不倦地重複說，我們只能在共處與毀滅中作抉擇。讓我引述他的話作為結束：
　　在那數不清的歲月裡，日出日沒，月圓月缺，星光照耀於夜間。但只是由於人類的來臨，這些事物才得到了解釋。在天文學的宏大世界裡，在原子的微小世界裡，人揭開了曾被認為是不可理解的秘密。在藝術、文學和宗教中，有些人表現出崇高的感情，使人類值得保存下去。難道這些都將毀於淺薄的恐怖，就因為能夠想到人類的人太少，人們只是想到這群人或那群人？難道某一種族那麼缺乏智慧，那麼沒有公正的愛，那麼盲從，甚至看不到最簡單的自衛的教訓，以致為了最後證明他的愚蠢的聰明，就得毀滅我們的星球上的一切生命？因為這樣不僅人類將會死亡，而且動物和植物也會死亡。我不能相信這會是結局。
　　如果我們大家都不相信這一點，從而行動起來，結局就不會是這樣的了。
　　　

　　在我們面前，這個世界的外表圖像在不斷變化，而為了認識這個世界，我們用一切手段全力以赴地進行著鬥爭。在這樣的時代，人們不會想到精神世界比如在科學裡所起的變化。關於這方面的思想，自然就退居次要地位。雖然如此，對於從外部來認識這個世界來說，人類思想和願望的緩慢變化，其重要性不亞於那些一次發生的重大事件。而如果在任何一個精神領域裡逐漸完成了一個永久而徹底的變化，那麼這個變化，對於將來在整個範圍內認識這個世界，也有它的重要意義。因此，也許可以從一般不習慣的一面來看一下我們這個時代，並把它作為在科學領域方面也很重要的一個時代來對待。在這個時代裡，各種不同的自然科學似乎正在開始融合成一個巨大的統一體。所以我要講的，正是自然科學世界圖像的這種統一性。
　　讓我們首先回顧一下新時代開始時的自然科學最初階段。在伽利略發現落體定律和開普勒研究行星運動的那個時期，人們對世界已有了一個簡單的、統一的圖像；但還不是自然科學的世界圖像。那時候的世界圖像，倒不如說還完全是由對一個超自然的、聖經裡定下的啟示的信仰決定的，而自然科學家給自己提出的任務，不是認識上帝在自然界中的業績，並且在理解了自然界的有規律的和諧以後對他的業績加以頌揚。但是無論哥白尼或者伽利略都沒有想到，從自然科學的一些發現中得出的那些結論，可能會同當時宗教的世界圖像根本發生矛盾。
　　但是只不過幾十年以後，自然科學家提出的這個任務，也就是對世界的看法，就發生了根本的變化。隨著人們對自然界中觀察到的許多現象用數學加以整理澄清、並給以「解釋」時所做的種種嘗試獲得成功，也就很增長了一種見解，以為這個任務非常艱巨而且大得無限。18世紀初期的自然科學家已不再像開普勒那樣，以為離開洞察上帝的創世計劃並在這樣揭開其帷幕的神龕面前頂禮膜拜的這一目的已經不遠，而是站在漫無邊際、望不到盡頭的新大陸的門前。關於這一變化，不能比英國科學家牛頓的名言表達得更加清楚了：「我不知道世界把我看作什麼。在我自己看來，我好比一個在海灘上玩耍的孩童，往往因為拾到一個比普通更光滑的卵石，或者一個比普通更好看的貝殼而高興，但那一望無涯的未經探索過的真理的海洋，仍然橫在我的面前。」
　　所以在這個時期就開始了一種認識，以為自然科學的新方法——即把簡單的自然過程用適當的實驗剝脫出來，並把發現的定律用數學語言寫下來——為研究自然界開闢了一個無限廣闊的天地；這方法可應用於自然界向我們提出的許多個別問題，因而這裡所涉及的，根本不是去理解單獨一個大的相互聯繫，而首先是對許多小的個別的相互聯繫作詳細分析。
　　18世紀在理解電現象方面取得了決定性的進展。它為今天的化學奠定了基礎，並且獲得了一系列重要的天文知識，它收集了並整理了動植物的許多經驗事實。19世紀把熱力學和關於電磁現象的學說提高到了牛頓力學的高度。在其他大部分自然科學領域裡，這一研究也獲得了無論在廣度和深度方面都超過以往時期的巨大成就。
　　但是在這種情況下，自然科學不可避免地要分裂成許多小的領域，這些小的領域本身又提出了如此多的問題，以致沒有一個人能指望完全掌握哪怕只是其中的一個。這種發展導致了往往令人感到遺憾的專家路線。現在，真正的自然科學家引以自豪的，是深情地探索個別的事例，認識自然界在一個小領域裡的最微小特徵並對之作系統整理，看低有關大範圍內相互聯繫的知識的價值。在那時候，至少在內容上，根本談不上什麼統一的自然科學世界圖像；因為每一個科學家的世界，正是他以畢生精力花費於其中的自然界的那個狹隘部分。
　　也許最早在19世紀後半期，人們才能談到自然科學的一種至少在方法論上的統一性。維勒曾發現，用無機物質可以合成有機物質。這個發現也使化學家確信有機體中的化學過程是按照無生命物質也一樣服從的規律進行的。從那時起，化學在方法論上也以牛頓力學作為它的先例。而原子假說的成功，為擴展這種學說，即物質的行為可以建立在最小構造物的力學基礎之上的思想願望，提供了又一個範例。在生物學中，達爾文進化論把活力論的考察方法排擠了出去，而代之以一種根據因果概念的分析。甚至在醫學方面，也由於試圖把有機體中的過程同複雜機器中的過程作比較的這種想法而獲得了很大成功。
　　因而在那時候，在某種意義上就已擁有一個統一的自然科學世界圖像，這就是，世界由存在於空間中的事物所組成，而這些事物則由於作用和反作用而在時間上發生規律性的變化。人們可以把這種世界圖像稱之為對實在的理想化。但是已有好些跡象表明，各種不同的科學正在其他新的觀點下，開始密切地聯結起來，而且毋庸置疑，19世紀末期的這種片面的自然科學世界圖像，必將就此為其他思想形式所代替。
　　但是，這種把自然科學統一起來的新的過程，不是從方法論上而是從個別分支的內容上出發的。上世紀後半葉，在麥克斯韋的著名的電現象理論中，光的理論被歸結到電磁過程上去。於是光被證明為是一種電磁波過程，光學就此完成了它作為物理學的一個獨立部門的使命。
　　原子的假說在19世紀由於化學的發展而獲得了牢固的基礎。普朗克1900年提出了量子假說。普朗克在研究熱的物體的輻射時，首先發現了原子的能量具有一種奇特的不連續性。後來盧瑟福從自己的實驗中得出這樣一個設想，原子可以和一個小的行星系相比。原子核幾乎把整個原子的質量集中於一身，而一些帶負電的電子則在其周圍旋轉。幾年以後波爾用普朗克的量子假說解釋了這種與行星系相似的原子結構的穩定性，而在普朗克的發現之後約25年，終於找到了支配原子結構的那些定律的準確數學形式。
　　但是為了滿足這些願望，就必須作一個非常重大的放棄，必須放棄19世紀的自然科學世界圖像，或者更準確地說，必須放棄牛頓力學所依據的那種關於實在的想像。
　　這是因為量子導致了這樣一個結果：原子不像我們日常經驗中的對象一樣是我們所能直觀想像得到的一種結構。根據這個理論，一個原子，或者更正確地說，一個目前原子物理學中最小的構造物，即一個電子，它「本身」就不再具有哪怕是最簡單的一些幾何的和力學的特性，而所謂它的特性，只是在它受到外界作用之後我們所能觀察到的那些。這時，在所能觀察到的原子的這些特性之間，存在著一個互補性，它的意義是，知道了原子的一些特性，就排除了同時知道它的另一個特性。
　　從這一事實情況，我們一方面看到了經典理論顯然不能為任何新經驗所動搖的可靠性和完整性，凡是經典理論的概念體系所能及到的地方，這些經典理論就都適用；另一方面，我們又看到了自然界如何給完全不同的相互聯繫創造條件的方式。這就是它通過必然和每一個觀察聯繫在一起的干擾，使我們摸不到原子的完整的直觀圖像。原子不能再被毫無保留地客觀化，把它當作空間中的一個按給定方式在時間上變化的物體。所能予以客觀化的，只是個別觀察到的一些結果，然而它們決不會提供一幅完整的直觀圖像。由此可見，必須用另一種比較廣闊的想像來代替。
　　　

　　
　　漢南斯·阿爾文（1908——），瑞典物理學家。生於烏普薩拉。1934年獲哲學博士學位。1940年起任電學教授、電子學教授、等離子體物理學教授。1970年至1975年任科學與世界事務帕格沃什會議主席。英國皇家學會會員，美國、瑞典、蘇聯等科學院院士。1970年以研究磁流體動力學理論方面的成果，與人共獲諾貝爾物理學獎。著有《宇宙電動力學》等。

　　物理科學的重心總是轉移著的。每一項新的發現都改變著它的興趣和側重點。同樣重要的是，新的技術手段也為研究工作開闢著新的領域。從科學發展史來看，在很大程度上，科學研究的方法顯然取決於新工具的製成。例如，經典力學和經典電磁學在19世紀發展後，本世紀初，高精度攝譜儀的製成就為物理學開創了一個新時代。這些攝譜儀在當時是一種非常複雜而昂貴的儀器，它使人們有可能探索原子外層。同樣，30年代的複雜而又昂貴的工具迴旋加速器對於人們探索原子核起了主要作用。最後，近10年來人們又親眼目睹了更為複雜、更為昂貴的工具——宇宙飛船，發射這些飛船採用了高度發展的火箭技術，並裝備了最尖端的電子設備。那麼我們就可以問，如果說這些工具為科學研究開闢了新領域的話，究竟是哪些新領域？物理學的重心這一次是否也將隨著重要的工具的製成而轉移呢？
　　宇宙研究開始的10年，主要集中探索地球附近的空間，即磁層和行星間空間。這些區域以前都假定為虛空而無結構的，但現在我們知道這些區域中充滿了等離子體，由鞘狀層狀的不連續面交截，並瀰漫著樣式複雜的電流和電磁場。這樣獲得的知識，對於我們一般地理解等離子體特別是宇宙等離子體是十分重要的，因而對於我們的熱核研究、銀河系結構和總星系結構的研究以及宇宙學問題都間接地起著重要作用。在關於宇宙電動力學方面的越來越多的知識將使我們有可能去研究這些領域而比以往更少些猜測。等離子體的知識對於我們理解太陽系的起源和演化也是很重要的，因為我們有充分的理由相信，現在構成天體的那些物質曾經是以等離子態漫布著的。
　　看來，空間探索的第二個10年，至少在某種程度上顯示出一種不同的特點。由於磁層和行星際空間的一些基本問題尚未解決，這些領域當然仍將贏得人們很大的興趣，但是，登月和對金星、火星等遙遠空間的探測已給我們提供了許多新的事實，致使空間探索的重點正在轉向對月球、行星和太陽系其他天體的勘探。
　　這種勘探的第一階段必然有這樣一種特點，正如對地球上極地和其他難以到達區域的探測那樣，即詳盡的測繪應結合有關地質、地震、磁性、重力的觀測以及大氣層的觀測。不過如把這種研究方式運用到月球和其他行星上去的時候，人們將面臨著另一個問題，即這些天體最初是怎樣形成的。事實上近來許多有關空間探索的報告都以關於太陽系形成和演化的猜測作為結束。由此看來，在不久的將來，這必將成為空間探索要集中解決的問題。美國國家宇航局早就宣稱，空間探索的主要科學目標是搞清楚太陽系究竟是怎樣形成的，這的確是科學研究的基本問題。我們一直在力圖作出一種關於地球和相鄰星球如何「創造」出來的科學解釋。可以說，從哲學觀點來看，正像物質結構問題在本世紀前1/33時期引起了極大的興趣那樣，太陽系起源問題也將佔據同等重要的地位。
　　太陽系如何形成的問題，已成了有著大量各執一詞的假設的論題。其原因是在這個問題上我們還缺少足夠的物理基本知識，這些基本知識對於理解自然現象、判斷哪些過程可能發生來說，是必不可少的。
　　然而在詳細討論太陽系起源和演變理論之前，有必要確定一下，任何一種這樣的理論應該有哪些一般的特徵。過去人們把太多的注意力集中在太陽周圍行星的形成上，這樣做產生的不幸後果之一，就是許多有關太陽系起源的理論都是以太陽本身早期演化史為基礎的，這個基礎非常不可靠，因為對於太陽和其他恆星如何形成的看法一直是有激烈爭議的。由於認識到木星、土星和天王星的衛星與太陽的行星很相似，至少是一樣有規則，所以看來現在致力於研究中心天體周圍伴星形成的一般理論，要更為恰當些，而把研究行星的形成只看作是這個一般理論的一種應用。
　　對太陽系先後順序的研究常常被稱為宇宙演化學，然而這個詞還用在許多其他場合。由於太陽系起源的問題，本質上是主星周圍形成伴星這樣一種過程反覆進行的問題，所以已建議採用「伴星演化學」這個詞。
　　導致太陽系形成的過程看來可能是（差不多得到普遍的贊同）初始的等離子體密集在中心天體的某個區域中，凝聚成固態塵粒。塵粒逐漸吸積成星胚，再進一步吸積，形成較大的星體。如果中心天體是太陽，就成了行星，如中心天體是行星，就成了衛星。對小行星在伴星演化圖中的地位人們是有爭議的。這些小行星以前一般被認為是大行星爆炸後的碎塊，但是現在為數越來越多的論據認為，它們就是、或者至少類似於行星形成過程中的中間態。
　　在作了這樣一番時間和空間上的奧德賽式漫遊之後，我們將回到問題的出發點——新的技術手段是怎樣轉移了物理科學的重心。本世紀初物理學所發生的重大革命，意味著經典力學和經典電動力學作為一個研究領域，被認為多少已經過時了。引起人們興趣的新領域是相對論和量子力學，實驗工作大部分集中在探索原子殼層方面。核物理的進展，標誌著在這個方向又跨進了一步。
　　然而，隨著等離子體物理學和空間研究的興起而出現的新傾向，在某種程度上都是背道而馳的。在這些領域中，量子力學和相對論並不顯得十分重要。相反，經典力學恢復了活力，它不但在計算宇宙飛船軌道方面，而且在研究自然界中天體在其演化史中的運動方面，都是必不可少的。經典電磁學對磁等離子體理論也具有決定性的重要意義，而磁等離子體一般來說又是熱核研究和天體物理學的基礎。但是這並不表明我們應像50年前那樣去犯錯誤，去宣佈原子物理和核物理行將過時。它們是不會過時的，它們還有繼續前進的巨大慣性，還會產生新的有趣的成果。然而它們已經有了旗鼓相當的競爭者，這就是早些時候被宣傳已經陳舊而今天又重新崛起的那些領域。
　　很可能，這個新時代還意味著明白易懂的物理學又部分地回來了。對於非專業人員來說，四維空間的相對論和原子結構中的非決定論總是神秘而難以理解的。我認為解釋等離子體物理中的33個不穩定性或太陽系的共振結構是比較容易的。進一步強調這些新領域的重要性，在某種程度上意味著物理學的消除神秘化。科學在幾個世紀以來作了這麼一個螺旋和次擺線式的運動以後，帶頭的中心又回到了原來出發的地方。幾千年前，科學的起點正是那些印度人、蘇末人或埃及人所觀察到的夜空中的奇觀。而幾百年前觸發了科學蓬勃發展的也正是為什麼行星會如此運動的問題。同一對像今天又成為科學的中心，只是我們所提出的問題不同了。現在我們要問的是如何到太空中去，以及這些天體是怎麼形成的？如果我們觀察天體的那片天空，位於高緯度，就在這演講廳之外，或者就是在斯德哥爾摩諸島的某個小島上方，我們就能在天空中看到極光，那就是宇宙等離子體。這些極光使我們回想起我們所在的世界誕生於等離子體的那個時刻，因為我們的世界一開始正是這種等離子體。