学过物理学的人,恐怕没有一个不知道玻尔兹曼的。这位奥地利著名理论物理学家毕生致力于热学研究,在气体分子运动论和经典统计力学及辐射理论等众多领域建树颇多。翻开今天的物理学教科书,一些常数、方程、定律就是用他的名字命名的。

玻尔兹曼生性幽默,不仅酷爱科学,而且崇尚自然,倾慕艺术。科学上的卓越贡献,使他功成名就,成为一位显赫的学者。他的家庭生活充满温馨,几乎每星期都要举行别具一格的家庭音乐晚会,经常由他自己弹奏钢琴。但这美好的一切却无法驱散他在20世纪初内心深处渐渐生起的忧郁和烦恼。终于在1906年仲夏的一天,他在旅行途中独自一人悄悄地跑进森林自杀身亡。

玻尔兹曼之死,令当时物理学界震惊不已,迄今仍属科学史上一个不解之谜。究其原因,其中有一点是不能忽视的:19世纪末20世纪初,X射线、放射性元素和电子等一系列物理学的新实验和新发现,重重敲开了原子的大门,否定了原子不可分、元素不可变等传统信念,以牛顿为代表建立起来的经典物理学大厦开始动摇,使在原来物理学基础上所形成的物理学家们共同遵循的旧范式陷入危机之中。物理学上空乌云密布,预示着一场伟大的科学革命之将至。

当代美国著名科学哲学家库恩认为,科学革命的实际过程就是新范式代替旧范式的过程。所谓范式,即科学家集团或科学共同体在某一专业或学科中的共同信念。随着科学研究的步步深入,科学的反常现象会不断出现,并愈来愈多,愈来愈频繁,人们无法用现有的范式作出解释,于是便引起科学的危机。这一时期,由于人们对旧范式怀疑的不断增加,科学共同体成员因失去共同信念而四分五裂,不同派别纷纷争论,有的主张建立新范式,有的则墨守旧范式。反常和危机虽然在科学家之间引起了分歧和混乱,但是也给科学家们带来了批判精神和创新精神。

可惜的是,当时许多物理学家跳不出经典物理学的框架,面对暴风骤雨式的科学新发现不知所措,思想上陷入极度悲观和混乱之中。正如德国物理学家、量子论创立者普朗克当时所描绘的那样:“我们现在生活在一个不平常的世界里,不论我们观察哪一方面,在精神文明和物质文明的任何领域内,我们都觉得是处在一个极严重的危机之中,这种严重危机,在我们全部私人生活和社会生活上印上了许多纷忧和动摇的症候。很久以前是在宗教和艺术领域内,现在则是在科学园地内,难得找到一个不会被人怀疑的基本原理,同时也难得找到一种无稽之谈是人所不相信的”。正是在这种情形下,德国物理学家马赫等人利用物理学家思想的一度混乱,竭力宣扬“原子非物质化了,物质消失了”,物理学只是一种“符号”和“标记”。德国化学家奥斯特瓦尔德也认为原子分子理论都是“有害的假说”,进而宣扬他的“唯能论”。

当时首先也是最坚决地同这种思潮展开针锋相对斗争的就是玻尔兹曼。他认为,“我们是以万物在我们的器官上所引起的印象中认识万物的存在”。他创造性地把概率论、统计力学运用于分子动力学,又大胆地与熵增定律联系起来,奠定了现代统计力学的基石。他反对马赫主义,认为其实质是“唯我论”。他也反对唯能论,坚信原子分子论,指出“那些想以微分方程式来排除原子论的人,是只见树木,不见森林”。为此,他遭到了疯狂围攻,他呕心沥血写就的《统计力学》一书也遭受怀疑。

在捍卫原子分子论的斗争中,玻尔兹曼不仅从哲学上反驳论敌,而且在科学上列举了气体分子运动论的最新实验证据。但当时他几乎孤立无援,他曾伤感而愤慨地说:“我意识到,单凭个人孤军奋战,不足以抗击时代的潮流”。但是,玻尔兹曼本人并不愿意接受唯物主义者这个称号,甚至声明他决不反对神的存在;他坚持实在论,勇敢地提出了新论点,却又无力给以充分的解释。这样的矛盾心理不时地纠缠着这位杰出的物理学家。面对自己笃信并为之不懈奋斗的科学理论横遭怀疑,自己辛辛苦苦建造出来的科学理论体系一旦崩溃,玻尔兹曼渐渐地对自己的事业和前途丧失了信心,变得忧心忡忡,郁郁寡欢,终于作出了以身殉信念的选择。

可悲的是,做出这种痛苦选择的,不止玻尔兹曼一人。

与玻尔兹曼同时代的荷兰物理学家洛伦兹当时曾以极忧郁的心情谈到科学家精神支柱丧失时的莫大痛苦:“在今天,人们提出与昨天所说的话完全相反的主张,在这样的时期,已经没有真理的标准,也不知道科学是什么了。我很悔恨我没有在这些矛盾出现的五年前死去。”德国科学家德鲁德、荷兰理论物理学家埃伦菲斯特等,都是在这种精神支柱遭受断折时自杀身亡的。埃伦菲斯特的挚友、相对论创立者爱因斯坦在《悼念埃伦菲斯特》一文中分析了这位性情耿直的科学家自杀的原因主要就是摆脱不了精神上的冲突:“最近几年,埃伦菲斯特的精神冲突恶化了,那是由于理论物理学家新近经历了奇特的暴风骤雨般的发展。一个人要学习并且讲述那些在他心里不能完全接受的东西,总是一件困难的事,对于一个耿直成性的人,一个认为明确性就意味着一切的人,这更是一种双倍的困难。况且,年过半百的人要适应新思想总会碰到愈大的困难。我不知道有多少读者在读了这几行文字之后能充分体会到那种悲剧。然而正是这最主要的一点,使他厌世自杀”。

常人难以体验这些科学伟人心灵深处的苦楚。它并不起因于饥寒交迫的贫困;也不是对政治迫害的抗议,它来自那种沉积在科学家深层心理的悲剧性的冲突。只有那些时刻忧虑着人类科学与哲学前景的才华横溢者,才会常常陷入这种孤独与痛苦之中。在19、20世纪之交,普朗克、爱因斯坦、玻尔等大科学家都经历过这种痛苦。好在坚强的意志和豁达的胸怀使他们没有去步玻尔兹曼后尘。在科学与哲学急变的惊涛骇浪中,科学家必须始终保持内心的平静与安宁,同时要善于去面对、去熟悉、去建立一个陌生的新世界。