第五十一章  科学思想的作坊

希腊的艺术品进入欧洲，激发了欧洲人的艺术鉴赏力。东方的丝绸、陶瓷、香料进入欧洲，使得欧洲人开始注重物质享受。印刷术、指南针、火药传入欧洲，刺激了欧洲人的想象力与行动力，促进了欧洲技术的发展。古代希腊人的科学引起了欧洲人的兴趣，让欧洲人开始在思想上进行探索。这些思想与技术的进步让欧洲有了向外部扩张的能力。

欧洲人开始注重物质生产的技艺，皮革、金属、玻璃的制造技艺得到发展，欧洲的作坊里的能工巧匠将他们的手艺代代相传，并且技艺日进精湛。

科学也成为一个行业，在一代代人的接续中发展成长起来。

“那时学物理的学生在欧洲自由来去，以便寻找名师，正像他们的先辈学者和手艺人从中世纪以来所做的那样。” “科学从手艺传统中生长出来，在20世纪的头三分之一时间内它保留了——在某种程度上直到现在还保留着——一种非正式的师徒体系，由此而产生了后来的欧洲大学研究院体系。”^①

1895年，卢瑟福从新西兰来到开文迪什，师从汤姆逊。1897年，汤姆逊发现了电子，建立了原子的“葡萄干布丁”模型。

1907年，卢瑟福在曼彻斯特，指导盖革与马斯登研究α粒子的反射，发现了原子核的存在。1911年，卢瑟福宣布了他的原子模型。

按照卢瑟福的新的原子模型，集中了原子质量的原子核位于中心，周围是绕核运转的电子，这是实验揭示出来的原子图像。但是，按照经典的物理理论计算，电子的绕核旋转是不稳定的，会发生振荡使原子解体。然而实际上的原子确实稳定存在的，否则这个世界就不会现实地存在。这样的一个现实与理论的矛盾应该如何解决？

这时候， 原子作坊的第三代传人，26岁的丹麦人玻尔出现了。

在玻尔1911年9月到达英国之前，他的研究兴趣从实验物理研究转向了理论物理研究。来到英国，玻尔开始先在汤姆逊的实验室，然而汤姆逊看重试验，而对于进行理论探讨没有多少兴趣。这令玻尔很不开心，他注定不能成为汤姆逊的徒弟，卢瑟福的师弟。因为已经有卢瑟福的第二代原子理论在那里。

不久以后，卢瑟福从曼彻斯特来到开文迪什，参加这里的年度聚会。卢瑟福的演讲吸引了玻尔，并引发了他对电子稳定性的思考。玻尔由此结识了卢瑟福，并且在次年转到了卢瑟福门下。玻尔在卢瑟福的激发下，从卢瑟福手中接过第二代原子理论的接力棒，创造了第三代原子理论。

玻尔师从卢瑟福，在从事放射性研究的同时，继续独自进行他的电子理论研究。

玻尔从放射性联想到原子核。依靠直觉，他理解到放射性质源于原子核。当元素发生放射性变化时，如果放出一个α粒子——氦核，元素的原子序数将会减少2，变为周期表中前两位的元素，因为氦的原子序数为2。如果放出一个β粒子——高能电子，元素变为周期表中后一位的元素，因为核内增加了一个正电荷。

为了解释原子的稳定性，玻尔将量子理论引入原子内。量子理论将电子排列整齐，让电子不再是如一团云雾绕核旋转，而是分布在一些确定的轨道上运转。原子内部发生的变化遵循量子化原则，由此，原子发出的光中的谱线得到了解释。这样，由原子内部的量子化，到爱因斯坦的光量子，再到普朗克的能量子，物质与能量都能被量子理论说明了。

由汤姆逊发现电子而产生的形象化的模型，到卢瑟福根据实验结果给出的有核的原子模型，再到玻尔由直觉建立的量子模型。经历了三代科学家师徒的努力，原子结构建立起来了。然而那只是一个模型，还需要理性的解释，需要一种可计算的方法，使模型成为理论。

卢瑟福继续他的原子研究，1919年他用α粒子轰击氮原子，产生了氧的同位素，同时放出一个氢核（质子）。1920年，卢瑟福预言了中子的存在。1932年，卢瑟福的学生查德威克在开文迪什发现了中子，原子的图像完整了。

对于原子理论的研究与物质实体的研究同步进行。1922年，海森伯与玻尔相识，激发了他探索原子的理论。

在手艺人技艺的成长中形成的作坊传统成为一个行业的传承形式，这种师承传统成为了现代科学发展的形式。手艺人的手艺代代相传，让手艺一代一代愈发精湛。科学实验与思辨的技艺同样一代一代传递下来，每一代人的头脑中都产生（发现）一些新的思想，让科学思想的知识库中愈加丰富，更加充实。

农业文明是粗疏的，从农业文明只能发展传统的实用技术，而不能发展以准确与精细为特点的现代实验技术。只有从个体作坊传统发展而来的追求精致的制作传统，才可以发展到现代科学的实验技术，科学作坊与手艺作坊的态度与追求是一脉相承的。

手艺作坊追求手艺精湛，发展特有的技艺，科学作坊追求实验精确，产生独有的理论，两者的共同点都是对名誉的追求，由这种追求达到行业中自我地位的保证。

在这里，没有止境，没有终点，每个人的努力都是为了发现新的论据与理论。在这里，没有解答一切的权威，名誉与威望只是新的发现与新的思维。师傅的能力在于发现能做出新发现的徒弟，发现，尽可能多的新发现是作坊的目标。每一个发现都是通往更高更新发现的台阶，每一个发现都是在科学知识的累积中增加的新的一份贡献。

①《原子弹出世记》，L·罗兹著，李汇川等译，世界知识出版社，1990年12月第一版，第6页。