哈佛大學(xué)科學(xué)史和物理學(xué)教授彼得·加里森的學(xué)術(shù)生涯經(jīng)歷了許多不同的時刻。上世紀70年代末的科學(xué)史研究并不注重實驗（室）本身，只將其作為一種理論誕生的附著品。而他本人對實驗與儀器更感興趣，這讓他重新思考愛因斯坦。因為愛因斯坦在專利局從事的是一份務(wù)實的專業(yè)工作，而非他后來更被人熟知的抽象世界的形象。愛因斯坦得到相對論，真的是純粹的思維結(jié)果嗎？為什么他會用火車與觀察者的同步作為比喻呢？事實證明，愛因斯坦并非只是比喻，思考協(xié)調(diào)時鐘這一技術(shù)性問題的也并非只有愛因斯坦一人——甚至這是19世紀末的一個產(chǎn)業(yè)，其中也有另一位偉大的全才型學(xué)者龐加萊的身影。他與愛因斯坦將“同時性”的概念從技術(shù)與哲學(xué)的層面帶入了物理學(xué)的核心地帶，在這三重作用下，人類文明被徹底改變了。

撰文 | 彼得·加里森（Peter Galison）

編譯 | 1/137
“我感興趣的是彎曲光譜的邊緣，使抽象和具體直接碰撞?！?/p>

——彼得·加里森

真正的時間永遠不會僅僅通過時鐘來揭示——牛頓對此深信不疑。即使是鐘表大師的杰作，也只能提供絕對時間的蒼白影子，絕對時間不屬于人類世界，而屬于“上帝的感覺”（sensorium of God）。潮汐、行星、月亮——牛頓相信，在單調(diào)的、永恒流動的時間之河的宇宙背景襯托下，萬物皆變。在愛因斯坦的電子世界里，除非參考一個明確的關(guān)聯(lián)時鐘系統(tǒng)，否則沒有這樣一種可稱之為時間的“處處都能聽到的嘀嗒聲”的容身之所，也沒有辦法有意義地定義時間……對于一個靜止的時鐘觀察者（clock-observer）來說，同時發(fā)生的兩個事件，對運動中的觀察者則不然。伴隨著這一沖擊，牛頓物理學(xué)的基礎(chǔ)破裂了，而愛因斯坦對此心知肚明。晚年他在《自述》（autobiographical notes）中插入對艾薩克·牛頓爵士的呼告（apostrophize），仿佛其間的幾個世紀都消失了[1]；在反思他的相對論所動搖的絕對時空時，愛因斯坦寫道：“牛頓啊，請原諒我；你所發(fā)現(xiàn)的道路，在你那個時代，是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路?！盵2]這一翻天覆地的時間劇變的核心，是一個非凡卻又容易表述的思想，從那以后，它一直是物理學(xué)、哲學(xué)和技術(shù)的中心：要討論同時性，你必須用光信號將兩個時鐘同步，根據(jù)光信號到達的時間進行調(diào)整。還有什么比這更簡單的呢？有了這個時間的定義，相對論的最后一塊拼圖就找到了位置，從而永遠地改變了物理學(xué)。

實驗與儀器如何改變科學(xué)？

1979年紀念愛因斯坦誕辰百年時，所有這些重大事件的演講者都只把物理學(xué)當作理論來談?wù)?。我對此覺得十分奇怪，像愛因斯坦這樣的人，一開始是一名專利局職員，對實驗抱有濃厚的興趣，卻留下了如此徹底的抽象形象。我對愛因斯坦的興趣即始于那個時期，但在愛因斯坦之外，我還對實驗和理論驚人的協(xié)同方式感到好奇，著迷于工藝知識與理論物理學(xué)的巨大抽象之間的緊密結(jié)合。

多年來，我的工作一直受到抽象思想與極為具體的對象之間奇特對峙的指引。科學(xué)史、社會學(xué)和認識論于我而言緊密相連，我在科學(xué)史領(lǐng)域所從事的工作始終受到哲學(xué)問題的推動與啟迪。例如，我對什么算作一個論證感興趣；何為完成了一項論證？實驗者如何區(qū)分真實效應(yīng)與儀器或環(huán)境的人為效應(yīng)？我們自認為知道數(shù)學(xué)演繹的結(jié)論意味著什么，但是如果我通過計算機模擬演示了某個結(jié)果，那又意味著什么呢？如果我進行一次模擬，并展示了彗星尾部形成了島嶼，我是證明了這個結(jié)果呢，還是僅僅是開始了一個需要更多分析性的數(shù)學(xué)推導(dǎo)的解釋呢？這些問題如今仍然困擾著各個領(lǐng)域。它們不可避免地既是歷史的又是認識論的問題——也就是說，它們既涉及到普通的科學(xué)實踐，同時又是根本性的哲學(xué)問題?？梢赃@么說，當我選擇解決一個問題時，通常是因為它被這些不同的光照亮了。

早在上世紀70年代末，當我和其他一些歷史學(xué)家、社會學(xué)家和哲學(xué)家開始關(guān)注儀器和實驗室時，在科學(xué)史研究中強調(diào)實驗研究似乎還相當奇怪。大多數(shù)歷史學(xué)家和哲學(xué)家熱衷于表明（托馬斯·庫恩（Thomas Kuhn）的工作余波），所有的科學(xué)都源自理論。我想這是對20世紀20年代到50年代實證主義（positivism）的一種反動，當時哲學(xué)家們堅持認為所有的知識都源于感知和觀察。無論如何，沒有人認真研究何為實驗室，實驗室從何而來，以及它如何運作。從那時起，對實驗實踐的歷史及其發(fā)展變化的探究已經(jīng)發(fā)展成為一個更大的研究領(lǐng)域。我不僅對實驗室本身感興趣，而且對最抽象的理論也感興趣。例如，最近我一直在寫關(guān)于弦論的文章，具體而言是物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家之間在試圖厘清什么應(yīng)該被證明時的對峙，這無疑是有史以來科學(xué)中最抽象的形式。

其實，對于每個具體的例子，我最感興趣的是哲學(xué)問題如何啟發(fā)并被科學(xué)實踐所闡明，有時具體，有時抽象。我想我總是對拋開中級泛化（mid-level generalization）感興趣，而探索最抽象和最具體的結(jié)合方式，就像在《愛因斯坦的時鐘和龐加萊的地圖》（Einstein’s Clocks, Poincaré's Maps）中做的那樣。對于從紫外線到紅外線的順滑光譜里有什么我并不感興趣，我希望“彎曲”光譜的邊緣，使抽象和具體更直接地碰撞在一起。

彼得·加里森所著《愛因斯坦的時鐘和龐加萊的地圖：時間帝國》（Einstein's Clocks and Poincaré's Maps: Empires of Time）一書。

許多年前，當我開始我的工作時，科學(xué)史幾乎完全集中在思想和理論的歷史上。實驗與儀器，對于人們關(guān)注的議題，在某種程度上只是作為產(chǎn)生理論的輔助工具。而我開始感興趣的是某些儀器，或者說它們的使用方式，如何影響知識的運作方式以及人們提出的問題。我的第一本書《實驗是如何結(jié)束的》（How Experiments End）講的就是，無論是使用小型桌面設(shè)備還是涉及數(shù)百人的大型實驗，實驗人員如何確定他們正在觀察的是真實的東西。

然后我轉(zhuǎn)向了物理學(xué)的另一種亞文化——是一種真正對機器本身，而不僅僅是實驗感興趣的人的亞文化。我想知道某些特定設(shè)備是如何承載基本原理的。例如，像云室（cloud chambers）和氣泡室（bubble chambers）這樣能產(chǎn)生圖像的機器，是如何在20世紀的大部分時間里成為一群物理學(xué)家的標準證據(jù)的？或者，像蓋革計數(shù)器（Geiger counters）這樣有趣的小東西——當它們靠近放射性物質(zhì)時，會發(fā)出咔噠聲——是如何產(chǎn)生一種統(tǒng)計上的論據(jù)的？并且讓我感興趣的是兩類科學(xué)家們的傳統(tǒng)的對照：一類想通過拍照來了解事物；另一類是計算的傳統(tǒng)，他們想把信息更定量地結(jié)合起來，你也可以說這是數(shù)字化的，從而產(chǎn)生一個論證邏輯。我的第二本書《圖像與邏輯》（Image and Logic）正是關(guān)于現(xiàn)代物理學(xué)中這兩個巨大的、長期存在的傳統(tǒng)的。

最近，我一直在研究我認為是物理學(xué)的第三種亞文化：理論家。我想要了解的是，理論家在創(chuàng)造最抽象的物理概念時，無論是量子場論、相對論，還是任何其他理論分支，是如何將抽象概念同現(xiàn)實世界非常具體的機器和設(shè)備相關(guān)聯(lián)起來的。具體而言，在《愛因斯坦的時鐘和龐加萊的地圖》一書中，我追尋的是19世紀晚期對同時性（simultaneity）的廣泛關(guān)注——時間是什么，時鐘又是什么。這里還有一個關(guān)鍵的抽象和哲學(xué)的維度，但它也源自純粹的技術(shù)關(guān)切。例如，你如何繪制地圖或通過海底電纜發(fā)送信號？如何協(xié)調(diào)和分流列車，使它們在同一軌道上相向行駛時不會相撞？最后，我對理論家的興趣讓我開始關(guān)注19世紀末最緊迫的物理問題，即當一個物體穿過人們稱為“以太”的無所不在的實體時，電和磁是如何作用的。

我對科學(xué)的物質(zhì)性的興趣可以追溯到我的童年。我的曾祖父一直活到90多歲，他曾在柏林接受培訓(xùn)，后來在托馬斯·愛迪生（Thomas Ediosn）的實驗室工作，是一名電氣工程師。我和他一起在他的地下室度過了很長一段時間。我完全被他所做的事吸引住了。那里就是你能想象的弗蘭肯斯坦博士（Dr. Frankenstein）電影中的實驗室，有巨大的雙擲開關(guān)，電弧閃耀于黑暗的空間中，架子上排列著裝滿水銀的瓶子。我喜歡這里的一切。我17歲時離開高中，在巴黎綜合理工學(xué)院（Ecole Polytechnique）學(xué)習(xí)了一年的物理和數(shù)學(xué)。我曾有機會跟隨偉大的數(shù)學(xué)家勞朗·施瓦茨（Laurent Schwartz）學(xué)習(xí)。我去過法國很多次，會說法語，之所以想去法國是因為我對歐洲政治很感興趣——那是政治上的瘋狂時期，直到越南戰(zhàn)爭結(jié)束。我想，要想在一個有趣的地方工作，唯一的機會就是從事物理方面的研究，所以我給各個物理實驗室寫了信。而他們接納了我，一定是出于好玩的原因——一個17歲的美國人竟然會給理工學(xué)院寫信。

剛開始的時候，我對哲學(xué)問題很感興趣，認為學(xué)習(xí)物理是解決其中一些問題的途徑。我在一個研究等離子體物理的實驗室里工作，現(xiàn)在很多實驗是在宏偉的實驗室中的巨型機器里完成的，而當時還可以在比桌子大不了多少的設(shè)備上做小規(guī)模的實驗。我對這些機器，信號發(fā)生器、記錄裝置、示波器，以及關(guān)于世界的理論知識是如何從這些物質(zhì)實體中產(chǎn)生的非常著迷。在哈佛讀書時，我找到了一種方法，將學(xué)習(xí)的大量的物理知識與歷史和哲學(xué)結(jié)合起來。

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協(xié)調(diào)時鐘：愛因斯坦的隱喻與明示

我們今天所了解的愛因斯坦大部分是基于他的晚年經(jīng)歷，那時他為自己幾乎疏遠所有社交和人類事物而感到自豪，把自己塑造成一個心不在焉、超脫世俗的人物。我們記得愛因斯坦說過，對于一個理論物理學(xué)家來說，最好的事情是在與世隔絕的地方靜靜地守護燈塔，以便能夠進行純粹地思考。我們對理論物理學(xué)家有這樣的刻板印象，并將其投射到愛因斯坦的奇跡年，1905。人們很容易認為他在專利局做一份日常工作只是為了維持生計，而實際上他真正的工作純粹是腦力的。這種分裂的生活方式對我來說毫無意義；我想知道他在機器和物體細節(jié)方面的工作是如何與那些抽象概念聯(lián)系起來的，并開始思考相對論本身是如何與創(chuàng)造相對論的時間、地點和機器聯(lián)系在一起。

多年以后——1997年某個夏日——我在北歐的一個火車站里，看著站臺上優(yōu)雅排列的時鐘，分針都是一樣的。我想，“天吶，他們那時造了如此非凡的時鐘。多么了不起的裝置！”但隨后我注意到，秒針也在同步滴答作響。這意味著這些鐘太準了。于是我想也許它們并不是精準的時鐘，也許它們只是被電信號連接在一起，同步前進而已。也許愛因斯坦在寫相對論論文的時候見過這樣的鐘。

回到美國后，我開始翻閱瑞士、英國、德國和美國的舊專利和工業(yè)記錄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在19世紀晚期有一個巨大的協(xié)調(diào)時鐘產(chǎn)業(yè)。突然之間，愛因斯坦1905年論文開頭的那個著名比喻看起來就不那么奇怪了。愛因斯坦要求我們審視同時性的含義。他說，想象一列火車進站，你就站在這里。如果當火車駛停在你面前，你手表上的時針剛好指向7點時，那么你會說火車到達和你手表上顯示的7點是同時的。但是，當你的時鐘在7點時，一輛火車恰好抵達遠方的車站，這意味著什么？愛因斯坦接著發(fā)展了一種技術(shù)來說明這意味協(xié)調(diào)時鐘，并解釋說這就是同時性。同時性的準操作（quasi-operational）定義成為他理論的基礎(chǔ)，并導(dǎo)致他得出了驚人的結(jié)論，即同時性依賴于參照系，由此長度的測量在不同的參照系中是不同的。還有所有其他著名且驚人的相對論結(jié)果，都是源于這個概念。

突然間我明白了，愛因斯坦關(guān)于火車和車站的那些看似抽象的比喻，實際上完全是隱喻，但也完全是字面意思。擔心“同時性”的意義的人不止一個，不只有一個與世隔絕的燈塔看守人，還有一大群人在擔心“一列火車即將到達一個遙遠的火車站意味著什么”。他們將電信號通過電報線路發(fā)送到遙遠的車站，以此來確定同時性，這種方式與愛因斯坦在那篇改變歷史的論文中描述的方式非常相似。

龐加萊的技術(shù)與工程

因此我開始進一步研究，想知道在19世紀末還有誰會擔心同時性。事實證明，偉大的法國哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家龐加萊與愛因斯坦的想法大致相同。他還想批判絕對同時性的概念，并讓它成為一種可以衡量的東西。龐加萊沒有選擇火車和車站，而是選擇了電報員在一條線路上交換信號作為他的關(guān)鍵隱喻。

在他1898年1月發(fā)表的著名哲學(xué)文章中[3]，龐加萊說，同時性實際上只是信號的交換，就像兩個報務(wù)員試圖確定他們之間有多少經(jīng)度差。如果地球是靜止的，我們只要抬頭看看哪些恒星正對著我們，就能找到我們的經(jīng)度。但是地球在轉(zhuǎn)動，所以要比較兩個經(jīng)度，也就是兩個不同位置上方的恒星，你必須同時進行測量。因此，幾個世紀以來，地圖繪制者一直擔心同時性問題以及如何確定它。到19世紀晚期，人們通過海底電纜跨越大洋交換電時間信號（編者注：參見《一根電纜連起歐美大陸，人類通信歷史從此改變》），有趣的是，龐加萊就在其中——1899年，他被選為巴黎經(jīng)度局（Bureau of Longitude in Paris）的主席。后來在1900年12月，他把他對時間的新定義從哲學(xué)和技術(shù)帶入了物理學(xué)的中心地帶。他表明，如果電報員在以太中移動時協(xié)調(diào)他們的時鐘，他們的時鐘就會“看起來”是同時的，盡管從“真正的”以太靜止系來看，它們并不同時。但現(xiàn)在，對龐加萊來說，同時性的新定義矗立在哲學(xué)、技術(shù)和物理三大領(lǐng)域的核心。

龐加萊不僅是他那個時代著名的數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家，他也是一個擁有高超工程技能的人。他在巴黎綜合理工學(xué)院和巴黎礦業(yè)學(xué)院受訓(xùn)成為一名見多識廣的工程師，后來成為綜合理工學(xué)院最杰出的教授之一。讓我感興趣的是龐加萊的情境性（situatedness）：就像愛因斯坦一樣，當龐加萊援引經(jīng)度測報員時，他既是在比喻，也是在字面上的。他改變了所有物理學(xué)的核心概念，同時也解決了地圖繪制者的實際操作問題。

雖然遠不如愛因斯坦出名，但在世紀之交，龐加萊的大眾哲學(xué)著作《科學(xué)與假設(shè)》（La Science et l'Hypothèse）和《科學(xué)的價值》（La Valeur de la Science）在法國都是暢銷書。這兩本書對現(xiàn)代科學(xué)哲學(xué)產(chǎn)生了深遠的影響，時至今日，人們?nèi)詴谡軐W(xué)課程中閱讀它們。它們很早就被翻譯成許多其他語言，包括德語和英語，并被廣泛傳播。龐加萊開創(chuàng)了包括拓撲學(xué)在內(nèi)的眾多數(shù)學(xué)全新領(lǐng)域。他幫助創(chuàng)造了混沌科學(xué)，我們對復(fù)雜性科學(xué)的理解在很大程度上要歸功于他。他對后來的相對論做出了巨大貢獻，而后者在物理學(xué)的許多其他分支中也很重要。他是一個真正的全才，還繼續(xù)從事工程方面的工作。埃菲爾鐵塔是為國際博覽會而建的，龐加萊是拯救鐵塔免于被拆除的人之一，因為他發(fā)現(xiàn)了一種把它用作軍事天線的方法。事實上，在很大程度上，在龐加萊的指導(dǎo)下，埃菲爾鐵塔本身變成了一個巨大的天線，可以向世界各地發(fā)送時間信號——從加拿大到非洲之巔的測繪員都能靠它工作。他在高等工程和抽象數(shù)學(xué)之間流暢地來回切換，在許多領(lǐng)域都留下了豐厚的遺產(chǎn)，他總是以具體、直觀的方式進行推理——可以說，他是一個抽象工程師。他對時間的看法也不例外。

物理、歷史與哲學(xué)的交匯

在了解了更多關(guān)于龐加萊的知識后，我試圖理解他和愛因斯坦是如何從根本上重新定義時間和空間觀念的，為此我審視哲學(xué)上的抽象問題，研究物理學(xué)上的問題，以及一些技術(shù)問題（比如防止火車相撞，協(xié)調(diào)橫跨帝國的地圖繪制等），而這些問題可能適合整合成一個故事。它從一個非常簡單的想法開始：如果我能讓兩個事件的時鐘顯示相同的結(jié)果，則這兩個事件是同時發(fā)生的。那么我們該如何協(xié)調(diào)這些時鐘？我從一個時鐘發(fā)送一個信號到另一個，并考慮信號到達對方所需的時間。這是基本的思想，但卻是相對論的所有，E=mc^2，以及愛因斯坦得到的很多結(jié)果的基礎(chǔ)。問題是，這個想法從何而來？愛因斯坦和龐加萊這兩個人提出了這個實際的、幾乎是操作性的同時性概念，我想把他們看作是技術(shù)、哲學(xué)和物理推理的交匯點。他們是站在這三項交叉點正中間的兩個人。

有時人們問我，愛因斯坦和龐加萊關(guān)于同時性的解釋的真正基礎(chǔ)是什么？它真的是物理學(xué)嗎，還是本質(zhì)上是技術(shù)，抑或歸結(jié)為哲學(xué)？我認為這些都是錯誤的提問方式。對我來說，這就像是在問星形廣場（Place de l’Etoile）到底是在福煦大街（Avenue Foch）還是雨果大街。星形廣場之所以是一個地方，是因為它位于這些大街的交匯處。我們正處在一個哲學(xué)、物理學(xué)和技術(shù)交匯的非凡時刻，正是因為在世紀之交，三股非常強大的事業(yè)和推理潮流交匯在一起。這就像在一個巨大的劇院里，有三盞聚光燈同時射向同一個位置，那里就是焦點。

對于鐵路工程師和地圖繪制者來說，知道如何定義同時性是很重要的。對哲學(xué)家來說，弄清楚時間是什么、時鐘是什么，以及如何定義時間也是很重要的：是利用機械時鐘，還是利用天文現(xiàn)象，還是某種隱藏在所有表象背后的抽象時間。對于物理學(xué)家來說，理解什么是同時性非常重要，這樣才能知道如何解釋物理學(xué)中最重要的方程：關(guān)于電和磁的麥克斯韋方程。龐加萊和愛因斯坦比任何人都更關(guān)心這個交匯的所有三個部分，這就是為什么要把它們放在一起理解。當然，時鐘并沒有導(dǎo)致相對論，就像相對論沒有導(dǎo)致現(xiàn)代時鐘同步的轉(zhuǎn)變一樣。

愛因斯坦和龐加萊極具吸引力，因為你無法想象在某些方面的相似處比這他們更相近的人了。他們有共同的朋友，在許多相同的地方發(fā)表文章，在許多相同的問題上傾力研究。他們都在自己的專業(yè)領(lǐng)域處于頂尖地位，都喜歡為更廣泛的讀者寫作，都被哲學(xué)家們非常認真地對待，都對技術(shù)工程有濃厚的興趣并接受過訓(xùn)練。然而他們之間卻遠得不能再遠了。在某種程度上，他們讓我想起了弗洛伊德（Sigmund Freud），對他來說，閱讀尼采（Friedrich Nietzsche）幾乎是無法忍受的，因為（弗洛伊德在幾個場合說過）尼采的思想（和他）太接近了，但卻是圍繞著另一種不同的方法組織起來的。

龐加萊和愛因斯坦各自擁有19世紀和20世紀最多的科學(xué)通信集，包括他們和其他人數(shù)以千計的往來信件，他們兩人卻在生命中的交集里從未交換過一張明信片。在龐加萊生命的最后階段，他們見過一次面，當時龐加萊主持一個非常重要的物理學(xué)會議中的一場，愛因斯坦在會上報告了他關(guān)于光量子的新想法。在會議的尾聲，龐加萊說，愛因斯坦的報告與物理學(xué)應(yīng)有的樣子——即，它可以用因果相互作用（causal interactions）來描述，可以用合理的微分方程來描述，可以用原理和推論的清晰陳述來描述——如此不同，他簡直無法忍受，并在做結(jié)語時明確表示，愛因斯坦所說的是如此自相矛盾，以至于可以從它得出任何事情。他認為這對科學(xué)來說是一場災(zāi)難。愛因斯坦回到家后，給一個朋友潦草地寫了一張便條，講述了同行們所做的令人驚嘆的工作，他是多么欽佩甚至仰慕洛倫茲（Hendrik Lorentz），但卻貶低龐加萊似乎什么都不懂。他們就像夜行船一樣彼此擦肩而過，根據(jù)相對性，互相無法認可對方的存在。然而，在他們不愉快的相遇的幾周后，龐加萊為正在申請一份非常重要的工作的愛因斯坦寫了一封推薦信。這是一封令人印象深刻的信，信中大體上說，這個年輕人很可能會做一些最偉大的事情，即使他的瘋狂想法只有少數(shù)被證明是正確的，他也是一個極其重要的人物。這封信極富風度和慷慨。他們再也沒有直接交流過一句話，也再也沒有見面。

愛因斯坦和龐加萊之間的對比，以及他們對所做事情的不同理解，代表了20世紀現(xiàn)代科學(xué)的兩種宏大而互相競爭的愿景。盡管龐加萊和愛因斯坦對于相對論提出的方程非常相似——本質(zhì)上完全相同，龐加萊始終認為他所做的是通過應(yīng)用理性來校正、修復(fù)或延續(xù)過去。正如他的一位親戚曾經(jīng)說過的那樣，他是在填補世界地圖上的空白。愛因斯坦愿意用不同的方式，他說舊的方法太復(fù)雜了，充滿了零敲碎打的解決方案，我們需要的是用幾條堅實的原理作為純粹經(jīng)典的基礎(chǔ)，從頭再來。龐加萊認為自己在某種程度上拯救了一個帝國——毫無疑問是法蘭西帝國，但也是十九世紀物理學(xué)的帝國。他雄心勃勃，但與愛因斯坦的現(xiàn)代主義不同，這是一種補償性的、改良的現(xiàn)代主義，一種充滿理性希望的第三共和的現(xiàn)代主義。愛因斯坦的現(xiàn)代主義更具顛覆性、分類性和凈化性。只有通過理解哲學(xué)、物理學(xué)和技術(shù)的三重交匯，人們才能真正理解新世紀的每一個不同愿景。

科學(xué)發(fā)展的“臨界乳光”

你可能會問，我也經(jīng)常想知道，現(xiàn)在該如何看待這類事。也就是說，現(xiàn)在有沒有這種三重交匯的類比？我是這樣想的：當你考慮龐加萊和愛因斯坦時，你是在試圖理解各種不同尺度下的時間協(xié)調(diào)和時鐘同步（synchronization）。他們試圖弄清楚如何在一個房間或天文臺、一個街區(qū)或整個城市內(nèi)協(xié)調(diào)時鐘，與此同時，擔心這些事情的人也在敷設(shè)橫跨太平洋和大西洋的電纜。愛因斯坦和龐加萊不僅擔心行星水平的尺度，還考慮如何在整個宇宙中的不同參照系中協(xié)調(diào)時鐘。他們在問，同步是什么意思？同時性是什么意思？這些問題出現(xiàn)在各個尺度，從最小的到最大的，從哲學(xué)和物理直至鐵路沿線的電線。從這個意義上，它不像我們在科學(xué)中提出的大多數(shù)問題，因為它沒有這樣的特征：從純抽象的東西開始，然后變成應(yīng)用物理和工程，最終在工廠車間結(jié)束。這不是柏拉圖式的提升，也不是馬克思主義的樸素版本，在其中，機器和機器車間的關(guān)系被慢慢地抽象到更廣闊的領(lǐng)域，直到它們成為一種宇宙理論。

時間的約定俗成性問題，以及它如何與物理過程和程序等同起來的問題，是人們所考慮的所有問題中的關(guān)鍵。我們在實踐和哲學(xué)之間來回穿梭所需要隱喻，不僅僅是從抽象到具體的凝結(jié)；（這個過程）也不是蒸發(fā)，在蒸發(fā)過程中，水變成蒸汽時密度降低。相反，更有用的是物理學(xué)家稱之為臨界乳光（critical opalescence）的現(xiàn)象。通常的乳光是牡蠣殼的顏色，你可以看到所有的顏色都被反射出來，珍珠光彩奪目的表面或某些貝殼的內(nèi)表面，你可以同時看到紅色、綠色和白色。物質(zhì)的臨界乳光發(fā)生在非常特殊的情況下，例如在一個由水和蒸汽組成的系統(tǒng)中，溫度恰到好處。在這個關(guān)鍵時刻（臨界點）發(fā)生了一些非同尋常的事情：液體開始在所有的尺度上——從幾個分子大小到整個系統(tǒng)——發(fā)生蒸發(fā)和凝結(jié)。突然之間，由于各種大小的液滴形成——從幾個分子聚集到整個系統(tǒng)——每種波長的光都會反射回來。如果你用藍光照射，你看到的是藍色；如果你用紅光照射，你看到的是紅色；如果你用黃光照射，你看到的是黃色。

這就是我們在看待這種情況時需要用到的隱喻。龐加萊和愛因斯坦在哲學(xué)問題、物理問題和實踐問題之間來回切換。在19世紀90年代末，龐加萊在讀者是地圖繪制者和經(jīng)緯測繪員的雜志上發(fā)表文章，同時他也在物理學(xué)雜志和形而上學(xué)與道德雜志上發(fā)表文章。他的思維在哲學(xué)、物理和技術(shù)這三個領(lǐng)域之間來回切換，速度非?？臁?/p>

這樣一來有人可能會問，這與現(xiàn)在相比如何？什么樣的臨界乳光標志著近代的科學(xué)？在我看來，這似乎相當罕見，但你可能會在圍繞計算而發(fā)展起來的科學(xué)藏品中看到它。在這里，關(guān)于意識，關(guān)于計算機如何運行，關(guān)于科學(xué)、代碼和數(shù)學(xué)物理的思想都匯集在一起。馮·諾依曼（John von Neumann）認為，意識及其器官（記憶、輸入—輸出、處理）是設(shè)計編程計算機的一種方式。這樣被編程的計算機就成了意識的模型。在計算發(fā)展過程中被編碼的信息思想，也成為更普遍地理解語言和交流的方式，并再次反饋回設(shè)備中。信息、熵和計算在更廣泛的層面上成為我們的隱喻。這種臨界乳光的時刻并不常見，肯定比我們所說的科學(xué)革命更罕見。它們是另一種的東西。在這個意義上，臨界乳光指向的是科學(xué)所處的時間和地點——在那里，我們開始在完全不同的尺度上，使用并通過機器進行思考；我們在抽象和具體之間如此高頻地來回切換，它們以根本性的全新方式互相闡釋，而這種方式不是簡單的蒸發(fā)或凝結(jié)模型可以比喻的。當我們看到這種乳光時，我們應(yīng)該深入地挖掘它們，因為它們是我們文化的變革時刻。

譯者注

[1]即“頓呼”，指寫文章或講話過程中，敘述某人或某物時突然撇開聽眾或者讀者，而直接和所涉及的人或物說話的一種修辭格。

[2]原文為：“Newton, forgive me; you found the only way which, in your age, was just about possible for a man of highest thought and creative power.” 此處直接采用了許良英等編譯的《愛因斯坦文集》（增補本第一卷，商務(wù)印書館）中的譯文。

[3] H. Poincaré, La mesure du temps, Revue de Métaphysique et de Morale 6 (1): 1-13(1898).

作者簡介

彼得·加里森（Peter Galison）：哈佛大學(xué)Joseph Pellegrino教授、物理學(xué)教授；歷史科學(xué)儀器收藏主任。加里森教授著有多部著作，例如本文中提到的《愛因斯坦的時鐘和龐加萊的地圖：時間帝國》（Einstein's Clocks and Poincaré's Maps: Empires of Time），《實驗如何結(jié)束：意象與邏輯》（How Experiments End），《客觀性》（Objectivity，與Lorraine Daston合作）等。前者獲得了輝瑞科學(xué)史最佳書籍獎（Pfizer Prize for Best Book in the History of Science）。此外他還是制片人，參與多部科學(xué)紀錄片的制作。

本文編譯自Peter Galison, “EINSTEIN AND POINCARE, A Talk with Peter Galison”，有刪節(jié)。

原文地址：
https://www.edge.org/conversation/peter_galison-einstein-and-poincare。

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