近年来,物理学家宣布的最惊人的发现之一,就是物质不复存在。我们要赶紧说这个发现还不是最终的。物质的主要特征,就是它的质量和惯性。质量处处永远不变,尽管化学变化改变了物质的一切可感知的特性,并且仿佛变成了另一种东西,但质量却始终不变。所以,如果有人证明物质的质量和惯性实际上不属于物质,而认为这只不过是它的一种装饰,甚至最永恒的质量也是可以改变的,那么人们将肯定说,物质是不存在的。而人们所宣称的,恰恰是这一点。
我们至今所能观察的速度是很缓慢的,因为那些使我们的所有汽车都望尘莫及的天体,其速度仅达到每秒60或100公里;不错,光的速度是它的三千多倍,不过这并非物质在移动,这是经过相对不动质体时的一种扰动,有如海洋的波浪。在对这些小速度的现象进行观察时,都表示质量是永恒的,但是从未有人问过,在较大的速度时,是否也是这样?
倒是那些极小的物体反而打破了最快的行星即水星的记录,我是说在阴极射线与镭射线中运动的微粒。人们知道这些射线确实来自分子的轰击。由此发射出的微粒都带有负电,人们可以用法拉第圆筒收集它们而证实这一点。因为它们带有电荷,所以会被磁场或电场偏转,通过比较这些偏转,我们可以知道它们的速度以及电荷与质量的关系。
但是,这些测量一方面使我们知道,它们的速度是极大的,其速度约为光速的十分之一或三分之一,比星球要快千倍;另一方面,它们的荷质比是非常大的。因此,每一个运动的微粒可代表一个可觉察的电流。但是,我们知道,电流有一种特殊的惯性,即所谓的自感现象。电流一旦产生后,总是具有保持不变的倾向,当人们切断电路以阻止它通行时,可以看到在断路点产生电火花。由此可知,电流极力保持它的强度,犹如一个运动中的物体总有保持其速度的倾向。所以,阴极射线中的微粒能抵抗变更其速度的原因有二:首先在于它们的真正惯性,其次在于它们的自感现象。因为速度变化时,同时电流也变化。因此,微粒——人们所谓的电子——应当具有两种惯性:力学的惯性和电磁的惯性。
亚伯拉罕(Abraham)先生与考夫曼(Kaufmann)先生,一位是计算家,一位是实验家,他们曾齐心协力进行这样两种惯性的研究。他们不得不承认一种假设;他们设想所有负电子都是相同的,它们具有同一电荷,必然是不变的。我们觉察它们的不同仅仅是它们的运动速度不同。当速度变化时,真正的质量即力学的质量不变,这可以说原来是它的定义;但是,有助于形成表观质量的电磁惯性随其速度按照某种规律而增加。因此,在速度与电荷之间,存在着一个关系。我们曾经说过,这些量可以由观察射线经过磁场或电场时的偏转,通过计算而得到。研究这种关系,就可以确定两种惯性的分量。其结果十分令人惊奇:真实质量等于零。这当然应该承认最初的假设,因为理论曲线与实验曲线符合得相当好,所以这个假设是很可能的。
因此,这些负电子没有真实质量;如果它们具有惯性,是由于它们在改变速度时扰动以太。它们的表现惯性仅仅是租借品,它不属于它们,而属于以太。但是,这些负电子不全是物质的,因此人们可能认为,在它们之外还有具有真正惯性的真正物质。有些射线,例如哥耳德斯坦(Goldstein)的极隧射线、镭的α射线,也是抛射物之雨,不过这些抛射物带正电,这些正电子也没有质量吗?不能这样说,因为它们比负电子重得多、慢得多。于是,有两种可以承认的假设:或者因为电子较重,除了它们借来的电磁惯性而外,它们本身还具有力学惯性,从而只有它们才是真正的物质;或者它们也同别的东西一样没有质量,如果它们比较重,是由于它们比较小,虽然这种说法似乎有点荒诞不经;因为在这种观念中,微粒将不过是以太中的空隙,唯有它是实在的,唯独它具有惯性。
迄今还是没有过于牵累物质,我们还可以采取第一种假设,甚或除了相信正电子和负电子之外,还有中性原子。根据洛伦兹最近的研究,我们就要丧失这最后的办法了。地球迅速地移动,我们也受其曳引;光现象或电现象不会因这种移动而变化吗?人们冥思苦想了好长时间,并且曾经假定,随着仪器相对于地球运动方向的不同,观察理应具有不同的结果。实际并非如此,最精密的测量也没有得出这样的结果。在这里,实验证实了物理学家都讨厌的事情;事实上,假如人们找到某种东西,那么人们不仅能知道地球相对于太阳的相对运动,而且还将知道它在以太中的绝对运动。但是,有许多人难以相信,除了相对运动之外,任何实验也不会得到其他结果,他们倒是乐于承认物质是没有质量的。
因此,人们对于所取得的否定结果并不感到十分惊异。这些结果与讲授的理论相反,但它们能满足在这些理论之前的一种深刻的本能。而且,还要根据结果对这些理论加以修正,以便使它们与事实符合。斐兹杰惹(Fitzgerald)用一种令人惊讶的假设这样做了:他认为物体沿地球运动的方向运动时,必须收缩一亿分之一。球会变成椭球,如果让它转动,其形变总是使短轴平行于地球的速度。由于测量仪器所受的形变与被测量的物体相同,人们一点也察觉不到收缩,除非人们不留意去确定光线经过物体的长度所需要的时间。
这个假设可以说明观察到的事实。可是这还不够。总有一天人们可以进行更精密的观察;那时可以得到肯定的结果吗?这些观察可以使我们测量地球的绝对运动吗?洛伦兹并没有这样想。他相信这种测量永远是不可能的;许多物理学家的共同本能以及迄今各种实验所遭受到的失败,都足以证明他的想法。因此,我们可以认为,这种不可能是自然界的普遍定律;并且承认这是一个公设。可是,后果将如何呢?这正是洛伦兹所寻求的东西,他发现所有原子、所有正电子和负电子都具有惯性,按照同一规律随速度变化。这样,一切物质的原子都是由小而重的正电子和大而轻的负电子构成,至于可感觉的物质在我们看来似乎不带电,那是因为这两种电子在数目上几乎是相等的。这两者都没有质量,而只有假借的惯性。在这个系统中没有真正的物质,只有以太中的孔洞。
按照朗之万(Langevin)先生的见解,物质也许是液化的以太,而且丧失了它的一切特性;当物质移动时,并不是这种液化的质体在以太中移动,而是液化向以太各部分逐渐扩充,同时在后方已变成液体的部分又逐渐恢复原状。物质在运动中不保持其原形。
这就是最近对于这个问题研究的概况;现在,考夫曼先生又发表了新的实验。速度极大的负电子,必须受到斐兹杰惹收缩,因此速度与质量的关系也发生变化;可是,最近的实验不能证实这种预见;不过一切都要覆灭了,而物质将会获得存在的权力。但是,这些实验是不容易的,在今日想要做最后的结论,还为时尚早。
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[1] 参阅勒邦著:《物质的进化》(L'évolution de la matière,Gustave LeBon)。