哈佛大學科學史和物理學教授彼得·加裏森的學術生涯經曆了許多不同的時刻。上世紀70年代末的科學史研究並不注重實驗（室）本身，隻將其作為(wei) 一種理論誕生的附著品。而他本人對實驗與(yu) 儀(yi) 器更感興(xing) 趣，這讓他重新思考愛因斯坦。因為(wei) 愛因斯坦在專(zhuan) 利局從(cong) 事的是一份務實的專(zhuan) 業(ye) 工作，而非他後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果嗎？為(wei) 什麽(me) 他會(hui) 用火車與(yu) 觀察者的同步作為(wei) 比喻呢？事實證明，愛因斯坦並非隻是比喻，思考協調時鍾這一技術性問題的也並非隻有愛因斯坦一人——甚至這是19世紀末的一個(ge) 產(chan) 業(ye) ，其中也有另一位偉(wei) 大的全才型學者龐加萊的身影。他與(yu) 愛因斯坦將“同時性”的概念從(cong) 技術與(yu) 哲學的層麵帶入了物理學的核心地帶，在這三重作用下，人類文明被徹底改變了。

撰文 | 彼得·加裏森（Peter Galison）

編譯 | 1/137
“我感興(xing) 趣的是彎曲光譜的邊緣，使抽象和具體(ti) 直接碰撞。”

——彼得·加裏森

真正的時間永遠不會(hui) 僅(jin) 僅(jin) 通過時鍾來揭示——牛頓對此深信不疑。即使是鍾表大師的傑作，也隻能提供絕對時間的蒼白影子，絕對時間不屬於(yu) 人類世界，而屬於(yu) “上帝的感覺”（sensorium of God）。潮汐、行星、月亮——牛頓相信，在單調的、永恒流動的時間之河的宇宙背景襯托下，萬(wan) 物皆變。在愛因斯坦的電子世界裏，除非參考一個(ge) 明確的關(guan) 聯時鍾係統，否則沒有這樣一種可稱之為(wei) 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(yi) 地定義(yi) 時間……對於(yu) 一個(ge) 靜止的時鍾觀察者（clock-observer）來說，同時發生的兩(liang) 個(ge) 事件，對運動中的觀察者則不然。伴隨著這一衝(chong) 擊，牛頓物理學的基礎破裂了，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(ge) 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(xie) 道：“牛頓啊，請原諒我；你所發現的道路，在你那個(ge) 時代，是一位具有最高思維能力和創造力的人所能發現的唯一道路。”[2]這一翻天覆地的時間劇變的核心，是一個(ge) 非凡卻又容易表述的思想，從(cong) 那以後，它一直是物理學、哲學和技術的中心：要討論同時性，你必須用光信號將兩(liang) 個(ge) 時鍾同步，根據光信號到達的時間進行調整。還有什麽(me) 比這更簡單的呢？有了這個(ge) 時間的定義(yi) ，相對論的最後一塊拚圖就找到了位置，從(cong) 而永遠地改變了物理學。

實驗與(yu) 儀(yi) 器如何改變科學？

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隻把物理學當作理論來談論。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(zhuan) 利局職員，對實驗抱有濃厚的興(xing) 趣，卻留下了如此徹底的抽象形象。我對愛因斯坦的興(xing) 趣即始於(yu) 那個(ge) 時期，但在愛因斯坦之外，我還對實驗和理論驚人的協同方式感到好奇，著迷於(yu) 工藝星空体育官网入口网站與(yu) 理論物理學的巨大抽象之間的緊密結合。

多年來，我的工作一直受到抽象思想與(yu) 極為(wei) 具體(ti) 的對象之間奇特對峙的指引。科學史、社會(hui) 學和認識論於(yu) 我而言緊密相連，我在科學史領域所從(cong) 事的工作始終受到哲學問題的推動與(yu) 啟迪。例如，我對什麽(me) 算作一個(ge) 論證感興(xing) 趣；何為(wei) 完成了一項論證？實驗者如何區分真實效應與(yu) 儀(yi) 器或環境的人為(wei) 效應？我們(men) 自認為(wei) 知道數學演繹的結論意味著什麽(me) ，但是如果我通過計算機模擬演示了某個(ge) 結果，那又意味著什麽(me) 呢？如果我進行一次模擬，並展示了彗星尾部形成了島嶼，我是證明了這個(ge) 結果呢，還是僅(jin) 僅(jin) 是開始了一個(ge) 需要更多分析性的數學推導的解釋呢？這些問題如今仍然困擾著各個(ge) 領域。它們(men) 不可避免地既是曆史的又是認識論的問題——也就是說，它們(men) 既涉及到普通的科學實踐，同時又是根本性的哲學問題。可以這麽(me) 說，當我選擇解決(jue) 一個(ge) 問題時，通常是因為(wei) 它被這些不同的光照亮了。

早在上世紀70年代末，當我和其他一些曆史學家、社會(hui) 學家和哲學家開始關(guan) 注儀(yi) 器和實驗室時，在科學史研究中強調實驗研究似乎還相當奇怪。大多數曆史學家和哲學家熱衷於(yu) 表明（托馬斯·庫恩（Thomas Kuhn）的工作餘(yu) 波），所有的科學都源自理論。我想這是對20世紀20年代到50年代實證主義(yi) （positivism）的一種反動，當時哲學家們(men) 堅持認為(wei) 所有的星空体育官网入口网站都源於(yu) 感知和觀察。無論如何，沒有人認真研究何為(wei) 實驗室，實驗室從(cong) 何而來，以及它如何運作。從(cong) 那時起，對實驗實踐的曆史及其發展變化的探究已經發展成為(wei) 一個(ge) 更大的研究領域。我不僅(jin) 對實驗室本身感興(xing) 趣，而且對最抽象的理論也感興(xing) 趣。例如，最近我一直在寫(xie) 關(guan) 於(yu) 弦論的文章，具體(ti) 而言是物理學家和數學家之間在試圖厘清什麽(me) 應該被證明時的對峙，這無疑是有史以來科學中最抽象的形式。

其實，對於(yu) 每個(ge) 具體(ti) 的例子，我最感興(xing) 趣的是哲學問題如何啟發並被科學實踐所闡明，有時具體(ti) ，有時抽象。我想我總是對拋開中級泛化（mid-level generalization）感興(xing) 趣，而探索最抽象和最具體(ti) 的結合方式，就像在《愛因斯坦的時鍾和龐加萊的地圖》（Einstein’s Clocks, Poincaré's Maps）中做的那樣。對於(yu) 從(cong) 紫外線到紅外線的順滑光譜裏有什麽(me) 我並不感興(xing) 趣，我希望“彎曲”光譜的邊緣，使抽象和具體(ti) 更直接地碰撞在一起。

彼得·加裏森所著《愛因斯坦的時鍾和龐加萊的地圖：時間帝國》（Einstein's Clocks and Poincaré's Maps: Empires of Time）一書(shu) 。

許多年前，當我開始我的工作時，科學史幾乎完全集中在思想和理論的曆史上。實驗與(yu) 儀(yi) 器，對於(yu) 人們(men) 關(guan) 注的議題，在某種程度上隻是作為(wei) 產(chan) 生理論的輔助工具。而我開始感興(xing) 趣的是某些儀(yi) 器，或者說它們(men) 的使用方式，如何影響星空体育官网入口网站的運作方式以及人們(men) 提出的問題。我的第一本書(shu) 《實驗是如何結束的》（How Experiments End）講的就是，無論是使用小型桌麵設備還是涉及數百人的大型實驗，實驗人員如何確定他們(men) 正在觀察的是真實的東(dong) 西。

然後我轉向了物理學的另一種亞(ya) 文化——是一種真正對機器本身，而不僅(jin) 僅(jin) 是實驗感興(xing) 趣的人的亞(ya) 文化。我想知道某些特定設備是如何承載基本原理的。例如，像雲(yun) 室（cloud chambers）和氣泡室（bubble chambers）這樣能產(chan) 生圖像的機器，是如何在20世紀的大部分時間裏成為(wei) 一群物理學家的標準證據的？或者，像蓋革計數器（Geiger counters）這樣有趣的小東(dong) 西——當它們(men) 靠近放射性物質時，會(hui) 發出哢噠聲——是如何產(chan) 生一種統計上的論據的？並且讓我感興(xing) 趣的是兩(liang) 類科學家們(men) 的傳(chuan) 統的對照：一類想通過拍照來了解事物；另一類是計算的傳(chuan) 統，他們(men) 想把信息更定量地結合起來，你也可以說這是數字化的，從(cong) 而產(chan) 生一個(ge) 論證邏輯。我的第二本書(shu) 《圖像與(yu) 邏輯》（Image and Logic）正是關(guan) 於(yu) 現代物理學中這兩(liang) 個(ge) 巨大的、長期存在的傳(chuan) 統的。

最近，我一直在研究我認為(wei) 是物理學的第三種亞(ya) 文化：理論家。我想要了解的是，理論家在創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實世界非常具體(ti) 的機器和設備相關(guan) 聯起來的。具體(ti) 而言，在《愛因斯坦的時鍾和龐加萊的地圖》一書(shu) 中，我追尋的是19世紀晚期對同時性（simultaneity）的廣泛關(guan) 注——時間是什麽(me) ，時鍾又是什麽(me) 。這裏還有一個(ge) 關(guan) 鍵的抽象和哲學的維度，但它也源自純粹的技術關(guan) 切。例如，你如何繪製地圖或通過海底電纜發送信號？如何協調和分流列車，使它們(men) 在同一軌道上相向行駛時不會(hui) 相撞？最後，我對理論家的興(xing) 趣讓我開始關(guan) 注19世紀末最緊迫的物理問題，即當一個(ge) 物體(ti) 穿過人們(men) 稱為(wei) “以太”的無所不在的實體(ti) 時，電和磁是如何作用的。

我對科學的物質性的興(xing) 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，後來在托馬斯·愛迪生（Thomas Ediosesn）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。那裏就是你能想象的弗蘭(lan) 肯斯坦博士（Dr. Frankenstein）電影中的實驗室，有巨大的雙擲開關(guan) ，電弧閃耀於(yu) 黑暗的空間中，架子上排列著裝滿水銀的瓶子。我喜歡這裏的一切。我17歲時離開高中，在巴黎綜合理工學院（Ecole Polytechnique）學習(xi) 了一年的物理和數學。我曾有機會(hui) 跟隨偉(wei) 大的數學家勞朗·施瓦茨（Laurent Schwartz）學習(xi) 。我去過法國很多次，會(hui) 說法語，之所以想去法國是因為(wei) 我對歐洲政治很感興(xing) 趣——那是政治上的瘋狂時期，直到越南戰爭(zheng) 結束。我想，要想在一個(ge) 有趣的地方工作，唯一的機會(hui) 就是從(cong) 事物理方麵的研究，所以我給各個(ge) 物理實驗室寫(xie) 了信。而他們(men) 接納了我，一定是出於(yu) 好玩的原因——一個(ge) 17歲的美國人竟然會(hui) 給理工學院寫(xie) 信。

剛開始的時候，我對哲學問題很感興(xing) 趣，認為(wei) 學習(xi) 物理是解決(jue) 其中一些問題的途徑。我在一個(ge) 研究等離子體(ti) 物理的實驗室裏工作，現在很多實驗是在宏偉(wei) 的實驗室中的巨型機器裏完成的，而當時還可以在比桌子大不了多少的設備上做小規模的實驗。我對這些機器，信號發生器、記錄裝置、示波器，以及關(guan) 於(yu) 世界的理論星空体育官网入口网站是如何從(cong) 這些物質實體(ti) 中產(chan) 生的非常著迷。在哈佛讀書(shu) 時，我找到了一種方法，將學習(xi) 的大量的物理星空体育官网入口网站與(yu) 曆史和哲學結合起來。

這把我帶回到了愛因斯坦。

協調時鍾：愛因斯坦的隱喻與(yu) 明示

我們(men) 今天所了解的愛因斯坦大部分是基於(yu) 他的晚年經曆，那時他為(wei) 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(ge) 心不在焉、超脫世俗的人物。我們(men) 記得愛因斯坦說過，對於(yu) 一個(ge) 理論物理學家來說，最好的事情是在與(yu) 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(men) 對理論物理學家有這樣的刻板印象，並將其投射到愛因斯坦的奇跡年，1905。人們(men) 很容易認為(wei) 他在專(zhuan) 利局做一份日常工作隻是為(wei) 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(yi) ；我想知道他在機器和物體(ti) 細節方麵的工作是如何與(yu) 那些抽象概念聯係起來的，並開始思考相對論本身是如何與(yu) 創造相對論的時間、地點和機器聯係在一起。

多年以後——1997年某個(ge) 夏日——我在北歐的一個(ge) 火車站裏，看著站台上優(you) 雅排列的時鍾，分針都是一樣的。我想，“天呐，他們(men) 那時造了如此非凡的時鍾。多麽(me) 了不起的裝置！”但隨後我注意到，秒針也在同步滴答作響。這意味著這些鍾太準了。於(yu) 是我想也許它們(men) 並不是精準的時鍾，也許它們(men) 隻是被電信號連接在一起，同步前進而已。也許愛因斯坦在寫(xie) 相對論論文的時候見過這樣的鍾。

回到美國後，我開始翻閱瑞士、英國、德國和美國的舊專(zhuan) 利和工業(ye) 記錄，結果發現在19世紀晚期有一個(ge) 巨大的協調時鍾產(chan) 業(ye) 。突然之間，愛因斯坦1905年論文開頭的那個(ge) 著名比喻看起來就不那麽(me) 奇怪了。愛因斯坦要求我們(men) 審視同時性的含義(yi) 。他說，想象一列火車進站，你就站在這裏。如果當火車駛停在你麵前，你手表上的時針剛好指向7點時，那麽(me) 你會(hui) 說火車到達和你手表上顯示的7點是同時的。但是，當你的時鍾在7點時，一輛火車恰好抵達遠方的車站，這意味著什麽(me) ？愛因斯坦接著發展了一種技術來說明這意味協調時鍾，並解釋說這就是同時性。同時性的準操作（quasi-operational）定義(yi) 成為(wei) 他理論的基礎，並導致他得出了驚人的結論，即同時性依賴於(yu) 參照係，由此長度的測量在不同的參照係中是不同的。還有所有其他著名且驚人的相對論結果，都是源於(yu) 這個(ge) 概念。

突然間我明白了，愛因斯坦關(guan) 於(yu) 火車和車站的那些看似抽象的比喻，實際上完全是隱喻，但也完全是字麵意思。擔心“同時性”的意義(yi) 的人不止一個(ge) ，不隻有一個(ge) 與(yu) 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(ge) 遙遠的火車站意味著什麽(me) ”。他們(men) 將電信號通過電報線路發送到遙遠的車站，以此來確定同時性，這種方式與(yu) 愛因斯坦在那篇改變曆史的論文中描述的方式非常相似。

龐加萊的技術與(yu) 工程

因此我開始進一步研究，想知道在19世紀末還有誰會(hui) 擔心同時性。事實證明，偉(wei) 大的法國哲學家、數學家和物理學家龐加萊與(yu) 愛因斯坦的想法大致相同。他還想批判絕對同時性的概念，並讓它成為(wei) 一種可以衡量的東(dong) 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(wei) 他的關(guan) 鍵隱喻。

在他1898年1月發表的著名哲學文章中[3]，龐加萊說，同時性實際上隻是信號的交換，就像兩(liang) 個(ge) 報務員試圖確定他們(men) 之間有多少經度差。如果地球是靜止的，我們(men) 隻要抬頭看看哪些恒星正對著我們(men) ，就能找到我們(men) 的經度。但是地球在轉動，所以要比較兩(liang) 個(ge) 經度，也就是兩(liang) 個(ge) 不同位置上方的恒星，你必須同時進行測量。因此，幾個(ge) 世紀以來，地圖繪製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(men) 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，人類通信曆史從(cong) 此改變》），有趣的是，龐加萊就在其中——1899年，他被選為(wei) 巴黎經度局（Bureau of Longitude in Paris）的主席。後來在1900年12月，他把他對時間的新定義(yi) 從(cong) 哲學和技術帶入了物理學的中心地帶。他表明，如果電報員在以太中移動時協調他們(men) 的時鍾，他們(men) 的時鍾就會(hui) “看起來”是同時的，盡管從(cong) “真正的”以太靜止係來看，它們(men) 並不同時。但現在，對龐加萊來說，同時性的新定義(yi) 矗立在哲學、技術和物理三大領域的核心。

龐加萊不僅(jin) 是他那個(ge) 時代著名的數學家和哲學家，他也是一個(ge) 擁有高超工程技能的人。他在巴黎綜合理工學院和巴黎礦業(ye) 學院受訓成為(wei) 一名見多識廣的工程師，後來成為(wei) 綜合理工學院最傑出的教授之一。讓我感興(xing) 趣的是龐加萊的情境性（situatedness）：就像愛因斯坦一樣，當龐加萊援引經度測報員時，他既是在比喻，也是在字麵上的。他改變了所有物理學的核心概念，同時也解決(jue) 了地圖繪製者的實際操作問題。

雖然遠不如愛因斯坦出名，但在世紀之交，龐加萊的大眾(zhong) 哲學著作《科學與(yu) 假設》（La Science et l'Hypothèse）和《科學的價(jia) 值》（La Valeur de la Science）在法國都是暢銷書(shu) 。這兩(liang) 本書(shu) 對現代科學哲學產(chan) 生了深遠的影響，時至今日，人們(men) 仍會(hui) 在哲學課程中閱讀它們(men) 。它們(men) 很早就被翻譯成許多其他語言，包括德語和英語，並被廣泛傳(chuan) 播。龐加萊開創了包括拓撲學在內(nei) 的眾(zhong) 多數學全新領域。他幫助創造了混沌科學，我們(men) 對複雜性科學的理解在很大程度上要歸功於(yu) 他。他對後來的相對論做出了巨大貢獻，而後者在物理學的許多其他分支中也很重要。他是一個(ge) 真正的全才，還繼續從(cong) 事工程方麵的工作。埃菲爾鐵塔是為(wei) 國際博覽會(hui) 而建的，龐加萊是拯救鐵塔免於(yu) 被拆除的人之一，因為(wei) 他發現了一種把它用作軍(jun) 事天線的方法。事實上，在很大程度上，在龐加萊的指導下，埃菲爾鐵塔本身變成了一個(ge) 巨大的天線，可以向世界各地發送時間信號——從(cong) 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學之間流暢地來回切換，在許多領域都留下了豐(feng) 厚的遺產(chan) ，他總是以具體(ti) 、直觀的方式進行推理——可以說，他是一個(ge) 抽象工程師。他對時間的看法也不例外。

物理、曆史與(yu) 哲學的交匯

在了解了更多關(guan) 於(yu) 龐加萊的星空体育官网入口网站後，我試圖理解他和愛因斯坦是如何從(cong) 根本上重新定義(yi) 時間和空間觀念的，為(wei) 此我審視哲學上的抽象問題，研究物理學上的問題，以及一些技術問題（比如防止火車相撞，協調橫跨帝國的地圖繪製等），而這些問題可能適合整合成一個(ge) 故事。它從(cong) 一個(ge) 非常簡單的想法開始：如果我能讓兩(liang) 個(ge) 事件的時鍾顯示相同的結果，則這兩(liang) 個(ge) 事件是同時發生的。那麽(me) 我們(men) 該如何協調這些時鍾？我從(cong) 一個(ge) 時鍾發送一個(ge) 信號到另一個(ge) ，並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果的基礎。問題是，這個(ge) 想法從(cong) 何而來？愛因斯坦和龐加萊這兩(liang) 個(ge) 人提出了這個(ge) 實際的、幾乎是操作性的同時性概念，我想把他們(men) 看作是技術、哲學和物理推理的交匯點。他們(men) 是站在這三項交叉點正中間的兩(liang) 個(ge) 人。

有時人們(men) 問我，愛因斯坦和龐加萊關(guan) 於(yu) 同時性的解釋的真正基礎是什麽(me) ？它真的是物理學嗎，還是本質上是技術，抑或歸結為(wei) 哲學？我認為(wei) 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(ge) 地方，是因為(wei) 它位於(yu) 這些大街的交匯處。我們(men) 正處在一個(ge) 哲學、物理學和技術交匯的非凡時刻，正是因為(wei) 在世紀之交，三股非常強大的事業(ye) 和推理潮流交匯在一起。這就像在一個(ge) 巨大的劇院裏，有三盞聚光燈同時射向同一個(ge) 位置，那裏就是焦點。

對於(yu) 鐵路工程師和地圖繪製者來說，知道如何定義(yi) 同時性是很重要的。對哲學家來說，弄清楚時間是什麽(me) 、時鍾是什麽(me) ，以及如何定義(yi) 時間也是很重要的：是利用機械時鍾，還是利用天文現象，還是某種隱藏在所有表象背後的抽象時間。對於(yu) 物理學家來說，理解什麽(me) 是同時性非常重要，這樣才能知道如何解釋物理學中最重要的方程：關(guan) 於(yu) 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(guan) 心這個(ge) 交匯的所有三個(ge) 部分，這就是為(wei) 什麽(me) 要把它們(men) 放在一起理解。當然，時鍾並沒有導致相對論，就像相對論沒有導致現代時鍾同步的轉變一樣。

愛因斯坦和龐加萊極具吸引力，因為(wei) 你無法想象在某些方麵的相似處比這他們(men) 更相近的人了。他們(men) 有共同的朋友，在許多相同的地方發表文章，在許多相同的問題上傾(qing) 力研究。他們(men) 都在自己的專(zhuan) 業(ye) 領域處於(yu) 頂尖地位，都喜歡為(wei) 更廣泛的讀者寫(xie) 作，都被哲學家們(men) 非常認真地對待，都對技術工程有濃厚的興(xing) 趣並接受過訓練。然而他們(men) 之間卻遠得不能再遠了。在某種程度上，他們(men) 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(wei) （弗洛伊德在幾個(ge) 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世紀最多的科學通信集，包括他們(men) 和其他人數以千計的往來信件，他們(men) 兩(liang) 人卻在生命中的交集裏從(cong) 未交換過一張明信片。在龐加萊生命的最後階段，他們(men) 見過一次麵，當時龐加萊主持一個(ge) 非常重要的物理學會(hui) 議中的一場，愛因斯坦在會(hui) 上報告了他關(guan) 於(yu) 光量子的新想法。在會(hui) 議的尾聲，龐加萊說，愛因斯坦的報告與(yu) 物理學應有的樣子——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，並在做結語時明確表示，愛因斯坦所說的是如此自相矛盾，以至於(yu) 可以從(cong) 它得出任何事情。他認為(wei) 這對科學來說是一場災難。愛因斯坦回到家後，給一個(ge) 朋友潦草地寫(xie) 了一張便條，講述了同行們(men) 所做的令人驚歎的工作，他是多麽(me) 欽佩甚至仰慕洛倫(lun) 茲(zi) （Hendrik Lorentz），但卻貶低龐加萊似乎什麽(me) 都不懂。他們(men) 就像夜行船一樣彼此擦肩而過，根據相對性，互相無法認可對方的存在。然而，在他們(men) 不愉快的相遇的幾周後，龐加萊為(wei) 正在申請一份非常重要的工作的愛因斯坦寫(xie) 了一封推薦信。這是一封令人印象深刻的信，信中大體(ti) 上說，這個(ge) 年輕人很可能會(hui) 做一些最偉(wei) 大的事情，即使他的瘋狂想法隻有少數被證明是正確的，他也是一個(ge) 極其重要的人物。這封信極富風度和慷慨。他們(men) 再也沒有直接交流過一句話，也再也沒有見麵。

愛因斯坦和龐加萊之間的對比，以及他們(men) 對所做事情的不同理解，代表了20世紀現代科學的兩(liang) 種宏大而互相競爭(zheng) 的願景。盡管龐加萊和愛因斯坦對於(yu) 相對論提出的方程非常相似——本質上完全相同，龐加萊始終認為(wei) 他所做的是通過應用理性來校正、修複或延續過去。正如他的一位親(qin) 戚曾經說過的那樣，他是在填補世界地圖上的空白。愛因斯坦願意用不同的方式，他說舊的方法太複雜了，充滿了零敲碎打的解決(jue) 方案，我們(men) 需要的是用幾條堅實的原理作為(wei) 純粹經典的基礎，從(cong) 頭再來。龐加萊認為(wei) 自己在某種程度上拯救了一個(ge) 帝國——毫無疑問是法蘭(lan) 西帝國，但也是十九世紀物理學的帝國。他雄心勃勃，但與(yu) 愛因斯坦的現代主義(yi) 不同，這是一種補償(chang) 性的、改良的現代主義(yi) ，一種充滿理性希望的第三共和的現代主義(yi) 。愛因斯坦的現代主義(yi) 更具顛覆性、分類性和淨化性。隻有通過理解哲學、物理學和技術的三重交匯，人們(men) 才能真正理解新世紀的每一個(ge) 不同願景。

科學發展的“臨(lin) 界乳光”

你可能會(hui) 問，我也經常想知道，現在該如何看待這類事。也就是說，現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調和時鍾同步（synchronization）。他們(men) 試圖弄清楚如何在一個(ge) 房間或天文台、一個(ge) 街區或整個(ge) 城市內(nei) 協調時鍾，與(yu) 此同時，擔心這些事情的人也在敷設橫跨太平洋和大西洋的電纜。愛因斯坦和龐加萊不僅(jin) 擔心行星水平的尺度，還考慮如何在整個(ge) 宇宙中的不同參照係中協調時鍾。他們(men) 在問，同步是什麽(me) 意思？同時性是什麽(me) 意思？這些問題出現在各個(ge) 尺度，從(cong) 最小的到最大的，從(cong) 哲學和物理直至鐵路沿線的電線。從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上，它不像我們(men) 在科學中提出的大多數問題，因為(wei) 它沒有這樣的特征：從(cong) 純抽象的東(dong) 西開始，然後變成應用物理和工程，最終在工廠車間結束。這不是柏拉圖式的提升，也不是馬克思主義(yi) 的樸素版本，在其中，機器和機器車間的關(guan) 係被慢慢地抽象到更廣闊的領域，直到它們(men) 成為(wei) 一種宇宙理論。

時間的約定俗成性問題，以及它如何與(yu) 物理過程和程序等同起來的問題，是人們(men) 所考慮的所有問題中的關(guan) 鍵。我們(men) 在實踐和哲學之間來回穿梭所需要隱喻，不僅(jin) 僅(jin) 是從(cong) 抽象到具體(ti) 的凝結；（這個(ge) 過程）也不是蒸發，在蒸發過程中，水變成蒸汽時密度降低。相反，更有用的是物理學家稱之為(wei) 臨(lin) 界乳光（critical opalescence）的現象。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，珍珠光彩奪目的表麵或某些貝殼的內(nei) 表麵，你可以同時看到紅色、綠色和白色。物質的臨(lin) 界乳光發生在非常特殊的情況下，例如在一個(ge) 由水和蒸汽組成的係統中，溫度恰到好處。在這個(ge) 關(guan) 鍵時刻（臨(lin) 界點）發生了一些非同尋常的事情：液體(ti) 開始在所有的尺度上——從(cong) 幾個(ge) 分子大小到整個(ge) 係統——發生蒸發和凝結。突然之間，由於(yu) 各種大小的液滴形成——從(cong) 幾個(ge) 分子聚集到整個(ge) 係統——每種波長的光都會(hui) 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(men) 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製者和經緯測繪員的雜誌上發表文章，同時他也在物理學雜誌和形而上學與(yu) 道德雜誌上發表文章。他的思維在哲學、物理和技術這三個(ge) 領域之間來回切換，速度非常快。

這樣一來有人可能會(hui) 問，這與(yu) 現在相比如何？什麽(me) 樣的臨(lin) 界乳光標誌著近代的科學？在我看來，這似乎相當罕見，但你可能會(hui) 在圍繞計算而發展起來的科學藏品中看到它。在這裏，關(guan) 於(yu) 意識，關(guan) 於(yu) 計算機如何運行，關(guan) 於(yu) 科學、代碼和數學物理的思想都匯集在一起。馮(feng) ·諾依曼（John von Neumann）認為(wei) ，意識及其器官（記憶、輸入—輸出、處理）是設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。在計算發展過程中被編碼的信息思想，也成為(wei) 更普遍地理解語言和交流的方式，並再次反饋回設備中。信息、熵和計算在更廣泛的層麵上成為(wei) 我們(men) 的隱喻。這種臨(lin) 界乳光的時刻並不常見，肯定比我們(men) 所說的科學革命更罕見。它們(men) 是另一種的東(dong) 西。在這個(ge) 意義(yi) 上，臨(lin) 界乳光指向的是科學所處的時間和地點——在那裏，我們(men) 開始在完全不同的尺度上，使用並通過機器進行思考；我們(men) 在抽象和具體(ti) 之間如此高頻地來回切換，它們(men) 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或凝結模型可以比喻的。當我們(men) 看到這種乳光時，我們(men) 應該深入地挖掘它們(men) ，因為(wei) 它們(men) 是我們(men) 文化的變革時刻。

譯者注

[1]即“頓呼”，指寫(xie) 文章或講話過程中，敘述某人或某物時突然撇開聽眾(zhong) 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(wei) ：“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，商務印書(shu) 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·加裏森（Peter Galison）：哈佛大學Joseph Pellegrino教授、物理學教授；曆史科學儀(yi) 器收藏主任。加裏森教授著有多部著作，例如本文中提到的《愛因斯坦的時鍾和龐加萊的地圖：時間帝國》（Einstein's Clocks and Poincaré's Maps: Empires of Time），《實驗如何結束：意象與(yu) 邏輯》（How Experiments End），《客觀性》（Objectivity，與(yu) Lorraine Daston合作）等。前者獲得了輝瑞科學史最佳書(shu) 籍獎（Pfizer Prize for Best Book in the History of Science）。此外他還是製片人，參與(yu) 多部科學紀錄片的製作。

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

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