史晓雷
达尔文、爱因斯坦都逃不过的“争第一” 精选
2022-5-6 08:09
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按:拙文刊载于今日《中国科学报》,原拟标题为:科学发现的优先权问题。发表时,W老师建议改为现标题。此文是笔者“触史生情”系列文章第3篇,插图为新添,是为记。

2022年第3期的《物理》杂志,刊发了复旦大学物理系金晓峰教授的一篇论文《庞加莱的狭义相对论之一:洛伦兹群的发现》。这篇论文的核心观点是:庞加莱与爱因斯坦在1905年分别独立地提出了狭义相对论。金教授进一步认为,假设只有一个人的名字可以用来冠名狭义相对论,那么庞加莱比爱因斯坦更有资格获得这一殊荣。这的确是一个新奇又大胆的说法,若得到物理学史界的确认和接受,现代物理学史的叙事必将改写。

由于这篇论文刚发表,涉及的物理学史问题和人物又如此重要,暂时还未得到物理学史方面专家的反馈,因此暂不做评论。但这篇论文触及了近代科学史上一个引人关注的话题——科学发现的优先权。

科学发现的优先权,最早是由美国著名学者、科学社会学的创始人默顿在1957年提出的。那年8月,他在美国社会学学会的年会上发表了一篇致辞,题目便是《科学发现的优先权》。默顿历数了科学史上因发现优先权引发的争论或冲突,比如伽利略与沙伊纳关于太阳黑子的发现,牛顿与胡克有关光学和天体力学优先权的争执,牛顿与莱布尼茨有关微积分发明权的争论,卡文迪许、瓦特和拉瓦锡关于水的化合性的发现,等等。默顿认为,正是科学共同体一致遵循的科学规范导致了优先权之争,科学家正是依靠稀缺的科学发现优先权来赢得认可、声誉和地位的。波兰物理学家英费尔德在回忆他与著名物理学家玻恩合作的往事时,发自内心地表达了科学家对发表成果、获得认可的期盼与愉悦:“科学家都体会这种狂喜情感,即使他成就不大。可是这种纯洁的Eureka(古希腊语:我找到了)感觉总夹杂着非常人性、自私的情感的音响:‘是我发现的,我将有一篇重要的论文,它将帮助我的前途。’”因此,优先权之争的实质是科学家对科学规范的捍卫。科学发现的优先权问题,与科学社会学的“马太效应”、科学奖励制度、科学发现模式等密切关联,自默顿提出以来,受到了学界持久的关注和研究。

对有争议的优先权问题,有时裁决起来并不容易,因为需要对所涉科学发现的原始资料核实、甄别、判断。这里举一个爱因斯坦与希尔伯特有关广义相对论优先权争议的例子。在过去的一些科学史读物中,有一种流行的观点,认为爱因斯坦与希尔伯特大约在同时得到了广义相对论的引力场方程。1982年,著名物理学史家派斯在撰写爱因斯坦传记时大致持这一看法,但他同时做了区分:爱因斯坦是广义相对论物理理论的唯一创立者,而他和希尔伯特都发现了基本方程。如果核实原始的投稿记录,希尔伯特完成论文并投稿的时间是1915年11月20日,比爱因斯坦还要早5天,尽管其发表的时间要比爱因斯坦晚几个月。由此可见,撇开两人对引力场方程物理涵义理解深浅的问题,单说获得该方程的优先权,希尔伯特并无争议。但后来随着物理学史研究者的深入挖掘,情况发生了变化,德国马普学会科学史所所长雷恩与合作者发现,希尔伯特最终正式发表的论文在1915年12月进行过较大修改,校样版本还比较粗糙,而且当时爱因斯坦已经发表了他的最终论文。这样,这一公案才算有了一个比较令人信服的结论。对爱因斯坦和希尔伯特两人而言,当时的确产生了一些误会和不快,但很快“一笑泯恩仇”了。

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表现爱因斯坦与希尔伯特“竞争”的一幅漫画,取自《相对论之路》P32

刚才广义相对论的例子,主要想说明科学发现优先权问题的复杂性。联系到“触史生情”专栏这个主题,接下来谈谈科学家面对优先权问题时的心境与反应。从科学社会学的宏观视角而言,优先权问题是科学运行机制的一种内在要求,但微观到具体案例和个人而言,不同科学家有不同的性情,反应也各不相同。有的不欢而散,终生视为仇雠;有的谦虚宽宏,彼此成就对方;有的适度隐忍,承受心理创伤。

1858年6月18日,达尔文收到寄自马来群岛的一封信,致信人叫华莱士,比他小14岁。这封信让达尔文陷入了极大的焦虑之中,因为随信附送的论文提出了和达尔文多年前酝酿、但一直未发表的基于自然选择的进化机制一样的理论。纠结了数日后,他给好友、地质学家莱尔写了一封信,信中提到关于这一理论的原稿1844年已经完成,两人的共同好友、植物学家胡克(注:非前文胡克)可以作证。同时,他也提到自己的为难,“我宁愿把我的那本书全部烧去,也不愿使他或别人说我的行为是卑鄙的。……请宽恕我,亲爱的朋友。这是一封浅薄的信,受浅薄的情感影响而写的。”可以看出,达尔文在捍卫、主张自己的权利的同时,内心在极度挣扎。在莱尔和胡克的建议下,《物种起源》的概要与华莱士的论文一起发表在了当年的《林奈学会会刊》,结果皆大欢喜。著名生物学家道金斯曾这样评价这一佳话:“达尔文和华莱士的伟大,不仅在于他们分别独立地提出了进化论,而且还因为他们在面对和协商发现优先权时共同展现出来的慷慨大度和光辉人性。”

再谈矩阵力学创立的一段往事。1925年7月海森堡发表了关于矩阵力学的第一篇论文,迈出了关键一步。很快玻恩与约尔丹,然后是三人联手相继发表了著名的“二人论文”和“三人论文”,矩阵力学由此完备。结果众人周知,海森堡一人独享了1932年的诺贝尔物理学奖。在1933年11月海森堡给玻恩的一封信中,他说自己于心有愧,因为工作是三人在哥廷根合作完成的。当然,单就海森堡获得诺奖这件事,不能怪于他本人,但若考察当时围绕矩阵力学的优先权与科学奖励历程,耐心寻味又婆娑迷离。毫无疑问,玻恩未得到应有的承认,他后来甚至有些过激地说道,“在文献里,关于量子力学的早期情况,几乎每个地方都说错了。”钱德拉塞卡回忆说,有一次在卡文迪许实验室,当海森堡、狄拉克等人出现在演讲厅时,所有人站起来鼓掌,钱氏发现身边的玻恩含着眼泪说:“我应当在那里,我应当在那里。”还好,后来历史对玻恩做了某种程度的补偿,因波函数的统计解释他获得了1954年的诺贝尔物理学奖。

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1966年,玻恩、海森堡、洪特(右至左)在哥廷根

与玻恩类似,华人物理学家吴健雄也受到了不公和伤害。1957年,她领导的团小组在与几个竞争团队中率先用实验证实了李政道、杨振宁提出的宇称不守恒定律,直接促使李、杨二人获得了当年的诺贝尔物理学奖。1989年,吴健雄在给另一位诺奖得主斯坦伯格的信中,坦露了心声:“尽管我从来没有为了得奖而去做研究工作,但是,当我的工作因某种原因而被人忽视,依然是深深地伤害了我。”

只要科学事业存在,科学发现的优先权问题就不可避免,这是近代科学运行机制的内禀属性或必然产物。绝大多数的优先权问题,可以在科学规范的机制下得到妥善解决,有些案例不可避免地掺杂了科学家的性情,甚至是某些团体或国家的利益,映照着这个科学、人性与社会纠缠的五彩世界。 

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