请安装我们的客户端
更新超快的免费小说APP
添加到主屏幕
请点击
，然后点击“添加到主屏幕”
在1891年1月的《一元论者》中，我试着说明概念应该构成哲学系统的“砖头和水泥”。这其中最重要的是绝对的偶然，在上一篇于4月发表的文章[57]中我又再次提出理由，并进行了证明。7月时，我将另一个基本理念（连续性）应用到了思维规律中。接下来，按照顺序，我必须去阐发实在的心理与物理两个方面之间的关系。
我认为，第一步应该是原生质的分子理论框架。但是在此之前，略谈物质的总体构成是必不可少的。因此，我们会不可避免地走很长一段弯路，但终究我们的辛苦不会白费，因为本系列文章中之后的主题用得着这一点。
所有的物理学家都肯定会赞同以下观点：所有可感知的物质都是由分子构成的，这些分子在快速运动，并且发挥着巨大的相互吸引力，或许还有排斥力。相关证据是压倒性的。连原本不关心物质内部结构，想要复兴空间由物质充满的学说的威廉·汤姆逊爵士（开尔文勋爵）都不仅谈起了分子，还说要花大力气去研究。才华横溢的斯特洛法官有点不自量力，在一本值得仔细精读的著作中向原子学说宣战。对于他在费克纳的专著中看到的支持原子学说的老论据，他能够做出非常有力的回应，尽管这些回应还不足以推翻那些论据。但是，在对抗现代的证据方面，他完全没有任何进展。这些现代的证据是从热力学出发的。拉姆福德的实验说明：热并不是一种物质。焦耳论证了热是一种能量形式。恒定体积气体的加热过程及兰金所举例的其他事实证明，热不可能是一种应变能。这驱使物理学家们得出结论：热是一种运动方式。然后，约翰·伯努利证明：假定气体分子以直线路径匀速运动即可解释气压现象。当今，同样的假设被认为可以来解释阿伏伽德罗定律，即相同压力和温度下，同体积的不同种类气体包含相同的分子数。不久之后，有人发现它还能够解释气体的扩散定律和黏性定律，并且能解释这些特性之间的定量关系。最后，克鲁克斯的辐射计为支持任何物质假设的有力证据链提供了最后一环。
气体的构成就是这样。液体显然必然是分子以曲线路径运动的物体；而在固体内部，分子是绕轨道或类似轨道运动的。[58]
我们明白，依据分子论的一个主要论点，抵抗可感知物体间相互压缩和渗透的力量在很大程度上是借助了粒子动能，通常粒子之间的距离必定被假定离得非常远，即使是在固体内部。这种抵抗力毫无疑问会受到分子间有限的吸引力与排斥力的影响。物体的不可穿透性是我们可以观察到的，由于动能和位能，这种不可穿透性是一种有限的不可穿透性。在这种情况下，我们不能合理地假定分子或原子具有绝对的不可穿透性，或者占据着各自的空间。这是一种无根据的假设，不是真实原因（vera causa）[59]。除非我们放弃能量理论，否则就必须承认分子间有限的位置吸引力与排斥力。绝对不可穿透性将导出特定距离内一种无限的排斥力。这个荒唐的理论与连续性原理背道而驰，而目前并没有已知现象来支持它。简而言之，我们从逻辑上讲必定要采用博斯科维奇的理念：原子仅仅是部分势能结合惰性在空间里的一种分布（这种分布是绝对严格的）。势能属于两个分子，且被设想为A分子和B分子之间的势能不同于A分子和C分子之间的势能。势能的分布不一定是球形的。不但如此，我们可以想象一个分子拥有多个中心，甚至可能拥有一个回到自身的中心曲线。但我认为，没有任何被观察到的事实表明存在这种多个或者线性的中心。另外，很多与晶体有关的事实，尤其是那些被沃伊特[60]观察到的事实表明：能量的分布是和谐的，但不是同中心的。我们可以很容易推测出这些原子必须施加在其他原子上的力，这是因为考虑到[61]它们等同于一对对互相无限接近的电子正负极点的聚集。关于这样一个原子，会有正电势和负电势的区域，这些区域的数量和分布将决定原子的化合价。我们很容易看到，化合价在很多情况下都是不唯一的。目前，我还不能进一步详述这一假设。在另一篇文章中，其因果关系将得到进一步考虑。
我并不预期阅读这本杂志的哲学研究者精通现代分子物理学，因此应该提一下：在这一科学分支中最重要的原理是克劳修斯的位力定理（Virial Theorem）。我将首先陈述这一定理，然后会解释这一陈述中的特殊术语。它的内容是稳定自引力系统中粒子的总动能等同于总位力。此处的“系统”指的是若干相互作用的粒子。[62]稳定运动是粒子系统中的类轨道运动，粒子的位移和速度都不会无限上升。需要利用粒子动能使粒子静止下来，这种动能属于可以对粒子起作用的任何力中的一种。一对粒子的位力就是独立于距离的情况下，两者之间的作用力会做的功的。位力方程如下所示。
这里，m是粒子的质量，v指的是其速度，R是两个粒子之间的吸引力，r是两个粒子间的距离。左边的符号∑代表mv2之和，而右边的∑∑符号指的是所有粒子与Rr相加得出的值。如果该系统上存在外部压力P（例如大气压），且该压力界限内空间的体积是V的话，那么其位力必定被理解为包含PV，因此其方程为：
我们有强有力的（即使不是演绎性的）理由去相信：高于绝对零度（-273.15℃）的任何物体的温度都与其分子的平均动能成比例，或者表示为式子aθ，其中a是一个常量，而θ是绝对温度。因此，我们可以写出下面的方程。
上划线表示取各个分子的平均值。1872年，莱顿大学的范德华在其博士毕业论文中提出了对位力方程的一种具体表达，并因此引发了极大的关注：
b是分子的体积，他将分子假定为一个不可穿透的物体。该方程的优点也全在于b这一项，它让方程变成了关于V的三次曲线，而这是说明某些等温曲线的形状所必需的。[63]但如果不可穿透原子的概念是不合逻辑的，那么不可穿透分子的概念也几乎是毫无意义的。因为物质的动力学理论告诉我们：分子就像是一个微型的太阳系或星团。除非我们假定：在气体和水蒸气的加热过程中，其内部运动是作用在分子上的，这暗示原子之间的距离相当大，否则整个气体动力学理论就都是错误的。至于增加到P上的这一项，也只有片面的、近似的理据。也就是说，让我们想象在一个粒子四周有两个球体以该粒子为中心，较大的球体半径非常大，以至于包含了所有能观察到围绕其旋转的粒子，而较小球体的半径也足以将很多分子包含在内。将这样一个球体描绘成外部球体的可能性暗示着：粒子间的引力在一定距离内成高次反比。说得更清楚些，引力与距离立方之积随距离增大而减小，因为在与任何一个粒子的给定距离内，粒子的数量与这一距离的平方成正比，并且这其中的每一个数量都成为位力方程的一项，是吸引力与距离的乘积。因此，除非吸引力乘以距离的立方随着距离迅速减小，并很快变得无法感觉到，否则就没有这样的外部球体能够像假定的那样被描绘出来。不过，一般经验表明：这样的球体是可能存在的，因此必定存在这样的距离能够使吸引力随着距离的增大而迅速减小。那么，被如此描绘的这两个球体由于介于它们之间的粒子，就要考虑中心粒子的位力。将物质的密度增加N倍，那么，对于每一次改变，压缩之前位力方程中的Rr在压缩之后将会有同样量级的N项。因此，每一个粒子的位力将与密度成正比，位力方程将变成：
这忽略了球体内部的位力。在内径范围内，其内粒子的数量与较大球体内的粒子数量不成正比。对于范德华而言，这个半径就是他假设的“硬”分子的直径，这一假定使他得以提出他的方程。但很显然，分子之间的吸引力必定在某种程度上改变着其分布，除非满足一些特殊的条件。因此，范德华方程大致是正确的，但仅是对于气体而言。在固体或液体状态下，小量压力的去除对体积的影响很小，因此位力必定比P大得多，位力也必然随体积而增大。假定我们有一种处于临界状态的物质，在该状态下体积的增加会使位力减小，减小的量要超过P。如果我们施加一个力压缩该物质的体积，那么当温度相等时，该物质可承受的压力将小于之前的压力，并且会被进一步压缩，这种情况会无限继续下去，直到达到一种状态，在这一状态下，体积变大导致的增加量P超过了位力的减小值。至于固体，至少P可能是0，达到的状况将会是一种位力随体积的增加而增大的状况，或者粒子间的吸引力不会随着距离的减小而快速增大，不会快到像吸引力随着距离的变化而成反比变化那样。
几乎与范德华的论文同一时期，另外一篇著名的博士论文由阿马伽在巴黎发表。这篇论文是关于气体的弹性和扩张，针对这一题目，这位杰出的实验物理学家付出了他的整个后半生。格外有趣的是他对温度处于20℃到100℃之间、压力处于1平方英寸1盎司到5000磅范围内的乙烯和碳酸的体积的观察资料。阿马伽一获得这些结果就宣称：“在体积恒定情况下的扩张系数”几乎是恒定的。这里的扩张系数（很荒唐，但已经叫开了）指的是压力随温度变化的速度。这一结论与位力方程相符合，因而给出了以下方程式：
此时，位力几乎与温度无关，因此最后一项几乎消失。位力不会完全与温度无关，因为如果温度（也就是分子速度的平方）降低的话，压力也会相应降低，那么为了让体积保持恒定，分子间施加作用力的时间就变长了，于是离得最近的分子会贴得更近，接近的时间也更长，于是位力一般来说会随着温度的降低而增加。那么，阿马伽的实验的确说明了这种极其细微的作用，至少在体积不是太小的时候。不过，通过假定“恒定体积下的扩张系数”完全由第一项a/组成，这些观察结果得到了令人满意的解释。因而，阿马伽的实验使我们确定了a的值，并因此计算出了位力，我们发现碳酸气体的位力与0.9成反比变化。于是，我们就得出了一个满足范德华方程的近似值。但是，阿马伽实验最有趣的结果（至少对我们的目的而言）是：a这个量尽管在任何一个体积下几乎是恒定的，但也会因为体积的变化而有很大的不同，当体积减小5倍时，a这个量几乎会变为原来的2倍。这只能表明：在给定的温度下，一定量气体的平均动能越大，气体被压缩得就越厉害。但是，力学定律似乎表明：一个运动粒子的平均动能在任何给定的温度下都是恒定的。那么，唯一不矛盾的说法是假定一个运动粒子的平均质量在气体压缩的时候会减小。换句话说，许多分子被离解或者分解成原子或亚分子。乍一看，物理学家们会认为，体积的减小应该会促成离解这一观念是与一切经验相违背的。但是，一定要记住：我们所谈及的环境（处于50个或更多大气压下）也是不寻常的。“体积恒定情况下的扩张系数”在乘以体积时应该会随着体积的减小而增大，这个扩张系数也与普通的经验完全相悖。然而，在所有气体处于很大的压力时，这种情况的确发生了。此外，阿列纽斯的学说[64]如今被普遍接受：电解质的分子电导率与离子的离解成正比。那么，熔融电解质的分子电导率通常要高于溶液的分子电导率。这就是一种情况：体积的减小伴随着离解的增强。
事实上，几种不同的离解必须被区分开来。
首先，有化学分子的离解：在常规的化学原理作用下，离解形成多个化学分子。这可能是一种复分解，因为氢碘酸离解的式子是：
HI+HI=HH+II
也可能是简单分解，如氯化磷：
PCl5=PCl3+ClCl
依据热化学定律，这些离解都要求温度增加。
其次，还有物理聚合分子的离解，也就是因物理吸引力结合在一起的几个化学分子的离解。我倾向于假定这种离解是固体和液体在加热过程中会普遍伴随发生的。因为在这些物体内部，随着温度的升高，压缩性的增大远小于膨胀性的增大。
最后，还有我们现在所关注的离解：必须假定是不饱和亚分子或原子从分子中的一种脱离。就像我说过的，分子可以被比作一个太阳系。同样，分子会干扰相互的内部运动，这样，一个“行星”，也就是亚分子将偶尔脱离轨道并四处徘徊，直到它发现另一个可与其结合的不饱和亚分子。这种由干扰带来的离解自然是因分子互相之间接近而促成的。
现在，我们来考虑一种或者说一类特殊的物质，它的特性构成了植物学和动物学的主要研究对象，就像硅酸盐的特性是矿物学的首要研究主题一样。我指的是生命黏质物或者原生质。让我们先将这些黏质物的普遍特征进行分类。它们一概是以两种聚集状态存在的：固体或接近固体状态，以及液体或接近液体状态，但是它们不能通过普通的熔化从前者变为后者。它们可被高温轻易分解，尤其是在液体状态下；它们也不能承受低温。它们所有最重要的活动都是在比分解点温度低一点的温度下进行的。这种极端的不稳定性是证明原生质的化学复杂性的很多事实之一。所有化学家都会同意：原生质比蛋白要复杂多了。蛋白的每个分子估计包含大约一千个原子，因此自然而然可以假定原生质包含有几千个原子。我们知道，虽然原生质主要是由氧、氢、碳和氮组成的，但是很多其他微量元素也进入了有机体中。很可能这些元素中的大部分进入了原生质的成分中。因此，既然化学种类的数量随着每个分子中原子数量的变化在急速增长，那么当然会有无数的物质，其分子包含有20个原子或者更少，我们完全可以假定原生质物质的数量加起来有数十亿或者数万亿。凯莱教授给出了一个“树状图”的数学理论，这一观点在某种程度上解释了这类疑问，这样看来，数万亿数量的估计似乎都有些过于保守了。生物学家确实提出并捍卫过一个观点，即只有一种原生质，但他们自己的观察资料几乎推翻了这一假设。从化学角度来看，这一假设似乎完全不可信。化学家的预期毫无疑问将会是：拥有原生质特征的各种十分不同的化学物质，或许不仅能够解释神经黏质物与肌肉黏质物之间、鲸鱼黏质物与狮子黏质物之间的差别，还能解释物种和个体间的普遍变化。
概括地讲，原生质在静止状态下是固体，但是当其以某种方式被干扰时，或者有时甚至在没有外部干扰的情况下自发运动时，它就会变成液体。处于这种状态下的一个无核原生质团，在显微镜下能够被观察到内部黏质物会因重力作用而慢慢地流动。液化开始于干扰点，并扩散到整个物质团中。不过，这种扩散在方向上并不是统一的；恰恰相反，在同质团内的扩散一会儿是这个方向，一会儿又是另外一个方向，变幻不定。干扰的原因被消除时，这些运动会逐渐停止（高等物种的原生质会快速停止），黏质物回归到固体状态。
原生质的液化伴随着一种力学现象。也就是说，一些种类的原生质会呈现出向球形发展的倾向。这种现象尤其会伴随着肌肉细胞发生。主流观点是，肌肉细胞的收缩是由于渗透压。这一观点建立在整个科学史上都堪称精妙的实验结果之上，也必须被承认是一方面因素。但是，对我而言，它对肌肉收缩现象的解释似乎并不令人满意，除此之外，甚至连裸露的黏质物也经常出现同样的现象。在这种情况下，我们似乎发现了表面张力的增大。在某些情况下，反作用力会产生，非常奇特的伪足被放出，似乎有几处的表面张力减小了。事实上，这样一种黏质物常常存在一种表皮，无疑是由于表面张力引起的；而在伪足出现的时候，表面张力似乎就不复存在了。
长时间延续或经常重复的原生质液化会导致固体状态顽固地保持，我们称其为“疲劳”。另外，静止在这种状态下（如果没有过分延长）会恢复液化能力。这些都是重要的机能。
并且，这种生命黏质物拥有独特的生长特性。晶体也会生长，不过仅限于从周围的液体中吸引和它们一样的物质。如果认为原生质的生长也是同样的性质，那便相当于假定原生质会在溶有大量食物的液体中自发生长。当然，必须承认原生质只是一种化学物质，而关于它为何不像其他化学物质一样以合成的方法构成，目前还没有什么理由给出。事实上，克里福特已经明确表明：我们有压倒性的证据证明原生质会如此形成。但是，要说这种构成像食物的吸收一样有规律而且普遍，就完全是另外一个问题了。假定在既有原生质的影响下，被吸收的原生质是在吸收的瞬间形成的，这更符合观察的事实。因为生长中的每一个黏质物都神奇而忠实地保留了原本的特征，神经黏质物增加神经黏质物，肌肉黏质物增加肌肉黏质物，狮子黏质物增加狮子黏质物，所有的物种变化，甚至于独有的特征都在生长中被保留下来。假定有数十亿种不同种类的原生质游荡在有食物的任何地方，这似乎也立不住脚。
原生质的频繁液化增强了吸收食物的力量。事实上，对于其是否是... -->>
本章未完，点击下一页继续阅读