首页 >出版文学> 作为探究的主导特征的相似和类似>第3章
并不缺乏类似重要性的例子;事实上,在自然科学中怎么高估它都不算过分。即使在古代时期,直接可见的水波阐明了声音传播的过程,并使之变得易于理解。至于光,合适的观念是从声音的案例中发展起来的。伽利略发现木星的卫星,比其他论据更为强有力支持了哥白尼体系:我们在这里有太阳系的小尺度的模型。惠更斯高度评价这一支持。
另一个类似在已知范围起作用的例子是博里叶的热流理论,这显然是通过与水流的类比提出的。从他的热传导理论中,其他理论依次也通过类比得以发展,例如电流理论和扩散流理论。与这些独立和并行,在这里还发展了对应的力超距吸引理论。在把这些给出了广大事实范围的综合阐明的理论加以比较时,许多类似浮现出来。W.汤姆孙(开耳芬勋爵)把热传导理论和引力理论作了比较,他发现,如果我们分别用势和力的概念代替温度和温度梯度的概念,第二个的公式便过渡到第一个的公式;要注意,这是一个引人注目的关系,因为热传导被看作是建立在邻接作用的基础上,而引力却被视为以超距作用为基础,原来的领域似乎是如此大相径庭。这些思想必定激励了麦克斯韦,由于他以相同的方式辨认出,法拉第建立在邻接作用基础上的电和磁的理论像当时数学物理学家承认的超距作用理论一样可靠;这样一来,他终于把注意力转向前者的巨大优点。以相似的意向,通过识别光传播方程和电磁振动方程的类似,他最终发现了光的电磁理论,赫兹用后继的实验确认了它。
麦克斯韦有意识地把类比的使用发展成一种表达十分清楚的物理学方法:如果我们只用数学公式描述我们的结果,那么便过多地忽略了现象。然而,如果我们使用假设,那么我们透过有色眼镜观察,从片面的观点说明事物使我们对事实视而不见。在他看来,静电学、磁、电流等等的现象揭示出使人联想到流体之流的共同特性。为了完善类比,他把流体理想化:它没有惯性(无质量),不可压缩,认为在通过有阻力的媒质时,其阻力与流速成正比。该图像是想像的,建立在类比之上,但无论如何是直觉的:我们没有把它看作是实在的,我们精确地了解,它在概念上如何与所描述的事实重合。流体的压力对应于各种势,液流的方向对应于力和流的方向,压力梯度对应于力等等。在没有放弃直觉的情况下,麦克斯如此成功地呈现出他的开放的心智和概念的纯粹,从而把假设的优点和数学的公式化结合起来。采纳赫兹的用语来讲,他的图像是这样的:它的心理的结果是事实的结果的图像。就这样,麦克斯韦接近科学探究的理想方法:他的非同寻常的成功由此而来。
在结束时,我们再次强调,通过揭示所比较的领域中的差异,不完备的类比也能够促进探究。例如,纯粹依据能量一致的能量理论会依然存留在热力学定律的界限内,而我们达到对耗散的重要认识,恰恰是通过注意到差异。一个早熟地落下的富有成果的类比的例子是十分有教益的、在历史上是十分重要的,它出现在牛顿的《光学》中,在其中他讨论笛卡儿的压力理论和惠更斯的波动理论:他不理睬第一种理论,同时断然反对第二种理论,因为他没有发现光折射到阴影中;虽然他知道水波比声音更强烈地受到折射,但是他的实验是这样的,以致甚至光进入阴影的较轻微的折射能够容易地被忽略,而仅仅注意到相反的类型,他偏爱把这最后的东西归因于由被擦伤的物体放射出的偏离力。这个假定阻止对惠更斯工作的任何理解,从而牛顿墨守他的微粒抛射理论,力图由光线的固有的和永远不变的性质说明一切事物,他认为按照实际情况来说,这是一个相当困难的任务。