当时的大多数物理学家都没有觉察到物理学危机，至少是没有意识到危机的严重性。他们依然坚信经典力学的理论框架是整个理论物理学大厦赖以建立的基础，是其它科学分支赖以产生的根源。谁也没有想过，整个物理学的基础可能需要从根本上加以改造。因而，他们看不清物理学发展的形势，找不到摆脱危机的出路，只是企图在旧理论的框架内进行修补。
与几乎所有的老一辈的物理学家不同，法国著名科学家朱尔·昂利·彭加勒在物理学新实验与旧理论尖锐冲突的时期，敏锐地觉察到物理学的危机。他在二十世纪开头几年先后写了三本书(《科学与假说》1902年；《科学的价值》1905年；《科学与方法》1908年)，都或多或少地谈到这个问题。特别是在《科学的价值》中，他更为明确、系统、全面地论述了物理学危机。
彭加勒这样写道，数学物理学“有着严重危机的迹象”，“不仅能量守恒定律成了问题，而且所有其他的原理也同样遭到危险，正如它们相继受到审查时我们将要看到的那样”。在“数学物理学当前的危机”一章中，彭加勒列举并分析了新的实验事实与经典物理学五个基本原理的矛盾。他指出，卡诺原理或能的退降原理告诉我们，运动能因摩擦而转化为热，热却不能全部转化为运动。但是，古伊通过深入研究布朗运动发现：微粒愈小，运动愈活泼，并且该运动不依赖于外部能源而能永无休止地进行下去。
在布朗运动中，运动因摩擦而转化为热，反之，热也能毫无损失地转化为运动。“这与卡诺原理相反”，该原理“已眼看着处于危险之中”。
相对性原理虽然受到电磁理论的冲击，但它“已为日常经验所证实”，并且“以一种不可抗拒的方式印进人们健全的感觉中，而现在却受到了非难”。因为迈克耳逊实验虽然支持相对性原理，但是洛伦兹为了调和该原理与电动力学的矛盾，提出的当地时间和长度收缩等辅助假设也难以解释其他实验事实。
按照电子论，两个电子之间的作用只能以有限的速率传播，不可能同时进行。因此牛顿原理，或作用与反作用原理也遇到了“同样的困难”。
由于亚伯拉罕的计算和考夫曼的实验，拉瓦锡原理，或质量守恒原理也“失去其正确性”。考夫曼的实验结果“如果确定，就会产生全新的力学”。迈尔原理，或能量守恒原理也与镭源源不断地放出能量这一事实相违背。拉姆塞力求证明，镭虽然储藏有大量的能，却也不是无穷无尽的。由于镭嬗变的耗尽期需一千二百五十年，因此，尽管迈尔原理“似乎更为牢固”，但在“等待此日到来之时，我们的疑虑依然存在。”
彭加勒的上述分析大体反映了当时物理学所面临的严峻形势，说明物理学的基本原理需要重新受到实验的审查和裁决。固然，用今天的科学观点来衡量，他的分析不见得完全妥当，而且遣词用语也并非都十分确切。但是，彭加勒的论述并不像有人说的那样，是“完全是别有用心的歪曲”，“把自然科学革命污蔑为‘危机’”。其原因主要在于，当时的物理学界对这些问题还没有合理的答案。
例如，对于镭持续放出热量而质量并末觉察出有什么变化的现象，许多物理学家都迷惑不解，这似乎与能量守恒原理不相容，彭加勒对质量守恒原理的怀疑也出自该实验事实。
考夫曼在1901年测定镭射气的荷质比时发现，由于射气的速度接近光速，其表观质量比真实质量显著变大。1902年，考夫曼采纳了阿布拉罕刚性球电子假设，他用实验证明，电子的质量完全是电磁质量，其机械质量为零。更为重要的是，考夫曼得到了电子的质量依赖于速度的证据(考夫曼的计算有错误，1908年有人指出了这一点)。
爱因斯坦在1905年写的一篇论文中提出了质能关系式，并且指出“物体的质量是它所含能量的量度”。于是“质量守恒原理失去了它的独立性，而同能量守恒原理融合在一起了”。但是，彭加勒在写《科学的价值》时，还不知道这些论断，而且这些论断也未立即得到实验证实。这样，彭加勒从已知的事实出发，对这两个原理提出质疑，本身是十分自然的，根本谈不上“别有用心”和“污蔑”。
正由于彭加勒看到了旧原理的危机，因此他迫切地感到，“物理学有必要重新改造”。但是他告诫人们：“没有必要因此而得出结论说，科学编织的是珀涅罗珀之网，它只能以短命的结构出现，这种结构不久便不得不被科学自身之手彻底加以拆毁。”
彭加勒认为“乍看起来，理论似乎是脆弱的，而且科学史向我们表明，它们往往如昙花一现。但是，每一种理论也不能完全消灭，总要保留下某种东西，我们必须设法加以清理。因为正是在那里，才有着真正的实在。”
彭加勒反复强调下述观点：科学是有继承性的，新原理的出现并未全盘否定旧原理，旧原理不仅有其历史价值，而且在有效适用范围内还有其实用价值。彭加勒写道：“科学的进步似乎使得过去牢固建立起来的、甚至被视为基本的原理处于危险之中。可是，没有证据表明它们是不可挽救的，即使它们不能原封不动地存在，但也能够经过修正而继续有效”。由于科学日新月异地发展，其面目可能已经大为改观，“以至于一般人已无法辨认了，但是在行家看来，总是能够追寻到数世纪之前工作的踪迹。”彭加勒断言：“旧原理为新原理之祖，旧原理的发现者并非劳而无功”，“在今日的科学之中，我们还能够看到父辈们所描绘出的梗概的一般特性”。
正因为旧原理“还是有用的”。所以彭加勒指出：“应该有必要为它们保留一席之地。假若要完全排除它们，就会使我们失去宝贵的武器”。彭加勒还强调指出：“物理学的基本原理具有极高的价值，这是人们在许多物理规律的陈述中寻求共同点时才得到的；因此，它们似乎代表着无数观察的精髓。”因此，说彭加勒“否认、怀疑物理学旧原理的客观价值”，显然是没有根据的。
长期以来，流行着这样一种看法：彭加勒提出物理学危机，就意味着他断言“科学本身崩溃了，科学原理崩溃了”，“自然科学家坚信不移的全部真理也毁灭了”。实际情况正好相反，彭加勒在论述了五个基本原理所遇到的困难和危险后指出：“我们不应后悔我们相信了这些原理”，“在实践中，最可靠的途径还是继续相信这些原理。”
彭加勒还认为，六个基本原理(外加最小作用原理)“都是大胆推广实验的结果，但是它们看起来好像是从真正的普遍性得到了高度的可靠性。事实上，原理愈普遍，受检验的机会就愈频繁。受检验的次数愈增加，检验的形式愈多样，它们就会成为毋庸置疑的真理”。
彭加勒还针锋相对地批判了“科学破产”的错误观点。他这样写道：“外行人看到科学理论并非一贯正确而惊恐万状。在经过一些年代的繁荣兴旺之后，他们看到这些理论一个接一个地被抛弃了，他们看到残垣颓壁，层层废墟。他们预见，今天风靡一时的理论不久将不得不走向它们的反面，因此他们断言这些理论是绝对无用的。这一切就是他们所谓的科学破产”。彭加勒接着一针见血地指出：“他们的这种怀疑是肤浅的，他们全然没有考虑到科学理论的目的和作用。要不然他们就会明白，这些废墟也许还有某些用处。”
彭加勒也不像有人所想象的那样，在“哀叹”物理学危机的到来。事实上，彭加勒认为，物理学危机并非凶兆，而是吉兆，它表明物理学变革的时机已经成熟。这种看法在当时是十分难能可贵的。
为了消除人们不必要的忧虑，彭加勒指出，物理学危机预示着“一种行将到来的变革”。尽管危机是严重的，“然而不必太担心。我们确信，病人不会因此而死亡，我们甚至可以期望，这场危机将会有益于健康，因为过去的历史似乎向我们保证了这一点。事实上，这场危机不是第一次”。
彭加勒接着在“数学物理学的历史”一章中回顾了物理学所走过的历程。他认为，中心力物理学是数学物理学发展的第一阶段。但是，中心力的概念后来不足以说明新的事实而引起了危机，于是我们不得不舍弃旧的见解。这样，物理学便逐步发展到第二阶段，即原理物理学阶段。但是，“我们能说第一阶段已经毫无用处了吗？我们能说科学在五十年间误入歧途了吗？我们能说往昔的千辛万苦偶因一念之差，终成千里之谬，于是可以付诸东流吗？”
彭加勒断言：“世界上决没有这种事”。他进而反问道：“没有第一阶段，你难道能设想会进入第二阶段吗？”在彭加勒看来，当时原理物理学所面临的危机将导致数学物理学进入第三阶段，他根据历史的经验预言，第三阶段“将是相同的过程”，“因为我们已经渡过了一次同样的危机”。
彭加勒形象地比喻说，物理学的这种进化“正如甲虫脱壳一样，撑破了它狭小的外壳，换上了新的表皮，在新的表皮之下，人们能够认出甲虫保留下来的机体的本质特性”。
尽管彭加勒关于物理学发展的三个阶段的划分未必确切，但他的一些基本观点却是可取的。有人在批判彭加勒时说：“物理学革命是好事，是正常现象，而危机则是坏事”，“是科学发展的不正常现象，是科学发展的病态，它影响科学的正常发展”。显而易见，这种科学史观远远不及彭加勒的高明。
彭加勒不仅深诣物理学的历史和现状，而且对它的未来也具有惊人的预见能力。在“数学物理学的将来”一章中，彭加勒写道：“也许我们将要建造一个全新的力学，我们已经成功地瞥到它了。在这个全新的力学内，惯性随速度而增加，光速会变为不可逾越的极限。原来的比较简单的力学依然保持为一级近似，因为它对不太大的速度还是正确的，以致在新力学中还能够发现旧力学。”
其实，早在1904年9月的圣路易斯会议上，彭加勒就讲过这些话了。彭加勒面对物理学危机并未忧心仲仲、悲观失望，相反，他对科学的前景是满怀信心的。他说：“原先已知的现象被越来越好地分门别类，但新现象也来要求它们的地位。”我们已经有了“阴极射线、X射线、铀射线和镭射线。这里有一个完整的世界，是谁也没有料想到的。还不知要有多少不速之客将在这儿寄宿呢！”
彭加勒满有把握地断定：“纵使我们的眼界有限，但是并非偶然的、十分诱人的希望依然存在。过去的收获既已不少，可以确信，未来的收获将比过去更多。”
综上所述，彭加勒关于物理学危机的基本观点可以大致概括如下：第一，他敏锐地觉察到由于新实验与旧原理的尖锐冲突，物理学已处于危机之中；第二，他认为物理学危机是好事而不是坏事，危机能加速物理学的根本变革，是物理学进入新阶段的前兆；第三，他指出，要摆脱危机，就要在新实验事实的基础上重新改造物理学；第四，他一再肯定旧理论的固有价值，认为在其有效适用范围内还是大有用处的，并且旗帜鲜明地批判了“绝对的怀疑论”、“科学破产”之类的错误观点；第五，他预见到了新力学的大致图景，对科学的前途表示乐观。
彭加勒后来在为他的著作的英译本所写的“序言”中进而指出：物理学危机标志着物理学已处于“革命的前夜”，处于“一个更为重要的时刻”。他认为：“力学必须让位于一个较为广泛的概念，这种概念将能解释力学，而力学却不能解释这神概念”。
彭加勒的上述基本观点，以及对科学发展规律的有关见解，即使在今天看来也还是正确的。这充分表明，他对世纪之交物理学形势的洞察远远超过当时大多数的物理学家。
5．2彭加勒简历
彭加勒的成长道路和渊博学识向我们表明，他的敏锐而深刻的思想决非无源之水、无本之木。彭加勒于1854年4月29日出生在法国南希。他的父亲是个一流的生理学家兼医生，母亲是一个善良、机敏、聪颖的女人，她把全部心血都用在她的两个孩子的教育上。彭加勒的堂兄后来曾出任法兰西第三共和国的总理和总统，他的叔父和堂弟也在政府做官。
不幸的是，早在幼年时期，彭加勒运动神经的共济官能就缺乏协调，他的左手和右手一样都能写字，但都写得不好。五岁时，他经受了白喉病的折磨，从此留下了喉头麻痹症。病魔使得他长期身体虚弱、缺乏自信。他无法和其他孩子自由自在地做游戏，只好独自一人钻在书堆里寻求自己的乐趣。
读书使彭加勒得到极大的宽慰，也使得他不寻常的天资逐渐显露出来。他读书速度之快令人难以置信，一旦过目便永记不忘，往往还能说出某页某行讲了些什么。除了这种罕见的视觉记忆(也叫空间记忆)外，他的时间记亿能力也很强，他能以不可思议的准确性回忆起久远的往事。
彭加勒的视力极差，这反倒锻炼了他的听觉记忆。大多数数学家通常似乎是靠眼睛记忆定理和公式，而彭加勒几乎全用耳朵。在上学期间，由于看不到黑板，他就以耳代目，博闻强记，从来也没有作过课堂笔记。他的敏锐的空间直觉和丰富的想象力也是这样培养起来的，人们都说他具有“一双内在的眼睛”。
彭加勒很早就对自然历史和经典名著表现出极大的兴趣。大约在十五岁左右，数学象一块磁石一样，紧紧地吸住了他的心灵。一开始，他就显示出终生的怪癖：当他一刻不停地来回散步时，那是正在专心致志地思考问题，只有在彻底想好后，他才把结果记在纸上。他工作时全神贯注，别人谈话或其他噪音对他没有丝毫影响。
1872年至1875年，二十一岁的彭加勒进入国立高等矿业学校深造。他虽然具有一个真正的工程师的勇气，但是这个职业与他的志趣不相投，于是他利用一切闲暇时间攻读数学。1879年，他由于微分方程方面的论文获取了博士学位。同年12月1日，他到卡恩大学任数学分析教师。1881年，二十八岁的彭加勒升迁到巴黎大学执教，他一生的其余时间基本上都是在巴黎作为一个法国数学的统治者而度过的。
彭加勒涉猎广泛，才能超群。他主要是一个数学家，在函数论、数论、代数几何学、代数学、微分方程、代数拓扑学等分支都有重要建树。在天文学方面，他还以三体问题、旋转流体质量的平衡形状、宇宙演化假设等问题的研究闻名遐迩。彭加勒讲授数学物理学达二十年以上，他以特有的求全性和旺盛的精力完成这项任务，结果使他成为该学科所有分支的第一流专家。他还写了一些颇受欢迎的科学哲学著作和趣味盎然的科普作品。
当时，无论在巴黎的公园还是咖啡馆，都能看到工人和店员贪婪地读彭加勒的通俗著作。他的科学哲学名著被陆续译为英、德、俄、西班牙、匈牙利、瑞典、日、中等文字，在世界上广为流传。彭加勒的这些著作充分显示了他的文字才华，他被认为是法国的散文大师，还被选为法国文学研究院的成员。
彭加勒仅活了五十八岁，但却发表了将近五百篇论文和三十多本专著。这—切都使他成为世界上最有智慧、最有影响的一位人物，也为他赢得了法国政府所能给予的—切荣誉，赢得了其他国家的奖赏。人们称他是“理性科学的活跃智囊”、“本世纪初唯一留下的全才”。
5．3 还彭加勒以历史的本来面目
彭加勒之所以对物理学危机具有基本正确的见解，大致有两方面的原因，其一是他对物理学的历史和现状有清晰的了解，其二在于他的哲学思想有一定的积极因素。彭加勒通晓物理学的发展史，在《科学的价值》中，他用一章叙述了“数学物理学的历史”。他的一些结论，就是历史经验的总结。
彭加勒对物理学当时的现状也很熟悉。他不仅对经典物理学的发展做出了巨大的贡献，而且也直接参与了物理学革命的三个前沿领域(物质结构、量子论、相对论)的研究。由于他的建议，客观上促成了贝克勒耳于1896年发现了铀射线；是他的启示，推动了洛伦兹1904年理论(经典电子论的完备形式)的提出；早在1902年，彭加勒就预见到，有可能通过布朗运动验证原子、分子的存在(爱因斯坦到1905年才在一篇论文中定量地研究了这个问题)；特别值得一提的是，彭加勒对相对论的发展做出了重要贡献，他堪称为相对论的先驱。显而易见，他当时无疑处于物理学的前沿，因而对物理学发展形势就有可能看得比较清楚。
彭加勒能对物理学危机有基本正确的见解，这也和他的一些富有启发性的哲学思想不无关系。首先，彭加勒坚持“实验是真理的唯一源泉”的观点。他强调指出：“唯有实验能够告诉我们任何新事物，唯有实验能够给予我们可靠性。这两点是毋庸置疑的”。在彭加勒看来，“科学定律不是人为的创造物”，“一切定律莫不来自实验”。即使是“纯粹数学家，如果忘记外部世界的存在，那么他就会象这样一位画家：虽然深知色与形如何配合，但由于缺乏实物模型，其创作能力会很快衰竭”。彭加勒的这种思想不仅讲在口头上，而且也贯穿到他一生的科学活动中。
其次，彭加勒看重经验，但并不象狭隘的经验论者那样排斥理论和理论思维。他明确指出：“经验并非一切，而学者也不是被动的，他没有等待真理来找他，或者期待真理碰到他鼻子尖上的机会。他必须去迎接真理，正是他的思考向他展示出通向真理的道路”。
彭加勒认为，实验物理学固然很重要，但数学物理学“所起的作用也是用不着怀疑的”。数学物理学“能使物理学家揭示出事物潜在的和谐，使其以新的方式看待这些事物”。他还毫不留情地批评了那些“顽固不化的实际家”。他写道：“最藐视理论的人，他们天天吃理论的食粮而不自知。假若失去这种食粮，他们的进步会立即中止”。
当时在法国，实证主义的影响在世纪之交依然根深蒂固，科学家都不敢提出超出他们直接观察的世界本性的理论。在这种情况下，彭加勒持有这样的看法，并且付诸行动(例如提出宇宙演化的理论)，这确实是难能可贵的。
再次，彭加勒旗帜鲜明地反对怀疑一切(即绝对怀疑论)。他说：怀疑一切和信仰一切同样都是方便的解答，因为这两者都使我不加思索”。他毫不含糊地表示：“绝对的怀疑论是不可按受的”。彭加勒还有力地批驳了那些断言旧理论是“绝对无用”的人，批判了他们所持的怀疑论，他指出：“他们的这种怀疑论是肤浅的”。
最后，在彭加勒的哲学思想中，也包含着比较丰富的辩证法因素。这一点从他对科学发展规律、对物理学危机、对新旧理论之间、实验与理论之间的关系等问题的看法上都能窥见一班。例如，他在论述迈尔原理(他认为克劳修斯原理也是这样)时说：“【该原理】具有足够灵活的形式，足以使我们将所希望的一切都放入其中。我并没有说它毫无客观实在性，也没有说它只是一种同义反复，因为在每一种情况下，只要人们不把它推到极端，它就会有十分清楚的意义。它的这种灵活性足以使人们相信它的持久性，并且在另一方面，只有它溶化于更高级的和谐中，它才能消失。我们可以满怀信心地依靠它去工作，并且可以预先确定，我们的工作不会白费”。实际上，这段话已正确地涉及到知识的相对性和绝对性的辩证关系(当然，彭加勒并末意识到这一点)。彭加勒的有关思想确实富有启发性，难怪爱因斯坦称他为“敏锐的深刻的思想家”。
正是在上述唯物主义成分和辩证法因素的引导下，彭加勒面对新实验和旧理论的严重冲突，既不像当时大多数物理学家那样，抱残守缺、削足适履，把经典理论视为神圣不变的教条；也不像一些浅薄之徒那样，怀疑一切、悲观失望，鼓吹“科学破产”。他是在充分肯定旧理论固有价值的前提下，谋求在新实验事实的基础上发展物理学。这样，他在科学领域中也就能够正视现实，而不是不顾一切地固执己见。
特别值得注意的是，彭加勒是一位学识渊博的科学家，他在论证自己的哲学观点时，不仅大量引证了他所精通的数学、物理学、天文学方面的材料，而且也旁及化学、生物学、地质学、生理学、心理学等领域，他掌握的材料之丰富决非纯粹哲学家所能企及；同时，他又是一位具有哲学头脑的科学家，他研究、探索的问题，往往超出了一般科学家的视野。
由于彭加勒具有如此优越的条件，所以在他的有关科学哲学论述中，不时迸发出令人深省的思想火花，其中有些论点，可以当之无愧地列为人类的思想财富。因此，我们在摒弃他的唯心主义哲学前提时，也要注意借鉴和汲取他的一些敏锐的、深刻的思想。
所有这些都表明，彭加勒是富有思想的、正直严肃的科学家。事实上，不管他的同事、学生，还是认为他并非伟人的人都是这样看待他的。彭加勒不是一个在科学史上“兴风作浪”的反面人物，在前苏联、东欧、日本和我国长期流行的讹传是没有事实根据的。应该抹去彭加勒脸上厚厚的尘埃和油彩，还其以历史的本来面目。
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