博斯科维克的原子力理论

查尔斯·希莫尼（Charles Simonyi）

“所见即所得”编辑器发明者，前微软公司应用开发和软件首席架构师。

震惊世界的深刻见解起源于简单的思考，这个案例便是18世纪耶稣教通才，罗杰·博斯科维克对原子力的阐释。

当时在笛卡尔的拥趸（同时也是亚里士多德的追随者），和牛顿的信徒们之间，发生了一场伟大的哲学辩论。前者认为，力只能是直接接触的结果；而后者坚信牛顿提出的，力是超越距离的。在当时，牛顿的观点是革命性的，但他的对手们认为“超距作用”把物理学带回了“神秘学”领域，这与笛卡尔提出的清晰理解原则相违背。作为牛顿观点的坚定拥护者，博斯科维克对此予以了反驳：“我们来准确理解一下，在所谓直接接触的交互作用下，究竟发生了什么。”

博斯科维克的观点易于理解，也极具说服力。设想有两个物体，一个以6个单位的速率运动，另一个以12个单位的速率运动，速率较快的物体沿同一直线可以追上较慢的物体。由于动量守恒，当两个物体发生非弹性碰撞后，二者应该都会沿着同一路径，以9个单位的速率继续前进；或者，在发生弹性碰撞的情况下，在碰撞后的短时间内，也会如此前进。

但是，较快的物体的速率是如何由12个单位降到9个单位，而较慢的物体速率又是如何由6个单位增到9个单位的呢？博斯科维克认为，速率变化的时间不可能为0，否则瞬间的速率变化就会违反速率连续性的定律。而且，在相撞的那一刻，一个物体的速率同时是12和9，这明显是荒谬的。因而速率有必要在一段短而有限的时间内发生变化。但这一假设又让我们面临了另一个矛盾。举个例子，假设在一小段时间间隔后，较快的物体速率降到了11个单位，而较慢物体的速率增加到了7个单位。但这表明，两个物体的运动速度并不相同，较快物体的前端将穿越过较慢物体的后端，但物体是无法穿透的，这样的状况根本不可能发生。因而，交互作用必须在两个物体碰撞前迅速发生，而且作用力只能是互为排斥的，只有这样，才能让一个物体减速，而让另一个物体加速。

而且，该论证适用于任意速率，所以人们不能再说去度量粒子（即原子）的尺寸大小了，因为粒子到现在都被认为是无法被穿透的。一个原子应该被视为是力的起点，该力源于某种复杂方式的运动，而该运动取决于距离。

根据博斯科维克的观点，当物体相距甚远时，它们通过与重力一致的力来相互作用，这种力与距离的平方成反比。但随着距离缩小，该作用力必须得以修正，因为根据前面提及的条件，力的方向会产生正负变化而成为排斥力。博斯科维克甚至绘制了，力如何随距离的变化而变化的示意图，在该变化距离中，力数次变更符号，这暗示着，粒子或原子间存在着极小值电势和稳定的连接。

伴随着该观点，博斯科维克不仅对交互作用做出了新的阐释，以此取代了亚里士多德和笛卡尔基于直接接触的理论，同时也预示着我们对物质结构的理解，尤其是对固体结构的理解。