第十章 近代物理学的理论
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物理学理论的意义。外行人看到科学理论多么短命而备受冲击。在经过一些年代的繁荣兴旺之后，他们看到这些理论相继被抛弃了；他们看到废墟堆积在废墟之上；他们预见今天风靡一时的理论不久也会遭到同样的命运，因此他们得出结论说，这些理论是完全无用的。这就是他们所谓的科学破产。
他们的怀疑论是肤浅的；他们根本没有考虑科学理论的目的和作用；否则他们就会明白，这些废墟可能还对某些东西有好处。
菲涅耳曾把光归因于以太的运动，似乎没有什么理论比菲涅耳理论更牢固了。可是如今，人们却偏爱麦克斯韦理论。这意味着菲涅耳的工作是徒劳的吗？不，因为菲涅耳的目的不在于弄清楚，以太是否实际上存在，或者它是否由原子构成，这些原子实际上是否在这个或那个向指运动；他的目标是预言光学现象。
而且，菲涅耳理论在今天以及在麦克斯韦之前，总是容许做到这一点。微分方程总是为真；它们总是能够用同样的步骤来积分，而且这个积分的结果总是保持它们的值。
请人们不要说，我们这样做是把物理学理论仅仅划归为实用处方的角色；这些方程表示某些关系，如果方程依然为真，那正是因为这些关系保存着它们的实在。它们现在像那时一样告诉我们，在一些事物和另一些事物之间存在着如此这般的关系；只不过这种东西我们以前称为运动；现在我们却称其为电流。但是，这些名称仅仅是代替实在的客体的图像，自然界永远将实在的客体向我们隐藏着。这些实在的客体之间的真关系是我们能够得到的唯一实在，而唯一的条件是，在这些客体之间与在我们被迫用来代替它们的图像之间存在着相同的关系。如果我们知道这些关系，那么我们若认为用一种图像代替另一种图像是方便的，又有什么要紧的呢。
假定某些周期现象（例如电振荡）实际上是由于某些原子的振动，这些原子的行为像摆一样，的确在这个向指或那个向指运动着，这既不可靠，也没有什么趣味。但是，在电振荡、摆运动和一切周期现象之间存在着密切的关系，而这种关系又对应于深刻的实在；这种关系，这种类似，或恰当地讲这种平行性，扩展到细节；它是更为普遍的原理即能量原理和最小作用原理的结果；这是我们能够确认的东西；这就是在一切装束下将总是依然如故的真理，我们可能认为这样打扮它是有用处的。
人们已提出许多色散理论；起初是不完善的，只包含一小部分真理。后来，亥姆霍兹的理论出现了；接着人们以各种方式修正它，连亥姆霍兹本人也在麦克斯韦原理的基础上设想出另一种理论。但是，值得注意的是，亥姆霍兹之后的所有科学家，从表面上大相径庭的出发点开始，都达到同一方程。我敢说，这些理论同时都为真，不仅因为它们使我们预见相同的现象，而且也因为它们预先表述了真关系，即吸收关系和反常色散关系。在这些理论的前提中，真实的东西就是对所有作者共同的东西；这就是一些事物之间的某种关系的断定，至于事物的名称则随作者而异。
气体运动论也引起了许多非议，如果我们自称在其中看到了绝对真理，那就不可能答复了。但是，这一切非议并没有排除它曾经是有用的，尤其是它向我们揭示了真关系，即气体压力和渗透压的关系，要是没有它，这种关系还在深藏着。因此，在这个涵义上，可以说它为真。
当物理学家在对他来说同样可贵的两个理论之间发现矛盾时，他有时说：“我们不必为此烦恼，虽然我们看不见链条的中间环节，但是让我们牢牢地握住它的两端。”如果必须把外行人理解的涵义赋予物理学理论的话，那么使神学家感到窘迫的这个论据恐怕是可笑的。在遇到矛盾的情况下，至少必须认为其中一个理论当时是假的。倘若在它们中只寻找应该寻找的东西，情况就不同了。也许它们二者都表达了真关系，也许矛盾仅仅处在我们用以覆盖实在的图像之中。
对于那些感到我们过多限制了科学家可以进入的领域的人，我要回答：我们禁止你们而你们却感到遗憾的这些问题不仅是无法解决的，而且它们是虚幻的、毫无意义的。
有些哲学家妄称，整个物理学都可以用原子的相互碰撞来说明。假若他只是意指，在物理现象之间与在为数众多的小球的相互碰撞之间存在着同一关系，那就再好不过了，这是可证实的，且也许为真。但是，他还意指更多的东西；我们以为我们是理解这一点的，因为我们以为我们知道碰撞本身是什么；为什么呢？只因为我们常常看台球游戏。我们能认为上帝凝视他的造化时，与我们注视台球比赛时有同样的感觉吗？如果我们不想把这个稀奇古怪的涵义赋予他的断语，如果我们也不需要我刚才说明的且是健全的限制性涵义，那么它便一无所有。
因此，这一类假设只有隐喻的涵义。与诗人不禁用隐喻一样，科学家也不应该禁用这类假设；但是，他们应该知道，它们是有价值的。它们对于心智的某种满足而言可能是有用的，倘若它们只是中性假设，它们就不是有害的。
这些思考向我们说明，为什么某些应该被抛弃的、最终被实验宣告不适用的理论突然死灰复燃并重获新生。正是因为它们表达了真关系；而且还因为，由于各种各样的理由，当我们感到有必要用另一种语言陈述同一关系时，它们并没有停止如此表达。因此，它们保持了一种潜在的生命。
仅仅在15年前，难道有比库仑（Coulomb）流体更可笑的、更幼稚得过时了的东西吗？可是现在，它们又以电子的名义重新出现了。这些永久带电分子与库仑电分子的区别何在呢？的确，在电子中，电是由微小的、十分微小的物质承载着；换句话说，它们具有质量（可是这一点现在有争议）；但是，库仑并没有否认他的流体有质量，或者，即使他否认了，那也只是勉强的。断言对于电子的信念不会再遭到挫折也许是急躁的；注意到这个未曾料到的复活，没有人不感到奇怪。
但是，最显著的例子是卡诺（Carnot）原理。卡诺是从错误的假设出发建立这个原理的。当人们看到，热并非不可毁灭，但可以转化为功，于是便完全抛弃了卡诺的观念；其后，克劳修斯重新研究它们，才使它们最后获胜。卡诺原理在它的原始形式下除了表达出真关系外，还表达了其他不精确的关系，即过时的观念的残余；但是，后者的存在并没有改变其他东西的实在性。克劳修斯只是像人们砍掉枯枝一样地抛弃了那些过时的观念。
其结果是热力学的第二个基本定律。在那里总是有相同的关系；虽然这些关系至少在表观上不再继续存在于同样的客体之间。这足以使该原理保留它的价值。甚至卡诺的推理也并未因此而消灭；它们被用于受错误沽染的资料中；但是，它们的形式（也就是说本质的东西）依然是正确的。
我刚才讲过的话同时也阐明了像最小作用原理或能量守恒原理这样的普遍原理的作用。
这些原理具有极高的价值；它们是在许多物理定律的阐述中寻求共同点时得到的；因此，它们仿佛代表着无数观察的精髓。
不过，正是从它们的普遍性中产生了一个结果，即它们不再能够被证实，我在第八章对此已引起注意。由于我们未能给出能量的一般定义，因此能量守恒原理仅仅意指存在着依然是常数的某种东西。好了，不管未来的实验给予我们关于这个世界的新概念是什么，我们总能预先保证，将存在保持不变的某种东西，人们可以称之为能量。
这是说该原理没有意义而且消失在同义反复中了吗？根本不是；它意味着，我们称之为能量的各种东西被真实的亲缘关系结合起来；它断定在它们之间存在着实在的关系。但是，如果这个原理有意义，它就可能为假；也许我们没有权利无限地推广它的应用，可是在该术语的严格意义上，它预先肯定可以检验；然则我们将如何知道它什么时候会获得我们能够合理地赋予它的一切外延呢？只有当它不再对我们有用，即不再使我们正确地预见新现象之时。在这样的情况下，我们将确信所肯定的关系不再是实在的；否则，它就可能是富有成效的；实验即使不直接与该原理的新外延相矛盾，但也可以宣布它不适用。
物理学和机械论。大多数理论家对于从力学或动力学中借用的说明都有一种经常的偏爱。有些人只要能够用按照某些定律相互吸引的分子的运动说明一切现象，他们就会心满意足。另一些人更苛求禁止；他们想禁止超距引力；他们的分子沿直线路径运动，这些分子只有在受到碰撞时才能从直线路径偏离。还有人像赫兹那样也取消了力，但却假定它们的分子服从几何连接物，例如这些连接物类似于我们的联动装置的连接物；他们这样试图把动力学还原为一种运动学。
一句话，大家都想把自然界弯曲成某种形式，在这种形式之外，他们的心智是不会感到满意的。对此，自然界将是充分柔顺的吗？
我们在第十二章提出麦克斯韦理论时，将考察这个问题。每当能量原理和最小作用原理被满足的时候，我们将不仅看到总是存在一种可能的力学说明，而且也看到总是有无限多的说明。借助于众所周知的柯尼希（König）关于联动装置的定理，可以证明，我们能够通过仿效赫兹的连接物，或者用有心力，以无限的方式说明一切。毫无疑问，同样可以顺利地证明，一切总是能够用简单的碰撞来说明。
为此，我们当然不需要以我们感觉到的、我们直接观察其运动的通常的物质为满足。或者我们将假定，这种普通物质是由原子构成的，我们无法知道原子的内部运动，唯有整体位移始终能为我们的感官感受。或者我们将设想某些微妙的流体，叫它们以太也好，叫其他名字也好，它们在物理学理论中总是起着如此巨大的作用。
人们往往更进一步，把以太看做是唯一的原始物质，甚或看做是唯一真实的物质。比较稳健的人则把普通物质视为凝聚的以太，这是不足为奇的；但是，另外的人则进而减小它的重要性，简直把它看做是以太奇点的几何轨迹。例如，在开耳芬勋爵（Lord Kelvin）看来，我们称之为物质的东西，只不过是以太被涡旋运动所激发的点的轨迹；在黎曼看来，物质是以太不断消灭的点的轨迹；在最近的其他创造者维歇特（Wiechert）或拉摩（Larmor）看来，物质是以太在其中经历一种扭转的点的轨迹，这种扭转具有十分特殊的性质。如果我们试图采取这些观点之一，我要扪心自问，我们依据什么权利在这是真实的物质的借口之下，把在通常的物质即只不过是虚假的物质中观察到的力学性质推广到以太呢。
当人们察觉到热并非是不可毁灭的时候，便抛弃了古老的流体、热质、电等等。但是，也是因为另外的理由抛弃了它们。在使它们物质化的过程中，可以说强调了它们的个性，即在它们中间辟开了一道深渊。待到我们比较强烈地感觉到自然界的统一性，觉察到把自然界的各个部分连接在一起的密切关系时，这个深渊必然会被填平。古代的物理学家在增加流体时不仅不必要地创造了实体，而且他们也割裂了实在的联系。
就一种理论而言，它不肯定假关系还是不充分的，它还必须不隐藏真关系。
我们的以太实际上存在吗？我们知道我们的以太信念的起源。如果光从遥远的恒星抵达我们，那么在它离开恒星但还没有射到地球上需要几年时间；因此，它必须寄托在某个地方，也就是说，必须由某种实物支持者承载着。
同样的观念也可以用更数学化的、更抽象的形式来表述。我们查明的东西都是实物分子所经历的变化；例如，我们看到，我们的照相底片感受到一些现象的结果，这些现象的活动场所实际上是几年前恒星的白炽物质。可是，在通常的力学中，所研究的系统的状态只依赖于紧挨着的先前时刻的状态；因此，该系统满足微分方程。相反地，假使我们不相信以太，那么实物宇宙的状态就不仅应该取决于紧挨着的先前的状态，而且也应该取决于以往许多状态；该系统将满足有限差分方程。正是为了避免与力学普遍定律的这种背离，我们才发明了以太。
这还只不过是迫使我们用以太充满星际虚空，而不是使它渗透到实物媒质本身之内去。斐索（Fizeau）实验则更进一步。通过在空气或运动的水中传播的光线的干涉，该实验似乎向我们表明，存在着两种相互渗透且一种相对于另一种改变位置的不同的媒质。
我们似乎用手指接触到以太。
可是，还可以构想出使我们更密切地接触到以太的实验。假定牛顿的作用与反作用相等原理唯有用于物质时不再为真，并假定我们已确立了这一点。那么，施加在所有实物分子上的全部力的几何和就不再是零了。因此，如果我们不希望改变整个力学，那就必须引入以太，以便使物质表观上经受的这种作用与物质对于某种东西的反作用相平衡。
或者再假定，我们发现，光现象和电现象受地球运动的影响。我们可能被导致得出结论说，这些现象不仅可以向我们揭示物体的相对运动，而且这似乎是它们的绝对运动。另一方面，以太也许是必要的，以便这些所谓的绝对运动不是物体相对于空虚空间的位移，而是物体相对于某种具体东西的位移。
我们究竟能达到这一点吗？我没有这种希望，我将马上说出其中的缘由来，可是这种希望并不是荒诞不经的，因为其他人也曾有过它。
例如，如果洛伦兹（Lorentz）理论————我将在第十三章进一步详细地谈论它————为真，那么牛顿原理就不可能仅仅应用于物质，差别绝不是实验不可接近的。
另一方面，人们就地球运动的影响已做出了许多研究。结果总是否定的。但是，人们之所以进行这些实验，是因为他们不敢预先确信这个后果，事实上，按照流行的理论，补偿只可能是近似的，人们也许期望看到精确的方法给出肯定的结果。
我认为，这样的希望是虚幻的；表明这类成功多少会向我们打开一个新世界，这是人人都感兴趣的。
现在，必须容许我说几句题外话；事实上，我必须说明，尽管有洛伦兹，但是我为什么不相信更精密的观察任何时候都能证明除物体的相对位移之外的任何东西。人们已经做了许多实验，这些实验揭示了一阶项；结果是否定的；这会是偶然的吗？没有一个人接受这一点；人们企图找出普遍的说明，洛伦兹找到它；他表明，一阶项必然相互抵消，但二阶项则不然。于是，人们做了更精密的实验；它们也是否定的；它们也不是偶然性的作用；必须做出说明；说明被找到了，假设总是找得到的；从来也不缺少假设。
但是，这是不够的；谁不感到这还是把过大的作用留给偶然性呢？设某一境况正好在关键时刻应该最终消除一阶项，而另外的、截然不同的、但恰恰是适时的境况应该承担消除二阶项，引起这一切的奇异的一致也不会是偶然的吗？是的，对于这两种境况，必须找到相同的说明，因此每一件事都导致我们认为，这种说明将同样完好地适用于高阶项，而且这些项的相互抵消将是严格的、绝对的。
科学的现状。在物理学发展史中，我们可以区分两种相反的趋势。
一方面，在有些似乎注定永远毫无联系的客体之间，正在不断地发现新的结合物；散乱的事实彼此不再陌生了；它们倾向于使自己排列成庄严的综合。科学向统一性和简单性进展。
另一方面，观察每天都向我们揭示出新现象；创新必须长久地等待它们的位置，有时为了给它们谋求位置，人们必须拆毁大厦的一角。正是在已知的现象本身中，我们粗糙的感官向我们指出了一致性，我们日复一日地察觉到更多变化的细节；我们以为简单的东西变复杂了，科学似乎向多样性和复杂性进展。
这两种相反的趋势似乎轮番凯旋，但是哪一个将最终赢得胜利呢？倘若是前者，科学则是可能的；但是没有什么东西先验地证明这一点，而且人们完全可能有理由担心，在蛮横地强使自然界屈从我们的统一性理想的徒劳努力之后，我们却被不断高涨的新发现的洪流所淹没，于是我们必须放弃对它们进行分类，抛弃我们的理想，把科学变成无数处方的登记。
对于这个问题，我们不能回答。我们所能做的一切就是观察今日的科学，并把它与昨天的科学进行比较。我们无疑可以从这种审查中汲取某种激励。
半个世纪之前，希望继续高涨。能量守恒及其转化的发现向我们揭示了力的统一。这表明，热现象可以用分子运动来说明。人们虽然没有确切地了解这些运动的本性是什么，但是没有人怀疑不久就可以知道它。至于光，任务似乎圆满地完成了。涉及电，事情并未有多大进展。电刚刚兼并了磁。这是迈向统一的引人注目的一步，是决定性的一步。
但是，电本身应该如何进入普遍的统一，它应该如何还原为万能的机械论呢？
对此，人们还没有任何设想。可是，谁也不怀疑这种还原的可能性，人们曾对它充满信仰。最后，就物体的分子性质而言，还原似乎还比较容易，但是全部细节依然不明确。一句话，希望是远大的、生气勃勃的，但却是模糊的。今天，我们看到了什么呢？首先，是基本的进步、长足的进步。电和光的关系现在已知了；光、电、磁这三个原来分开的领域现在仅形成一个领域；而这种兼并似乎是最终的。
然而，这种胜利也使我们付出了一些代价。光现象本身作为特例列在电现象之下；只要它们依然是孤立的，就容易通过假想它们的全部细节均已知的运动来说明它们，那是当然的事情；但是现在，一种说明要是可以接受的，它就必须能够顺利地推广到整个电领域。可是，这却是一件并非没有困难的事情。
我们取得的最满意的理论是洛伦兹理论，正如我们在第十三章将要看到的，洛伦兹用小带电粒子的运动来说明电流；无疑地，这是对已知事实做出最好说明的理论，是把为数最多的真关系阐明的理论，是在最后的建筑物中可以找到最多的遗迹的理论。然后，它还有我上面已经指出的严重缺点；它与牛顿的作用与反作用相等的定律是对抗的；或者确切地讲，在洛伦兹看来，这个原理不能单独地应用于物质；要是它是真实的，那就必须考虑以太对物质的作用和物质对以太的反作用。
现在，从我们目前了解的情况来看，事情大概不会以这样的方式发生。
不管怎样，多亏洛伦兹，斐索关于动体光学的结果、正常色散和反常色散定律以及吸收定律才找到它们相互间的联系，而且也找到与以太的其他特性的联系，这种联系无疑是通过永远也割不断的结合物连接在一起的。看看新的塞曼（Zeeman）效应已经方便地找到了它的位置，而且它甚至有助于分类法拉第（Faraday）的磁致旋光，而磁致旋光曾使麦克斯韦的努力落了空；这种方便充分地证明，洛伦兹的理论并不是注定要崩溃的人为的集合物。它恐怕必须被修正，却不会被消灭。
但是，洛伦兹的目的无非是把全部动体光学和动体电动力学包容在一个整体内；他从来也没有妄求给它们一种力学说明。拉摩则更进一步；他在本质上保留了洛伦兹理论，可以说在它上面嫁接了麦卡拉（MacCullagh）关于以太运动方向的观念。
在他看来，以太的速度像磁力一样，可能具有相同的方向和相同的大小。不管这种尝试多么巧妙，洛伦兹理论的缺点依然存在，甚至还加重了。就洛伦兹而言，我们不知道以太的运动是什么；由于这种无知，我们可以假定它们在补偿物质运动时重建作用与反作用相等。对拉摩来说，我们知道以太的运动，我们能够确定没有发生补偿。
如果拉摩失败了————在我看来他好像是这样————这意味着力学说明不可能吗？远非如此：我在上面说过，当现象服从能量原理和最小作用原理时，就容许有无数的力学说明；因此，关于光现象和电现象，情况也是如此。
但是，这还不够：要使力学说明是有效的，它必须是简单的；要在所有可能的说明中选择它，除了做出选择的必要性外，还应当有其他理由。可是，我们迄今还没有一种满足这个条件从而有某种效用的理论。我们必须为此而悲叹吗？那样就会忘记追求的目标是什么了；这不是机械论；真正的、唯一的目的是统一性。
因此，我们必须节制我们的奢望；让我们不要力图阐述力学说明吧；让我们以表明我们总是能够找到我们所希望的说明为满足吧。在这方面，我们是成功的；能量守恒原理仅仅得到确认；第二个原理即最小作用原理终于参与其中，处于适合于物理学的形式之下。至少就服从拉格朗日（Lagrange）方程即力学最普遍定律的可逆现象而言，它也总是被证实。
不可逆现象就更难对付了。可是，这些现象也正在被协调，并逐渐趋向于统一；在我们看来，照亮它们的光明来自卡诺原理。长期以来，热力学正是专门研究物体的膨胀和它们的状态变化。过去一段时间，它变得更大胆了，而且显著地扩大了它的范围。我们把伽伐尼电池组理论和热电现象理论都归功于它；在整个物理学中，没有它不去探索的角落，而且它也钻研化学本身。
相同的定律统治着每一个地方；在各种外观下，处处可以再次发现卡诺原理；处处也可以发现嫡这个如此异常抽象的概念，它像能量概念一样普遍，而且像能量一样好像隐匿着实在。辐射热以往似乎注定逃脱它；但是在最近，我们看到辐射热也服从相同的定律。
在这方面，又向我们揭示出新的类似，这些类似常常可以追溯到细节；欧姆（Ohm）电阻类似流体的黏滞性；滞后现象更类似于固体的摩擦。在所有案例，摩擦好像是各种各样的不可逆现象复制出的模型，这种亲缘关系是实在的、深刻的。
关于这些现象，人们也曾找过严格意义上所谓的力学说明。这些现象本身几乎不屈从它。要找到它，必须假定不可逆性仅仅是表观的，基本现象是可逆的，而且服从已知的动力学定律。但是，要素为数极多，而且越来越混在一起，以致在我们粗糙的眼光看来，一切似乎都趋向于均一，即每一事物都向同一向指前进，而没有返回的希望。因此，表观的不可逆性仅仅是大数定律的结果。但是，只有具有无限敏锐感官的生物，像虚构的麦克斯韦妖，才能够解开这团乱麻，使宇宙的进程倒过来。
这个依附于气体运动论的概念花费了巨大的努力，总的说来却不是富有成果的；但它可以变得富有成果。这不是审查它是否导致矛盾、是否与事物的真正本性一致的场合。
不管怎样，我们把古伊（Gouy）先生关于布朗（Brown）运动的有独创性的观念讲一讲。在这位科学家看来，这种奇异的运动可能背离卡诺原理。那些处于振动的粒子比如此致密的细丝的网络还要小；因此，它们可能适于解开那团乱麻，从而使世界逆行。我们几乎可以看到麦克斯韦妖正在起作用呢。
总而言之，原先已知的现象越来越合适地被分门别类，但是新现象也来索要它们的位置；其中大多数，像塞曼效应，立即就找到了位置。
然而，我们还有阴极射线、X射线、铀射线和镭射线。这里有一个人们未曾料到的完整世界。多少不速之客必须在此暂留呢！
还没有人能预见它们将要占据的位置。可是，我不相信它们将消灭这普遍的统一性；我想它们将进一步完善它。事实上，新辐射好像与发光现象相关联；它们不仅激发荧光，而且有时在与之相同的条件下它们也发出荧光。
它们与在紫外光的作用下产生电火花的原因也不是没有亲缘关系的。
最后，尤其是，人们认为在所有这些现象中可以找到真实的离子，这些离子确实是由比在电解液中大得不可比拟的速度激励的。
这都是十分模糊的，但是将来都会变得比较精确。
磷光、光对电火花的作用，这些现象曾经是相当孤立的领域，从而被研究者多少忽视了。现在，人们可望建设一条新路线，使它们与科学其他领域的联络更为便利。
我们不仅发现新现象，而且在我们认为已经知道的现象中，未曾预见的样态本身也显露出来。在自由以太中，定律依然保持它们庄严的简单性；但是，严格意义上所谓的物质似乎越来越复杂；人们就它所说的一切永远只不过是近似的，而我们的公式每时每刻都要求新项。
然而，框架未被打破；在我们曾认为是简单的客体中我们已辨认出的关系，当我们知道了它们的复杂性时，它们在这些相同的客体中还继续存在着，唯有这一点是重要的。的确，为了更紧密地包容自然界的复杂性，我们的方程变得越来越复杂；但是，容许相互推导这些方程的关系却丝毫没有变化。简而言之，这些方程的形式依然如故。
以反射定律为例：菲涅耳已用简单而富有魅力的理论建立了反射定律，实验似乎确认他的理论。自那时以来，更精密的研究证明，这种证实只不过是近似的；这些研究处处显示出椭圆偏振的迹象。但是，由于一级近似给予我们的帮助，我们立即找到这些异常的原因，这就是转变层的存在；菲涅耳的理论在它的本质方面依然不变。
可是，还有一个我们不能不进行思考的问题：如果人们起初就怀疑所有这些关系所关联的客体的复杂性，那么它们依然不会被察觉。长期以来就有人说过：假使第谷有精确十倍的仪器，那就既不会有开普勒或牛顿，永远也不会有天文学。当观察手段已经变得十分完善时，一门科学诞生得太迟是一件不幸的事。今天物理化学的情况就是这样；它的奠基者们在普遍把握中受到第三位和第四位小数的困扰；所幸的是，他们都是具有坚定信仰的人。
人们对物质的特性了解得越充分，就越是看到连续性处于统治地位。自从安德鲁斯（Andrews）和范·德·瓦尔斯（Van der Waals）的工作之后，我们才获得了从液态如何过渡到气态以及它们的过渡并非突然的观念。同样地，在液态和固态之间也没有鸿沟，在最近一次会议的会议录中，我们同时看到了关于液体刚性的研究成果和关于固体流动的专题论文。
由于这种趋势，简单性无疑丧失了；从前用几条直线表示的一些现象，现在必须用多少有点复杂的曲线把这些直线连接起来。作为补偿，却显著地获得了统一性。这些被割裂的范畴使心智受到安慰，但它们并不能使心智满足。
最后，物理学方法已经侵入新领域，即化学领域；物理化学诞生了。它还很年轻，但是我们已经看到，它将能使我们把诸如电解、渗透作用和离子运动这样的现象关联起来。
从这一仓促的讲解中，我们会得出什么结论呢？
总而言之，我们已趋近统一了；我们并未像50年前希望的那般迅速，我们也没有总是采取预定的道路；但是，我们却比以往任何时候赢得了如此之多的地盘。
物理学理论的意义。外行人看到科学理论多么短命而备受冲击。在经过一些年代的繁荣兴旺之后，他们看到这些理论相继被抛弃了；他们看到废墟堆积在废墟之上；他们预见今天风靡一时的理论不久也会遭到同样的命运，因此他们得出结论说，这些理论是完全无用的。这就是他们所谓的科学破产。
他们的怀疑论是肤浅的；他们根本没有考虑科学理论的目的和作用；否则他们就会明白，这些废墟可能还对某些东西有好处。
菲涅耳曾把光归因于以太的运动，似乎没有什么理论比菲涅耳理论更牢固了。可是如今，人们却偏爱麦克斯韦理论。这意味着菲涅耳的工作是徒劳的吗？不，因为菲涅耳的目的不在于弄清楚，以太是否实际上存在，或者它是否由原子构成，这些原子实际上是否在这个或那个向指运动；他的目标是预言光学现象。
而且，菲涅耳理论在今天以及在麦克斯韦之前，总是容许做到这一点。微分方程总是为真；它们总是能够用同样的步骤来积分，而且这个积分的结果总是保持它们的值。
请人们不要说，我们这样做是把物理学理论仅仅划归为实用处方的角色；这些方程表示某些关系，如果方程依然为真，那正是因为这些关系保存着它们的实在。它们现在像那时一样告诉我们，在一些事物和另一些事物之间存在着如此这般的关系；只不过这种东西我们以前称为运动；现在我们却称其为电流。但是，这些名称仅仅是代替实在的客体的图像，自然界永远将实在的客体向我们隐藏着。这些实在的客体之间的真关系是我们能够得到的唯一实在，而唯一的条件是，在这些客体之间与在我们被迫用来代替它们的图像之间存在着相同的关系。如果我们知道这些关系，那么我们若认为用一种图像代替另一种图像是方便的，又有什么要紧的呢。
假定某些周期现象（例如电振荡）实际上是由于某些原子的振动，这些原子的行为像摆一样，的确在这个向指或那个向指运动着，这既不可靠，也没有什么趣味。但是，在电振荡、摆运动和一切周期现象之间存在着密切的关系，而这种关系又对应于深刻的实在；这种关系，这种类似，或恰当地讲这种平行性，扩展到细节；它是更为普遍的原理即能量原理和最小作用原理的结果；这是我们能够确认的东西；这就是在一切装束下将总是依然如故的真理，我们可能认为这样打扮它是有用处的。
人们已提出许多色散理论；起初是不完善的，只包含一小部分真理。后来，亥姆霍兹的理论出现了；接着人们以各种方式修正它，连亥姆霍兹本人也在麦克斯韦原理的基础上设想出另一种理论。但是，值得注意的是，亥姆霍兹之后的所有科学家，从表面上大相径庭的出发点开始，都达到同一方程。我敢说，这些理论同时都为真，不仅因为它们使我们预见相同的现象，而且也因为它们预先表述了真关系，即吸收关系和反常色散关系。在这些理论的前提中，真实的东西就是对所有作者共同的东西；这就是一些事物之间的某种关系的断定，至于事物的名称则随作者而异。
气体运动论也引起了许多非议，如果我们自称在其中看到了绝对真理，那就不可能答复了。但是，这一切非议并没有排除它曾经是有用的，尤其是它向我们揭示了真关系，即气体压力和渗透压的关系，要是没有它，这种关系还在深藏着。因此，在这个涵义上，可以说它为真。
当物理学家在对他来说同样可贵的两个理论之间发现矛盾时，他有时说：“我们不必为此烦恼，虽然我们看不见链条的中间环节，但是让我们牢牢地握住它的两端。”如果必须把外行人理解的涵义赋予物理学理论的话，那么使神学家感到窘迫的这个论据恐怕是可笑的。在遇到矛盾的情况下，至少必须认为其中一个理论当时是假的。倘若在它们中只寻找应该寻找的东西，情况就不同了。也许它们二者都表达了真关系，也许矛盾仅仅处在我们用以覆盖实在的图像之中。
对于那些感到我们过多限制了科学家可以进入的领域的人，我要回答：我们禁止你们而你们却感到遗憾的这些问题不仅是无法解决的，而且它们是虚幻的、毫无意义的。
有些哲学家妄称，整个物理学都可以用原子的相互碰撞来说明。假若他只是意指，在物理现象之间与在为数众多的小球的相互碰撞之间存在着同一关系，那就再好不过了，这是可证实的，且也许为真。但是，他还意指更多的东西；我们以为我们是理解这一点的，因为我们以为我们知道碰撞本身是什么；为什么呢？只因为我们常常看台球游戏。我们能认为上帝凝视他的造化时，与我们注视台球比赛时有同样的感觉吗？如果我们不想把这个稀奇古怪的涵义赋予他的断语，如果我们也不需要我刚才说明的且是健全的限制性涵义，那么它便一无所有。
因此，这一类假设只有隐喻的涵义。与诗人不禁用隐喻一样，科学家也不应该禁用这类假设；但是，他们应该知道，它们是有价值的。它们对于心智的某种满足而言可能是有用的，倘若它们只是中性假设，它们就不是有害的。
这些思考向我们说明，为什么某些应该被抛弃的、最终被实验宣告不适用的理论突然死灰复燃并重获新生。正是因为它们表达了真关系；而且还因为，由于各种各样的理由，当我们感到有必要用另一种语言陈述同一关系时，它们并没有停止如此表达。因此，它们保持了一种潜在的生命。
仅仅在15年前，难道有比库仑（Coulomb）流体更可笑的、更幼稚得过时了的东西吗？可是现在，它们又以电子的名义重新出现了。这些永久带电分子与库仑电分子的区别何在呢？的确，在电子中，电是由微小的、十分微小的物质承载着；换句话说，它们具有质量（可是这一点现在有争议）；但是，库仑并没有否认他的流体有质量，或者，即使他否认了，那也只是勉强的。断言对于电子的信念不会再遭到挫折也许是急躁的；注意到这个未曾料到的复活，没有人不感到奇怪。
但是，最显著的例子是卡诺（Carnot）原理。卡诺是从错误的假设出发建立这个原理的。当人们看到，热并非不可毁灭，但可以转化为功，于是便完全抛弃了卡诺的观念；其后，克劳修斯重新研究它们，才使它们最后获胜。卡诺原理在它的原始形式下除了表达出真关系外，还表达了其他不精确的关系，即过时的观念的残余；但是，后者的存在并没有改变其他东西的实在性。克劳修斯只是像人们砍掉枯枝一样地抛弃了那些过时的观念。
其结果是热力学的第二个基本定律。在那里总是有相同的关系；虽然这些关系至少在表观上不再继续存在于同样的客体之间。这足以使该原理保留它的价值。甚至卡诺的推理也并未因此而消灭；它们被用于受错误沽染的资料中；但是，它们的形式（也就是说本质的东西）依然是正确的。
我刚才讲过的话同时也阐明了像最小作用原理或能量守恒原理这样的普遍原理的作用。
这些原理具有极高的价值；它们是在许多物理定律的阐述中寻求共同点时得到的；因此，它们仿佛代表着无数观察的精髓。
不过，正是从它们的普遍性中产生了一个结果，即它们不再能够被证实，我在第八章对此已引起注意。由于我们未能给出能量的一般定义，因此能量守恒原理仅仅意指存在着依然是常数的某种东西。好了，不管未来的实验给予我们关于这个世界的新概念是什么，我们总能预先保证，将存在保持不变的某种东西，人们可以称之为能量。
这是说该原理没有意义而且消失在同义反复中了吗？根本不是；它意味着，我们称之为能量的各种东西被真实的亲缘关系结合起来；它断定在它们之间存在着实在的关系。但是，如果这个原理有意义，它就可能为假；也许我们没有权利无限地推广它的应用，可是在该术语的严格意义上，它预先肯定可以检验；然则我们将如何知道它什么时候会获得我们能够合理地赋予它的一切外延呢？只有当它不再对我们有用，即不再使我们正确地预见新现象之时。在这样的情况下，我们将确信所肯定的关系不再是实在的；否则，它就可能是富有成效的；实验即使不直接与该原理的新外延相矛盾，但也可以宣布它不适用。
物理学和机械论。大多数理论家对于从力学或动力学中借用的说明都有一种经常的偏爱。有些人只要能够用按照某些定律相互吸引的分子的运动说明一切现象，他们就会心满意足。另一些人更苛求禁止；他们想禁止超距引力；他们的分子沿直线路径运动，这些分子只有在受到碰撞时才能从直线路径偏离。还有人像赫兹那样也取消了力，但却假定它们的分子服从几何连接物，例如这些连接物类似于我们的联动装置的连接物；他们这样试图把动力学还原为一种运动学。
一句话，大家都想把自然界弯曲成某种形式，在这种形式之外，他们的心智是不会感到满意的。对此，自然界将是充分柔顺的吗？
我们在第十二章提出麦克斯韦理论时，将考察这个问题。每当能量原理和最小作用原理被满足的时候，我们将不仅看到总是存在一种可能的力学说明，而且也看到总是有无限多的说明。借助于众所周知的柯尼希（König）关于联动装置的定理，可以证明，我们能够通过仿效赫兹的连接物，或者用有心力，以无限的方式说明一切。毫无疑问，同样可以顺利地证明，一切总是能够用简单的碰撞来说明。
为此，我们当然不需要以我们感觉到的、我们直接观察其运动的通常的物质为满足。或者我们将假定，这种普通物质是由原子构成的，我们无法知道原子的内部运动，唯有整体位移始终能为我们的感官感受。或者我们将设想某些微妙的流体，叫它们以太也好，叫其他名字也好，它们在物理学理论中总是起着如此巨大的作用。
人们往往更进一步，把以太看做是唯一的原始物质，甚或看做是唯一真实的物质。比较稳健的人则把普通物质视为凝聚的以太，这是不足为奇的；但是，另外的人则进而减小它的重要性，简直把它看做是以太奇点的几何轨迹。例如，在开耳芬勋爵（Lord Kelvin）看来，我们称之为物质的东西，只不过是以太被涡旋运动所激发的点的轨迹；在黎曼看来，物质是以太不断消灭的点的轨迹；在最近的其他创造者维歇特（Wiechert）或拉摩（Larmor）看来，物质是以太在其中经历一种扭转的点的轨迹，这种扭转具有十分特殊的性质。如果我们试图采取这些观点之一，我要扪心自问，我们依据什么权利在这是真实的物质的借口之下，把在通常的物质即只不过是虚假的物质中观察到的力学性质推广到以太呢。
当人们察觉到热并非是不可毁灭的时候，便抛弃了古老的流体、热质、电等等。但是，也是因为另外的理由抛弃了它们。在使它们物质化的过程中，可以说强调了它们的个性，即在它们中间辟开了一道深渊。待到我们比较强烈地感觉到自然界的统一性，觉察到把自然界的各个部分连接在一起的密切关系时，这个深渊必然会被填平。古代的物理学家在增加流体时不仅不必要地创造了实体，而且他们也割裂了实在的联系。
就一种理论而言，它不肯定假关系还是不充分的，它还必须不隐藏真关系。
我们的以太实际上存在吗？我们知道我们的以太信念的起源。如果光从遥远的恒星抵达我们，那么在它离开恒星但还没有射到地球上需要几年时间；因此，它必须寄托在某个地方，也就是说，必须由某种实物支持者承载着。
同样的观念也可以用更数学化的、更抽象的形式来表述。我们查明的东西都是实物分子所经历的变化；例如，我们看到，我们的照相底片感受到一些现象的结果，这些现象的活动场所实际上是几年前恒星的白炽物质。可是，在通常的力学中，所研究的系统的状态只依赖于紧挨着的先前时刻的状态；因此，该系统满足微分方程。相反地，假使我们不相信以太，那么实物宇宙的状态就不仅应该取决于紧挨着的先前的状态，而且也应该取决于以往许多状态；该系统将满足有限差分方程。正是为了避免与力学普遍定律的这种背离，我们才发明了以太。
这还只不过是迫使我们用以太充满星际虚空，而不是使它渗透到实物媒质本身之内去。斐索（Fizeau）实验则更进一步。通过在空气或运动的水中传播的光线的干涉，该实验似乎向我们表明，存在着两种相互渗透且一种相对于另一种改变位置的不同的媒质。
我们似乎用手指接触到以太。
可是，还可以构想出使我们更密切地接触到以太的实验。假定牛顿的作用与反作用相等原理唯有用于物质时不再为真，并假定我们已确立了这一点。那么，施加在所有实物分子上的全部力的几何和就不再是零了。因此，如果我们不希望改变整个力学，那就必须引入以太，以便使物质表观上经受的这种作用与物质对于某种东西的反作用相平衡。
或者再假定，我们发现，光现象和电现象受地球运动的影响。我们可能被导致得出结论说，这些现象不仅可以向我们揭示物体的相对运动，而且这似乎是它们的绝对运动。另一方面，以太也许是必要的，以便这些所谓的绝对运动不是物体相对于空虚空间的位移，而是物体相对于某种具体东西的位移。
我们究竟能达到这一点吗？我没有这种希望，我将马上说出其中的缘由来，可是这种希望并不是荒诞不经的，因为其他人也曾有过它。
例如，如果洛伦兹（Lorentz）理论————我将在第十三章进一步详细地谈论它————为真，那么牛顿原理就不可能仅仅应用于物质，差别绝不是实验不可接近的。
另一方面，人们就地球运动的影响已做出了许多研究。结果总是否定的。但是，人们之所以进行这些实验，是因为他们不敢预先确信这个后果，事实上，按照流行的理论，补偿只可能是近似的，人们也许期望看到精确的方法给出肯定的结果。
我认为，这样的希望是虚幻的；表明这类成功多少会向我们打开一个新世界，这是人人都感兴趣的。
现在，必须容许我说几句题外话；事实上，我必须说明，尽管有洛伦兹，但是我为什么不相信更精密的观察任何时候都能证明除物体的相对位移之外的任何东西。人们已经做了许多实验，这些实验揭示了一阶项；结果是否定的；这会是偶然的吗？没有一个人接受这一点；人们企图找出普遍的说明，洛伦兹找到它；他表明，一阶项必然相互抵消，但二阶项则不然。于是，人们做了更精密的实验；它们也是否定的；它们也不是偶然性的作用；必须做出说明；说明被找到了，假设总是找得到的；从来也不缺少假设。
但是，这是不够的；谁不感到这还是把过大的作用留给偶然性呢？设某一境况正好在关键时刻应该最终消除一阶项，而另外的、截然不同的、但恰恰是适时的境况应该承担消除二阶项，引起这一切的奇异的一致也不会是偶然的吗？是的，对于这两种境况，必须找到相同的说明，因此每一件事都导致我们认为，这种说明将同样完好地适用于高阶项，而且这些项的相互抵消将是严格的、绝对的。
科学的现状。在物理学发展史中，我们可以区分两种相反的趋势。
一方面，在有些似乎注定永远毫无联系的客体之间，正在不断地发现新的结合物；散乱的事实彼此不再陌生了；它们倾向于使自己排列成庄严的综合。科学向统一性和简单性进展。
另一方面，观察每天都向我们揭示出新现象；创新必须长久地等待它们的位置，有时为了给它们谋求位置，人们必须拆毁大厦的一角。正是在已知的现象本身中，我们粗糙的感官向我们指出了一致性，我们日复一日地察觉到更多变化的细节；我们以为简单的东西变复杂了，科学似乎向多样性和复杂性进展。
这两种相反的趋势似乎轮番凯旋，但是哪一个将最终赢得胜利呢？倘若是前者，科学则是可能的；但是没有什么东西先验地证明这一点，而且人们完全可能有理由担心，在蛮横地强使自然界屈从我们的统一性理想的徒劳努力之后，我们却被不断高涨的新发现的洪流所淹没，于是我们必须放弃对它们进行分类，抛弃我们的理想，把科学变成无数处方的登记。
对于这个问题，我们不能回答。我们所能做的一切就是观察今日的科学，并把它与昨天的科学进行比较。我们无疑可以从这种审查中汲取某种激励。
半个世纪之前，希望继续高涨。能量守恒及其转化的发现向我们揭示了力的统一。这表明，热现象可以用分子运动来说明。人们虽然没有确切地了解这些运动的本性是什么，但是没有人怀疑不久就可以知道它。至于光，任务似乎圆满地完成了。涉及电，事情并未有多大进展。电刚刚兼并了磁。这是迈向统一的引人注目的一步，是决定性的一步。
但是，电本身应该如何进入普遍的统一，它应该如何还原为万能的机械论呢？
对此，人们还没有任何设想。可是，谁也不怀疑这种还原的可能性，人们曾对它充满信仰。最后，就物体的分子性质而言，还原似乎还比较容易，但是全部细节依然不明确。一句话，希望是远大的、生气勃勃的，但却是模糊的。今天，我们看到了什么呢？首先，是基本的进步、长足的进步。电和光的关系现在已知了；光、电、磁这三个原来分开的领域现在仅形成一个领域；而这种兼并似乎是最终的。
然而，这种胜利也使我们付出了一些代价。光现象本身作为特例列在电现象之下；只要它们依然是孤立的，就容易通过假想它们的全部细节均已知的运动来说明它们，那是当然的事情；但是现在，一种说明要是可以接受的，它就必须能够顺利地推广到整个电领域。可是，这却是一件并非没有困难的事情。
我们取得的最满意的理论是洛伦兹理论，正如我们在第十三章将要看到的，洛伦兹用小带电粒子的运动来说明电流；无疑地，这是对已知事实做出最好说明的理论，是把为数最多的真关系阐明的理论，是在最后的建筑物中可以找到最多的遗迹的理论。然后，它还有我上面已经指出的严重缺点；它与牛顿的作用与反作用相等的定律是对抗的；或者确切地讲，在洛伦兹看来，这个原理不能单独地应用于物质；要是它是真实的，那就必须考虑以太对物质的作用和物质对以太的反作用。
现在，从我们目前了解的情况来看，事情大概不会以这样的方式发生。
不管怎样，多亏洛伦兹，斐索关于动体光学的结果、正常色散和反常色散定律以及吸收定律才找到它们相互间的联系，而且也找到与以太的其他特性的联系，这种联系无疑是通过永远也割不断的结合物连接在一起的。看看新的塞曼（Zeeman）效应已经方便地找到了它的位置，而且它甚至有助于分类法拉第（Faraday）的磁致旋光，而磁致旋光曾使麦克斯韦的努力落了空；这种方便充分地证明，洛伦兹的理论并不是注定要崩溃的人为的集合物。它恐怕必须被修正，却不会被消灭。
但是，洛伦兹的目的无非是把全部动体光学和动体电动力学包容在一个整体内；他从来也没有妄求给它们一种力学说明。拉摩则更进一步；他在本质上保留了洛伦兹理论，可以说在它上面嫁接了麦卡拉（MacCullagh）关于以太运动方向的观念。
在他看来，以太的速度像磁力一样，可能具有相同的方向和相同的大小。不管这种尝试多么巧妙，洛伦兹理论的缺点依然存在，甚至还加重了。就洛伦兹而言，我们不知道以太的运动是什么；由于这种无知，我们可以假定它们在补偿物质运动时重建作用与反作用相等。对拉摩来说，我们知道以太的运动，我们能够确定没有发生补偿。
如果拉摩失败了————在我看来他好像是这样————这意味着力学说明不可能吗？远非如此：我在上面说过，当现象服从能量原理和最小作用原理时，就容许有无数的力学说明；因此，关于光现象和电现象，情况也是如此。
但是，这还不够：要使力学说明是有效的，它必须是简单的；要在所有可能的说明中选择它，除了做出选择的必要性外，还应当有其他理由。可是，我们迄今还没有一种满足这个条件从而有某种效用的理论。我们必须为此而悲叹吗？那样就会忘记追求的目标是什么了；这不是机械论；真正的、唯一的目的是统一性。
因此，我们必须节制我们的奢望；让我们不要力图阐述力学说明吧；让我们以表明我们总是能够找到我们所希望的说明为满足吧。在这方面，我们是成功的；能量守恒原理仅仅得到确认；第二个原理即最小作用原理终于参与其中，处于适合于物理学的形式之下。至少就服从拉格朗日（Lagrange）方程即力学最普遍定律的可逆现象而言，它也总是被证实。
不可逆现象就更难对付了。可是，这些现象也正在被协调，并逐渐趋向于统一；在我们看来，照亮它们的光明来自卡诺原理。长期以来，热力学正是专门研究物体的膨胀和它们的状态变化。过去一段时间，它变得更大胆了，而且显著地扩大了它的范围。我们把伽伐尼电池组理论和热电现象理论都归功于它；在整个物理学中，没有它不去探索的角落，而且它也钻研化学本身。
相同的定律统治着每一个地方；在各种外观下，处处可以再次发现卡诺原理；处处也可以发现嫡这个如此异常抽象的概念，它像能量概念一样普遍，而且像能量一样好像隐匿着实在。辐射热以往似乎注定逃脱它；但是在最近，我们看到辐射热也服从相同的定律。
在这方面，又向我们揭示出新的类似，这些类似常常可以追溯到细节；欧姆（Ohm）电阻类似流体的黏滞性；滞后现象更类似于固体的摩擦。在所有案例，摩擦好像是各种各样的不可逆现象复制出的模型，这种亲缘关系是实在的、深刻的。
关于这些现象，人们也曾找过严格意义上所谓的力学说明。这些现象本身几乎不屈从它。要找到它，必须假定不可逆性仅仅是表观的，基本现象是可逆的，而且服从已知的动力学定律。但是，要素为数极多，而且越来越混在一起，以致在我们粗糙的眼光看来，一切似乎都趋向于均一，即每一事物都向同一向指前进，而没有返回的希望。因此，表观的不可逆性仅仅是大数定律的结果。但是，只有具有无限敏锐感官的生物，像虚构的麦克斯韦妖，才能够解开这团乱麻，使宇宙的进程倒过来。
这个依附于气体运动论的概念花费了巨大的努力，总的说来却不是富有成果的；但它可以变得富有成果。这不是审查它是否导致矛盾、是否与事物的真正本性一致的场合。
不管怎样，我们把古伊（Gouy）先生关于布朗（Brown）运动的有独创性的观念讲一讲。在这位科学家看来，这种奇异的运动可能背离卡诺原理。那些处于振动的粒子比如此致密的细丝的网络还要小；因此，它们可能适于解开那团乱麻，从而使世界逆行。我们几乎可以看到麦克斯韦妖正在起作用呢。
总而言之，原先已知的现象越来越合适地被分门别类，但是新现象也来索要它们的位置；其中大多数，像塞曼效应，立即就找到了位置。
然而，我们还有阴极射线、X射线、铀射线和镭射线。这里有一个人们未曾料到的完整世界。多少不速之客必须在此暂留呢！
还没有人能预见它们将要占据的位置。可是，我不相信它们将消灭这普遍的统一性；我想它们将进一步完善它。事实上，新辐射好像与发光现象相关联；它们不仅激发荧光，而且有时在与之相同的条件下它们也发出荧光。
它们与在紫外光的作用下产生电火花的原因也不是没有亲缘关系的。
最后，尤其是，人们认为在所有这些现象中可以找到真实的离子，这些离子确实是由比在电解液中大得不可比拟的速度激励的。
这都是十分模糊的，但是将来都会变得比较精确。
磷光、光对电火花的作用，这些现象曾经是相当孤立的领域，从而被研究者多少忽视了。现在，人们可望建设一条新路线，使它们与科学其他领域的联络更为便利。
我们不仅发现新现象，而且在我们认为已经知道的现象中，未曾预见的样态本身也显露出来。在自由以太中，定律依然保持它们庄严的简单性；但是，严格意义上所谓的物质似乎越来越复杂；人们就它所说的一切永远只不过是近似的，而我们的公式每时每刻都要求新项。
然而，框架未被打破；在我们曾认为是简单的客体中我们已辨认出的关系，当我们知道了它们的复杂性时，它们在这些相同的客体中还继续存在着，唯有这一点是重要的。的确，为了更紧密地包容自然界的复杂性，我们的方程变得越来越复杂；但是，容许相互推导这些方程的关系却丝毫没有变化。简而言之，这些方程的形式依然如故。
以反射定律为例：菲涅耳已用简单而富有魅力的理论建立了反射定律，实验似乎确认他的理论。自那时以来，更精密的研究证明，这种证实只不过是近似的；这些研究处处显示出椭圆偏振的迹象。但是，由于一级近似给予我们的帮助，我们立即找到这些异常的原因，这就是转变层的存在；菲涅耳的理论在它的本质方面依然不变。
可是，还有一个我们不能不进行思考的问题：如果人们起初就怀疑所有这些关系所关联的客体的复杂性，那么它们依然不会被察觉。长期以来就有人说过：假使第谷有精确十倍的仪器，那就既不会有开普勒或牛顿，永远也不会有天文学。当观察手段已经变得十分完善时，一门科学诞生得太迟是一件不幸的事。今天物理化学的情况就是这样；它的奠基者们在普遍把握中受到第三位和第四位小数的困扰；所幸的是，他们都是具有坚定信仰的人。
人们对物质的特性了解得越充分，就越是看到连续性处于统治地位。自从安德鲁斯（Andrews）和范·德·瓦尔斯（Van der Waals）的工作之后，我们才获得了从液态如何过渡到气态以及它们的过渡并非突然的观念。同样地，在液态和固态之间也没有鸿沟，在最近一次会议的会议录中，我们同时看到了关于液体刚性的研究成果和关于固体流动的专题论文。
由于这种趋势，简单性无疑丧失了；从前用几条直线表示的一些现象，现在必须用多少有点复杂的曲线把这些直线连接起来。作为补偿，却显著地获得了统一性。这些被割裂的范畴使心智受到安慰，但它们并不能使心智满足。
最后，物理学方法已经侵入新领域，即化学领域；物理化学诞生了。它还很年轻，但是我们已经看到，它将能使我们把诸如电解、渗透作用和离子运动这样的现象关联起来。
从这一仓促的讲解中，我们会得出什么结论呢？
总而言之，我们已趋近统一了；我们并未像50年前希望的那般迅速，我们也没有总是采取预定的道路；但是，我们却比以往任何时候赢得了如此之多的地盘。