但在事實上，他這股陰鬱消沉，卻與當時多數科學家的心情恰恰相反。後者的看法與盧瑟福一致，盧瑟福對英國科學促進協會（British Association）表示（1923年）：「我們這些人正生活在一個不凡的物理學時代。」（Howarth，1978，p．92）每一期科學學刊，每一場研究討論會——因為科學家對於將競爭與合作集於一堂的喜愛之情，比以前更甚——都帶來令人興奮的新消息、大突破。此時的科學界依然很小（至少如核物理及結晶學這一類先鋒性質的學科，仍是如此），足以為每一位年輕研究者帶來躍登科學明星的機會。科學家，有著一席令人敬羡的崇高地位。英國前半世紀的30名諾貝爾獎得主中，多數來自劍橋；而當年劍橋，事實上「就是」英國科學本身。當時我們在這裏讀書的學生，心裏自然都很清楚：要是自己的數學成績好，真正想就讀的就會是那一門科系了。

但是到了1895－1914年間的時代，古典律的世界卻被人提出質疑。光束，到底是一道連續的波動，還是如愛因斯坦依據普朗克所言，乃是一連串間斷的光子（photons）放射而成？也許，有時候最好把它看作光波——也許，有時候以光點為宜；可是波點之間，有沒有任何關係？如有，又是何種關聯？光之為物，「到底」是啥玩意？偉大的愛因斯坦本人，在他提出這道難解謎題的20年後也說：「對光，我們現在有兩種理論，兩種都不可或缺，可是——有一件事卻不能否認——儘管理論物理學家花了20年的巨大工夫，兩種理論之間，卻仍舊找不出任何邏輯關係。」（Holton，1970 p．1017）而原子之內，到底有何乾坤？現在眾所周知，原子已經不是最小物質了（因此與其希臘原名的意味相反），既非最小，自然也非不可再分之物，其中更有大千世界，包含著更小更基本的各種物質。有關這方面的第一項假定，是於1911年盧瑟福（Rutherford）在曼徹斯特（Manchester）發現原子核（atomic nucleus）后提出——這項偉大發現，可謂實驗式想象力的光榮勝利，並奠定現代孩子物理學的根基，更開創最終成為「大科學」的先河——他發現原子核外，尚有電子循軌道環繞，正如一個具體而微小的太陽系樣。但是更進一步研究，探索個別原子結構——其中尤以1912－1913年間玻爾的氫結構研究為最著名；玻爾本人對普朗克的「量子說」也有所知——卻再度發現實際與理論不合。在他的電子，與他自己所說的「各項觀念連貫交融，令人稱羡，不愧是電動力學（electrodynamics）的經典理論」（Holton，1970，p．1028）之間，存在著重大衝突。玻爾提出的模型雖然不失有效，具有精彩的解釋及推測能力，可是卻與古典的物理世界大異其趣。從牛頓的機械觀點觀之，簡直「可笑並違反理性」，而且根本否認原子大千世界的內部真相。因為在實際上，電子是跳躍式而非循序漸進，或在不同的軌道出沒。發現它的一剎那，也許在此軌道上；下一瞬間，可能又在彼軌道上。來去之間，到底有何玄機？也非玻爾模式所能解釋。

在這種時代氣氛之下，說真的，自然科學的前途自然只有一片光明，除了更進一步的凱歌勝利，更上層樓的發明，還會有什麼不同的展望呢？眼前的種種理論，雖有支離零碎之憾，雖有不完美處，雖有即興拼補之嫌；但是再看看科學的光明未來，這一切毛病都可忍受，因為它們都將只是暫時性的。不過20餘歲，就得到那至高無上的科學榮譽——諾貝爾獎——這些年輕得主，有什麼必要為未來擔憂？然而，對這一群不斷證實「所謂『進步』，是多麼不可靠的真相」的男子來說（偶然亦有女性），面臨著大時代的災難變亂，正對著他們自己也身處其中的危機世界，又怎能置身事外，不為所動？他們不能，也不會置身事外。大災難的時代，於是成為一個相對比較起來，科學家也不得不受政治感染的少有時代之一。其中原因，不只是因為許多科學人士，由於種族或意識不為當局所容而大規模由歐洲外移，足以證明科學家也不能視個人政治免疫為理所當然。追究起來，30年代的典型英國科學家，通常多是劍橋反戰協會（Cambirdge Scientists Anti－War Group）的一員（此會為左派），他或她的激進觀點，更在其前輩不加修飾的激烈贊同之中，獲得證實。後者則從皇家學會（Royal Society），一直到諾貝爾獎得主，盡皆赫赫有名之士：結晶學家貝爾納（Bernal）、遺傳學家霍爾丹（Haldane）、化學胚胎學家李約瑟（Joshef Needham）、物理學家布萊克特（Patrick M．S．Blackett）和迪拉克，以及數學家哈代（G．H．Hardy）。哈代甚至認為，整個20世紀，只有另外兩名人物，列寧與愛因斯坦，足以與他的奧地利板球英雄布雷德曼（Don Bradman）並列匹配。至於30年代典型的美國物理學家，到了戰後的冷戰年代，更有可能因其戰前或日後持續的激進觀點，而遭遇政治上的困擾。如原子彈之https://read.99csw.com父奧本海默（Robert Oppenheimer，1904－1967），以及兩度榮獲諾貝爾獎（其一為和平獎）和一座列寧獎的化學家泡令（Linus Pauling）。而典型的法國科學家，往往是30年代人民陣線的同情者，在戰時更熱烈支持地下抗敵運動——要知道多數法國人都不是後者。至於典型由中歐逃出的流亡科學家，不管他們對公共事務多麼缺乏興趣，此時也幾乎不可能對法西斯不含敵意。而走不成或留下來在法西斯國度或蘇聯的科學家們，也無法置身於其政府的政治把戲之外——不管他們本人事實上是否同意當局的立場——不談別的原因，光是那種公開作態的手勢，便令他們無法迴避。就像納粹德國規定向希特勒致敬的舉手禮，大物理學家勞厄（Max von Laue，1897-1960）便想盡方法避免：每回離家之前，兩手上都拿著一點東西。自然科學與社會或人文科學不同，因此這種泛政治的現象極不尋常。因為自然科學這門學問，對人間事既不需要持有觀點，也從不建議任何想法（只有生命科學某些部分例外）——不過它倒經常對「神」，有所意見主張。

可是即使在「新科學」的開路英雄當中，也有人根本不能接受「舊日肯定」時代的結束，甚至包括新科學的開山始祖，普朗克和愛因斯坦兩人在內。愛因斯坦本人，即曾以一句名言，一吐他對「純粹或然率式的法則」——而非「決定性的因果論」——的懷疑：「神，可不擲骰子」。他並沒有大道理可以辯解，可是「心裏有一個聲音告訴我，量子力學不是真理」（M．Jammer，1966，p．358）。提出量子革命理論的各位大家們，也曾企圖左右通吃，以一套包一套的說法，去除當中的矛盾之處：薛定諤便希望他的「波動力學」（wave mechanics），可以澄清電子「跳」軌的現象，將之解釋為一種能量變換的「連續」過程。如此，便可面面俱到，保存古典力學對空間、時間及因果關係因素的考慮。開拓新科學的先鋒大師，尤以普朗克和愛因斯坦為著，對自己領頭走出的這條新路正在猶豫之間，一聞此說，不禁大為釋懷。可是一切盡皆徒然。新球賽已開場，舊規則再也不適用了。

在這一切大變動中，在20世紀科學崛起的頹垣之中，卻有一項基本事物，而且在根本上屬於美學的假定，未曾受到挑戰。事實上，正當「測不準」的烏雲，籠罩在其他所有方面時，這項假定卻一枝獨秀，愈發為科學家所不可缺少。他們如詩人濟慈一樣，都相信「美即真，真即美」——雖然他們對美的取捨標準，跟濟慈並不一樣。一個「美好」的理論，本質上便是一項對「真理」的推論，其立論一定線條高雅，簡潔流暢，其格局必然氣勢恢宏，縱覽全局。它一定既能綜合，又能簡化，正如歷來偉大的科學理論所證明，都是如此。伽利略與牛頓時代產生的科學的革命即已證實，同樣一種法則，掌管天，也操縱地。至於化學的革命，也將物質所系的世間的形形色|色、萬物萬貌，簡化成92種系統相連的基本元素。而19世紀物理學的勝利果實，也顯示在電學、磁學與光學現象三者之間，有其共同根源。可是新一代的科學革命，帶來的卻非簡約，而是複雜。愛因斯坦那不可思議的相對高論，將地心引力形容為一時空曲線，的確將某種惱人的二元質性帶進自然：「就一方來說，是舞台——即這道彎曲的時空；就另一面而言，則是眾演員——也就是電子、中子、電磁場。可是兩者之間，卻沒有任何聯繫。」（Steven Weinberg 1979，p．43）在他一生當中最後的40年裡，愛因斯坦這位20世紀的牛頓，傾注全部精力，想要找出一個「統一場論」（unified field theory）好將電磁場與引力作用合為一家，可是他卻失敗了。現在可好，世間忽然又多出了兩股顯然毫不相干的力量，與電磁場及地心引力也談不上什麼關係。次原子級眾粒子的不斷繁生，即使再令人感到興奮，畢竟只能屬於一種暫時的、前期的真理。因為不管在細節上多麼美好，新時代的原子圖，總是比不上舊原子圖美觀，甚至連本世紀純講實際者流——對這種人來說，任何假說，並沒有別的判定標準，只要管用就成——有時也會忍不住做做美夢，希望能有一個高雅、美好又全面，可以解釋任何事物的「事事通」理論（everything theory）——借用劍橋物理學家霍金（Stephen Hawking）之言。可是這個美夢，卻似乎取行愈遠，雖然從60年代起，物理學又再度開始認識到這種綜合總覽的可能性。事實上，到90年代，物理學界普遍相信，他們已經離某種真正的基本層次不遠。其層粒子的眾多名目，可能可以減化到幾種相當簡單卻一致的子群。

然而這種種對自然現象探索的偉大突破，效果雖豐，卻是建立在過去的廢墟之上，並刻意迴避對新理論的質疑。所有以往被科學理論認定為肯定恰當的古典信條，如今都已作廢：新提出的理論雖然匪夷所思，眾人卻將疑心暫時擱置。這種現象，不只老一代的科學家感到煩惱。以劍橋迪拉克（PaulDirac）的「反ｈtｔｐs://read•９9ｃｓｗ.ｃｏｍ物質」（antimatter）說為例，即是於他發現其公式可以解決某種電子狀態之後提出。借用他的公式，可以對帶有「低於」虛空空間零能力的電子狀態加以解釋。於是對日常事物毫無意義可言的「反物質」觀念，迅速為物理學家大加採用（Steven Weinberg，1977，pp．23－24）。這個字眼本身，便意味著一種不讓任何「既有現實」的成見，阻礙「理論演算」進步的刻意心態：管它「現實」如何，遲早總會趕上理論公式推算的結果。不過，這種觀念畢竟不易被接受，甚至連那些早已將偉大盧瑟福的教誨忘在腦後的科學家也不例外。盧瑟福曾經有言，任何物理學說，若不能向酒吧的女招待解釋清楚，就不是好道理。

這就是「物理危機」（crisis in physics）——借用英國一位年輕馬克思派學人考德韋爾（Christopher Caudwell 1907－1937）大作的書名（這名自學成才的學者，后在西班牙不幸殞命）。這不但是一個「基礎的危機」（crisis of the foundations）——正如數學界對1900-1930年間的稱謂（參見《帝國的年代》第十章）——也是一般科學家共有的世界觀念。事實上，正當物理學家對哲學性問題聳聳肩膀，回頭繼續埋頭鑽研他們面前的新領域時，第二階段的危機卻也正大肆闖入。因為到30年代和40年代，顯現在科學家眼前的原子結構，一年比一年更複雜。什麼正核子負電子的二元原子世界，哪有這麼簡單。現在原子家族裡面，住著一大家「子」，飛禽走獸，萬頭攢動，日盛一日，冒出各式各樣的新成員，其中有些著實奇怪得很哩。劍橋的查德威克（Sir Edwin Chadwick），於1932年首先發現這一大家「子」新成員中的一名，即不帶電的「中子」（neutron）——不過其他造「子」，如「無質之子」（massless），及不帶電的「中微子」（neutrino）等，在理論上早就推論得之。這些次原子的粒子，如蜉蝣朝露，壽命幾乎都很短暫；品目之多，更在二戰後「大科學」的高能加速器撞擊之下，繁生增多。到50年代末期，已經超出百種以上；而其繼續加增之勢，也看不出有任何停止的可能。自30年代開始，更由於以下發現，情況變得更加複雜，即在那些將核子及各種電子結合一處的各種帶電小子之外，另外還有兩名來路不明的力量，也在原子之家當中發揮作用。一個是所謂的「強作用力」（strong force），負責將中子及帶正電的質子（proton）在原子核內結合起來；至於造成某些粒子衰變現象的責任，則得怪罪到其他所謂「弱作用力」（weak force）的頭上。

甚至連生命現象——舉凡脫氧核糖核酸的形狀，以及各種不同的核苷酸（nucleotides），在室溫下皆能抗拒「熱運動」（thermal motion）——都是基於這些根本模式存在。甚至連一年一度的春暖花開，也是基於不同核苷模式的穩定性而發生的啊（Weisskopf，1980，pp．35－38）。

科學本身的肯定性，便隨著這個「次原子」層次觀察現象的過程本身，發生改變，隨之動搖：因為我們越想固定次原子級粒子（particle）的動向，它的速度卻越發變得快不可捉。電子的「真正」位置到底何在？有人便曾如此形容過這方面的努力：「看到它，就得打昏它。」（Weisskopf，1980，p．37）這種矛盾，即德國那名年輕優秀的物理學家海森伯格，於1927年歸納出的著名理論：「測不準原理」（uncertainty principle），並以其大名傳世。而此定理之名，著重在「不準」本身，的確意義非凡，因為它正標明了「新科學」中人的憂心所在。「舊科學」的十足肯定，已被他們拋在身後，「新科學」的一切卻那麼不可捉摸。並不是他們本人缺乏肯定，也非他們的結果令人懷疑。相反地，他們的理論推演，看起來再天馬行空，再不可思議，最後卻一一均為單調無聊的觀察實驗所證實。從愛因斯坦的廣義相對論起（1915年），即為如此——相對論的最早證據，應是由1919年英國一支日食觀察隊提出，隊員們發現某些遙遠星光，一如相對論所推測，向太陽折射而去。其實就實際目的而言，粒子物理與牛頓物理無異，其規律同樣可測——雖然模樣性質大異其趣——但是至少在原子一級以上，牛頓與伽利略的學說依然完全有效。令科學家緊張的是，新舊之間，卻不知如何配合是好。

對於科學家本身來說，與感官經驗及常識告別，不啻意味著從此與本行經驗原有的確定感，以及過去慣用的方法學分道揚鑣。這種現象的後果，可由伊然本世紀前半期眾科學之後的無上學科——物理學——的演變一見分曉。誠然，物理學的關心焦點，仍舊是小到（不論死活）一切物質的最小成分，大到物質最大組合的質性結構。就這方面而言，它的地位依然無可動搖，即使在世紀末了的今天，仍舊是自然科學的中央樑柱。不過進入本世紀的第二時期，物理學的寶座卻面臨生rｅaｄ•99csｗ•cｏｍ命科學（life science）的挑戰；後者則因50年代后的分子生物學革命而完全改觀。

2

但是儘管多方脫解，不自在的感覺仍然存在。就一方面來說，我們有新物理在1920年的大合成，提供了解開自然奧秘的鑰匙，甚至到20世紀後期，量子革命的基本觀念也依然繼續應用。但是自從1900－1927年以來，除非我們將電腦技術理論造就的「非線性式研究」（non－linear analysis），也視為離經叛道的激烈新改變，物理界可說無甚劇烈變動，卻只在同樣觀念架構之下做演進式的躍進而已。但就另一方面而言，其中卻有著總體性的不連貫存在。1931年時，這種不協調的現象，終於擴展至另一學科——連數學的確定性也面對重新考慮。一位奧地利數學邏輯學家哥德爾（Kurt Godel）證實，一組原理永遠不可能靠它本身成立；若要顯示其一致性或無矛盾性，必須用外界另一組陳述才行。於是證明「哥德爾定理」，一個內部無矛盾、自和諧的世界，根本便屬匪夷所思的想象了。

與此同時，戰爭的現實也終於促使當政者相信，為科學研究投下在此之前難以想象的龐大資源，不但可行，而且在未來更屬必要。但是環顧世上各國，只有美國一國的經濟實力，能夠在戰時找得出20億美元巨款（戰時幣值），單單去製造一個核彈頭。其實回到1940年前，包括美國在內，無論是哪一個國家，恐怕連這筆數字的小零頭做夢都捨不得掏出，孤注一擲，投在這樣一個冒險空想的計劃之上。更何況此中唯一根據，竟是那些一頭亂草的書獃子筆下所塗的令人摸不著頭腦的神秘公式演算。但是等到戰爭過去，如今唯有天際（或者說舉國的經濟規模），才是政府科學支出及科學人事的界限了。70年代時，美國境內的基本研究，三分之二是由政府出資進行，當時一年幾乎高達50億美元，而其僱用的科學家及工程師人數，更達百萬余名（Holton，1978，pp．227－228）。

所有科學之中，再沒有一門學問，比牛頓物理的世界更堅實、更連貫、更講求方法。但是普朗克（Max Planck）和愛因斯坦的理論一出，再加以源自上個世紀90年代放射線發現的原子理論問世，卻使其根基完全動搖。古典物理的世界是客觀的，即在觀察工具的限制條件之下（如光學顯微鏡或望遠鏡），可以對事物進行適當觀察。古典物理的世界也絕不模稜兩可：任何一種物體或現象，不是此就是彼，不是如此便是那般，其間的分野一清二楚。它的定律法則，放之四海而皆準，不論微觀世界或大天體，在任何時空下均能同樣成立。銜接各個古典物理現象的機體，也明白可辨，可以用「因果」關係的名詞表達。在這個基本觀念之下，整個古典物理世界的系統屬於一種「決定論」（determinism），而實驗室實驗的目的，則專在摒除日常生活籠罩的複雜迷障，以展現其確定性的本相。只有傻瓜或小孩子，才會聲稱鳥群或蝴蝶可以不顧地心引力定律自由飛翔。科學家很知道世上有這種「不合科學」的說法，可是作為科學中人，這些「胡說人道」不關他們的事情。

物理學者，能否學著與這種永久的矛盾相安呢？玻爾認為答案是肯定的，而且勢在必行。自然萬象的宏大完整，受到人類語言特色的限制，不可能只用單一的描述解釋它的全部。描敘自然的模型，不可能只有一種，唯一能夠抓住現實真相之道，只有從多種角度以不同方式報告之、集中之、互補之，「將其中外在有差異、內在有矛盾的各方面形容描述，以無盡的組合重疊之」（Holton，1970，p．2018）。這便是玻爾「互補論」（complementarity）的基本原理，一種近似於「相對性原理」（relativity）的形而上學觀念，原是他由那些與物理毫不相干的作家的理念得來，並認為此中精神，放之四海而皆準。而玻爾提出「互補論」，並非有意鼓勵原子科學家更進一步，卻只是一種想要安撫他們的困惑茫然的好意。它的魅力，原在理性之外。因為我們眾人，不只是聰明絕頂的科學家們，都知道世間事多繁複，同一種事物，本身便有多種不同方式可以觀照；有時候也許不能類比，有時候甚至相互矛盾，但是每一種方法，都應該由事物的整體面去體會立。可是，這種種不同之間，到底有何連結相關，我們卻茫然不知。一首貝多芬奏鳴曲產生的效應，可以從物理、生理、心理，多方面研究考察，也可以純粹通過靜耳傾聽吸收。可是這種種不同的理解方式之間，究竟如何關聯，卻無人知曉。

科學政治化的時代，在二戰時達到巔峰。這也是自法國大革命雅各賓黨時期以來，第一場為了軍事目的，有系統並集中動員科學家力量的戰爭。就成效而言，同盟一方的成就，恐怕比德意日三國軸心為高，因為前者始終未打算利用現有的資源及方法，速戰速決贏得勝利（見第一章）。就戰略而言，核戰爭其實是反法西斯的產物。如果單純是一場國與國之間的戰爭，根本不會打動尖端的核物理學家，勞駕他們親自出馬，呼籲英美政府製造原子彈——他們本身多數即為法西斯暴政下的難民或流亡者。到原子彈製成，科學家卻對自己的可怕成就驚九*九*藏*書恐萬狀，到了最後一分鐘還在掙扎，試圖勸阻政客和軍人們不要真的使用；事後，並拒絕繼續製造氫彈。種種反應，正好證明了「政治」情感的強大力量。事實上二戰以後掀起的反核運動，雖然在科學界普遍獲得很大支持，主要的支持者，卻還是與政治脫不了干係的反法西斯時代的科學家們。

但是更進一步，新物理學家的世界，還有著完全悖常理的層次，不過只要這股悖理保留在原子的小世界內，還不致影響人類的日常生活——這是連科學家本人也居住的世界。可是物理界中，卻至少有一項新發現無法與世如此隔絕。即那項非比尋常的宇宙事實：整個宇宙，似乎正以令人眩暈的速度，在不斷擴張之中——此事早已為人用相對論預測，並於1929年經美國天文學家哈勃觀察證實。這件擴張大事，後於60年代為其他天文數據證實（可是當時卻連許多科學家也難以接受，有人甚至趕忙想出另外一說對抗——所謂的天體「穩定論」）。因此，叫人很難不去臆測，到底這項無限高速擴張，將把宇宙（以及我們）帶往何處？當初是何時開始？如何開始？宇宙的歷史又為何？並由「大爆炸」（Big Bang）從頭談起。於是宇宙天體學開始活躍興盛，更成為20世紀科學中炙手可熱，最容易轉為暢銷書大賣的題材。而歷史在自然科學中的地位（也許只有地質學及其相關副學科依然例外）也因此大為提升——本來一直到此時為止，後者都很傲然地對歷史不表興趣。於是在「硬性」科學與「實驗」之間，二者原本天生一對的親密關係，漸有逐漸削弱之勢。所謂實驗，本是對自然現象予以複製再現的手續；時至今日，請問科學，如何借實驗再現那些在本質上天生就不可能重複的事象？擴張中的宇宙，使得科學家與門外漢同感狼狽。

然而科學家與政治發|生|關|系，更直接的因素，卻因為他們相信一件事（極為有理），那就是外行人根本不明白——包括政治人物在內——若妥當使用，現代科學將賜予人類社會多麼驚人的潛能。而世界經濟的崩潰，以及希特勒的崛起，似乎更以不同方式證明了這項觀點（相反地，蘇聯官方及其馬克思意識形態對自然科學的信仰投入，卻使當時西方的許多科學家，誤以為它才是一個比較適合實現這種潛力的政權）。於是科技專家政治與激進思想合流，因為此時此刻，唯有政治上的左翼，在它對科學、理性、進步的全面投身之下——它們則被保守派諷刺以「科學至上主義」（scientism）之名——自然，代表著認識並支持「科學的社會功能」的一方。《科學的社會功能》（The Social Function of Science），是當時一本極具影響力的宣傳性書籍（Bernal，1939），可想而知，其作者正是當時典型的馬克思主義物理學家——天才洋溢，充滿戰鬥氣息。同樣典型的事例，還有法國在1936-1939年間的人民陣線政府，專為科學設立了第一個「科學研究次長」職位，由居里夫人之女，也是諾貝爾獎得主的約利埃——居里（lrene Joliot－Curie）出任並成立「國立科學研究中心」（Centre National de laRecherche Scientifique，CNRS），至今仍為提供法國研究資金的主要機構。事實上情況愈來愈明顯，至少對科學家是如此，科學研究不但需要公共資金支助，由公家發動組織的研究更不可少。英國政府的科學單位，於1930年時，一共雇有743名科學人員——人手顯然不夠——30年後，已經爆增至7000人以上（Bernal 1967，p．931）。

「帝國的年代」中的某一時期，科學家們的發現發明，與基於感官經驗（或想象）的「現實」之間的那個環節，忽然折斷。而在科學與基於常識（或想象）的「邏輯」之間的環節，此時也同時斷落。兩項斷裂，彼此強化，因為自然科學的進步，愈來愈倚重用紙筆寫數學公式之人，而不靠實驗室內諸公。20世紀，於是成為理論家指導實用師的世界，前者告訴後者應該找些什麼，並且應該以其理論之名尋找。換句話說，這將是一個數學家的世界——不過根據作者得自權威的指點，只有分子生物學，由於其理論依然很少是例外。並非觀察與實驗降為次要，相反地，20世紀科技的儀器、技術，比起7世紀以來任何一個時期的改變都更巨大，其中有幾項甚至因此獲得科學界的最高榮譽——諾貝爾獎。即以一事為例，電子顯微鏡（electron microscope，1937）和射電望遠鏡（radio telescope，1957）的發明，便突破了歷來光學顯微鏡放大的限制，使得人類可以更深入地近觀分子甚至原子世界，遠眺遙遠宇宙蒼穹。近幾十年來，在電腦的協助之下，種種程序過程的自動化，以及愈加複雜的實驗活動與計算，更使實驗人員、觀察人員，以及負責建立模型（model）的理論人員更上層樓。在某些領域，如天文學，儀器技術的進步更造成重大發現——有時卻屬無心栽柳的意外結果——並由此更進一步推動理論的創新。基本上，現代天體學（cosmology）便是由以下兩大發現所促成：一是哈勃（Hubble）根據銀河系光譜九-九-藏-書（spectra of galaxies，1929）分析所做的觀察結論：宇宙在不斷擴張之中；一是彭齊亞斯（Arno A．Penzias）與威爾遜（Wilson）於1965年發現了天體背影輻射（cosmic background radiation）——電波雜音（radionoise）。但是，對短促二十世紀的科學研究而言，雖然理論與實務依舊並重，指揮全局者卻已是理論大家。

我們正處在歷史上一個極為獨特的時刻。此時此刻，正是危機一詞的充分寫照。我們精神暨物質文明中的每一支系，似乎都已抵達重大的轉捩關頭。這種面貌，不僅表現在今日公共事務的實際狀態之上，同時也存於個人與社會生活一般基本價值觀中。打倒偶像的觀念，如今也侵入了科學殿堂。時至今日，簡直找不出一條科學定律，沒有人予以否定。同時，每一種荒唐理論，也幾乎都找得到信徒翕然風從（Planck，1933，p．64）。

與此同時，種種異類學科如氣象學（meteorology）、生態學（ecolo）、非核子物理（non－nuclearphysics）、天文學（astronomy）、流體力學（fluid dynamics），以及其他五花八門形形色|色的數學分支，先是在蘇聯獨自興起，其後不久也出現於西方世界，更有電腦作為分析工具相助。在它們之間那廣大界線不明的地域里，一股新的合成之流開始興起——或謂復興——可是卻頂著一個稍帶誤導意味的頭銜——「混沌論」（chaos theory）。這項理論揭案的道理，與其說是在全然決定論的科學程序之下那不可測知的後果；倒不如說自然在其千形百態之中，在其種種大異其趣又顯然毫無相干的形貌之內，包含著一種驚人的普遍形狀與模式。混沌理論，為舊有的因果律帶來了新意義。它將原有的「因果關係」，與「可預測性」之間的關節打破，因為它的意義，不在事本偶然，卻在那遵循著特定起因的最後結果，其實並不能事先預測。這項理論，也加強了另外一項由古生物學家首開風氣，並引起歷史學家普遍興趣的新發展。即歷史或進化發展的鎖鏈，雖然在事後可以獲得充分一貫性的合理解釋，可是事情演變的結果，卻不能在起始之時預料。因為就算是完全同樣的一條路，初期若發生任何變化，無論多麼微不足道，在當時看來多麼明顯地無足輕重，「演化之河，卻會岔流到另外一條完全大異其趣的河道上去」（Gould，1989，p．51）。這種情況，對政治、經濟和社會造成的後果至為深遠。

這個狼狽困惑的窘狀，證實前人所言不虛。早在大災難時期，即有有心人關心此事，並有明眼人一語道破。他們深信，一箇舊的世界已告結束，即使尚未終止，至少已身處末期的大變亂中；可是在另一方面，新世界的輪廓卻仍朦朧難辨。對於科學與外在世界兩項危機之間，偉大的普朗克斬釘截鐵，認為有著不可否認的絕對關係：

這是一位成長於19世紀凡事確定氣氛之中的德國中產階級，面對著大蕭條與希特勒崛起的時代氛圍，感慨萬千，說出此言，自是再自然也沒有的反應了。

到了1924－1927年間，在本世紀前25年裡令物理學家大感不安的二元現象，卻突然一掃而空，或可說一時靠邊站。此中功臣，得歸因於數學物理一門的崛起，即在多國同時出現的「量子力學」（quantum mechanics）。原子世界之內的「真相」原不在「波」或「質」，卻在無可分解的「量子狀態」（quantumstates），能以「波」或「質」任一種狀態表述。因此，硬將其編列為連續或間斷的動作，根本毫無意義。因為我們不可能亦步亦趨，緊追著電子的腳步觀察。現在不行，將來也永遠不能。於是古典物理的所謂位置（position）、速度（veIocity）、動量（momentum）等觀念，超出某個地步便不能再予應用，即海森伯格「測不準原理」所點明的界限。當然，出了這個界限，自有其他觀念可循，可以產生較有把握的結果。即（負極）電子，被限制在原子內部，貼近（正極）原子核之下，所產生的特定「波紋」或震動「模式」（pattern）。在這個有限空間里接連發生的「量子狀態」，便形成了頻率不同、卻規則清晰的模式；並一如各個相關能量般，可經由計算取得，正如奧地利的薛定諤（Erwin Schrodinger）於1926年時所示。這些電子模式，具有驚人的預測及解釋效力。因此多年以後，當鈈（plutonium）首次為洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）原子反應堆提煉成功，正式踏上製造第一顆原子彈之途時，雖然所得數量極少，根本無法觀察其質性，但是根據鈈元素原子本身的電子數，再加上其九十四電子繞行核子的震動頻率，就憑這兩項資料，再也沒有別的，科學家就得以正確估出，鈈將是一種褐色金屬，每立方厘米的質量約為20克，並有某種電導熱導作用及延展性質。至於「量子力學」，也可以解釋為什麼原子、分子、或任何其他由原子出發的更高組合，卻能保持穩定；同時也指出，加上何種程度的額外能量，將可改變此等穩定狀態。事實上，便曾有人讚歎道：