哲學(xué)思想
牛頓的著作《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》
亞里士多德的哲學(xué)講求事物的和諧,求和諧思想是正確的,但亞里士多德認(rèn)為天上的日、月、星辰的運(yùn)行軌道是圓形,因?yàn)橹挥袌A運(yùn)動(dòng)才是完美的、和諧的,而地上的運(yùn)動(dòng),例如重物直線下落是凡俗的。古希臘哲學(xué)家的和諧思想不能在天與地之間連貫。到了17世紀(jì),牛頓用引力理論和運(yùn)動(dòng)三定律把天上行星和它們的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律,同地上重力下墜的現(xiàn)象統(tǒng)一起來(lái),實(shí)現(xiàn)了天上人間的統(tǒng)一,這是牛頓在自然哲學(xué)上的偉大貢獻(xiàn)。眾所周知,牛頓在理解光的本質(zhì)上持微粒說(shuō)。但他在同胡、惠更斯等討論光的本質(zhì)時(shí),說(shuō)光具有這種或那種本能激發(fā)以太的振動(dòng)。這意味著以太是光振動(dòng)的媒質(zhì)(見(jiàn)以太論)。于此,似乎牛頓對(duì)光的雙重性有所理解;其實(shí)不然,他對(duì)以太媒質(zhì)之存在極似空氣之無(wú)所不在,只是遠(yuǎn)為稀薄、微細(xì)而具有強(qiáng)有力的彈。他又申說(shuō),就是由于以太的動(dòng)物氣質(zhì)才使肌肉收縮和伸長(zhǎng),動(dòng)物得以運(yùn)動(dòng)。他又進(jìn)一步以以太來(lái)解釋光的反射與折射,透明與不透明,以及顏色的產(chǎn)生,他甚至于設(shè)想地球的引力是由于有如以大氣質(zhì)不斷凝聚使然?!对怼返诙幍诹略忈尩慕Y(jié)尾說(shuō),從記憶中他曾做實(shí)驗(yàn)傾向于以太充斥于所有物體的空隙之中的說(shuō)法,雖然以太對(duì)于引力沒(méi)有覺(jué)察的影響。14、15世紀(jì)以來(lái)歐洲的學(xué)者對(duì)以太著了迷,以太學(xué)說(shuō)風(fēng)靡一時(shí)。當(dāng)時(shí)科學(xué)巨擘笛卡兒對(duì)以太存在深信不疑。他認(rèn)為行星之運(yùn)行可以以太旋渦來(lái)解釋。以太學(xué)說(shuō)成為一時(shí)哲學(xué)思潮。尊重實(shí)驗(yàn)的牛頓也不免卷入這股哲學(xué)思潮激流中去,傾向于它存在。當(dāng)時(shí)人們對(duì)超距作用看法不一。牛頓曾經(jīng)指出他的引力相互作用定律,并不認(rèn)為是最終的解釋,而只是從實(shí)驗(yàn)中歸納出來(lái)的一條規(guī)則。因此,牛頓并未就引力本質(zhì)作出結(jié)論。牛頓在科學(xué)上的成就須由他的哲學(xué)思想和科學(xué)方法來(lái)尋根求源。牛頓的學(xué)生R.科茨曾在《原理》第2版序言中道出了其中的奧妙。古希臘、古羅馬的哲學(xué)家憑著對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和思考(中國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期也有類似之處)總結(jié)出論斷,例如泰勒斯的學(xué)說(shuō):萬(wàn)物的根源是水。即使像德謨克利特、盧克萊修的原子論,總的來(lái)說(shuō)來(lái)評(píng)價(jià)還是很高的。但是他們的方法憑天才的臆測(cè)、思維與辯論,稱之為思辨哲學(xué)。到了中世,經(jīng)院哲學(xué)統(tǒng)治著歐洲。科學(xué)、哲學(xué)淪為神學(xué)的奴婢。到15、16世紀(jì),哥白尼、G.布魯諾、伽利略等人不畏入獄、火刑等堅(jiān)持不屈地向教會(huì)作斗爭(zhēng),掙脫了侍奉上帝的桎梏。對(duì)自然現(xiàn)象的觀察、測(cè)量和實(shí)驗(yàn)的風(fēng)氣逐漸形成了。在物理學(xué)科中伽利略的實(shí)驗(yàn)工作是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的開(kāi)端,牛頓深受其影響。隨后牛頓使作為實(shí)驗(yàn)科學(xué)的物理學(xué)形成一個(gè)光輝體系,同時(shí)也使科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法闖入了哲學(xué)思想的殿堂。 牛頓認(rèn)為從現(xiàn)象中可以得出科學(xué)原理,或者說(shuō)科學(xué)基本原理可以從現(xiàn)象中導(dǎo)得或推出。牛頓在《原理》和《光學(xué)》兩書(shū)中明白表達(dá)他的做學(xué)問(wèn)的方法,即要明白無(wú)誤地區(qū)別猜測(cè)、假設(shè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果(及由此而歸納得出的結(jié)論),還有從某些假設(shè)條件下所得到數(shù)學(xué)推導(dǎo)?!对怼返谝痪幨恼轮刑幚砑?xì)微粒子的運(yùn)動(dòng)和第二編命題23中設(shè)想氣體中有相互排斥質(zhì)點(diǎn)的模型都是牛頓運(yùn)用具有物理實(shí)質(zhì)性的數(shù)學(xué)模型的例子,但是他對(duì)這些問(wèn)題缺少實(shí)質(zhì)性的實(shí)驗(yàn)證據(jù),未能寫(xiě)出無(wú)可辯駁的論述。論者可能認(rèn)為牛頓只注重從實(shí)驗(yàn)運(yùn)用歸納法得出定律,而無(wú)視演繹法的重要性。這是有違事實(shí)的。1713年牛頓在出版《原理》第2版時(shí)在給他的學(xué)生科茨的信中提到運(yùn)動(dòng)定律是居于首位的定律或稱之為公理,并說(shuō)它們都是從現(xiàn)象中推斷或稱演繹而來(lái)的,并運(yùn)用歸納法使之普適化。牛頓說(shuō):“這是一個(gè)命題在哲學(xué)中所能達(dá)到的最高境界的例證?!闭\(chéng)然,必須看到歸納與演繹不能人為地對(duì)立起來(lái)。恩格斯指出“歸納和演繹正如分析和綜合一樣,是必然相互聯(lián)系著的。不應(yīng)當(dāng)犧牲一個(gè)而把另一個(gè)捧到天上去”。牛頓在此早著先鞭。關(guān)于實(shí)驗(yàn)與假設(shè)之間的關(guān)系,牛頓在各種場(chǎng)合都有論述。他在給奧爾登堡的信中說(shuō):“進(jìn)行哲學(xué)研究的最好和最可靠的方法,看來(lái)第一是勤勤懇懇地探索事物的屬性并用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明這些屬性。然后進(jìn)而建立一些假說(shuō),用以解釋這些事物的本性?!苯o科茨信中說(shuō):“任何不是從現(xiàn)象中推論出來(lái)的說(shuō)法都應(yīng)稱之為假說(shuō),而這樣一種假說(shuō)無(wú)論是形而上學(xué)的還是物理學(xué)的,無(wú)論屬于隱蔽性質(zhì)的還是力學(xué)性質(zhì)的,在實(shí)驗(yàn)哲學(xué)中都沒(méi)有它們的地位?!迸nD這些論述奠定了自然哲學(xué)的基礎(chǔ),啟開(kāi)了實(shí)驗(yàn)科學(xué)的大門,300年來(lái)為自然科學(xué)的繁榮立下了不朽功勛。牛頓研究事物規(guī)律的方法不同于那些只從簡(jiǎn)單的物理假設(shè)出發(fā)的人,而是通過(guò)邏輯的演繹法得到對(duì)事物現(xiàn)象的解釋。愛(ài)因斯坦指出:“牛頓才第一個(gè)成功地找到了一個(gè)用公式清楚表述的基礎(chǔ),從這基礎(chǔ)出發(fā)他用數(shù)學(xué)的思維,邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現(xiàn)象并且同經(jīng)驗(yàn)相符合?!薄霸谂nD之前還沒(méi)有什么實(shí)際的結(jié)果支持那種認(rèn)為物理因果關(guān)系有完整鏈條的信念。”牛頓是完整的物理因果關(guān)系創(chuàng)始人;而因果關(guān)系正是經(jīng)典物理學(xué)的基石。牛頓出身于篤信基督教的家庭。在劍橋求學(xué)時(shí)代,他就懷著宗教生活里亦如科學(xué)實(shí)驗(yàn)一樣可以自由自在的幻想和工作?!对怼吠瓿珊?,他便著手有關(guān)基督教《圣經(jīng)》的研究,并開(kāi)始寫(xiě)這方面的著作,手稿達(dá)150萬(wàn)字之多,絕大部分未發(fā)表??梢?jiàn)牛頓在宗教著述上花費(fèi)了大量時(shí)間的精力。關(guān)于牛頓在1692~1693年間答復(fù)本特萊大主教4封信論造物主(安拉,真主,上帝,亞伯拉罕)之存在,最為后人所詬病。所謂神臂就是第一推動(dòng)出于第四封信中。從現(xiàn)代宇宙學(xué)來(lái)說(shuō),第一推動(dòng)完全可能在物理框架中解決,而無(wú)需“神助”。 牛頓反對(duì)當(dāng)時(shí)的英國(guó)國(guó)教。他反對(duì)三一教義,但不鮮明表白自己的意志,只是隱蔽地表明不愿擔(dān)任圣職??傊趯?duì)于宗教問(wèn)題上牛頓比之于他的先驅(qū)者如哥白尼、布魯諾、伽利略等赴湯蹈火而不辭的精神,則遜色多了。
1942年愛(ài)因斯坦為紀(jì)念牛頓誕生300周年而寫(xiě)的文章,對(duì)牛頓的一生作如下的評(píng)價(jià)“只有把他的一生看作為永恒真理而斗爭(zhēng)的舞臺(tái)上一幕才能理解他”。此贊語(yǔ)最恰當(dāng)不過(guò)的了。
牛頓的哲學(xué)思想和科學(xué)方法:
牛頓在科學(xué)上的巨大成就連同他的樸素的唯物主義哲學(xué)觀點(diǎn)和一套初具規(guī)模的物理學(xué)方法論體系,給物理學(xué)及整個(gè)自然科學(xué)的發(fā)展,給18世紀(jì)的工業(yè)革命、社會(huì)經(jīng)濟(jì)變革及機(jī)械唯物論思潮的發(fā)展以巨大影響。這里只簡(jiǎn)略勾畫(huà)一些輪廓。 牛頓的哲學(xué)觀點(diǎn)與他在力學(xué)上的奠基性成就是分不開(kāi)的,一切自然現(xiàn)象他都力圖力學(xué)觀點(diǎn)加以解釋,這就形成了牛頓哲學(xué)上的自發(fā)的唯物主義,同時(shí)也導(dǎo)致了機(jī)械論的盛行。事實(shí)上,牛頓把一切化學(xué)、熱、電等現(xiàn)象都看作“與吸引或排斥力有關(guān)的事物”。例如他最早闡述了化學(xué)親和力,把化學(xué)置換反應(yīng)描述為兩種吸引作用的相互競(jìng)爭(zhēng);認(rèn)為“通過(guò)運(yùn)動(dòng)或發(fā)酵而發(fā)熱”;火藥爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞擊、分解、放熱、膨脹的過(guò)程,等等。 這種機(jī)械觀,即把一切的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式都?xì)w為機(jī)械運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn),把解釋機(jī)械運(yùn)動(dòng)問(wèn)題所必需的絕對(duì)時(shí)空觀、原子論、由初始條件可以決定以后任何時(shí)刻運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的機(jī)械決定論、事物發(fā)展的因果律等等,作為整個(gè)物理學(xué)的通用思考模式??梢哉J(rèn)為,牛頓是開(kāi)始比較完整地建立物理因果關(guān)系體系的第一人,而因果關(guān)系正是經(jīng)典物理學(xué)的基石。 牛頓在科學(xué)方法論上的貢獻(xiàn)正如他在物理學(xué)特別是力學(xué)中的貢獻(xiàn)一樣,不只是創(chuàng)立了某一種或兩種新方法,而是形成了一套研究事物的方法論體系,提出了幾條方法論原理。在牛頓《原理》一書(shū)中集中體現(xiàn)了以下幾種科學(xué)方法:
①實(shí)驗(yàn)——理論——應(yīng)用的方法。牛頓在《原理》序言中說(shuō):“哲學(xué)的全部任務(wù)看來(lái)就在于從各種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象來(lái)研究各種自然之力,而后用這些方法論證其他的現(xiàn)象?!笨茖W(xué)史家I.B.Cohen正確地指出,牛頓“主要是將實(shí)際世界與其簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)表示反復(fù)加以比較”。牛頓是從事實(shí)驗(yàn)和歸納實(shí)際材料的巨匠,也是將其理論應(yīng)用于天體、流體、引力等實(shí)際問(wèn)題的能手。
②分析——綜合方法。分析是從整體到部分(如微分、原子觀點(diǎn)),綜合是從部分到整體(如積分,也包括天與地的綜合、三條運(yùn)動(dòng)定律的建立等)。牛頓在《原理》中說(shuō)過(guò):“在自然科學(xué)里,應(yīng)該像在數(shù)學(xué)里一樣,在研究困難的事物時(shí),總是應(yīng)當(dāng)先用分析的方法,然后才用綜合的方法……。一般地說(shuō),從結(jié)果到原因,從特殊原因到普遍原因,一直論證到最普遍的原因?yàn)橹?,這就是分析的方法;而綜合的方法則假定原因已找到,并且已經(jīng)把它們定為原理,再用這些原理去解釋由它們發(fā)生的現(xiàn)象,并證明這些解釋的正確性”。
③歸納——演繹方法。上述分析一綜合法與歸納一演繹法是相互結(jié)合的。牛頓從觀察和實(shí)驗(yàn)出發(fā)。“用歸納法去從中作出普通的結(jié)論”,即得到概念和規(guī)律,然后用演繹法推演出種種結(jié)論,再通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn)、解釋和預(yù)測(cè),這些預(yù)言的大部分都在后來(lái)得到證實(shí)。當(dāng)時(shí)牛頓表述的定律他稱為公理,即表明由歸納法得出的普遍結(jié)論,又可用演繹法去推演出其他結(jié)論。
④物理——數(shù)學(xué)方法。牛頓將物理學(xué)范圍中的概念和定律都“盡量用數(shù)學(xué)演出”。愛(ài)因斯坦說(shuō):“牛頓才第一個(gè)成功地找到了一個(gè)用公式清楚表述的基礎(chǔ),從這個(gè)基礎(chǔ)出發(fā)他用數(shù)學(xué)的思維,邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現(xiàn)象并且同經(jīng)驗(yàn)相符合”,“只有微分定律的形式才能完全滿足近代物理學(xué)家對(duì)因果性的要求,微分定律的明晰概念是牛頓最偉大的理智成就之一”。牛頓把他的書(shū)稱為《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》正好說(shuō)明這一點(diǎn)。
牛頓的方法論原理集中表述在《原理》第三篇“哲學(xué)中的推理法則”中的四條法則中,此處不再轉(zhuǎn)引。概括起來(lái),可以稱之為簡(jiǎn)單性原理(法則1),因果性原理(法則2),普遍性原理(法則3),否證法原理(法則4,無(wú)反例證明者即成立)。有人還主張把牛頓在下一段話的思想稱之為結(jié)構(gòu)性原理:“自然哲學(xué)的目的在于發(fā)現(xiàn)自然界的結(jié)構(gòu)的作用,并且盡可能把它們歸結(jié)為一些普遍的法規(guī)和一般的定律——用觀察和實(shí)驗(yàn)來(lái)建立這些法則,從而導(dǎo)出事物的原因和結(jié)果”。 牛頓的哲學(xué)思想和方法論體系被愛(ài)因斯坦贊為“理論物理學(xué)領(lǐng)域中每一工作者的綱領(lǐng)”。這是一個(gè)指引著一代一代科學(xué)工作者前進(jìn)的開(kāi)放的綱領(lǐng)。但牛頓的哲學(xué)思想和方法論不可避免地有著明顯的時(shí)代局限性和不徹底性,這是科學(xué)處于幼年時(shí)代的最高成就。牛頓當(dāng)時(shí)只對(duì)物質(zhì)最簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)作了初步系統(tǒng)研究,并且把時(shí)空、物質(zhì)絕對(duì)化,企圖把粒子說(shuō)外推到一切領(lǐng)域(如連他自己也不能解釋他所發(fā)現(xiàn)的“牛頓環(huán)”),這些都是他的致命傷。牛頓在看到事物的“第一原因”“不一定是機(jī)械的”時(shí),提出了“這些事情都是這樣地井井有條……是否好像有一位……無(wú)所不在的上帝”的問(wèn)題,(《光學(xué)》,疑問(wèn)29),并長(zhǎng)期轉(zhuǎn)到神學(xué)的“科學(xué)”研究中,費(fèi)了大量精力。但是,牛頓的歷史局限性和他的歷史成就一樣,都是啟迪后人不斷前進(jìn)的教材。